вход Вход Регистрация



Идеология систем объемного моделирования базируется на объемной мастере-модели. Здесь речь идет уже не просто о фрагментарно точной модели поверхности, которую обеспечивает плазово-шаблонный метод для эксклюзивных сечений, но и о каждой точке поверхности.

Однозначность модели в сравнении с черчением несет в себе залог безошибочного взаимодействия всех участников процесса проектирования и подготовки производства. Кроме того, обмен данными на базе этой модели позволяет избежать повторного введения информации, которым так страдают традиционные производства, пусть даже и оснащенные «электронными кульманами».

Итак, объемная модель, в отличие от чертежного и плазово- шаблонного метода, призванная однозначно определять геометрию всей спроектированной поверхности. А не означает это, что и конструктор должен прибавить несравнены большие усилия для ее создания?

Очевидно, что работа в просторные требует несколько других навыков, чем традиционное черчение, но это совсем не означает, что для получения поверхности нужно рассчитать и вывести в компьютер координаты каждой ее точки. Если бы это было так, то самая идея объемного моделирования оказалась бы нериальною.

Системы объемного моделирования базируются на методах построения поверхностей на основе плоских и неплоских профилей. В общем случае профиль — это объект, который описывается отрезками, дугами и кривыми. Для конструктора профили — это сечения, виды, осевые линии. Другими словами, современные методы проектирования поверхностей позволяют строить объекты, основываясь на минимальном количестве начальных данных. Например, одним из наиболее распространенных методов, которым можно описать широкий класс объектов, есть движение профиля той уподовж направляющей.

Математический аппарат объемного моделирования сегодня находится приблизительно на той же стадии развития, которое и плоский в начале 80-х. То есть научная база достаточная для создания эффективных инструментов инженера. Да и массовые технические средства сегодня достигли уровня, необходимого для поддержки трехмерной математики. Как и в случае плоских Cad-Систем, объемное моделирование развивалось в двух направлениях. Первое — поверхностное моделирование, второе — твердотельные.

В поверхностном моделировании (яркий представитель — Cimatron) основными инструментами являются поверхности, а базовыми операциями моделирования на них основе — продолжение, обрезание и соединение. Таким образом, конструктору предлагается описать изделие семейством поверхностей.

При твердотельном образе (например, Solidworks) основными инструментами являются тела, ограниченные поверхностями, а главными операциями — булевые объединение, дополнение, сечение. В этом случае конструктор должен представить изделие семейством простых (шар, тор, цилиндр, пирамида и т.п.) и более сложных тел. Каждый из этех методов имеет свои достоинства и недостатки. Поверхностное моделирование популярно в первую очередь в инструментальном производстве, а твердотельные — в машиностроении.

Современные системы, как правило, содержат и тот и другой инструментарий. Например, CAD/CAM ADEM позволяет работать как с телами, так и с отдельными поверхностями, используя булевые и поверхностные процедуры.

Из модели может быть полученная не только информация о координатах любой точки на поверхности, но и другие локальные характеристики (нормали, кривизны и т.д.) и интегральные характеристики (объем, площадь поверхности, моменты инерции и т.д.). На ее основе всегда можно получить плоские модели: виды, сечения и разрезы, не удаваясь к услугам разработчика или плазового отдела.

В отличие от черчения модель является однозначным представлением геометрии и количественного состава объекту. Если в сборочном черчении болт представляется несколькими видами, то в объемном сборнике — одним объектом, моделью болта.

Появление методов математического моделирования породило естественное желание иметь по возможности более общие модели. Это затрагивает и задач геометрического описания изделий.

Действительно, если мы строим модель, например, поршневого двигателя, то почему бы не распространить ее на весь ряд возможных моторов данного класса? Ведь структура их одинаковая: цилиндр, поршень, шатун, коленвал и др.

Больше того, есть методики расчетов деталей двигателя по таким начальным данным, как мощность, число оборотов. Давайте построим модель, где все входные детали связанные параметрами. А дальше все очень просто. Изменили параметры —- получили модель нового двигателя. Имей обобщенную модель изделия, и не нужное никаких конструкторских бюро!

Идея создания обобщенной параметрической модели изделия не новая, да и подобных попыток было немало, и кое-где даже были успешные решения.

В первую очередь обобщенные модели выходят там, где есть методики численного расчетов всех геометрических параметров изделия.

Однако не все можно рассчитать, часть параметров выходит в результате геометрических построений. Введем ассоциативные геометрические связи. Например, длина вала равняется длине червяка плюс места под подшипники, плюс зазоры, плюс контрення.

Много современных систем позволяют вводить связи между геометрическими параметрами. Связи могут быть заданные условно (параллельность, перпендикулярность, касательность и т.п.), размерами, функционально, таблично. Ограничение на длину цепи связей, как правило, не накладываются. Важнее другое — связь должен быть однозначным.

Что же получает пользователь, установив соответствующие связи в модели? Из статической конструкции выходит многозвенный механизм с множеством мер свободы. Помните справочник Артобольовського и это множество типов базовых механизмов? А здесь связи могут быть и сложнее: дискретными, дифференциальными.

Чем более сложный механизм, тем более достоверность его отказы! Тем более времени идет на его видладку, даже при всех современных достижениях параметризации! Именно поэтому параметрические модели применяются в основном для каталогов стандартных изделий и в линейном дереве истории создания модели для ее дальнейшего редактирования.

Но вернемся к нашему валу с червяком. Геометрическая ассоциация здесь простая — составление. И вот при увеличении длины червяка удлинился и вал. Все четко, если не иметь в виду мощьностные аспекты. А из условий прочности теперь нужно увеличить диаметр вала, а следовательно, и габариты подшипника. Подшипник другой — надо снова удлинить вал. То есть наша простая связь уже совсем не простая!

Конструктор, создавая изделие, учитывает множество критериев: прочность, жесткость, стойкость, технологичность, ремонтопригодность и т.д. Сложность формализации подобных связей сильно ограничивает возможность создания обобщенных моделей.

Разработчикам параметрических моделей нужно помнить неписаный инженерный закон — полной наследственности в конструкции не бывает. Одно только это свидетельствует о невозможности замены работы конструктора обобщенной моделью. А тем, кто занялся созданием такой, необходимо успеть завершить этот процесс к моральному устарения моделированного объекту.

Ассоциативность упоминают также и в связи с другой задачей. Если мы получаем черчение по объемной модели, то почему бы не организовать изменение модели по измененному черчению? Как привлекательно простой этот образ редактирования модели! Больше того, он целиком естественный с точки зрения конструктора, ведь исправление в документации в конце концов приводят к изменению реального изделия. То же самое должно происходить и с моделью.

Чудеса изменения модели при редактировании ее черчения часто демонстрируются на презентациях разных Cad-Систем. Как же это делается?

Совсем несложно установить связь между параметром модели и его проекцией на плоскость. Например, указывая на проекцию размерной линии в черчении, определять соответствующий размер на модели. Если этот размер параметрический, то создается полное впечатление, которое, меняя черчение, мы меняем модель.

Другими словами, редактировать с помощью черчения можно только то, что возможно отредактировать на самой модели, и не больше. То есть данный механизм ничего принципиально нового, расширивающего возможности редактирования объемной модели в себе не несет.

Припомним в связи с этим, что реальное черчение — это, как правило, не просто проекции, виды и сечения, которые можно получить из модели. Чертежные стандарты не только допускают, но и приказывают условности. Так, например, недопустимо изображение линейных размеров с межстрелочным расстоянием меньше 1 мм; в сечении тонкой оболочки толщина стенок также должна быть изображена условно и т.п. Больше того, черчение содержит много дополнительной информации, не связанной непосредственно с моделью.

Как в случае обобщенной параметрической модели, так и в ассоциативной связи «модель — черчение — модель» много подводных камней, которые способны превратить преимущества метода на серьезные недостатки.

Теперь несколько слов о сборке изделий. Объемные модели чудесно работают в этой области на макроуровне. Практически все вопросы компоновки могут быть решены с них помощью.

Но не так просто применить объемное моделирование к решению задачи сборки изделия с учетом допусков. Так, конечно, можно вести моделирование по середине или границам полей допусков, которая позволит решить некоторые частные задачи. Однако общего образа автоматизации стохастического объемного моделирования пока не существует.

Случайные новости

19.Измерительные преобразователи

19.1. Основные понятия и определения.

Постоянное развитие электроники , вычислительной техники , методов и средств информационных технологий существенным чином влияют и на развитие теоретических и прикладных аспектов метрологии. Состоялся практически повсеместный отказ от измерительных приборов со стрелочными шкалами и осуществленный переход к измерительным приборам с цифровыми шкалами и встроенными микропроцессорами. Как следствие этого, субъективная ошибка оператора при определении показаний сведена к нулю. Таким образом главным источником погрешности есть собственно измерительные преобразователи, цифровой^-цифровые-аналого-цифровые преобразователи и линии связи или передачи данных .

В реальной жизни измерению подлежат параметры физических процессов, которые имеют в подавляющем большинстве неэлектрическую природу (механические: сила, скорость, давление, деформация ; гидравлические : затрата, давление, скорость потока и т.д. В то же время, как упоминалось выше , основным средством измерения на данное время есть электронные средства, которые измеряют электрические сигналы на входе прибора . Поэтому для проведения измерений необходимый измерительный преобразователь неэлектрической физической величины в электрический сигнал.

Измерительное преобразование является отражением размера одной физической величины размером другой физической величины, функционально с ней связанной. Применение измерительных преобразований является единым методом практического построения любых измерительных устройств. Как упоминалось выше, в подавляющем большинстве случаев измерительное преобразование осуществляется путем преобразования неэлектрической величины в электрический сигнал в виде тока или напряжения.

Измерительный преобразователь — это техническое устройство, построенное на определенном физическом принципе действия, которое выполняет одно частичное измерительное преобразование. Работа измерительных преобразователей протекает в сложных условиях, поскольку объект измерения — это, как правило, сложный, многогранный процесс, который определяется множеством параметров, каждый с которых действует на измерительный преобразователь совместно со сдачей параметров. Нас же интересует только один параметр, который называем измеренной величиной , а всю сдачу параметров процесса считаем препятствиями. В связи с этим для каждого измерительного преобразователя целесообразно установить его естественную входную величину, которая лучше всего воспринимается им на фоне препятствий. Так же необходимо выделить естественную исходную величину преобразователя. За природой исходной электрической величины преобразователи подразделяются на две большие группы:

генераторные ( с исходной величиной е = f (х) или i = f (х) и внутренним сопротивлением Zвн == const) и параметрические (с е,р,с, е =0 и исходной величиной в виде изменения R, L , С == f(x) , где х- исходная величина.

Функция преобразования измерительного преобразователя — это функциональная зависимость исходной величины от входной, что описывается аналитическим выражением или графиком. Чаще всего хотят иметь линейную характеристику преобразования, то есть прямую пропорциональность между изменением входной величины и соответствующим приростом исходной величины преобразователя.

Основные физические принципы, которые используются при проведении измерительных преобразований.

Не смотря на огромное разнообразие технически реализованных измерительных преобразователей перечень физических принципов или явлений, на базе которых строятся эти преобразователи не такой уже и большой. К ним можно отнести следующие :

Физические эффекты и явления:

· Прямой и обратный пьезоэффекты;

· Гальваномагнитные эффекты (эффект Холла)

· Эффекты Зеэбека и Пельтьє (возникновение термоэлектричества в разнородных материалах);

· Изменение сопротивления материалов под влиянием температуры;

· Зависимость величины электрической емкости конденсатора от расстояния между его обложками и значение диэлектрической постоянной ε изоляционного промежутка.

· Зависимость индуктивного сопротивления или взаимоиндукции от взаимного расположения индуктивных контуров;

· Эффект Доплера ( в ультразвуковых или лазерных измерителях.)

· Тензоэффект (изменение сопротивления материала при деформациях)

· Фотоэффекты;

· Магнитоанизотропний эффект (изменение магнитной проницаемости в зависимости от направления вектора магнитной индукции )

· Термопьезоэффект;

· Ионизирующее излучение;

Химические эффекты и явления, методы:

· Хроматография (метод разделения смесей на те, что представляют компоненты при прохождении подвижной фазы через стационарную фазу);

· Электрохимический:

· Спектроскопический ;

· Массовый;

· Термический;

Коротко рассмотрим некоторые измерительные преобразователи, их принцип действия и устройство, которые используются для измерения наиболее употребляемых физических величин, машиностроении и металлургической промышленности, где применение устройств силовой электроники самое распространенное.

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру