Pracovní plocha Assembly

This page is a translated version of the page Assembly Workbench and the translation is 40% complete.

Outdated translations are marked like this.

Std Base

Pracovní plocha BIM

Index

Úvod

introduced in 1.0

Pracovní prostředí Assembly je vestavěné pracovní prostředí pro sestavy v programu FreeCAD. Využívá open-source řešič Ondsel.

Nástroje

Assembly

Nová sestava: vytvoří kořenovou sestavu v aktuálním dokumentu nebo podsestavu v již existující aktivní sestavě.

Insert Component:

Vložit součást: vloží součást do aktivní sestavy.

Nová součást: vloží novou součást.

Vyřešit sestavu: vyřeší aktuálně aktivní sestavu.

Rozložený pohled: vytvoří v aktivní sestavě kontejner rozložených pohledů, který obsahuje jeden nebo více rozložených pohledů.

Snapshot: captures the current assembly state (placement and visibility). Double-clicking the Snapshot object restores the assembly to that state. introduced in 26.3

Vytvořit simulaci: vytvoří simulaci aktuální sestavy. introduced in 1.1

Kusovník: vytvoří kusovník (BOM) na základě vybrané sestavy nebo na základě dokumentu.

Přejít na propojenou sestavu: TBD. introduced in 26.3

Export ASMT File: exportuje data aktuálně aktivní sestavy jako soubor ASMT pro účely ladění.

Tento nástroj je určen pro vývojáře a nebude součástí budoucích verzí. (viz diskusní vlákno)

Výběr spojů komponent: TBD. introduced in 26.3

Spoje

Přepnout ukotvení: zafixuje polohu a orientaci tvaru vzhledem k souřadnicovému systému sestavy, ke které patří.

Rigid Group: creates a rigid group that permanently locks the selected components together. introduced in 26.3

Pevný spoj: vytvoří spoj, který spojí dvě součásti sestavy a zabrání jakémukoli pohybu či otáčení; lze ho však použít i k definování jiných typů spojů.

Rotační spoj: vytváří kloubové spojení, které umožňuje otáčení dvou vybraných dílů kolem jedné osy.

Válcový spoj: vytvoří válcový spoj mezi dvěma vybranými díly, který umožňuje otáčení kolem jedné osy a posun podél téže osy.

Posuvný spoj: vytvoří posuvný (prizmatický) kloub mezi dvěma vybranými díly, který umožňuje lineární pohyb podél jedné osy a zároveň omezuje otáčení.

Kulový spoj: vytvoří kulový kloub mezi dvěma vybranými díly v jednom bodě, což umožňuje volnou rotaci kolem tohoto bodu, přičemž oba díly zůstávají v tomto bodě spojeny.

Vzdálenostní spoj: vytvoří vzdálenostní spoj mezi dvěma vybranými díly, čímž se stanoví vzdálenost mezi oběma díly.

Paralelní spoj: vytvoří paralelní spoj mezi dvěma vybranými díly tak, že osy Z vybraných souřadnicových systémů nastaví do rovnoběžné polohy.

Pravoúhlý spoj: vytvoří pravoúhlý spoj mezi dvěma vybranými díly tak, že osy Z vybraných souřadnicových soustav nastaví do pravoúhlého postavení.

Úhlový spoj: vytvoří úhlový spoj mezi dvěma vybranými díly a zafixuje úhel mezi osami Z vybraných souřadnicových systémů.

Ozubený hřebenový spoj: vytvoří ozubený hřebenový spoj, který spojuje posuv součásti kluzného kloubu s otáčením součásti otočného kloubu.

Šroubový spoj: vytvoří šroubový (špirálový) spoj, který spojuje posun součásti posuvného spoje s otáčením součásti otočného spoje.

Gears/Belt Joint:

Ozubený spoj: vytvoří ozubený spoj, který spojuje otáčení dvou součástí dvou různých otočných spojů.

Pásový spoj: vytvoří pásový spoj, který spojuje otáčení dvou součástí dvou různých otočných kloubů.

Předvolby

Předvolby: nastavení pro pracovní prostředí Assembly.

Příklad kliky a šoupátka

Tento příklad je dočasný a může být odstraněn, jakmile budou k dispozici odpovídající popisy či návody.

Sestava kliky a šoupátka

Vytvářená sestava se skládá ze čtyř částí: základny, posuvné tyče, kliky a ojnice. Tyto části jsou spojeny čtyřmi klouby.

Sestavené díly: Základna (oranžová), posuvná tyč (světle modrá), kliková hřídel (červená), ojnice (zelená)

Příprava dílů

V tomto příkladu jsou všechny součásti i sestava vytvořeny v jednom dokumentu.

Válcové tvary objektů jsou buď rovnoběžné, nebo kolmé; ostatní tvary nejsou pro tento příklad relevantní, pokud nedochází ke kolizím. S ohledem na to můžete modelovat vlastní objekty nebo je vytvořit pomocí níže uvedeného kódu v jazyce Python. Tento kód vytvoří nový dokument se čtyřmi objekty (jednoduššími než na obrázcích). Stačí zkopírovat a vložit následující řádky do konzole Pythonu:

import FreeCAD as App
import FreeCADGui as Gui
import Part

doc = App.newDocument()

box1 = Part.makeBox(140, 40, 7, App.Vector(0, -20, 0))
cyl1 = Part.makeCylinder(4, 8, App.Vector(120, 0, 7))
box2 = Part.makeBox(20, 12, 10, App.Vector(5, -6, 7))
cyl2 = Part.makeCylinder(6, 20, App.Vector(25, 0, 17), App.Vector(-1, 0, 0))
cyl3 = Part.makeCylinder(4, 20, App.Vector(25, 0, 17), App.Vector(-1, 0, 0))
shape = box1.fuse([cyl1, box2, cyl2]).removeSplitter().cut(cyl3)
base = doc.addObject("Part::Feature", "Base")
base.Shape = shape

box1 = Part.makeBox(4, 12, 12, App.Vector(-12, -6, 0))
box2 = Part.makeBox(14, 12, 4, App.Vector(-8, -6, 0))
cyl1 = Part.makeCylinder(4, 8, App.Vector(0, 0, 4))
cyl2 = Part.makeCylinder(4, 88, App.Vector(-12, 0, 6),App.Vector(-1, 0, 0))
shape = box1.fuse([box2, cyl1, cyl2]).removeSplitter()
slider_rod = doc.addObject("Part::Feature", "SliderRod")
slider_rod.Shape = shape
slider_rod.Placement.Base = App.Vector(100, -40, 0)

cyl1 = Part.makeCylinder(7.5, 4)
box1 = Part.makeBox(15, 30, 4, App.Vector(-7.5, 0, 0))
cyl2 = Part.makeCylinder(7.5, 4, App.Vector(0, 30, 0))
cyl3 = Part.makeCylinder(4, 6, App.Vector(0, 30, 4))
cyl4 = Part.makeCylinder(4, 4)
shape = cyl1.fuse([box1, cyl2]).removeSplitter().fuse(cyl3).cut(cyl4)
crank = doc.addObject("Part::Feature", "Crank")
crank.Shape = shape
crank.Placement.Base = App.Vector(125, -70, 0)

cyl1 = Part.makeCylinder(6, 4)
box1 = Part.makeBox(50, 12, 4, App.Vector(0, -6, 0))
cyl2 = Part.makeCylinder(6, 4, App.Vector(50, 0, 0))
cyl3 = Part.makeCylinder(4, 4)
cyl4 = Part.makeCylinder(4, 4, App.Vector(50, 0, 0))
shape = cyl1.fuse([box1, cyl2]).removeSplitter().cut(cyl3.fuse(cyl4))
connecting_rod = doc.addObject("Part::Feature", "ConnectingRod")
connecting_rod.Shape = shape
connecting_rod.Placement.Base = App.Vector(25, -70, 0)

mat = base.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.80, 0.60, 0.15, 0.0)
base.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

mat = slider_rod.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.55, 0.70, 0.70, 0.0)
slider_rod.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

mat = crank.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.70, 0.30, 0.20, 0.0)
crank.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

mat = connecting_rod.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.55, 0.70, 0.0, 0.0)
connecting_rod.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

doc.recompute()
view = Gui.ActiveDocument.ActiveView
view.viewIsometric()
view.fitAll()

Přidání sestavy

Pomocí nástroje Nová sestava přidejte do dokumentu sestavu.

Stromová struktura dílů a sestavy

Umístění dílů do sestavy

Ve stromovém zobrazení přetáhněte součásti na objekt Assembly. Nyní je může zpracovat řešič sestavy.

Všechny díly jsou nyní v kontejneru Sestavy

Uzemnění součásti

Aby sestava zůstala v požadované poloze, je třeba základní díl uzamknout, čili uzemnit, jak se tomu zde říká. Vyberte základní díl ve stromovém zobrazení nebo v 3D pohledu a použijte nástroj Přepnout ukotvení. Tím se zafixuje poloha základny vzhledem k lokálnímu souřadnicovému systému (LCS) kontejneru sestavy. Do kontejneru spojů se přidá objekt GroundedJoint.

Rozbalte kontejner Joints, abyste našli objekt GroundedJoint

Alternativa: Vložení odkazu

Místo výše zmíněných dvou kroků je také možné použít nástroj Component k umístění objektů do sestavy. První objekt se automaticky stane ukotvenou součástí. Je tedy nutné začít s objektem Base. Nástroj vytvoří propojení a původní objekty zůstanou mimo sestavu. Aby nedocházelo k záměně, doporučuje se je skrýt.

Vytvoření spojů

Spoj spojuje přesně dva prvky z různých částí. Tyto prvky lze volitelně vybrat před spuštěním požadovaného nástroje pro vytvoření spoje (výběr libovolného počtu prvků jiného než dva vede k prázdnému výběru). Tyto prvky určují polohu a orientaci LCS, která je znázorněna vyplněným kruhem v lokální rovině XY a třemi přímkami podél lokální osy X (červená), Y (zelená) a Z (modrá).

Otočný kloub mezi základnou a klikou

Vybrané prvky + Otočný spoj → přestavěný klikový hřídel

Přesuňte Crank pomocí levého tlačítka myši. Měla by být možná pouze rotace kolem otočného bodu.

Kloubový spoj mezi základnou a posuvnou tyčí

Vybrané prvky + Posuvný spoj → přesunutá tyč šoupátka

Přesuňte Slider Rod pomocí levého tlačítka myši. Měl by být možný pouze posun podél její osy.

Otočný spoj mezi klikou a ojnicí

Vybrané prvky + Otočný spoj → přesunutá ojnice

Přesuňte ConnectingRod pomocí levého tlačítka myši. Měla by být možná pouze rotace kolem otočného bodu.

Pokud se v jedné přímce nachází více spojů, musíme řešiči pomoci najít rozumné řešení.
V případě potřeby klikněte na jednotlivé části a přetáhněte je do pozice, která usnadní výpočet.

Válcové spojení mezi ojnicí a posuvnou tyčí

Vybrané prvky + Válcový spoj → dokončená Sestava

V hotové sestavě přetáhněte díly pomocí ukazatele myši podle použitých spojů.

Poznámka

Čep tyče šoupátka je orientován nadbytečně. Jeho osová čára je rovnoběžná s čepem základny v rámci kinematického řetězce vedoucího od základny přes kliku a ojnici, tj. jeho lokální osa Z se nemůže otáčet kolem žádné osy X ani Y. Kloub šoupátka rovněž brání otáčení své osy Z kolem dvou lokálních os, čímž vznikají dva nadbytečně omezené stupně volnosti. Válcový kloub namísto kloubu typu Slider by zablokoval pouze jednu rotaci, což by vedlo pouze k jedinému nadbytečně omezenému stupni volnosti.

Otáčení kliky

Abychom mohli řídit uspořádání sestavy pomocí úhlu mezi základnou a klikou, musíme změnit kloub typu Revolute mezi nimi na kloub typu Fixed. K tomu dvakrát klikněte na objekt typu Revolute ve stromovém zobrazení. V dialogovém okně změňte typ kloubu z Revolute na Fixed a upravte hodnotu otáčení podle potřeby (pohyb by měl sledovat pohyb kolečka myši).

Upozorňujeme, že změna typu kloubu změní jeho označení (Label), nikoli však jeho název (Name). V tomto případě se označení změní na "Fixed".

Chceme-li oživit sestavu, můžeme pomocí kódu v jazyce Python změnit rotaci (Offset1.Angle) kloubu typu Fixed. Stačí zkopírovat a vložit následující řádky do konzoly jazyka Python:

import math
import FreeCAD as App
import FreeCADGui as Gui

actuator = App.ActiveDocument.getObjectsByLabel("Fixed")[0]

for angle in range(0, 361, 10):
    # A full rotation of the Crank in steps of 10°
    actuator.Offset1.Rotation.Angle = math.radians(angle)
    App.ActiveDocument.recompute()
    Gui.updateGui()

Horní mez rozsahu musí být větší než 360, aby byl tento úhel zahrnut jako platný výsledek.

Příklad kardanového kloubu

This example is temporary and may be removed once proper descriptions/tutorials are available.

Universal joint assembly

In this example a universal joint is created.

The assembly consists of three solid parts: two identical Forks and a Cross. Two additional non solid elements, Axle1 and Axle2, representing the angled axles, are also needed. The axles and the solid parts are connected with several joints.

Prepare parts

In this example all parts and the assembly are created in one document.

The Python code below will create a new document with four objects (only 1 Fork). Just copy-paste the following lines in the Python Console:

import math
import FreeCAD as App
import FreeCADGui as Gui
import Part

doc = App.newDocument()

axle1 = doc.addObject("Part::Line", "Axle1")
axle1.X2 = -80
axle1.Y2 = 0
axle1.Z2 = 0

axle2 = doc.addObject("Part::Line", "Axle2")
axle2.X2 = 80
axle2.Y2 = 0
axle2.Z2 = 0
axle2.Placement.Rotation.Angle = math.radians(20)

sph1 = Part.makeSphere(50, App.Vector(0, 0, 0), App.Vector(-1, 0, 0), 0, 90, 360)
box1 = Part.makeBox(50, 40, 80, App.Vector(-50, -20, -40))
cyl1 = Part.makeCylinder(20, 80, App.Vector(0, 0, -40))
cyl2 = Part.makeCylinder(20, 80, App.Vector(0, 0, 0), App.Vector(-1, 0, 0))
cyl3 = Part.makeCylinder(30, 60, App.Vector(0, -30, 0), App.Vector(0, 1, 0))
box2 = Part.makeBox(30, 60, 60, App.Vector(0, -30, -30))
cyl4 = Part.makeCylinder(15, 80, App.Vector(0, 0, -40))
cyl5 = Part.makeCylinder(15, 80, App.Vector(0, 0, 0), App.Vector(-1, 0, 0))
shape = sph1.common(box1).fuse([cyl1, cyl2]).cut(cyl3.fuse([box2, cyl4, cyl5]))
fork = doc.addObject("Part::Feature", "Fork")
fork.Shape = shape.removeSplitter()
fork.Placement.Base = App.Vector(0, 100, 0)

cyl1 = Part.makeCylinder(15, 80, App.Vector(0, 0, -40))
cyl2 = Part.makeCylinder(15, 80, App.Vector(0, -40, 0), App.Vector(0, 1, 0))
shape = cyl1.fuse([cyl2])
cross = doc.addObject("Part::Feature", "Cross")
cross.Shape = shape.removeSplitter()
cross.Placement.Base = App.Vector(70, 100, 0)

mat = fork.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.80, 0.60, 0.15, 0.0)
fork.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

mat = cross.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.55, 0.70, 0.70, 0.0)
cross.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

doc.recompute()
view = Gui.ActiveDocument.ActiveView
view.viewIsometric()
view.fitAll()

Change angle of axles

The angle between the axles is set to 20 degrees. If you want to change this value select Axle2 and change the Placement.Angle property. This property must be changed before moving Axle2 into the assembly.

Warning: parts may collide if the angle is too large.

Add an assembly

With the New Assembly tool add an assembly to the document.

Move the axles into the assembly

In the Tree View drag and drop the axles on the Assembly object.

Ground the axles

Select the two axles in the Tree View and use the Toggle Grounded tool.

Move the solids into the assembly

For the other objects we will use the Component tool:

Invoke the tool.
In the dialog that opens click the Cross object once, and the Fork object twice.
Press the OK button.
Make the objects outside the assembly invisible.
If the objects inside the assembly overlap too much you can drag them to a new position.

Apply joints

A Revolute joint between Axle1 and Fork001

Selected elements + Revolute Joint + Offset of +40mm or -40mm → rearranged Fork001

If you invoke the tool first and then select the elements, you can click near the correct endpoint of Axle1 to avoid having to enter an offset.

A Cylindrical joint between Fork001 and Cross001

Selected elements + Cylindrical Joint → rearranged Cross001

A Cylindrical joint between Axle2 and Fork002

Selected elements + Cylindrical Joint → rearranged Fork002

If required reverse the direction of the joint using the button in the task panel.

A Cylindrical joint between Cross001 and Fork002

Selected elements + Cylindrical Joint → rearranged Cross001 and Fork002

Drive the universal joint

The universal joint can be driven by moving Fork001 with the left mouse.

If you want to check the situation at distinct rotation angles do the following:

Change the Cylindrical joint between Axle1 and Fork001 to a Fixed joint.
Select the Offset1.Angle property of the Fixed joint and roll the mouse wheel.
The universal joint may be positioned to any angle.

Example vise

This example is temporary and may be removed once proper descriptions/tutorials are available.

Assembly of a vise

In this example a vise is created.

The assembly consists of three solid parts: a fixed and a movable jaw and a screw with a lever. One additional non solid element, a crank, is also needed. The crank and the solid parts are connected with several joints.

A Screw Joint couples the translation of a part with a Slider Joint to the rotation of a part with a Revolute Joint. The screw part shall make both a translation and a rotation movement hence it must be a part with a Cylindrical Joint. In this assembly, the screw part will be coupled to the movable jaw with a Distance Joint, to the non solid crank with a Parallel Joint, and to the fixed jaw with a Cylindrical Joint.

Prepare parts

In this example all parts and the assembly are created in one document.

The Python code below will create a new document with four objects. Just copy-paste the following lines in the Python Console:

import math
import FreeCAD as App
import FreeCADGui as Gui
import Part

doc = App.newDocument()

box1 = Part.makeBox(95, 40, 75, App.Vector(0, -20, -22))
cyl1 = Part.makeCylinder(35, 80, App.Vector(0, -40, 53), App.Vector(0, 1, 0), 90)
box2 = Part.makeBox(20, 80, 30, App.Vector(-20, -40, 58))
cyl2 = Part.makeCylinder(15, 80, App.Vector(-15, -40, 58), App.Vector(0, 1, 0), 90)
box3 = Part.makeBox(5, 80, 15, App.Vector(-20, -40, 58))
box4 = Part.makeBox(35, 24, 24, App.Vector(0, -12, -12))
box5 = Part.makeBox(60, 34, 69, App.Vector(35, -17, -19))
cyl3 = Part.makeCylinder(20, 55, App.Vector(-20, -40, 53), App.Vector(1, 0, 0))
cyl4 = Part.makeCylinder(20, 55, App.Vector(-20, 40, 53), App.Vector(1, 0, 0))
cyl5 = Part.makeCylinder(5, 35, App.Vector(0, 0, 38), App.Vector(1, 0, 0))
box6 = Part.makeBox(7, 88, 15, App.Vector(-22, -44, 75))
box7 = Part.makeBox(95, 90, 10, App.Vector(0, -45, -32))
shape = box1.fuse([cyl1, box2, box6, box7]).cut(cyl2.fuse([box3, cyl3, cyl4, cyl5, box4, box5]))
fixedJaw = doc.addObject("Part::Feature", "FixedJaw")
fixedJaw.Shape = shape.removeSplitter()
fixedJaw.Placement.Rotation.Axis = App.Vector(0, 0, 1)
fixedJaw.Placement.Rotation.Angle = math.radians(180)

box1 = Part.makeBox(35, 40, 75, App.Vector(0, -20, -22))
cyl1 = Part.makeCylinder(35, 80, App.Vector(0, -40, 53), App.Vector(0, 1, 0), 90)
box2 = Part.makeBox(20, 80, 30, App.Vector(-20, -40, 58))
cyl2 = Part.makeCylinder(15, 80, App.Vector(-15, -40, 58), App.Vector(0, 1, 0), 90)
box3 = Part.makeBox(160, 24, 24, App.Vector(-160, -12, -12))
box4 = Part.makeBox(5, 80, 15, App.Vector(-20, -40, 58))
box5 = Part.makeBox(160, 18, 18, App.Vector(-160, -9, -9))
cyl3 = Part.makeCylinder(20, 55, App.Vector(-20, -40, 53), App.Vector(1, 0, 0))
cyl4 = Part.makeCylinder(20, 55, App.Vector(-20, 40, 53), App.Vector(1, 0, 0))
cyl5 = Part.makeCylinder(5, 35, App.Vector(0, 0, 38), App.Vector(1, 0, 0))
box6 = Part.makeBox(7, 88, 15, App.Vector(-22, -44, 75))
shape = box1.fuse([cyl1, box2, box3, box6]).cut(cyl2.fuse([box4, cyl3, cyl4, box5, cyl5]))
movableJaw = doc.addObject("Part::Feature", "MovableJaw")
movableJaw.Shape = shape.removeSplitter()
movableJaw.Placement.Base = App.Vector(150, 100, 0)

cyl1 = Part.makeCylinder(5, 190, App.Vector(0, 0, 0), App.Vector(1, 0, 0))
cyl2 = Part.makeCylinder(10, 20, App.Vector(190, 0, 0), App.Vector(1, 0, 0))
cyl3 = Part.makeCylinder(4, 100, App.Vector(200, 0, -50), App.Vector(0, 0, 1))
shape = cyl1.fuse([cyl2, cyl3])
leverScrew = doc.addObject("Part::Feature", "LeverScrew")
leverScrew.Shape = shape.removeSplitter()
leverScrew.Placement.Base = App.Vector(150, -100, 0)

wire1 = Part.makePolygon([App.Vector(0, 0, 100), App.Vector(0, 0, 0), App.Vector(100, 0, 0)])
crank = doc.addObject("Part::Feature", "Crank")
crank.Shape = wire1
crank.Placement.Base = App.Vector(0, -100, 0)

mat = fixedJaw.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.80, 0.60, 0.15, 0.0)
fixedJaw.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

mat = movableJaw.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.55, 0.70, 0.70, 0.0)
movableJaw.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

mat = leverScrew.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.70, 0.30, 0.20, 0.0)
leverScrew.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

doc.recompute()
view = Gui.ActiveDocument.ActiveView
view.viewIsometric()
view.fitAll()

Add an assembly

With the New Assembly tool add an assembly to the document.

Move the parts into the assembly container

In the Tree View drag and drop the parts on the Assembly object. They can now be handled by the Assembly's solver.

Ground a part

To keep the assembly at the desired position, the FixedJaw part should be locked, or grounded as it is called here. Select the FixedJaw in the Tree View or in the 3D View and use the Toggle Grounded tool. A GroundedJoint object is added to the Joints container.

Apply joints

A Revolute joint between FixedJaw and Crank

Selected elements + Revolute Joint → rearranged Crank

A Slider joint between FixedJaw and MovableJaw

Selected elements + Slider Joint → rearranged MovableJaw

Set the Min length to -77 mm and the Max length to -7 mm. This limits the opening of the vise to 70 mm.

The next three joints are necessary to force the LeverScrew to: translate like the MovableJaw, rotate like the Crank, and rotate around the main axis.

A Distance joint between LeverScrew and MovableJaw

Selected elements + Distance Joint → rearranged LeverScrew

Select two faces. Set the distance value to 20 mm.

A Parallel joint between LeverScrew and Crank

Selected elements + Parallel Joint → rearranged LeverScrew

A Cylindrical joint between LeverScrew and FixedJaw

Selected elements + Cylindrical Joint → rearranged LeverScrew

A Screw joint between MovableJaw and Crank

Selected elements (LeverScrew invisible) + Screw Joint → complete vise mechanism (LeverScrew visible)

If necessary make the LeverScrew invisible during selection.

Set the Pitch radius to 5 mm

Drive the vise

The vise can be driven by moving Crank or MovableJaw with the left mouse.

Example shock absorber

This example is temporary and may be removed once proper descriptions/tutorials are available.

Assembly of a shock absorber

In this example a shock absorber is created.

The assembly consists of three solid parts: a piston, a cylinder and a spring. Three additional non solid elements, two axles and a rod are also needed. All parts are connected with several joints.

The hinge of the piston rotates around Axle2, while the hinge of the cylinder moves on an arc of circle centered on Axle1. The non solid Rod is used for this movement. The length of the Rod is the radius of the arc.

Prepare parts

The Python code below will create a new document with 6 objects. Create a new macro and copy-paste the code below in the Python editor (not in the Python Console). Then run the macro.

The code below cannot be run from the Python Console because the spring must be a Part::FeaturePython object defined by of a class with the callback functions execute() and onChanged(). Only then can its height be changed via a property.

import math
import FreeCAD as App
import FreeCADGui as Gui
import Part

doc = App.newDocument()

class Spring():
    def __init__(self, spring):
        spring.addProperty("App::PropertyLength", "Height", "Spring", "Height of the helix").Height = 200.0
        spring.Proxy = self
        spring.ViewObject.Proxy = 0
        
    def execute(self, spring):
        helix = Part.makeHelix(spring.Height/8.5, spring.Height, 35)
        startPnt = helix.Edges[0].Curve.value(0)
        section = Part.Wire([Part.Circle(startPnt, App.Vector(0, 1, 0), 5).toShape()])
        hel1 = helix.makePipeShell([section], True, True)
        box1 = Part.makeBox(80, 80, 10, App.Vector(-40, -40, -10))
        box2 = Part.makeBox(80, 80, 10, App.Vector(-40, -40, spring.Height))
        shape = hel1.cut(box1).cut(box2)
        spring.Shape = shape
        
    def onChanged(self, spring, prop):
        if prop == "Height":
            self.execute(spring) 
            
spring = doc.addObject("Part::FeaturePython", "Spring")
Spring(spring)
spring.Placement.Base = App.Vector(0, 100, 0)

axle1 = doc.addObject("Part::Line", "Axle1")
axle1.X2 = 0
axle1.Y2 = 80
axle1.Z2 = 0

axle2 = doc.addObject("Part::Line", "Axle2")
axle2.X2 = 0
axle2.Y2 = 80
axle2.Z2 = 0
axle2.Placement.Base = App.Vector(120, 0, -250)

rod = doc.addObject("Part::Line", "Rod")
rod.X2 = 100
rod.Y2 = 0
rod.Z2 = 0
rod.Placement.Base = App.Vector(0, -50, 0)

cyl1 = Part.makeCylinder(40, 10,App.Vector(0, 0, -5))
tor1 = Part.makeTorus(40, 5)
cyl2 = Part.makeCylinder(45, 5)
box1 = Part.makeBox(30, 10, 30,App.Vector(-15, -5, -35))
cyl3 = Part.makeCylinder(15, 10, App.Vector(0, -5, -35), App.Vector(0, 1, 0))
cyl4 = Part.makeCylinder(40, 5)
cyl5 = Part.makeCylinder(5, 10,App.Vector(0, -5, -35), App.Vector(0, 1, 0))
cyl6 = Part.makeCylinder(5, 130)
cyl7 = Part.makeCylinder(20, 5,App.Vector(0, 0, 130))
shape = cyl1.fuse([tor1,cyl2, box1, cyl3]).cut(cyl4.fuse([cyl5])).fuse([cyl6, cyl7])
piston = doc.addObject("Part::Feature", "Piston")
piston.Shape = shape.removeSplitter()
piston.Placement.Base = App.Vector(200, 100, -200)

cyl1 = Part.makeCylinder(40, 10,App.Vector(0, 0, -5))
tor1 = Part.makeTorus(40, 5)
cyl2 = Part.makeCylinder(45, 5)
box1 = Part.makeBox(30, 10, 30,App.Vector(-15, -5, -35))
cyl3 = Part.makeCylinder(15, 10,App.Vector(0, -5, -35), App.Vector(0, 1, 0))
cyl4 = Part.makeCylinder(40, 5)
cyl5 = Part.makeCylinder(5, 10,App.Vector(0, -5, -35), App.Vector(0, 1, 0))
cyl6 = Part.makeCylinder(25, 130)
tor2 = Part.makeTorus(20, 5,App.Vector(0, 0, 130))
cyl7 = Part.makeCylinder(20, 135)
cyl8 = Part.makeCylinder(20, 130)
cyl9 = Part.makeCylinder(5, 135)
shape = cyl1.fuse([tor1, cyl2, box1, cyl3]).cut(cyl4.fuse([cyl5])).fuse([cyl6, tor2, cyl7]).cut(cyl8.fuse([cyl9]))
cylinder = doc.addObject("Part::Feature", "Cylinder")
cylinder.Shape = shape.removeSplitter()
cylinder.Placement.Rotation.Axis = App.Vector(0, 1, 0)
cylinder.Placement.Rotation.Angle = math.pi
cylinder.Placement.Base = App.Vector(100, 100, 0)

mat = piston.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.80, 0.60, 0.15, 0.0)
piston.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

mat = cylinder.ViewObject.ShapeAppearance[0]
mat.DiffuseColor = (0.55, 0.70, 0.70, 0.0)
cylinder.ViewObject.ShapeAppearance = (mat,)

doc.recompute()
view = Gui.ActiveDocument.ActiveView
view.viewIsometric()
view.fitAll()

Add an assembly

With the New Assembly tool add an assembly to the document.

Move the parts into the assembly container

In the Tree View drag and drop the parts on the Assembly object. They can now be handled by the Assembly's solver.

Ground the two axles

To keep the assembly at the desired position, the two axles should be locked, or grounded as it is called here. Select the two axles in the Tree View or in the 3D View and use the Toggle Grounded tool. Two GroundedJoint objects are added to the Joints container.

Apply joints

A Revolute joint between Axle2 and Piston

Revolute Joint + Selected elements → rearranged Piston

A Slider joint between Piston and Cylinder

Slider Joint + Selected elements → rearranged and moved Cylinder

Please pay attention to the location of the coordinate system before selecting a face. It should be in the center of each face.

Drag the Cylinder to create some distinct between it and the Piston. The supporting faces for the Spring should be visible.

A Distance joint between Piston and Cylinder

Distance Joint + Selected faces → rearranged Cylinder Distance set to 200 mm

Set the distance value to 200 mm.

The next two joints are necessary to force the hinge of the Cylinder to move on an arc of circle.

A Cylindrical joint between Axle1 and Rod

Cylindrical Joint + Selected elements → rearranged Rod

Make sure the Z-Axis of the coordinate system (blue) is perpendicular to the Rod by selecting an endpoint.

A Revolute joint between Rod and Cylinder

Revolute Joint + Selected elements → rearranged Cylinder

Again make sure the Z-Axis of the coordinate system (blue) is perpendicular to the Rod.

You may encounter problems with this joint. If that is the case try the following:

Delete the joint.
Switch to the front view.
Rotate the assembly (by dragging the Piston) and rotate the Rod so that center of the hinge hole of the Cylinder lies on the Rod.
Create the joint again.

The next two joints are necessary to fix the Spring to the support face.