Exercício 1: Intake Plano

Neste exercício, você modelará uma espécie de manipulador plano de peças de jogo (game pieces). Este mecanismo apresenta rodas de conformidade (compliant wheels) em eixo vivo (live-axle), uma redução por correia e tube plugs (tampas de extremidade de tubo).

Tube Plugs

Tube plugs são uma excelente maneira de construir estruturas simples e robustas. Muitos fornecedores, incluindo WCP, REV, Andymark e Last Anvil, os oferecem em vários tamanhos de tubos. Eles podem ser usados para fixar chapas à face aberta de tubos ou para conectar tubos entre si sem a necessidade de um gusset.

Tube Plugs

Tube plugs podem ser usados para criar conexões sem gusset de tubo a tubo (esquerda) e de tubo a chapa (direita). (Créditos das fotos: FRC 4414, FRC 9442)

Uso de Parafusos e Rebites

Ao longo dos exercícios do 1C, você aprenderá várias técnicas de aplicação de parafusos (bolts) e rebites (rivets) para diferentes tipos de estruturas e materiais, desenvolvendo uma intuição sólida de engenharia.

Parafusos são muito resistentes, e com frequência as pessoas utilizam mais parafusos e rebites do que o necessário. Ao usar apenas parafusos, normalmente 3 a 4 são suficientes para fixar os cantos de uma peça; no entanto, você pode preferir usar rebites para minimizar peso ou porque eles não atravessam o tubo de ponta a ponta. Nesses casos, você pode usar uma série de rebites espaçados, contanto que mantenha pelo menos um par de parafuso e porca por fixação para evitar que os rebites afrouxem com o tempo. Isso é feito tanto neste exercício quanto no Exercício 8.

Instruções do Part Studio

Navegue até a aba “Exercise #1 Part Studio” no seu documento copiado e siga as instruções nos slides para concluir o part studio deste exercício.

Part Studio finalizado.

Inicie o layout sketch no plano Right. Comece esboçando a seção do tubo inferior.

Desenhe um retângulo sobre o tubo para representar o piso (chão) deste intake.

Crie um círculo para representar as rodas e um círculo para representar o motor. Use a função #BeltCTC_5mm do Origin Cube para posicioná-los corretamente, de forma similar ao layout sketch do Exercício 3 do Stage 1B.

Desenhe os pitch circles para ambas as polias e adicione linhas conectando-os para representar o trajeto da correia. Use a função #PulleyPD_5mm do Origin Cube para definir os círculos das polias.

Desenhe um retângulo para representar um tubo 2x1. Ele deve ser cotado acima das rodas e alinhado com a aresta do tubo inferior.

Crie um novo sketch usando um mate connector com deslocamento (offset) a partir da origem. Este sketch deve ser deslocado na direção “Right”, conforme mostrado.

Transfira os retângulos dos tubos do layout sketch usando a ferramenta “Use” (projetar). Certifique-se de que não sejam linhas de construção, pois você precisará extrudá-los.

Faça a extrusão do tubo inferior em 1” em direção à origem e aplique o Tube Converter nele.

Inicie um sketch no lado direito (Right) do tubo 1x1. Certifique-se de desmarcar “imprinting” (Disable imprinting). Adicione círculos centralizados nos círculos do motor e das rodas do layout sketch. Transfira também a linha CTC com a ferramenta Use.

Crie o padrão de furação (bolt circle) desenhando um círculo sobre a linha CTC e, em seguida, use o padrão circular para duplicá-lo ao redor do ponto central do motor. Este padrão deve ter 8 furos e diâmetro de 2” para coincidir com o bolt circle padrão de motor de 2”. Precisamos apenas de 3 dos 8 furos neste padrão, portanto transforme os demais em furos de construção.

Adicione furos de montagem ao longo do tubo inferior, espaçados em 2”. Adicione mais dois furos centralizados no tubo superior com espaçamento de 1”.

Desenhe o contorno da placa ao redor dos furos. Trace arcos ao redor de todos os furos de borda e conecte-os com linhas tangentes.

Faça a extrusão para criar a placa. Se você desativou o imprinting corretamente no slide 9, terá apenas uma face para selecionar na extrusão desta placa.

Espelhe esta placa através do plano Right para criar uma placa de referência. Pinte essa placa de uma cor chamativa/anormal para que ela seja facilmente distinguível da placa principal. Nomeie esta placa de referência como “zREF Plate”. Isso fará com que ela apareça no final do menu de inserção, tornando mais difícil usá-la por engano na montagem.

Faça a extrusão do formato do tubo superior. Certifique-se de usar a condição “Up to Face” para extrudar o tubo parametricamente até a placa de referência.

Aplique o Tube Converter neste novo tubo.

Crie um sketch no topo do tubo 1x1, desativando o imprinting novamente. Desenhe a placa conforme ilustrado.

Use o Featurescript Belt & Chain Gen para criar a correia entre os furos do motor e da roda. Preste bastante atenção ao offset inicial e aos círculos de construção que você selecionar.

Crie o eixo da roda usando o Featurescript Robot Shaft. O mate connector inicial deve ser posicionado no meio da correia e seguir até a face esquerda da placa de referência. O eixo deve ter um offset de 1/16” na extremidade para acomodar a flange do rolamento, além de um offset inicial de 9/32” para atravessar a polia da roda.

Agora que as peças estão prontas, podemos aliviar a placa lateral (pocketing). Crie um sketch no lado direito da placa e desenhe as linhas de nervura. A linha superior esquerda é cotada em relação aos furos superiores dos parafusos.

Use o Featurescript Part Lighten para aliviar a placa. Selecione a face da placa e todo o sketch de linhas de nervura conforme mostrado.

Certifique-se de organizar as features do seu part studio em pastas apropriadas.

Part Studio finalizado.

Inicie o layout sketch no plano Right. Comece esboçando a seção do tubo inferior.

Desenhe um retângulo sobre o tubo para representar o piso (chão) deste intake.

Crie um círculo para representar as rodas e um círculo para representar o motor. Use a função #BeltCTC_5mm do Origin Cube para posicioná-los corretamente, de forma similar ao layout sketch do Exercício 3 do Stage 1B.

Desenhe os pitch circles para ambas as polias e adicione linhas conectando-os para representar o trajeto da correia. Use a função #PulleyPD_5mm do Origin Cube para definir os círculos das polias.

Desenhe um retângulo para representar um tubo 2x1. Ele deve ser cotado acima das rodas e alinhado com a aresta do tubo inferior.

Crie um novo sketch usando um mate connector com deslocamento (offset) a partir da origem. Este sketch deve ser deslocado na direção “Right”, conforme mostrado.

Transfira os retângulos dos tubos do layout sketch usando a ferramenta “Use” (projetar). Certifique-se de que não sejam linhas de construção, pois você precisará extrudá-los.

Faça a extrusão do tubo inferior em 1” em direção à origem e aplique o Tube Converter nele.

Inicie um sketch no lado direito (Right) do tubo 1x1. Certifique-se de desmarcar “imprinting” (Disable imprinting). Adicione círculos centralizados nos círculos do motor e das rodas do layout sketch. Transfira também a linha CTC com a ferramenta Use.

Crie o padrão de furação (bolt circle) desenhando um círculo sobre a linha CTC e, em seguida, use o padrão circular para duplicá-lo ao redor do ponto central do motor. Este padrão deve ter 8 furos e diâmetro de 2” para coincidir com o bolt circle padrão de motor de 2”. Precisamos apenas de 3 dos 8 furos neste padrão, portanto transforme os demais em furos de construção.

Adicione furos de montagem ao longo do tubo inferior, espaçados em 2”. Adicione mais dois furos centralizados no tubo superior com espaçamento de 1”.

Desenhe o contorno da placa ao redor dos furos. Trace arcos ao redor de todos os furos de borda e conecte-os com linhas tangentes.

Faça a extrusão para criar a placa. Se você desativou o imprinting corretamente no slide 9, terá apenas uma face para selecionar na extrusão desta placa.

Espelhe esta placa através do plano Right para criar uma placa de referência. Pinte essa placa de uma cor chamativa/anormal para que ela seja facilmente distinguível da placa principal. Nomeie esta placa de referência como “zREF Plate”. Isso fará com que ela apareça no final do menu de inserção, tornando mais difícil usá-la por engano na montagem.

Faça a extrusão do formato do tubo superior. Certifique-se de usar a condição “Up to Face” para extrudar o tubo parametricamente até a placa de referência.

Aplique o Tube Converter neste novo tubo.

Crie um sketch no topo do tubo 1x1, desativando o imprinting novamente. Desenhe a placa conforme ilustrado.

Use o Featurescript Belt & Chain Gen para criar a correia entre os furos do motor e da roda. Preste bastante atenção ao offset inicial e aos círculos de construção que você selecionar.

Crie o eixo da roda usando o Featurescript Robot Shaft. O mate connector inicial deve ser posicionado no meio da correia e seguir até a face esquerda da placa de referência. O eixo deve ter um offset de 1/16” na extremidade para acomodar a flange do rolamento, além de um offset inicial de 9/32” para atravessar a polia da roda.

Agora que as peças estão prontas, podemos aliviar a placa lateral (pocketing). Crie um sketch no lado direito da placa e desenhe as linhas de nervura. A linha superior esquerda é cotada em relação aos furos superiores dos parafusos.

Use o Featurescript Part Lighten para aliviar a placa. Selecione a face da placa e todo o sketch de linhas de nervura conforme mostrado.

Certifique-se de organizar as features do seu part studio em pastas apropriadas.

Instruções de Montagem (Assembly)

Em seguida, navegue até a aba “Exercise #1 Assembly” no seu documento copiado e siga as instruções nos slides para concluir este exercício.

Montagem final.

Insira o part studio e delete a placa de referência (zREF Plate). Agrupe todos esses componentes com Group Mate e fixe com Fasten Mate o cubo de origem (Origin Cube) na origem da montagem.

Use a ferramenta Assembly Mirror para copiar o tubo inferior e a placa para o outro lado. Você pode usar um mate connector no meio da aresta do Origin Cube como plano de espelhamento.

Insira Tube Plugs 2x1 com luva de 1/16” para encaixar no tubo superior. Monte esses tube plugs nas extremidades do tubo superior.

Insira o motor, a polia e os espaçadores de eixo. Monte as peças do eixo do motor juntas e fixe-o na placa lateral do lado direito.

Insira dois rolamentos hexagonais para o eixo da roda e monte-os nas placas.

Insira um espaçador hex de 1” e uma compliant wheel de 2”. Monte-os juntos e, em seguida, no rolamento direito. Use um Linear Pattern para copiar a roda e o espaçador ao longo do eixo. Coloque um espaçador final de 1/2” no final das rodas para restringi-las totalmente.

Insira parafusos de extremidade de eixo (shaft end screws) e monte um em cada lado do eixo da roda.

Use porcas, parafusos e rebites para fixar as peças da estrutura. Você pode fazer uso de Assembly Mirror para acelerar o processo, já que os fixadores são quase todos simétricos.

Finalize sua montagem organizando as peças em pastas e nomeando suas replicações.

Montagem final.

Insira o part studio e delete a placa de referência (zREF Plate). Agrupe todos esses componentes com Group Mate e fixe com Fasten Mate o cubo de origem (Origin Cube) na origem da montagem.

Use a ferramenta Assembly Mirror para copiar o tubo inferior e a placa para o outro lado. Você pode usar um mate connector no meio da aresta do Origin Cube como plano de espelhamento.

Insira Tube Plugs 2x1 com luva de 1/16” para encaixar no tubo superior. Monte esses tube plugs nas extremidades do tubo superior.

Insira o motor, a polia e os espaçadores de eixo. Monte as peças do eixo do motor juntas e fixe-o na placa lateral do lado direito.

Insira dois rolamentos hexagonais para o eixo da roda e monte-os nas placas.

Insira um espaçador hex de 1” e uma compliant wheel de 2”. Monte-os juntos e, em seguida, no rolamento direito. Use um Linear Pattern para copiar a roda e o espaçador ao longo do eixo. Coloque um espaçador final de 1/2” no final das rodas para restringi-las totalmente.

Insira parafusos de extremidade de eixo (shaft end screws) e monte um em cada lado do eixo da roda.

Use porcas, parafusos e rebites para fixar as peças da estrutura. Você pode fazer uso de Assembly Mirror para acelerar o processo, já que os fixadores são quase todos simétricos.

Finalize sua montagem organizando as peças em pastas e nomeando suas replicações.

Verificação

Certifique-se de que você e/ou um membro/mentor mais experiente da sua equipe façam uma revisão do seu CAD!

Modelagem Paramétrica

Alguns dos passos que adotamos neste exercício poderiam ter sido simplificados. Por exemplo, não precisávamos necessariamente ter posicionado e alinhado o eixo com tanta precisão dentro do part studio. Também não precisávamos ter usado uma extrusão “Up to face” para o tubo superior.

No entanto, praticamos essas técnicas porque, embora possam aumentar ligeiramente o tempo inicial de modelagem, elas economizam quantidades enormes de tempo quando precisamos fazer modificações posteriores. O CAD é um processo iterativo — seus modelos e projetos não serão perfeitos na primeira tentativa, portanto tornar seu modelo fácil de editar e robusto a alterações (como mudar a largura deste intake) poupará muito esforço no longo prazo. Ao aplicar as melhores práticas, elas logo se tornarão naturais para você.

Ajustando seu Modelo

Experimente fazer alterações para sentir o que é e o que não é paramétrico no Exercício 1. Tente modificar itens como a largura, comprimento, posições dos tubos ou a relação de transmissão. Quais cotas são fáceis de alterar e quais são difíceis? Quais mudanças causam erros de reconstrução ou de montagem?