PRÁCTICAS DE DISEÑO PARAMÉTRICO

Transcripción

1 PRÁCTICAS DE DISEÑO PARAMÉTRICO Curso de Autodesk Inventor: Herramientas avanzadas para el diseño mecánico

2 PRÁCTICAS DE DISEÑO PARAMÉTRICO Curso de Autodesk Inventor: Nivel Avanzado Práctica 1.1: Ensamblaje: Ensamblar el mecanismo de doble biela y animar el movimiento. El objetivo de esta práctica es repasar los siguientes aprendizajes del curso anterior antes de comenzar los contenidos de este curso: o Comandos unión y restringir. o Inserción de elementos del centro de contenido. o Animación del ensamblaje. Además, se añadirá una restricción de movimiento entre ambos engranajes de acuerdo a los siguientes datos: 1

3 Práctica 2.1: Unión atornillada: A partir de las dos piezas a unir, seleccionar los tornillos apropiados para las condiciones que se indican a continuación e insertarlos en el conjunto. Carga axial= 3000N Carga tangencial= 200N Factor de apriete= 1,5 Coeficiente de seguridad=2 Coeficiente de fricción de junta: tabla en el propio programa Factor de entrada de fuerza=1 Material piezas a unir: DIN St37-2 Material tornillos: SAE 1060 templado a 600 F Tornillos ISO 4016 Tuercas ISO 4034 Arandelas ISO 7092 Solución: 2

4 Práctica 2.2: Soporte colgante: Abrir el conjunto soporte colgante e insertar los elementos de unión necesarios para las condiciones que se indican a continuación. Utilizar el mismo número de tornillos que aparecen en la figura. Existen bocetos ya creados para posicionar los elementos de unión. En función de las dimensiones de tornillos y pasador necesarias, rediseñar las tres piezas para obtener un conjunto funcional. Tornillos: ISO 4017; Tuercas: ISO 4034; Arandelas: ISO 7092; Pasador: ISO 2341 B. Carga máxima= 3000 N Factor de seguridad =3 Factor de entrada de fuerza=1 Factor de apriete= 1.5 Material piezas a unir: DIN St37-2 Material tornillos: SAE 1060 templado a 600 F Material pasador: Acero

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6 Práctica 2.3: Árbol: Dibujar el siguiente árbol de transmisión a partir del plano disponible en la carpeta de la práctica. Utiliza la herramienta del acelerador de diseño para árboles. 5

7 Práctica 2.4: Reductor: Partiendo de la pieza que hace de soporte, diseñar un reductor de engranajes de diente recto que cumpla con los requisitos de la tabla. Para ello, utilizar las herramientas del Generador de Componentes. Finalmente, validar que el diseño es correcto por medio de las herramientas de cálculo. MATERIALES Árboles Acero Engranajes Fundición grafito esferoidal / Hierro fundido gris clase 40 Chaveta Acero al carbono ELEMENTOS COMERCIALES Chavetas ISO 2491A Anillos de seguridad DIN 471 Rodamientos Radial de bolas de acanalado profundo Velocidad de entrada Potencia de entrada Velocidad de salida Rendimiento de la trasmisión por engranaje recto Vida de los elementos CONDICIONES DE TRABAJO 1500 rpm 1,5 kw 750 rpm horas Pasos: 1. Colocar los dos rodamientos del árbol de entrada. La forma del alojamiento determina el diámetro exterior de los rodamientos. 2. Diseñar el árbol de entrada para que se ajuste a los rodamientos colocados. El engranaje será fijado axialmente por medio de una arandela de seguridad. 3. Repetir los pasos 1 y 2 para el árbol de salida. 4. Crear la trasmisión por engranaje recto. 6

8 5. Rediseñar los árboles para que los engranajes queden en una posición centrada. 6. Modificar ambas ruedas: añadir el agujero en las dos y un saliente en la grande para que se pueda colocar una chaveta 7. A partir de las fuerzas obtenidas en la trasmisión, validar el diseño de los árboles y de los rodamientos. A partir de este punto se podría hacer un rediseño con unos diámetros de árbol y rodamiento menores. 7

9 8. Añadir las chavetas. 9. Añadir las arandelas de seguridad desde el centro de contenido. 10. Añadir animación de movimiento a partir de una restricción de ángulo en el árbol de entrada. 8

10 Práctica 2.5: Correas de transmisión: Completar el conjunto mecánico con una transmisión por correa trapezoidal con rodillo tensor. Seguir los siguientes pasos: Seguir los siguientes pasos: Comprobar el giro entre cada paso. 1. A partir del conjunto Práctica 2.5, crear la transmisión por correa de acuerdo a los siguientes datos y validar el diseño en la pestaña cálculo. ELEMENTOS TRANSMISIÓN Tipo de correa Estrecha DIN7753 XPA Número de correas 2 Diámetro polea pequeña 100 mm Diámetro polea pequeña 300 mm Diámetro polea plana 71 mm Rodamientos Radial de bolas de acanalado profundo Velocidad de entrada Potencia de entrada Velocidad de salida Factores CONDICIONES DE TRABAJO 1450 rpm 0,5 kw 750 rpm Dejar los que aparecen por defecto 2. Posicionar el Eje rodillo coincidente con la polea plana. A continuación, modificar la polea plana y añadir rodamientos. Por último, crear un casquillo separador in-situ. 3. Modificar las poleas: añadir agujero y cubos. 4. Añadir uniones por chaveta en las poleas acanaladas. 5. Añadir arandelas de seguridad y realizar los ajustes finales. 6. Animar el conjunto mediante una restricción de ángulo en el árbol de entrada. 9

11 A continuación se muestran los resultados de la transmisión para poder hacer comprobaciones: 10

12 Práctica 2.6: Estructura: Copiar la carpeta completa de la práctica 2.5 resuelta y sobre ella realizar esta práctica. A partir del ventilador ya finalizado, diseñar una estructura que soporte el conjunto tal y como se aprecia en la figura utilizando la herramienta del Design Accelerator. Seguir los siguientes pasos: 1. En un archivo de pieza, crear la estructura alámbrica con unas dimensiones aproximadas. 2. Insertar esta pieza dentro de un ensamblaje llamado estructura. A continuación, y desde la herramienta del acelerador de diseño, insertar los elementos del marco inferior y guardar el ensamblaje estructura. 3. Insertar el ensamblaje estructura dentro del ensamblaje general. Posicionarlo tal y como se aprecia en la figura. 4. Desde el ensamblaje general, acceder al ensamblaje estructura e ir añadiendo el resto de los elementos de la estructura. Al mismo tiempo, modificar la estructura alámbrica para que se adapte al conjunto. 5. A continuación, crear la chapa que sostiene el tubo acodado. Esta pieza se debe crear in situ dentro del ensamblaje general. 6. Por último, modificar los tamaños de los elementos y realizar los ajustes finales. 11

13 Práctica 3.1: Análisis FEA paramétrico: A partir del sólido de la pieza de la práctica 3.1 realizar un primer análisis de tensión siguiendo las instrucciones del ponente. A continuación, completar la tabla de parámetros y realizar la simulación para cada una de las combinaciones decidiendo el mejor diseño. Material Carga Restricciones Objetivo de diseño DATOS Acero aleado Momento torsor de 300 Nm Restricción de pasador en cada agujero y restricción sin fricción en la base. Coeficiente de seguridad>3 con el menor peso posible Radio de redondeo Diámetro exterior del tubo Diámetro de los ocho agujeros DIMENSIONES A PARAMETRIZAR 1, 2 y 4 mm 46, 50 y 55 mm 3, 5 y 8mm 12

14 Práctica 3.2: Análisis FEA de un ensamblaje: A partir del siguiente conjunto, realizar un análisis FEA del mismo y seguir los siguientes pasos: a) Aplicar una carga de 100 N a la palanca de la mordaza horizontal y analizar los resultados modificando la malla hasta conseguir una tasa de convergencia menor del 10%. Buscar el coeficiente de seguridad del conjunto y la fuerza de sujeción de la mordaza. b) Buscar el valor máximo de fuerza a aplicar antes de que se produzca el fallo del conjunto. Comprobar el nuevo valor de fuerza de sujeción. c) Rediseñar el conjunto para mejorar su resistencia y validar el nuevo diseño con un análisis de tensión. 13

15 Práctica 3.3: Análisis FEA de una estructura: En la carpeta de la práctica hay un conjunto con la estructura de una pérgola de playa en la que se ha realizado un primer diseño. La estructura está sometida a la fuerza del viento que se supone actúa sobre la viga 23 con una magnitud de 200 N/m y formando un ángulo con el suelo de 60 grados. El objetivo de esta práctica es configurar la simulación completa y modificar el diseño de la estructura hasta conseguir que el desplazamiento máximo sea de 5mm. Para lograrlo se pueden modificar los tamaños de las vigas así como añadir nuevos elementos para triangularla. El simulador no necesita que se recorten los elementos, ese trabajo se debe realizar únicamente cuando se tenga un diseño definitivo. 14

16 Práctica 4.1: Simulación dinámica de una sierra de calar: A partir del conjunto Reciprocating Saw de la carpeta Dynamic Simulation 1 and 2 de la práctica 4.1, guardar el conjunto con otro nombre y seguir el tutorial ofrecido por Autodesk en el siguiente enlace: 15

17 Práctica 4.2: Simulación dinámica de una leva: A partir del conjunto cam_valve en la carpeta de la práctica, guadar el conjunto con otro nombre y crear una simulación dinámica utilizando lo aprendido en el tutorial de la práctica 4.1. Crear gráficos de posición, aceleración y velocidad lineal de la válvula. Esta práctica está resuelta en otro de los tutoriales de Autodesk en el siguiente enlace: 16

18 Práctica 4.3: Simulación dinámica de una transmisión con engranajes y doble biela: A partir del conjunto conjunto doble biela en la carpeta de la práctica, guardar el conjunto con otro nombre y crear una simulación dinámica convirtiendo automáticamente las restricciones en uniones estándar. El movimiento entre los dos engranajes se debe añadir del mismo modo que en la práctica 4.1. Finalmente, conseguiré gráficos de posición, velocidad y aceleración de los puntos indicados en la imagen. 17

19 Enlaces a los videos de las prácticas: PRÁCTICA Práctica 1.1: paso 1 Práctica 1.1: paso 2 Práctica 1.1: paso 3 Práctica 2.4: paso 1 Práctica 2.4: paso 2 Práctica 2.4: pasos 3 y 5. Práctica 2.4: paso 4 Práctica 2.4: paso 6 Práctica 2.4: paso 7a Práctica 2.4: paso 7b Práctica 2.4: paso 8 Práctica 2.4: pasos 9 y 10 Práctica 2.5: paso 1 Práctica 2.5: paso 2a Práctica 2.5: paso 2b Práctica 2.5: paso 2c Práctica 2.5: paso 3 Práctica 2.5: paso 4 Práctica 2.5: paso 5a Práctica 2.5: paso 5b Práctica 2.5: paso 6 ENLACE