Bewegungssimulation mit CATIA V5 Grundlagen und praktische Anwendung der kinematischen Simulation von Jan Meeth, Michael Schuth 1. Auflage Hanser München 2006 Verlag C.H. Beck im Internet: www.beck.de ISBN 978 3 446 40320 8 Zu Inhaltsverzeichnis schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG
Bewegungssimulation mit CATIA V5 Michael Schuth, Jan Meeth Grundlagen und praktische Anwendung der kinematischen Simulation ISBN 3-446-40320-5 Leseprobe Weitere Informationen oder Bestellungen unter http://www.hanser.de/3-446-40320-5 sowie im Buchhandel
4.6 Bewegungssimulation einer Dampflokomotivsteuerung den Verbindungstyp Zylindrisch auswählen die beiden dargestellten Achsensysteme auswählen den Befehl Abhängige Länge markieren OK Meldung: Der Mechanismus kann simuliert werden. Schritt 11: Simulation mit Befehlen das Dialogfenster mit MEHR im erweiterten Status anzeigen (falls notwendig) wie in der vorhergehenden Übung die Verbindungslimits festlegen Option Simulation auf Anforderung anwählen die Funktion der Bewegungssimulation durch Ändern der beiden Befehlswerte prüfen Simulation mit der Taste Wiedergabe vorwärts starten den Schalter ZURÜCK- SETZEN betätigen 4.6 Bewegungssimulation einer Dampflokomotivsteuerung Als weiteres Übungsbeispiel soll nun der Antriebsmechanismus einer Dampflokomotive dienen. Dieser Mechanismus der Heusinger-Steuerung, die international auch als Walschert-Steuerung bezeichnet wird, ist die bekannteste Lokomotivsteuerung. Obwohl die Ära der Dampflokomotiven lange vorbei und sie im heutigen Alltag von CAD-Konstrukteuren keine Rolle mehr spielt, stellt sie doch für die Anwendung von CATIA V5 DMU Kinematics ein interessantes Betätigungsfeld dar. Demjenigen, der sich nicht näher mit solchen Steuerungen befasst hat, fällt bei dem Blick auf den unbewegten Mechanismus eine genaue Vorstellung des Bewegungsablaufes schwer. Allein aus diesem Grund stellt sich eine anschauliche 3D- Bewegungssimulation für dieses Getriebe als sinnvoll heraus. Bild 4.18 zeigt nun einen etwas vereinfachten, mit CATIA V5 modellierten Mechanismus einer Heusinger-Steuerung. 237
4 Übungsbeispiele zum Erstellen und Simulieren von Mechanismen Bild 4.18: Bewegungssimulation der Steuerung einer Dampflokomotive Übung 4.7 stellt wieder die Schritte, die zu einer erfolgreichen Bewegungssimulation dieses Mechanismus führen, dar. Die Bauteile sind in der zugehörigen Ausgangsdatei bereits korrekt zueinander positioniert. Vor allem bei diesem etwas komplexeren Mechanismus bietet es sich an, aus der erstellten Simulation eine Wiedergabe zu generieren. Die Wiedergabe gewährleistet, dass man einen flüssigen, konstanten Ablauf der Bewegung darstellen kann. Bild 4.19: Bauteile des Mechanismus Heusinger-Steuerung dritter Radsatz zweiter Radsatz Kreuzkopf Kuppelstange erster Radsatz Gestell Kolbenstange 238
4.6 Bewegungssimulation einer Dampflokomotivsteuerung Steuerstange Aufwerfhebel Schwinge Bauteile des Mechanismus Heusinger- Steuerung Schieberschubstange Schwingenstange Schieberstange Gegenkurbel Voreilhebel Treibstange Lenkerstange Übung 4.7: Bewegungssimulation einer Dampflokomotivsteuerung Schritt 1: Öffnen der Beispieldatei Heusinger-Steuerung.CATproduct Datei Öffnen Beispieldatei: Heusinger-Steuerung Schritt 2: Definition der Festkomponente Mechanismus mit Heusinger-Steuerung benennen OK das Teil Gestell im Geometriebereich oder im Spezifikationsbaum anwählen OK Schritt 3: Drehverbindung: Rotieren.1 (Gestell, dritter Radsatz) jeweils die Drehachse der beiden Bauteile auswählen, zwei parallel liegende Flächen markieren Befehl Abhängiger Winkel anwählen OK Meldung: Der Mechanismus kann simuliert werden. 239
4 Übungsbeispiele zum Erstellen und Simulieren von Mechanismen Schritt 4: Drehverbindung: Rotieren.2 (Gestell, Zweiter Radsatz) jeweils die Drehachse der beiden Bauteile auswählen, zwei parallel liegende Flächen markieren OK Schritt 5: Drehverbindung: Rotieren.3 (Gestell, Erster Radsatz) die Drehachsen von Gestell und erstem Radsatz wie bei den beiden vorhergehenden Drehverbindungen auswählen, zwei parallel liegende Flächen markieren OK Schritt 6: Drehverbindung: Rotieren.4 (Dritter Radsatz, Kuppelstange) die Drehachse des Bolzens, der zum dritten Radsatz gehört, und die der Kuppelstange auswählen zwei parallel liegende Flächen der beiden Bauteile markieren Offset markieren und vorgegebenen Wert übernehmen OK 240
4.6 Bewegungssimulation einer Dampflokomotivsteuerung Schritt 7: Zylindrische Verbindung: Zylindrisch.5 (Zweiter Radsatz, Kuppelstange) die Teile 8 (Treibstange) und 18 (Gegenkurbel) ausblenden die Drehachsen von zweitem Radsatz und der Kuppelstange, wie gezeigt, auswählen OK die Teile 8 (Treibstange) und 18 (Gegenkurbel) wieder einblenden Schritt 8: Zylindrische Verbindung: Zylindrisch.6 (Erster Radsatz, Kuppelstange) die Drehachsen von erstem Radsatz und der Kuppelstange, wie gezeigt, auswählen OK Schritt 9: Starre Verbindung: Starr.7 (Gegenkurbel, Zweiter Radsatz): die beiden Bauteile Gegenkurbel und zweiter Radsatz in den Spezifikationen oder im Geometriebereich auswählen, da die Gegenkurbel über den Bolzen starr mit dem zweiten Radsatz verbunden sein muss OK 241
4 Übungsbeispiele zum Erstellen und Simulieren von Mechanismen Schritt 10: Drehverbindung: Rotieren.8 (Treibstange, Zweiter Radsatz) das Teil 18, Gegenkurbel, mit verdecken/anzeigen ausblenden die Drehachse des Bolzens, der zum zweiten Radsatz gehört, und die Drehachse der Treibstange auswählen die beiden parallel liegenden Flächen des Bolzens und der Treibstange auswählen Offset markieren und vorgegebenen Wert übernehmen OK Teil 18 (Gegenkurbel) wieder einblenden Schritt 11: Zylindrische Verbindung: Zylindrisch.9 (Treibstange, Kreuzkopf) die dargestellten Drehachsen von Treibstange und Kreuzkopf auswählen OK Schritt 12: Ebene Verbindung: Eben.10 (Gestell, Kreuzkopf): die im linken Bild dargestellte Fläche der Führung, die Teil des Gestells ist, und die Fläche des Kreuzkopfes (rechtes Bild) markieren. Um diese Fläche des Kreuzkopfes besser markieren zu können, sollte man das Gestell und damit die Führung sowie den ersten Radsatz vorübergehend ausblenden. Das rechte Bild zeigt die zu markierende Fläche von der Rückseite des Kreuzkopfes aus gesehen, bei verdeckter Führung und verdecktem ersten Radsatz Verbindungsdefinition mit OK bestätigen 242
4.6 Bewegungssimulation einer Dampflokomotivsteuerung Schritt 13: Ebene Verbindung: Eben.11 (Gestell, Kreuzkopf) die im linken Bild dargestellte Fläche der Führung und die Fläche des Kreuzkopfes (siehe zweite Bild) markieren Um diese Fläche des Kreuzkopfes besser markieren zu können, sollte man wieder die Führung vorübergehend ausblenden. Verbindungsdefinition mit OK bestätigen Meldung: Der Mechanismus kann simuliert werden. Schritt 14: Drehverbindung: Rotieren.12 (Gegenkurbel, Schwingenstange) die Drehachse des Bolzens der Gegenkurbel und die der Kuppelstange auswählen die beiden dargestellten, parallel liegenden Flächen von Gegenkurbel und Schwingenstange markieren Offset markieren und vorgegebenen Wert übernehmen OK Schritt 15: Starre Verbindung: Starr.13 (Schwinge, Bolzen für Schwinge) die beiden Bauteile Schwinge und Bolzen für Schwinge in den Spezifikationen oder im Geometriebereich auswählen OK 243
4 Übungsbeispiele zum Erstellen und Simulieren von Mechanismen Schritt 16: Zylindrische Verbindung: Zylindrisch.14 (Schwingenstange, Bolzen für Schwinge) dazu die Mittelachse der Bohrung an der Schwingenstange und die Mittelachse des Bolzens für die Schwinge auswählen OK Schritt 17: Punkt-Kurve-Verbindung: Punktkurve.15 (Schieberschubstange, Schwinge) dazu den Mittelpunkt des Bolzens der Schwingenstange und die Kurve in der Mitte des gebogenen Langlochs markieren OK Schritt 18: Punkt-Kurve-Verbindung: Punktkurve.16 (Schieberschubstange, Aufwerfhebel) dazu den Mittelpunkt des Bolzens des Aufwerfhebels und die Mittellinie des Langlochs der Schieberschubstange als Kurve markieren OK Schritt 19: Drehverbindung: Rotieren.17 (Gestell, Schwinge) die Drehachse des Bolzens, der zu dem Gestell gehört, auswählen die Drehachse der Schwingenbohrung bei ausgeblendetem Bolzen auswählen 244