Saya baru di bidang teknik mesin, meskipun saya memiliki latar belakang ilmiah (pascasarjana dalam Matematika), dan saya (kebanyakan) kode untuk mencari nafkah.

Saya punya ide tentang membuat perangkat mekanik; Saya membayangkan itu akan memerlukan roda gigi, tautan dan aktuator.

Saya punya ide kasar di mana hal-hal akan cocok tetapi saya ingin dapat menguji dan men-tweak desain dalam perangkat lunak sebelum membangun perangkat yang sebenarnya. Sebagai titik klarifikasi, ketika saya mengatakan "tes," maksud saya tampilan melalui animasi, misalnya, apakah dua item akan bertabrakan saat bergerak, atau jika ada cukup ruang di antara mereka ketika mereka bergerak melewati satu sama lain.

Ini memungkinkan saya untuk melakukan pengujian desain dan simulasi bagian-bagian, sebelum menyelesaikan desain dan kemudian membangun sistem fisik dari desain.

Tahapan-tahapannya adalah:

1. Bangun desain 3D dalam perangkat lunak
2. Jalankan simulasi untuk melihat apakah itu "berfungsi," jika tidak memperbaiki desain dan beralih
3. Membangun sistem fisik dari desain yang "bekerja"

Saya telah menemukan bahwa sistem terdiri dari tiga subsistem yang bekerja bersama.

Jadi, saya ingin merancang dan menguji setiap sub-komponen sebelum mengintegrasikannya ke dalam sistem yang lengkap.

Maka pertanyaan saya adalah ini:

• Apakah ini bagaimana desain dilakukan di dunia nyata?
• Apa pro dan kontra dari skema yang telah saya rencanakan?

Saya bermaksud menggunakan FreeCAD untuk melakukan desain dan pengujian.

Jawab: Ya , inilah tepatnya yang dilakukan di dunia nyata. Apa yang Anda jelaskan adalah apa yang saya lakukan dalam pekerjaan saya untuk memeriksa sistem dalam CAD.

Karena Anda mengindikasikan Anda ingin saya melangkah melalui proses desain saya, saya telah memerinci di bawah ini. Perhatikan bahwa sebagian besar ini tidak melibatkan CAD. CAD sangat berharga, tetapi hanya jika Anda siap untuk mengeluarkan pensil dan kertas terlebih dahulu. Juga perhatikan bahwa ini hanyalah proses desain saya , itu bukan satu-satunya cara untuk menyelesaikan masalah.

Persiapan

Ketika saya memulai desain apa pun, saya mulai dengan mencari tahu parameter umum seperti ruang apa yang perlu dimasukkan, apa yang dibutuhkan untuk berinteraksi, apa input dan outputnya. Katakan (demi contoh konkret) bahwa saya membuat mesin yang mengambil sepotong pipa panjang dan memotongnya menjadi bagian yang telah ditentukan. Langkah pertama saya adalah menentukan ukuran dan bahan pipa yang ingin saya masukkan, berapa panjang mesin yang harus memotong pipa, metode apa yang akan saya gunakan untuk memotong pipa, dan berapa banyak ruang yang saya miliki di lantai toko untuk mesin tersebut.

Saya kemudian akan membuat sketsa yang sangat kasar dari apa yang saya pikirkan. Dalam contoh pemotong pipa, mungkin sesederhana kotak berlabel "pemotong" dan garis yang ditandai dengan diameter dan panjang berat pipa.

Langkah selanjutnya adalah melakukan beberapa matematika untuk mengetahui kekuatan, kecepatan, dll. Apa yang akan dibutuhkan. Karena Anda mengatakan Anda berasal dari latar belakang matematika, saya tidak akan terlalu memikirkan hal ini.

Saya biasanya membuat sketsa lain di sini, kecuali sekarang saya merasakan seberapa besar komponen saya perlu karena saya tahu kekuatan yang terlibat.

Setelah saya menghitung, saya mencari bagian komersial yang memenuhi kebutuhan saya dan (jika mungkin) mengunduh file CAD atau gambar mekanis untuk bagian itu.

Setelah saya memiliki beberapa bagian komersial, saya akan membuat sketsa lain, kali ini menunjukkan posisi relatif dari bagian komersial saya dengan antarmuka mereka berlabel jadi saya tahu apa jenis struktur pendukung yang harus saya bangun.

model 3D

Pada titik ini, saya akhirnya mengeluarkan paket CAD. Saya mulai dengan membuat model 3D dari bagian komersial apa pun yang saya miliki yang tidak memiliki model 3D tersedia secara online dan kemudian melanjutkan ke bagian struktur dukungan saya dan secara halus merakit semua bagian menjadi sebuah perakitan.

Inilah bagian yang Anda mungkin sangat penasaran jika Anda belum pernah menggunakan CAD sebelumnya.

Dalam 3D CAD, Anda harus menggambar setiap bagian (biasanya sesuatu yang datang sebagai bagian komersial atau dibuat dari satu bagian materi dalam file bagiannya sendiri. Setelah Anda memiliki file bagian, Anda dapat membuat apa yang disebut perakitan. perakitan memungkinkan Anda untuk memilih beberapa file bagian dan menentukan hubungan di antara mereka. Program CAD tidak memiliki rasa "tabrakan" sehingga Anda harus memberi tahu program mana wajah yang sejajar dengan wajah lain, berapa jarak mereka, dll. Setiap bagian dimulai keluar dengan enam derajat kebebasan dan setiap kendala mengurangi derajat kebebasan dengan jumlah tertentu. Menentukan dua wajah secara paralel menghilangkan satu derajat kebebasan, pasangan (dua permukaan bertepatan) menghilangkan dua atau tiga, dll.

FreeCad

Saya belum pernah menggunakan FreeCad, jadi saya tidak bisa mengomentari secara khusus tentang apa pro dan kontra nantinya, tetapi tebakan saya adalah ini: pro akan gratis dan Anda akan melihat dimensi apa yang bekerja dan apa yang tidak bekerja , kontra akan bahwa perangkat lunak komersial akan lebih mudah digunakan.

CAD sangat penting untuk menentukan interferensi geometri dan desain khusus. Jika Elemen Hingga digunakan dalam paket CAD, data dapat digunakan untuk perhitungan tegangan dan regangan (menentukan apakah sistem akan tahan terhadap beban). Ini dapat menjadi rumit karena jika suatu sistem akan menjadi dinamis, ada beban statis dan beban dinamis. Beban dinamis perlu dihitung ketika model mengalami berbagai beban.

Selain kekuatan mekanik, ada parameter lain yang perlu ditentukan dengan menggunakan simulasi. Misalkan Anda sedang merancang sistem suspensi. Konstanta pegas pegas dan tetapan redaman dari damper perlu dipilih menggunakan simulasi. Simulasi matematis dapat dikembangkan dengan menggunakan Simulink atau mengkodekannya dalam bahasa komputer. Dengan menggunakan profil gaya yang diharapkan dan kondisi pengujian parameter dapat ditentukan menggunakan simulasi.

Saya bekerja untuk perusahaan teknik mesin 500 keberuntungan.

Proses pengembangan produk dalam sistem mekanis secara luas:

Saya berasumsi bahwa Anda memiliki spesifikasi lengkap hal-hal seperti gaya, suhu, tekanan, dll. Dan dapat mulai merancang langsung. Hal pertama adalah mulai membuat konsep desain yang mungkin memenuhi spesifikasi. Ini adalah kombinasi dari pemilihan geometri yang akan menyelesaikan tugas, bahan yang akan memungkinkan kemudahan pembuatan dan kinerja di semua kondisi operasi, dengan sifat integritas struktural yang tepat untuk bertahan selama umur desain yang ditentukan.

Desain ini selesai dalam paket CAD, di mana komponen padat dimodelkan.

Dari sana, rakitan dan gambar produksi dapat dibuat, tetapi pertama-tama kita harus memvalidasi desain kita dengan beberapa analisis. Ini bisa berupa matematika dasar dan fisika untuk menunjukkan bahwa dimensi akan bekerja dalam amplop desain, kinematika dasar, dan kinetika, atau keseimbangan massa untuk desain yang memproses fluida misalnya.

Analisis yang lebih akurat memerlukan penggunaan metode canggih yang diimplementasikan dalam perangkat lunak yang dikenal sebagai CAE (teknik berbantuan komputer) atau ALD (analisis yang dipimpin desain)

Untuk mempelajari tegangan dan regangan, suhu, dan cairan sampai batas tertentu, metode elemen hingga digunakan untuk menghitung sifat-sifat lokal berdasarkan pada model yang disatukan dan beberapa kondisi batas.

Untuk mempelajari interaksi fluida dengan geometri dan melihat tekanan, suhu, dan sifat fluida dan termal lainnya, dinamika fluida komputasi digunakan. Ini paling umum merupakan implementasi dari metode volume hingga.

Anda menyinggung untuk mensimulasikan dan beralih. Itulah dasarnya bagaimana proses dilakukan. Namun, metode yang diverifikasi secara statistik digunakan menggunakan desain teori eksperimen untuk menghasilkan konfigurasi desain yang dioptimalkan.

Tidak yakin bagaimana Anda naik tapi saya berada di kapal yang sama dan mendapatkan buntung ...

"Itu akan memerlukan persneling, hubungan, dan aktuator" Saya percaya ini sangat sulit bagi penghobi. Level pemodelan ini membutuhkan perangkat lunak desain profesional seharga £ £. Jika Anda bisa mendapatkannya, maka semuanya baik-baik saja setelah Anda terlibat dengan cara berpikir pemodelan 3D. Ini tidak seperti pembuatan 2D.

Secara khusus, saya telah menguji FreeCAD 0.16 (versi stabil saat ini [?]) Dan kecewa. Ini belum benar-benar pada titik yang dapat digunakan. Saya pikir itu mungkin tidak pernah mencapai kegunaan karena banyak paket open source tidak, seperti 2D LibreCAD. Itu juga tidak dapat menangani lebih dari satu bagian, jadi hanya bisa mencoba memodelkan tautan, bukan tautan.

Saat Anda terhubung secara akademis, mungkin saya sarankan mendapatkan lisensi siswa / akademik untuk sesuatu seperti SolidWorks atau SolidEdge. Mungkin juga ada Fusion 360. Mereka bekerja dengan baik dan memiliki status yang cocok untuk pertalian dan semacamnya. Mereka juga memungkinkan rentang gerak dimodelkan. Sayangnya bagi saya sebagai pengguna Linux, tidak ada paket pemodelan 3D yang dapat digunakan gratis saat ini.

Saya baru di bidang teknik mesin, meskipun saya memiliki latar belakang ilmiah (pascasarjana dalam Matematika), dan saya (kebanyakan) kode untuk mencari nafkah.

Pengamatan saya adalah bahwa ada banyak analog antara bagaimana perangkat lunak dirancang, diuji, dikodekan (heh, dalam urutan itu), dan didistribusikan - dan bagaimana model mekanis dijelaskan dalam CAD. Mungkin ini karena sebagian besar yang saya lakukan adalah pemodelan parametrik, misalnya menggambarkan komputer resep tentang cara menghasilkan model dari parameter, yang kemudian dapat diuji.

Anda tentu terdengar berada di jalur yang benar.

Seperti halnya perangkat lunak, Anda harus memilih dan mengenal perangkat Anda dengan baik, bekerja dengannya, dan tidak menentangnya.

Meta note: pertanyaan ini bertentangan dengan tur StackOverflow . Nasihat itu memberi saran, misalnya terhadap jawaban yang diajukan dan ".. dengan kemungkinan jawaban yang terlalu banyak atau yang membutuhkan jawaban yang sangat panjang". Apa artinya ini adalah seseorang menutup entri pada akhirnya.