Tôi chưa quen với kỹ thuật cơ khí, mặc dù tôi có một nền tảng khoa học (sau đại học về Toán học) và tôi (phần lớn) kiếm sống.

Tôi có một ý tưởng về việc tạo ra một thiết bị cơ khí; Tôi dự tính nó sẽ đòi hỏi các bánh răng, liên kết và cơ cấu chấp hành.

Tôi có một ý tưởng sơ bộ về nơi mọi thứ sẽ phù hợp nhưng tôi muốn có thể kiểm tra và tinh chỉnh thiết kế trong phần mềm trước khi xây dựng thiết bị thực tế. Như một điểm cần làm rõ, khi tôi nói "kiểm tra", ý tôi là xem qua hoạt hình, ví dụ, liệu hai vật phẩm sẽ va chạm khi chuyển động hay nếu có đủ độ trễ giữa chúng khi chúng di chuyển qua nhau.

Điều này cho phép tôi thực hiện kiểm tra thiết kế và mô phỏng các bộ phận, trước khi hoàn thiện thiết kế và sau đó xây dựng hệ thống vật lý từ thiết kế.

Các giai đoạn là:

1. Xây dựng thiết kế 3D trong phần mềm
2. Chạy mô phỏng để xem nó có "hoạt động không", nếu không sửa thiết kế và lặp lại
3. Xây dựng hệ thống vật lý từ thiết kế "hoạt động"

Tôi đã tìm ra rằng hệ thống bao gồm ba hệ thống con làm việc cùng nhau.

Vì vậy, tôi muốn thiết kế và kiểm tra từng thành phần phụ trước khi tích hợp chúng vào hệ thống hoàn chỉnh.

Câu hỏi của tôi là đây:

• Đây có phải là cách thiết kế được thực hiện trong thế giới thực?
• Những ưu và nhược điểm của chương trình tôi đã lên kế hoạch là gì?

Tôi đang có ý định sử dụng FreeCAD để thiết kế và thử nghiệm.

Trả lời: Có , đây chính xác là cách nó được thực hiện trong thế giới thực. Những gì bạn đã mô tả là những gì tôi làm trong công việc của mình để kiểm tra các hệ thống trong CAD.

Vì bạn chỉ ra rằng bạn muốn tôi thực hiện quy trình thiết kế của mình, tôi đã trình bày chi tiết bên dưới. Lưu ý rằng hầu hết điều này không liên quan đến CAD. CAD là vô giá, nhưng chỉ khi bạn chuẩn bị lấy bút chì và giấy ra trước. Cũng lưu ý rằng đây chỉ là quá trình thiết kế của tôi , nó không phải là cách duy nhất để đi về mọi thứ.

Sự chuẩn bị

Khi tôi bắt đầu bất kỳ thiết kế nào, tôi bắt đầu bằng cách tìm ra các tham số chung như không gian cần phù hợp với không gian nào, cần giao diện với cái gì, đầu vào và đầu ra sẽ là gì. Hãy nói (vì một ví dụ cụ thể) rằng tôi đang chế tạo một cỗ máy lấy một ống dài và cắt nó thành các phần được xác định trước. Các bước đầu tiên của tôi là xác định kích thước và vật liệu của đường ống mà tôi muốn nhập, máy nên cắt ống dài bao nhiêu, phương pháp nào tôi sẽ sử dụng để cắt ống và tôi có bao nhiêu không gian trên cửa hàng cho máy nói.

Sau đó tôi sẽ tiến hành vẽ phác thảo thực sự những gì tôi đang nghĩ. Trong ví dụ về máy cắt ống, nó có thể đơn giản như một hộp có nhãn "máy cắt" và một dòng được dán nhãn với đường kính và chiều dài trọng lượng ống.

Bước tiếp theo là làm một số phép toán để tìm ra lực nào, tốc độ, v.v. sẽ được yêu cầu. Vì bạn nói rằng bạn đến từ một nền tảng toán học, tôi sẽ không thích điều này quá nhiều.

Tôi thường thực hiện một bản phác thảo khác ở đây, ngoại trừ bây giờ tôi có cảm giác về việc các thành phần của tôi sẽ cần lớn đến mức nào vì tôi biết các lực liên quan.

Sau khi tôi làm toán, tôi tìm kiếm các phần thương mại đáp ứng nhu cầu của tôi và (nếu có thể) tải xuống các tệp CAD hoặc bản vẽ cơ học cho các phần đó.

Khi tôi có một số bộ phận thương mại, tôi sẽ tạo một bản phác thảo khác, lần này sẽ hiển thị các vị trí tương đối của các bộ phận thương mại của tôi với giao diện của chúng được gắn nhãn để tôi biết loại cấu trúc hỗ trợ nào tôi phải xây dựng.

mô hình 3d

Tại thời điểm này, cuối cùng tôi đã phá vỡ gói CAD. Tôi bắt đầu bằng cách tạo các mô hình 3D của bất kỳ bộ phận thương mại nào tôi có mà không có các mô hình 3D có sẵn trực tuyến và sau đó tiến hành các bộ phận cấu trúc hỗ trợ của tôi và lắp ráp tất cả các bộ phận thành một bộ lắp ráp.

Đây là phần bạn có thể rất tò mò nếu bạn chưa bao giờ sử dụng CAD trước đây.

Trong 3D CAD, bạn nên vẽ từng phần (thường là một phần thương mại hoặc được làm từ một phần vật liệu trong tệp phần riêng của nó. Khi bạn có tệp phần, bạn có thể tạo một phần được gọi là phần lắp ráp. lắp ráp cho phép bạn chọn một số tệp phần và xác định các mối liên kết giữa chúng. Các chương trình CAD không có ý nghĩa về "va chạm", do đó bạn phải cho chương trình biết các mặt được căn chỉnh với các mặt khác, khoảng cách giữa chúng, v.v ... Mỗi phần bắt đầu với sáu bậc tự do và mỗi ràng buộc làm giảm một số bậc tự do. Việc chỉ định hai mặt song song loại bỏ một bậc tự do, một giao phối (hai bề mặt trùng khớp) loại bỏ hai hoặc ba, v.v.

FreeCad

Tôi chưa sử dụng FreeCad, vì vậy tôi không thể nhận xét cụ thể về những ưu và nhược điểm sẽ là gì, nhưng tôi đoán là: ưu điểm này là nó miễn phí và bạn sẽ thấy kích thước nào hoạt động và những gì không hoạt động , nhược điểm sẽ là phần mềm thương mại sẽ dễ sử dụng hơn.

CAD là điều cần thiết để xác định nhiễu hình học và thiết kế đặc biệt. Nếu các phần tử hữu hạn được sử dụng trong gói CAD, dữ liệu có thể được sử dụng để tính toán ứng suất và biến dạng (xác định xem hệ thống có chịu được tải không). Điều này có thể trở nên phức tạp vì nếu một hệ thống sẽ là động, có tải tĩnh và tải động. Tải trọng động cần được tính toán khi mô hình chịu tải trọng khác nhau.

Ngoài độ bền cơ học, có những thông số khác cần được xác định bằng cách sử dụng một mô phỏng. Giả sử bạn đang thiết kế một hệ thống treo. Hằng số lò xo của lò xo và hằng số giảm xóc của bộ giảm chấn cần được chọn bằng mô phỏng. Một mô phỏng toán học có thể được phát triển bằng cách sử dụng Simulink hoặc mã hóa nó bằng ngôn ngữ máy tính. Sử dụng các cấu hình lực dự kiến ​​và điều kiện thử nghiệm, các tham số có thể được xác định bằng mô phỏng.

Tôi làm việc cho một công ty cơ khí may mắn 500.

Quá trình phát triển sản phẩm trong một hệ thống cơ học là rộng rãi:

Tôi giả định rằng bạn có một đặc điểm kỹ thuật đầy đủ về những thứ như lực, nhiệt độ, áp suất, v.v. và có thể bắt đầu thiết kế ngay lập tức. Điều đầu tiên là bắt đầu tạo các khái niệm thiết kế có thể hoặc không thể đáp ứng các đặc điểm kỹ thuật. Đây là sự kết hợp của việc chọn hình học sẽ hoàn thành nhiệm vụ, vật liệu sẽ cho phép dễ dàng sản xuất và hiệu suất ở mọi điều kiện vận hành, với các thuộc tính toàn vẹn cấu trúc phù hợp để tồn tại trong thời gian thiết kế được chỉ định.

Thiết kế này được hoàn thành trong một gói CAD, trong đó các thành phần rắn được mô hình hóa.

Từ đó, lắp ráp và bản vẽ sản xuất có thể được thực hiện, nhưng trước tiên chúng ta phải xác nhận thiết kế của chúng tôi với một số phân tích. Đây có thể là toán học và vật lý cơ bản để hiển thị các kích thước sẽ hoạt động trong phong bì thiết kế, động học cơ bản và động học hoặc cân bằng khối lượng cho một thiết kế xử lý chất lỏng chẳng hạn.

Phân tích chính xác hơn yêu cầu sử dụng các phương pháp tinh vi được triển khai trong phần mềm được gọi là CAE (kỹ thuật hỗ trợ máy tính) hoặc ALD (thiết kế led phân tích)

Để nghiên cứu ứng suất và biến dạng, nhiệt độ và ở một mức độ nào đó, phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để tính các thuộc tính cục bộ dựa trên mô hình có lưới và một số điều kiện biên.

Để nghiên cứu tương tác chất lỏng với hình học và xem xét áp suất, nhiệt độ và các tính chất nhiệt và chất lỏng khác, động lực học chất lỏng tính toán được sử dụng. Đây thường là một thực hiện của phương pháp khối lượng hữu hạn.

Bạn ám chỉ để mô phỏng và lặp đi lặp lại. Đó thực chất là cách quá trình được thực hiện. Tuy nhiên, các phương pháp được xác minh thống kê được sử dụng bằng cách sử dụng thiết kế lý thuyết thí nghiệm để tạo ra các cấu hình thiết kế được tối ưu hóa.

Không chắc bạn đã tiếp tục như thế nào nhưng tôi ở trên cùng một chiếc thuyền và đã bị vấp ngã ...

"Nó sẽ đòi hỏi các bánh răng, mối liên kết và cơ cấu chấp hành" Tôi tin rằng rất khó cho người có sở thích. Cấp độ mô hình hóa này đòi hỏi phần mềm thiết kế chuyên nghiệp có giá $$$. Nếu bạn có thể có được điều đó, thì tất cả đều ổn sau khi bạn tham gia vào lối suy nghĩ mô hình 3D. Nó không giống như phác thảo 2D.

Cụ thể, tôi đã thử nghiệm FreeCAD 0.16 (phiên bản [?] Ổn định hiện tại) và đã thất vọng. Nó không thực sự ở một điểm có thể sử dụng được. Tôi nghĩ rằng nó có thể không bao giờ đạt được khả năng sử dụng vì nhiều gói nguồn mở không, chẳng hạn như LibreCAD 2D. Nó cũng không thể xử lý nhiều hơn một phần, vì vậy chỉ có thể cố gắng mô hình hóa một liên kết, không phải liên kết.

Khi bạn liên kết về mặt học thuật, tôi có thể khuyên bạn nên lấy giấy phép sinh viên / học thuật cho một cái gì đó như SolidWorks hoặc SolidEdge. Cũng có thể có Fusion 360. Chúng hoạt động tốt và có tầm vóc phù hợp cho các mối liên kết và như vậy. Chúng cũng cho phép phạm vi chuyển động được mô hình hóa. Thật không may cho tôi là một người dùng Linux, không có gói mô hình 3D có thể sử dụng miễn phí tại thời điểm này.

Tôi chưa quen với kỹ thuật cơ khí, mặc dù tôi có một nền tảng khoa học (sau đại học về Toán học) và tôi (phần lớn) kiếm sống.

Quan sát của tôi là có rất nhiều điểm tương đồng giữa cách phần mềm được thiết kế, kiểm tra, mã hóa (heh, theo thứ tự đó) và phân phối - và cách mô hình cơ học được mô tả trong CAD. Có lẽ điều này là do hầu hết những gì tôi làm là mô hình hóa tham số, ví dụ mô tả máy tính một công thức về cách sản xuất mô hình từ các tham số, sau đó có thể được kiểm tra.

Bạn chắc chắn âm thanh để được đúng bài hát.

Cũng như các công cụ phần mềm, bạn cần chọn và biết rõ các công cụ của mình, để làm việc với chúng và không chống lại chúng.

Meta lưu ý: câu hỏi này đang đi ngược lại tour du lịch StackOverflow . Nó khuyên rằng ví dụ chống lại các câu trả lời có ý kiến ​​và những câu ".. với quá nhiều câu trả lời có thể hoặc điều đó sẽ đòi hỏi một câu trả lời cực kỳ dài". Điều này có thể có nghĩa là ai đó đóng cửa mục cuối cùng.