Joints: gears, rack and pinion, and screws (#1524)

Motion links can carry a coupling (gear pair, rack and pinion, screw) whose ratio follows radii, picked round faces or pitch. Design format 23. Co-authored-by: SychPL <[email protected]> Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <[email protected]>
2026-10-15 18:47:38 -04:00
1 parent a519f3cf74
commit f7967b1ff6
@@ -21,6 +21,19 @@ fn ellipse(x: f32, y: f32, rx: f32, ry: f32, a0: f32, a1: f32, n: usize) -> Vec<
    (0..=n).map(|i| a0 + (a1 - a0) * i as f32 / n as f32).map(|a| (x + rx * a.cos(), y + ry * a.sin())).collect()
 }

+/// A gear's toothed outline about (x, y): `n` teeth from the root radius `root` out to `tip`,
+/// turned by `phase` radians.
+fn teeth(x: f32, y: f32, root: f32, tip: f32, n: usize, phase: f32) -> Vec<(f32, f32)> {
+    let step = std::f32::consts::TAU / n as f32;
+    let at = |a: f32, r: f32| (x + r * a.cos(), y - r * a.sin());
+    (0..n)
+        .flat_map(|k| {
+            let a = phase + step * k as f32;
+            [at(a - 0.3 * step, root), at(a - 0.15 * step, tip), at(a + 0.15 * step, tip), at(a + 0.3 * step, root)]
+        })
+        .collect()
+}
+
 struct Pen<'a> {
    p: &'a Painter,
    r: Rect,
@@ -1256,6 +1269,36 @@ pub(crate) fn paint_with(p: &Painter, r: Rect, name: &str, ink: Color32, fill: C
            pen.dot(7.0, 14.0, a);
            pen.dot(17.5, 9.0, a);
        }
+        // Couplings: the driven part in the accent.
+        "gear" => {
+            pen.circle(9.0, 14.0, 5.2, pen.fill, Color32::TRANSPARENT);
+            pen.closed(&teeth(9.0, 14.0, 5.2, 6.8, 9, 0.0), ink);
+            pen.dot(9.0, 14.0, ink);
+            pen.circle(17.6, 7.4, 3.2, pen.fill, Color32::TRANSPARENT);
+            pen.closed(&teeth(17.6, 7.4, 3.2, 4.6, 6, 0.3), a);
+            pen.dot(17.6, 7.4, a);
+        }
+        "rack_pinion" => {
+            pen.circle(12.0, 7.4, 4.2, pen.fill, Color32::TRANSPARENT);
+            pen.closed(&teeth(12.0, 7.4, 4.2, 5.8, 8, 0.2), ink);
+            pen.dot(12.0, 7.4, ink);
+            let mut rack = vec![(2.0, 18.0)];
+            for k in 0..5 {
+                let x = 2.5 + 4.0 * k as f32;
+                rack.extend([(x, 14.3), (x + 1.0, 12.8), (x + 2.2, 12.8), (x + 3.2, 14.3)]);
+            }
+            rack.extend([(22.0, 14.3), (22.0, 18.0)]);
+            pen.closed(&rack, a);
+            pen.arrow((7.0, 21.5), (17.5, 21.5), a);
+        }
+        "screw" => {
+            pen.poly(&[(9.5, 2.0), (14.5, 2.0), (14.5, 22.0), (9.5, 22.0)], pen.fill, ink);
+            for y in [5.0, 8.0, 17.0, 20.0] {
+                pen.line(&[(9.5, y), (14.5, y - 2.0)], ink);
+            }
+            pen.poly(&[(6.0, 10.0), (18.0, 10.0), (18.0, 15.0), (6.0, 15.0)], pen.fill, a);
+            pen.arrow((21.0, 17.0), (21.0, 6.0), a);
+        }
        "interference" => {
            pen.closed(&[(3.0, 5.0), (14.0, 5.0), (14.0, 16.0), (3.0, 16.0)], ink);
            pen.poly(&[(9.0, 10.0), (14.0, 10.0), (14.0, 16.0), (9.0, 16.0)], ic.interference, ic.interference);
@@ -760,6 +760,9 @@
  "cmd.joint_limits": "Gelenkgrenzen",
  "cmd.joint_list": "Gelenke auflisten",
  "cmd.joint_motion_link": "Bewegungsverknüpfung",
+  "cmd.joint_gear": "Zahnrad",
+  "cmd.joint_rack_pinion": "Zahnstange und Ritzel",
+  "cmd.joint_screw": "Schraube",
  "cmd.joint_origin": "Gelenkursprung",
  "cmd.joint_rigid_group": "Starrgruppe",
  "cmd.joint_solve": "Gelenke lösen",
@@ -1122,5 +1125,21 @@
  "Min": "Min",
  "Max": "Max",
  "Length": "Länge",
-  "Area": "Fläche"
+  "Area": "Fläche",
+  "coupling.gear_1": "Zahnrad 1",
+  "coupling.gear_2": "Zahnrad 2",
+  "coupling.pinion": "Ritzel",
+  "coupling.rack": "Zahnstange",
+  "coupling.nut": "Mutter",
+  "coupling.radius_1": "Radius 1",
+  "coupling.radius_2": "Radius 2",
+  "coupling.internal": "Innenzahnrad",
+  "coupling.pitch": "Steigung",
+  "coupling.picked": "gewählt",
+  "coupling.not_round": "keine runde Fläche",
+  "coupling.gear_1_pick": "Zahnrad 1 (optional)",
+  "coupling.gear_2_pick": "Zahnrad 2 (optional)",
+  "coupling.pinion_pick": "Ritzel (optional)",
+  "coupling.needs_turns": "braucht zwei Gelenke, die sich drehen",
+  "coupling.needs_turn_and_slide": "braucht ein Gelenk, das sich dreht, und eines, das gleitet"
 }
@@ -125,6 +125,9 @@
  "cmd.joint_limits": "Joint Limits",
  "cmd.joint_list": "List Joints",
  "cmd.joint_motion_link": "Motion Link",
+  "cmd.joint_gear": "Gear",
+  "cmd.joint_rack_pinion": "Rack and Pinion",
+  "cmd.joint_screw": "Screw",
  "cmd.joint_origin": "Joint Origin",
  "cmd.joint_rigid_group": "Rigid Group",
  "cmd.joint_solve": "Solve Joints",
@@ -1377,5 +1380,21 @@
  "Centre to centre": "Centre to centre",
  "Overall length": "Overall length",
  "Min": "Min",
-  "Max": "Max"
+  "Max": "Max",
+  "coupling.gear_1": "Gear 1",
+  "coupling.gear_2": "Gear 2",
+  "coupling.pinion": "Pinion",
+  "coupling.rack": "Rack",
+  "coupling.nut": "Nut",
+  "coupling.radius_1": "Radius 1",
+  "coupling.radius_2": "Radius 2",
+  "coupling.internal": "Internal gear",
+  "coupling.pitch": "Pitch",
+  "coupling.picked": "picked",
+  "coupling.not_round": "not a round face",
+  "coupling.gear_1_pick": "Gear 1 (optional)",
+  "coupling.gear_2_pick": "Gear 2 (optional)",
+  "coupling.pinion_pick": "Pinion (optional)",
+  "coupling.needs_turns": "needs two joints that turn",
+  "coupling.needs_turn_and_slide": "needs a joint that turns and one that slides"
 }
@@ -125,6 +125,9 @@
  "cmd.joint_limits": "Limites de liaison",
  "cmd.joint_list": "Lister les liaisons",
  "cmd.joint_motion_link": "Lien de mouvement",
+  "cmd.joint_gear": "Engrenage",
+  "cmd.joint_rack_pinion": "Pignon et crémaillère",
+  "cmd.joint_screw": "Vis",
  "cmd.joint_origin": "Origine de liaison",
  "cmd.joint_rigid_group": "Groupe rigide",
  "cmd.joint_solve": "Résoudre les liaisons",
@@ -1230,5 +1233,21 @@
  "RULED SURFACE": "SURFACE RÉGLÉE",
  "Mitre": "Onglet",
  "Reference face": "Face de référence",
-  "Round": "Arrondi"
+  "Round": "Arrondi",
+  "coupling.gear_1": "Engrenage 1",
+  "coupling.gear_2": "Engrenage 2",
+  "coupling.pinion": "Pignon",
+  "coupling.rack": "Crémaillère",
+  "coupling.nut": "Écrou",
+  "coupling.radius_1": "Rayon 1",
+  "coupling.radius_2": "Rayon 2",
+  "coupling.internal": "Engrenage intérieur",
+  "coupling.pitch": "Pas",
+  "coupling.picked": "sélectionné",
+  "coupling.not_round": "pas une face ronde",
+  "coupling.gear_1_pick": "Engrenage 1 (facultatif)",
+  "coupling.gear_2_pick": "Engrenage 2 (facultatif)",
+  "coupling.pinion_pick": "Pignon (facultatif)",
+  "coupling.needs_turns": "nécessite deux liaisons qui tournent",
+  "coupling.needs_turn_and_slide": "nécessite une liaison qui tourne et une qui glisse"
 }
@@ -125,6 +125,9 @@
  "cmd.joint_limits": "ジョイントの制限",
  "cmd.joint_list": "ジョイントを一覧表示",
  "cmd.joint_motion_link": "モーション リンク",
+  "cmd.joint_gear": "ギア",
+  "cmd.joint_rack_pinion": "ラック アンド ピニオン",
+  "cmd.joint_screw": "ねじ",
  "cmd.joint_origin": "ジョイント原点",
  "cmd.joint_rigid_group": "リジッド グループ",
  "cmd.joint_solve": "ジョイントを解決",
@@ -1377,5 +1380,21 @@
  "Centre to centre": "中心間",
  "Overall length": "全長",
  "Min": "最小",
-  "Max": "最大"
+  "Max": "最大",
+  "coupling.gear_1": "ギア 1",
+  "coupling.gear_2": "ギア 2",
+  "coupling.pinion": "ピニオン",
+  "coupling.rack": "ラック",
+  "coupling.nut": "ナット",
+  "coupling.radius_1": "半径 1",
+  "coupling.radius_2": "半径 2",
+  "coupling.internal": "内歯車",
+  "coupling.pitch": "ピッチ",
+  "coupling.picked": "選択済み",
+  "coupling.not_round": "円筒面ではありません",
+  "coupling.gear_1_pick": "ギア 1 (オプション)",
+  "coupling.gear_2_pick": "ギア 2 (オプション)",
+  "coupling.pinion_pick": "ピニオン (オプション)",
+  "coupling.needs_turns": "回転するジョイントが 2 つ必要",
+  "coupling.needs_turn_and_slide": "回転するジョイントとスライドするジョイントが必要"
 }
@@ -760,6 +760,9 @@
  "cmd.joint_limits": "관절 제한",
  "cmd.joint_list": "관절 목록",
  "cmd.joint_motion_link": "모션 링크",
+  "cmd.joint_gear": "기어",
+  "cmd.joint_rack_pinion": "랙 앤 피니언",
+  "cmd.joint_screw": "나사",
  "cmd.joint_origin": "관절 원점",
  "cmd.joint_rigid_group": "강체 그룹",
  "cmd.joint_solve": "관절 해석",
@@ -1122,5 +1125,21 @@
  "Min": "최소",
  "Max": "최대",
  "Length": "길이",
-  "Area": "면적"
+  "Area": "면적",
+  "coupling.gear_1": "기어 1",
+  "coupling.gear_2": "기어 2",
+  "coupling.pinion": "피니언",
+  "coupling.rack": "랙",
+  "coupling.nut": "너트",
+  "coupling.radius_1": "반지름 1",
+  "coupling.radius_2": "반지름 2",
+  "coupling.internal": "내접 기어",
+  "coupling.pitch": "피치",
+  "coupling.picked": "선택됨",
+  "coupling.not_round": "원통 면이 아님",
+  "coupling.gear_1_pick": "기어 1 (선택 사항)",
+  "coupling.gear_2_pick": "기어 2 (선택 사항)",
+  "coupling.pinion_pick": "피니언 (선택 사항)",
+  "coupling.needs_turns": "회전하는 관절 두 개가 필요함",
+  "coupling.needs_turn_and_slide": "회전하는 관절과 미끄러지는 관절이 필요함"
 }
@@ -114,6 +114,9 @@
  "cmd.joint_limits": "Ограничения сопряжения",
  "cmd.joint_list": "Список сопряжений",
  "cmd.joint_motion_link": "Связь движений",
+  "cmd.joint_gear": "Зубчатая передача",
+  "cmd.joint_rack_pinion": "Реечная передача",
+  "cmd.joint_screw": "Винт",
  "cmd.joint_origin": "Точка сопряжения",
  "cmd.joint_rigid_group": "Жёсткая группа",
  "cmd.joint_solve": "Решить сопряжения",
@@ -1142,5 +1145,21 @@
  "render.opaque_image_summary": "Предпросмотр PNG · непрозрачный PBR · прозрачность через смешивание",
  "joint.one_component": "Эти детали - тела одного компонента: {bodies}. Сопряжение двигает один компонент относительно другого, поэтому каждой детали нужен свой компонент.",
  "joint.one_body": "Оба выбора на {body}. Выберите второй на другой детали.",
-  "joint.from_bodies_hint": "Каждое выбранное тело переходит в свой новый компонент и остаётся на месте."
+  "joint.from_bodies_hint": "Каждое выбранное тело переходит в свой новый компонент и остаётся на месте.",
+  "coupling.gear_1": "Шестерня 1",
+  "coupling.gear_2": "Шестерня 2",
+  "coupling.pinion": "Шестерня",
+  "coupling.rack": "Рейка",
+  "coupling.nut": "Гайка",
+  "coupling.radius_1": "Радиус 1",
+  "coupling.radius_2": "Радиус 2",
+  "coupling.internal": "Внутреннее зацепление",
+  "coupling.pitch": "Шаг",
+  "coupling.picked": "выбрано",
+  "coupling.not_round": "не круглая грань",
+  "coupling.gear_1_pick": "Шестерня 1 (необязательно)",
+  "coupling.gear_2_pick": "Шестерня 2 (необязательно)",
+  "coupling.pinion_pick": "Шестерня (необязательно)",
+  "coupling.needs_turns": "нужны два вращающихся сопряжения",
+  "coupling.needs_turn_and_slide": "нужны вращающееся и скользящее сопряжения"
 }
@@ -115,6 +115,9 @@
  "cmd.joint_limits": "Обмеження з'єднання",
  "cmd.joint_list": "Список з'єднань",
  "cmd.joint_motion_link": "Зв'язок руху",
+  "cmd.joint_gear": "Зубчаста передача",
+  "cmd.joint_rack_pinion": "Рейкова передача",
+  "cmd.joint_screw": "Гвинт",
  "cmd.joint_origin": "Початок з'єднання",
  "cmd.joint_rigid_group": "Жорстка група",
  "cmd.joint_solve": "Розв'язати з'єднання",
@@ -1061,5 +1064,21 @@
  "drive.unconnected": "Нічого не рухається: {part} не з'єднано ні з чим закріпленим",
  "joint.one_component": "Ці деталі - тіла одного компонента: {bodies}. З'єднання рухає один компонент відносно іншого, тому кожній деталі потрібен власний компонент.",
  "joint.one_body": "Обидва вибори на {body}. Виберіть другий на іншій деталі.",
-  "joint.from_bodies_hint": "Кожне вибране тіло переходить у власний новий компонент і лишається на місці."
+  "joint.from_bodies_hint": "Кожне вибране тіло переходить у власний новий компонент і лишається на місці.",
+  "coupling.gear_1": "Шестерня 1",
+  "coupling.gear_2": "Шестерня 2",
+  "coupling.pinion": "Шестерня",
+  "coupling.rack": "Рейка",
+  "coupling.nut": "Гайка",
+  "coupling.radius_1": "Радіус 1",
+  "coupling.radius_2": "Радіус 2",
+  "coupling.internal": "Внутрішнє зачеплення",
+  "coupling.pitch": "Крок",
+  "coupling.picked": "вибрано",
+  "coupling.not_round": "не кругла грань",
+  "coupling.gear_1_pick": "Шестерня 1 (необов'язково)",
+  "coupling.gear_2_pick": "Шестерня 2 (необов'язково)",
+  "coupling.pinion_pick": "Шестерня (необов'язково)",
+  "coupling.needs_turns": "потрібні два обертові з'єднання",
+  "coupling.needs_turn_and_slide": "потрібні обертове й ковзне з'єднання"
 }
@@ -125,6 +125,9 @@
  "cmd.joint_limits": "接头限制",
  "cmd.joint_list": "列出接头",
  "cmd.joint_motion_link": "运动关联",
+  "cmd.joint_gear": "齿轮",
+  "cmd.joint_rack_pinion": "齿轮齿条",
+  "cmd.joint_screw": "螺旋",
  "cmd.joint_origin": "接头原点",
  "cmd.joint_rigid_group": "刚性组",
  "cmd.joint_solve": "解算接头",
@@ -1377,5 +1380,21 @@
  "Centre to centre": "中心距",
  "Overall length": "总长",
  "Min": "最小",
-  "Max": "最大"
+  "Max": "最大",
+  "coupling.gear_1": "齿轮 1",
+  "coupling.gear_2": "齿轮 2",
+  "coupling.pinion": "小齿轮",
+  "coupling.rack": "齿条",
+  "coupling.nut": "螺母",
+  "coupling.radius_1": "半径 1",
+  "coupling.radius_2": "半径 2",
+  "coupling.internal": "内齿轮",
+  "coupling.pitch": "螺距",
+  "coupling.picked": "已拾取",
+  "coupling.not_round": "不是圆柱面",
+  "coupling.gear_1_pick": "齿轮 1（可选）",
+  "coupling.gear_2_pick": "齿轮 2（可选）",
+  "coupling.pinion_pick": "小齿轮（可选）",
+  "coupling.needs_turns": "需要两个旋转接头",
+  "coupling.needs_turn_and_slide": "需要一个旋转接头和一个滑动接头"
 }