課題K3

タブの作成

  1. 「K」フォルダの中に組立タブ「K3」を作る。

部品を準備する

  1. をクリックし、「K1 - カム」から「K2 - 歯車(20本歯)」を1つずつ選んで挿入する。


  2. 本体をFixし、さらに非表示にする。


  3. それ以外の部品をすべてドラッグして離し、本体を再表示させる。

クランク・カムを組み立てる

  1. 適当にドラッグして「クランク<1>」と「歯車(10本歯)<1>」を近づける。


  2. Fastened mate でクランクの軸の手前面と歯車の穴の手前側を一致させる。


  3. 適当にドラッグして「カム<1>」と「歯車(20本歯)<1>」を近づける。


  4. Fastened mate でカムの軸の手前面と歯車の穴の手前側を一致させる。


  5. 適当にドラッグして「バルブ<1>」をこれらのセットに近づける。


  6. カムと歯車を範囲選択し、キーボードのキーをCtrl+C, Ctrl+Vの順に押す。するとカムと歯車のセットがコピーされる。
  7. この時点でツリーと組立画面は図のようになっているはず。

クランクをはめる

  1. Revolute mate で、本体の下の方の穴の手前側と、クランクの軸の手前面を組み合わせる。
  2. 表示方向をRightにすると、図のように軸が奥の方に突き抜けているのがわかる。


  3. ツリーの「クランク回転」をダブルクリックし、-10mmのオフセットをかける。
  4. 「クランク回転」を右クリック → Animateでアニメーションさせると、時計回りに回転するはず。向きが逆の場合はこの項目の1番のステップでミスしている。回転の向きはこのあとの連動に関わってくるので、逆回転になっていたら「クランク回転」を削除してやりなおすこと。

クランク・ロッド・ピストンを組み合わせる

  1. 「本体<1>」を非表示にする。


  2. 「ロッド<1>」をドラッグしてクランクに近づける。


  3. Revolute mate で、クランクの上側の軸の中央とロッドの大きい穴の中心を組み合わせる。
  4. 選ぶ場所に注意。カーソルを円柱側面に乗せたときに出てくる3つの候補のうち、中央のものを選ぶ。穴の方も同様。
    ロッドは図のようにはまるはず。


  5. 「ピストン<1>」をドラッグしてこれまで組み立てたものに近づける。
  6. ピストンを下から覗き込むと、図のようにくぼみの奥に軸が通っているのが見える。このあと、ロッドの小さい穴とこの軸を組み合わせる。


  7. Revolute mate で、ロッドの穴とピストンの中の軸を組み合わせる。
  8. Rightで見るとピストンとロッド・クランクの中心線は一致しているはず。ずれていた場合はやりなおし。
    この時点でツリーの下側の部分は図のようになっているはず。

ピストンを本体にはめる

  1. 本体を表示させ、歯車をつかんでクランクを回転させてみる。すると、図のようにピストンがはみだしてしまうのがわかる。


  2. Slider mate で、本体の円柱部分の下面中心と、ピストンの下面を組み合わせる (ピストンの下面はそのままだとクリックできないので、本体側のMate connectorを選んだら本体を非表示にし、表示方向を適当に変えて選ぶ。Slider mateの設定が完了したら再び本体を表示させる)。
  3. これでピストンは本体の円柱部分にはまった状態で上下に動くようになる。

バルブを本体にはめる

  1. 表示方法をTranslucentに切り替える。


  2. 「バルブ<1>」を本体に近づける。
  3. 選んだものが「バルブ<1>」「バルブ<2>」のどちらであるかは、組み立て画面で部品をクリック選択してからツリーを見ればわかる。


  4. Slider mate で、本体円柱部分左側の吸気口の下端と、バルブの下面の中心を組み合わせる。
  5. バルブは本体の中にあるのでつかんでドラッグすることはできないが、Animateで動かしてみれば確かに穴に沿って動いていることが確認できる。


  6. 同様にして「バルブ<2>」を右側の穴にはめ (拘束条件の名前は「排気バルブ移動」)、表示方法をShadedに戻す。ここまでやればツリーと組立エリアは図のようになる。

カムを本体にはめる

  1. 「カム<1>」「歯車(20本歯)<1>」のセットを本体に近づけ、Revolute mate で、本体上側の左の穴の中心と、カムの軸の手前面の中心を組み合わせる。
  2. クランクの時と同様に、このままでは歯車が本体に埋まり、軸が奥に突き出した状態になってしまう。また、カムもバルブとずれた位置になる。


  3. 「吸気側カム回転」をダブルクリックし、-10mmのオフセットをかける。これで軸はちょうど本体のくぼみの位置にはまり、カムの板もバルブと噛み合う位置になる。


  4. 同様にしてもう一方のカムを右側の穴にはめ、-10mmのオフセットをかける。ここまでやればツリーと組立エリア(表示方向Top)は図のようになる。
  5. Animateで動かしたときに、左右どちらも時計回りに動いていればOK。

カムとバルブを連動させる

  1. 本体を非表示にし、Tangent mate で、左側のカムの側面と、その下のバルブの半球面を組み合わせる。
  2. 図のようにバルブがカムに埋まってしまった場合は、矢印のアイコンで方向を反転させる。


  3. 「吸気側カム回転」を右クリックしてAnimateを選び、図のように連動することを確認する。


  4. 同様にしてもう一方のカムとバルブを連動させる (拘束条件名は「排気側カム・バルブ連動」)。ここまでやればツリーとカム・バルブの位置関係は図のようになる。

クランクとカムを連動させる

  1. Gear relation で、「クランク回転」「吸気側カム回転」を連動させる。
  2. ドラッグしてみて、下・左上の歯車の回転の向きが同じで、上の方が半分の速さで回ればOK。


  3. 同様にしてGear relation で、「クランク回転」「排気側カム回転」を連動させる。
  4. ドラッグしてみて、右側も左と同じように回れば、とりあえずここまでは想定通りできていることになる。しかし、正面からみてわかるとおり、これでは2つのバルブが同時に上下に動くだけ。実際のエンジンでは、吸気バルブはピストンが下がるときに開き、排気バルブはピストンが上がるときに開かないといけない。


  5. 本体を表示させ、「クランク回転」を右クリックしてResetを選ぶ。すると、すべての部品の配置がデフォルト状態になる。


  6. 「吸気側カム回転」を展開し、下側のMate connectorをダブルクリックして、デフォルトでの回転角を130°に設定する。すると、いままで上にあったマークとカムの出っ張りが、図の位置に移動する。
  7. こうすることで吸気バルブが開くタイミングを変えられる。出っ張りが真下よりちょっと右にあるので、(カムが時計回りに回れば)このあとバルブが開いていくことになる。


  8. 同様に「排気側カム回転」を展開し、下側のMate connectorをダブルクリックして、デフォルトでの回転角を230°に設定する。すると、右側のマークとカムの出っ張りが、図の位置に移動する。
  9. こちらの出っ張りは真下よりちょっと左にあるので、(カムが時計回りに回れば)このバルブはこのあと閉じていくことになる。


  10. クランクの歯車をつかんで時計回りに回転させ (またはAnimateで適宜設定して回転させ)、図のようにピストンが上がるときに右側の排気口に隙間ができ、ピストンが下がるときに左側の吸気口に隙間ができることを確認したらK3は完了。






課題K4

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