Je suis nouveau en génie mécanique, bien que j'ai une formation scientifique (postgrad en mathématiques), et je code (principalement) pour vivre.

J'ai une idée sur la création d'un appareil mécanique; J'envisage que cela impliquera des engrenages, des liaisons et des actionneurs.

J'ai une idée approximative de l'endroit où les choses iront, mais j'aimerais pouvoir tester et modifier la conception dans le logiciel avant de construire le périphérique réel. Par souci de clarté, lorsque je dis «test», je veux dire par animation, par exemple, si deux éléments vont entrer en collision lorsqu'ils sont en mouvement, ou s'il y a une marge de manœuvre suffisante entre eux lorsqu'ils se croisent.

Cela me permet de faire les tests de conception et de simulation des pièces, avant de finaliser la conception puis de construire le système physique à partir de la conception.

Les étapes sont:

1. Construisez la conception 3D dans le logiciel
2. Exécutez la simulation pour voir si cela "fonctionne", sinon corrigez la conception et répétez
3. Construire un système physique à partir d'une conception qui "fonctionne"

J'ai compris que le système se compose de trois sous-systèmes travaillant ensemble.

Je voudrais donc concevoir et tester chaque sous-composant avant de les intégrer dans le système complet.

Ma question est alors la suivante:

• Est-ce ainsi que le design se fait dans le monde réel?
• Quels sont les avantages et les inconvénients du programme que j'ai prévu?

J'ai l'intention d'utiliser FreeCAD pour faire la conception et les tests.

Réponse: Oui , c'est exactement ainsi que cela se fait dans le monde réel. Ce que vous avez décrit est ce que je fais dans mon travail pour vérifier les systèmes en CAO.

Puisque vous avez indiqué que vous souhaitiez que j'exécute mon processus de conception, je l'ai détaillé ci-dessous. Notez que la plupart de cela n'implique pas la CAO. La CAO est inestimable, mais seulement si vous êtes prêt à sortir le crayon et le papier en premier. Notez également que ce n'est que mon processus de conception, ce n'est en aucun cas la seule façon de procéder.

Préparation

Lorsque je commence une conception, je commence par déterminer les paramètres généraux tels que l'espace dont il aura besoin pour s'insérer, ce avec quoi il doit s'interfacer, ce que seront l'entrée et la sortie. Disons (pour un exemple concret) que je fabrique une machine qui prend un long morceau de tuyau et le coupe en sections prédéterminées. Mes premières étapes seraient de déterminer la taille et le matériau du tuyau que je veux saisir, les longueurs dans lesquelles la machine doit couper le tuyau, la méthode que je vais utiliser pour couper le tuyau et l'espace dont je dispose sur le atelier pour ladite machine.

Je voudrais ensuite procéder à une esquisse très approximative de ce que je pense. Dans l'exemple de coupe-tube, cela peut être aussi simple qu'une boîte étiquetée «coupe» et une ligne étiquetée avec le diamètre et la longueur du poids du tuyau.

La prochaine étape consiste à faire quelques calculs pour déterminer quelles forces, vitesses, etc. seront nécessaires. Puisque vous avez dit que vous veniez d'un milieu mathématique, je ne m'étendrai pas trop là-dessus.

Je fais habituellement un autre croquis ici, sauf que maintenant j'ai une idée de la taille de mes composants car je connais les forces impliquées.

Après avoir fait le calcul, je recherche des pièces commerciales qui répondent à mes besoins et (si possible) télécharge des fichiers CAO ou des dessins mécaniques pour ces pièces.

Une fois que j'ai des pièces commerciales, je vais faire un autre croquis, montrant cette fois les positions relatives de mes pièces commerciales avec leurs interfaces étiquetées, donc je sais quel type de structure de support je dois construire.

modélisation 3D

À ce stade, j'ai finalement sorti le package CAO. Je commence par créer des modèles 3D de toutes les pièces commerciales que je possède qui n'ont pas de modèles 3D disponibles en ligne, puis je passe à mes pièces de structure de support et assembler finement toutes les pièces dans un assemblage.

Voici la partie qui vous intéresse probablement le plus si vous n'avez jamais utilisé de CAO auparavant.

Dans la CAO 3D, vous devez dessiner chaque pièce (généralement quelque chose qui vient en tant que pièce commerciale ou qui est fabriqué à partir d'une seule pièce de matériau dans son propre fichier de pièce. Une fois que vous avez des fichiers de pièce, vous pouvez créer ce qu'on appelle un assemblage. l'assemblage vous permet de sélectionner plusieurs fichiers de pièce et de définir les liens entre eux. Les programmes de CAO n'ont aucun sens de "collisions", vous devez donc dire au programme quelles faces sont alignées avec les autres faces, quelle distance les sépare, etc. Chaque pièce commence avec six degrés de liberté et chaque contrainte réduit les degrés de liberté dans une certaine mesure. La spécification de deux faces parallèles supprime un degré de liberté, une contrainte (deux surfaces coïncidentes) en supprime deux ou trois, etc.

FreeCad

Je n'ai pas utilisé FreeCad, je ne peux donc pas commenter spécifiquement les avantages et les inconvénients, mais ma supposition est la suivante: les avantages seront qu'il est gratuit et vous verrez quelles dimensions fonctionnent et ce qui ne fonctionne pas. , les inconvénients seront que les logiciels commerciaux auraient été plus faciles à utiliser.

La CAO est essentielle pour déterminer les interférences géométriques et la conception spéciale. Si des éléments finis sont utilisés dans le package CAO, les données peuvent être utilisées pour les calculs de contrainte et de déformation (déterminer si le système résistera aux charges). Cela peut devenir compliqué car si un système va être dynamique, il y a des charges statiques et des charges dynamiques. Les charges dynamiques doivent être calculées lorsque le modèle est soumis à des charges variables.

En plus de la résistance mécanique, il existe d'autres paramètres qui doivent être déterminés à l'aide d'une simulation. Supposons que vous conceviez un système de suspension. La constante de ressort du ressort et la constante d'amortissement de l'amortisseur doivent être sélectionnées à l'aide d'une simulation. Une simulation mathématique peut être développée en utilisant Simulink ou en la codant dans un langage informatique. En utilisant les profils de force attendus et les conditions d'essai, les paramètres peuvent être déterminés à l'aide de la simulation.

Je travaille pour une entreprise d'ingénierie mécanique Fortune 500.

Le processus de développement de produits dans un système mécanique est globalement:

Je suppose que vous avez une spécification complète de choses comme les forces, les températures, les pressions, etc. et que vous pouvez commencer à concevoir immédiatement. La première chose est de commencer à générer des concepts de conception qui pourraient ou non répondre aux spécifications. Il s'agit d'une combinaison de la sélection de la géométrie qui accomplira la tâche, le matériau qui permettra la facilité de fabrication et les performances dans toutes les conditions de fonctionnement, avec les bonnes propriétés d'intégrité structurelle pour durer pendant la durée de vie spécifiée.

Cette conception est réalisée dans un package CAO, où les composants solides sont modélisés.

De là, des assemblages et des dessins de production peuvent être réalisés, mais nous devons d'abord valider notre conception avec une analyse. Cela peut être des mathématiques et de la physique de base pour montrer que les dimensions fonctionneront dans l'enveloppe de conception, la cinématique et la cinétique de base, ou les bilans de masse pour une conception qui traite un fluide par exemple.

Une analyse plus précise nécessite l'utilisation de méthodes sophistiquées implémentées dans un logiciel appelé CAE (ingénierie assistée par ordinateur) ou ALD (conception par analyse)

Pour étudier les contraintes et les déformations, les températures et, dans une certaine mesure, les fluides, la méthode des éléments finis est utilisée pour calculer les propriétés locales sur la base d'un modèle maillé et de certaines conditions aux limites.

Pour étudier l'interaction des fluides avec la géométrie et regarder les pressions, les températures et d'autres propriétés fluides et thermiques, la dynamique des fluides numérique est utilisée. Il s'agit le plus souvent d'une implémentation de la méthode des volumes finis.

Vous avez fait allusion pour simuler et répéter. C'est essentiellement ainsi que se déroule le processus. Cependant, des méthodes vérifiées statistiquement sont utilisées en utilisant la théorie de la conception des expériences pour produire des configurations de conception optimisées.

Je ne sais pas comment tu as pu monter mais je suis dans le même bateau et je suis tombé perplexe ...

"cela impliquera des engrenages, des liaisons et des actionneurs", je crois que c'est très difficile pour l'amateur. Ce niveau de modélisation nécessite un logiciel de conception professionnel qui coûte ££££. Si vous pouvez l'obtenir, alors tout va bien après vous être engagé dans la façon de penser de la modélisation 3D. Ce n'est pas comme le dessin 2D.

Plus précisément, j'ai testé FreeCAD 0.16 (la version stable actuelle [?]) Et j'ai été déçu. Ce n'est pas encore vraiment à un point utilisable. Je pense que cela pourrait ne jamais atteindre l'utilisabilité comme beaucoup de packages open source, comme le 2D LibreCAD. Il ne peut pas non plus traiter plus d'une partie, il ne peut donc essayer que de modéliser un lien, pas des liens.

Comme vous êtes lié académiquement, puis-je suggérer d'obtenir une licence étudiant / universitaire pour quelque chose comme SolidWorks ou SolidEdge. Il pourrait également y avoir Fusion 360. Ils fonctionnent bien et sont d'une stature appropriée pour les liaisons et autres. Ils permettent également de modéliser l'amplitude des mouvements. Malheureusement pour moi en tant qu'utilisateur Linux, il n'y a pas de packages de modélisation 3D utilisables gratuitement pour le moment.

Je suis nouveau en génie mécanique, bien que j'ai une formation scientifique (postgrad en mathématiques), et je code (principalement) pour vivre.

Mon observation est qu'il existe de nombreux analogues entre la façon dont les logiciels sont conçus, testés, codés (hé, dans cet ordre) et distribués - et la façon dont les modèles mécaniques sont décrits en CAO. C'est peut-être parce que la plupart de ce que je fais est une modélisation paramétrique, par exemple en décrivant à l'ordinateur une recette sur la façon de produire un modèle à partir de paramètres, qui peut ensuite être testée.

Vous semblez certainement être sur la bonne voie.

Comme pour les outils logiciels, vous devez bien choisir et connaître vos outils, travailler avec eux et non contre eux.

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