Основы работы в 3D редакторе FreeCad. Часть 3

Материал из robbo
Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Захаров Леонид Сергеевич

Основы работы в 3D редакторе FreeCad. Часть 3

FreeCad — достаточно мощный редактор, позволяет работать профессионально, начиная моделирование с эскизов, как и, например, в Компасе, но поскольку у читателей возник некоторый интерес к использованию простых приемов моделирования в редакторе, продолжим пользоваться упрощенными методами. В этой статье рассмотрим, как легко можно нарисовать зубчатую передачу, для чего воспользуемся советом Владимира (3DLab) и установим плагин FCGear. В своем блоге, во второй половине статьи на сайте 3dtoday.ru [1], он описывает, как это сделать, поэтому на установке останавливаться не будем. Для примера выберем, как всегда, вполне практическую задачу, изготовим колесо для робота. Проблема использования китайских моторов для робота в том, что они достаточно быстроходны для использования с программным обеспечением Скретчдуино, поэтому немного уменьшить скорость не помешает. По совету Григорьева А.Т. (p&t) сразу предусмотрим возможность установки энкодера, который планируется сконструировать на основе недорогого китайского датчика TCRT5000L. Создание энкодера постараюсь описать в отдельной статье, здесь же возможность создания 3D модели зубчатого колеса и его печати на принтере. Описывать процесс буду, опираясь на навыки, которые можно было получить, изучив предыдущие статьи: Основы работы в 3D редакторе FreeCad. Часть 1. Основы работы в 3D редакторе FreeCad. Часть 2.

Итак, приступим. Создадим новый проект, выберем рабочий стол Part. Создадим «Цилиндр» (рис. 1), изменим стандартный вид на аксонометрический, выберем внизу комбо-панели вкладку данные и установим размеры цилиндра: R=26, H=16. Зажав Ctrl, выделим ребра-окружности (рис.2) (они должны стать зелеными), выберем инструмент «Скругление», установим радиус скругления 2,5мм (рис. 3), нажмем ОК — получили объект «Fillet» (рис 4).

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Выделим «Fillet», продублируем его: Ctrl C – подтвердим «да» - Ctrl V. Откроем получившийся «Fillet 1» в комбо-панели, выделим невидимый «Цилиндр001», изменим его радиус, поставим 25мм. (рис. 5) Продублируем «Fillet» еще раз, откроем получившийся «Fillet 2», выделим невидимый «Цилиндр002», изменим его радиус, поставим 23мм. Создадим «Цилиндр003»: R=26, H=16, Angle=7,50. Как видите, на самом деле получился сегмент цилиндра. (рис. 7) Теперь скопируем «Цилиндр003» пять раз, т.е. нажмем Ctrl C, затем 5 раз Ctrl V. Получилось еще пять таких сегментов — «Цилиндр004»-«Цилиндр008». (рис.8)

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Теперь начнем менять положение сегментов. Выберем «Цилиндр004», кликнем в окно значений «Placement», нажмем на появившуюся кнопку, установим угол поворота вокруг оси Z 15 градусов. Нажмем «Применить» и «ОК». (рис. 9) Изменим положение остальных сегментов, поворачивая их вокруг оси Z: (рис. 10) «Цилиндр005» — 30 градусов, «Цилиндр006» — 45 градусов, «Цилиндр007» — 60 градусов, «Цилиндр008» — 75 градусов. Теперь объединим получившиеся сегменты, сложив их: «Цилиндр003» + «Цилиндр004» + «Цилиндр005» + «Цилиндр006» + «Цилиндр007» + «Цилиндр008» = «Fusion» (рис. 11) Теперь трижды продублируем «Fusion», получим «Fusion001», «Fusion002», «Fusion003». Изменим положение этих объектов: (рис. 12) «Fusion 1» повернем вокруг оси Z на 90 градусов «Fusion 2» - на 180, «Fusion 3» - на 270.

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Выполним: «Fusion» + «Fusion 1» + «Fusion 2» + «Fusion 3» = «Fusion 4» (рис. 13) Выполним: «Fillet» - «Fusion 4» = «Cut» (рис.14) Создадим «Цилиндр027» (рис.15): R=26мм, H=10мм. Изменим положение: Z=3мм. Теперь создадим «Пересечение» объектов «Цилиндр027» и «Fillet002», получим «Common». (рис. 16) Выполним: «Fillet» - «Цилиндр027» = «Cut001». Для этого придется «раскрыть» «Common». (рис.17)

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Как видите, дополнительных объектов создавать не нужно. Каждый объект может участвовать в нескольких булевых операциях. Выполним:«Cut» + «Cut001» = «Fusion005», «Fusion005» - «Common» = «Cut002» (рис. 18

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Теперь выберем рабочий стол «Gear» и создадим шестерню ( «InvoluteGear» ) (рис. 19), изменим ее параметры: высоту height=6мм, количество зубьев teeth=46, изменим ее положение: Z=16мм (рис. 20)

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Переключим рабочий стол снова на «Part». Создадим «Цилиндр028»: размеры: R=20мм, H=10мм, положение: Z=13мм (рис.21) Выполним: «Cut002» + «InvoluteGear» = «Fusion006» (рис. 22)

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Выполним: «Fusion006» - «Цилиндр028» = «Cut003» (рис. 23). Нужно отметить, что чем сложнее становится деталь, тем дольше компьютер обрабатывает операции.

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Теперь смоделируем ступицу. Создадим «Цилиндр029»: R=8мм, H=24мм. Создадим «Цилиндр030»: R=3,6мм, H=24мм. Создадим «Цилиндр031»: R=4,6мм, H=18мм, положение: Z=3мм (рис. 24) Выполним: «Цилиндр030» + «Цилиндр031» = «Fusion007» Выполним: «Цилиндр029» + «Cut003» = «Fusion008» Выполним: «Fusion008» - «Fusion007» = «Cut004» (рис. 25)

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Позаботимся заранее о печати детали. Для того, чтобы не печатать поддержек внутри колеса, нужно избавиться от нависающих частей. Создадим «Конус»: R1=23мм, R2=19мм, H=6мм, положение Z=13мм. Создадим «Цилиндр032»: R=15мм, H=10мм, положение: Z=10мм Выполним: «Конус» - «Цилиндр032» = «Cut005» Выполним: «Cut004» - «Cut005» = «Cut006».(рис. 26)

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Теперь для уменьшения расхода пластика и придания колесу законченного вида сделаем ему спицы. Создадим «Цилиндр033»: R=20мм, H=4мм, Angle=30 градусов. Продублируем 5 раз, получим «Цилиндры» с 034 по 038. Изменим положение, повернув их вокруг оси Z: (рис.27) «Цилиндр034» на 60 градусов, «Цилиндр035» на 120 градусов, «Цилиндр036» на 180 градусов, «Цилиндр037» на 240 градусов, «Цилиндр038» на 300 градусов. Выполним: «Цилиндр033» + «Цилиндр034» + «Цилиндр035» + «Цилиндр036» + «Цилиндр037» + «Цилиндр038» = «Fusion009» Создадим «Цилиндр039»: R=9мм, H=4мм Выполним: «Fusion009» - «Цилиндр039» = «Cut007», Выполним: «Cut006» - «Cut007» = «Cut008» Колесо готово (рис.28).

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Нарисуем для колеса ось. Создадим новый проект. Создадим «Цилиндр»: R=5мм, H=3мм Создадим «Цилиндр001»: R=3,5мм, H=30мм, положение: z=3мм Выполним: «Цилиндр» + «Цилиндр001» = «Fusion» Создадим «Цилиндр002»: R=1,7мм, H=33мм Создадим «Конус»: R1=3,4мм, R2=1,7мм, H=1,7мм Выполним: «Цилиндр002» + «Конус» = «Fusion001» Выполним: «Fusion» - «Fusion001» = «Cut» Должна получиться ось со сквозным отверстием, зенковкой под винт и шляпкой. (рис. 29)

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Теперь ведущая шестерня. Создадим новый документ. Как видно на рисунке 30, иногда удобно, если объекты небольшие, держать их в одном проекте, просто здесь же создавая новый документ. Сделаем ведущую шестерню, например, с передаточным числом 1/2.

Создадим шестерню «InvoluteGear»: (рабочий стол «Gear») height=5мм, teeth=23. Переключимся на рабочий стол «Part». Создадим «Цилиндр»: R=4,5мм, H=10мм. Создадим «Цилиндр001»: R=2,9мм, H=8,2мм, Z=1,8мм. Создадим «Куб»: L=10мм, W=2мм, H=10мм, X=-5мм, Z=2мм. Продублируем «Куб» и изменим положение «Куб001»: Y=-4мм (рис.30). Выполним: «Куб» + «Куб001» = «Fusion». Выполним: «Цилиндр001» - «Fusion» = «Cut» (рис. 31). Выполним: «Цилиндр» + «InvoluteGear» = «Fusion001». Выполним: «Fusion001» - «Fusion» = «Cut001» (рис. 32). Создадим «Конус»: R1=2,8мм, R2=1,4мм, H=1,4мм. Создадим «Цилиндр002», R=1,4мм, H=1,8мм. Выполним: «Конус» + «Цилиндр002» = «Fusion002». Выполним: «Cut» - «Fusion002» = «Cut002» (рис. 33).

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Нарисуем временное крепление колеса, для испытаний. Создадим новый документ. Создадим «Куб»: L=10мм, W=20мм, H=23мм. Создадим «Цилиндр»: R=5,6мм, H=2мм, поворот вокруг Y на 90 градусов, X=10мм, Y=10мм, Z=11,5мм Продублируем «Цилиндр» Изменим «Цилиндр001»: R=3,6мм, H=5мм, X=7мм (рис. 34) Продублируем «Цилиндр» еще раз Изменим «Цилиндр002»: R=1,7мм, H=12мм, X=0мм. Создадим «Призму» (В верхнем меню «Деталь — Создать примитивы — выбираем из раскрывающегося списка «Призма»), устанавливаем значения как на рисунке. (рис.35) Изменим положение «Призмы»: поворот вокруг Y на 90 градусов, Y=10мм, Z=11,5мм. Создадим «Цилиндр003»: R=1,7мм, H=12мм, X=5мм, Y=3мм. Продублируем «Цилиндр003» и изменим положение «Цилиндр004»: Y=17мм. Выполним: «Цилиндр001» + «Цилиндр002» + «Цилиндр003» + «Цилиндр004» + «Призма» = «Fusion». Выполним: «Цилиндр001» + «Куб» =«Fusion001». Выполним: «Fusion001» - «Fusion» = «Cut» (рис. 36,37)

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Нарисовав детали и напечатав (рис 38,39), сразу хочется проверить работу зубчатой передачи.

Ошибка создания миниатюры: Не удаётся сохранить эскиз по месту назначения

Для эксперимента было изготовлено временное крепление мотора и платформа. Поскольку это детали простые, к тому же точно в дальнейшем не пригодятся, то рассматривать их проектирование здесь не будем. Единственное, о чем можно упомянуть, что под крепление колеса в платформе предусмотрим отверстия, а под крепление мотора - прорези. Прорези нужны для регулировки зазора в зубчатой передаче. Такой же прием предполагается использовать и при проектировании робота. На колесо наденем термоусадочную черную трубку большого диаметра. Она должна решать две задачи: способствовать лучшему сцеплению колеса с поверхностью и служить полосками черного цвета для энкодера. При испытании оказалось, что зубчатая передача вполне работоспособна, что приятно. Видео прилагается [2]. Хочется также отметить, что узел собран совсем без обработки и шлифовки, а также без смазки, поэтому работает немного шумно, хотя... шумит не больше, чем китайский редуктор

Испытания энкодера для этого колеса проведу позже. Если получится приемлемый результат, опишу в следующей статье.