基于CATIA的轮胎包络计算分析.pdfVIP

研究与 D OI 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 2 1 2 0 2 1 基于 C A T I A的轮胎包络计算分析 席 思文 江铃汽车股份有限公司 江西南昌 3 3 0 0 0 1 摘要 利用C A T I A 软件建立了带转向系统麦弗逊前悬架和多连杆后悬架的运动学模型 通过对模型中相应关节处施加运动约 束 再进行运动学仿真分析 从而获得轮胎包络 轮胎包络的准确计算对汽车轮胎周边零件的设计具有重要意义 关键词 仿真 轮胎包络 C A T I A 中图分类号 T P 3 9 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 2 1 2 0 0 6 5 0 4 Ca l c u l a t i n g An a l y s is o f Tir e En v e l o p e Ba s e d o n CATI A XI S i we n J i a n g l i n g Mo t o r s C o r p o r a t io n L t d N a n c h a n g 3 3 0 0 0 1 C h in a Abs t r a c t Th e Mc Ph e o n s u s p e n s io n wit h s t e e r in g s y s t e m a n d mu l t i l in k s u s p e n s io n mo d e l we r e b u il t wit h t h e s o f t wa r e CATI A T h e p r o p e r j o i n t s w e r e a d d e d fir s t a n d t h e s i mu l a t i o n w a s c a r r i e d o u t T h e t i r e e n v e l o p w a s g o t b y t h e s i mu l a t i o n o f t h e v i r t u a l p r o t o t y p e w it h w h e e l j u m p in e s s T h e t i r e e n v e l o p e p l a y a k e y i m p a c t o n t h e d e s i g n o f p a rt s w h i c h a r e n e a r t h e t i r e Ke y wo r d s s imul a t io n t ir e e n v e l o p e CATI A 0引言 麦弗逊式悬架是当今世界用的最广泛的轿车 前悬挂之一 它主要由螺旋弹簧 减震器 三角 形下摆臂等组成 绝大部分车型还会加上横向稳 定杆 多连杆悬架表现出较好的运动学特性 使其更有利于提高汽车多方面的性能 尤其是提 高操纵稳定性 因此近几年来 多连杆悬架开始 得到人们较多的关注口 C A T I A 是法国达索公司的产品开发旗舰解决 方案 作为P L M协同解决方案的一个重要组成部 分 它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品 并支持从项 目前阶段 具体的设计 分析 模 拟 组装到维护在内的全部工业设计流程 C A T I A软件 中的模 块 D MU D ig it a l Mo c k u p 通 过自动化的命令和可视化的文件 使用户可以大 大提高工作效率 借助于其他电子样机产品的集 成 使技术人员对样机的审核及仿真成为可能口 在C A T I A软件的D M U模块中 可以获得运动部件 的包络体 即运动部件的最大运动范围 在进行 汽车总布置设计时 必须 对车轮 的运 动进行校核 防止发生运动干涉 此校核的目的 是确定车轮运动至极限位置时占用的空间f 对于前 轮应同时考虑上跳及转向至极限位置时的情况 从而检查 车轮与轮罩 纵梁之间的运动间隙是否 足够 并由此决定前后轮罩设计的最小尺寸边界 1 虚拟样机模型 以某车型的前悬架系统为例 用C A T I A建立 其虚拟样机模型 1 1带转向系统的麦弗逊前悬架 由于独立悬架和转向系统是比较复杂的空间 机构 主销的内倾和后倾 摆臂转轴的倾斜布置 给运动分析带来了很大困难 单靠平面简化进行 计算得到的资料十分有限 误差较大 C A T I A的运动分析模块中蕴涵了空间解析几 何的数学原理 通过建立几何模型 定义运动学 模型 可以初步分析机构的运动特性 得到分析 结果 为了获得形象 直观 全面的物体几何信 息 需要建立以下零件的数学模型 包括 前减 震器 总成 前下 摆臂组 件 转 向器 总成 稳定 收稿日期 2 0 1 2 0 8 2 7 二 二 三 l 席思文 基亏C A T I A的轮胎包络计算分析 嗣 直径的调整 故在整车项 目前期开发阶段 在恰 当的开发节点较准确地计算分析轮胎包络有重要 的作用和意义 3 1转向行程及车轮跳动量 3 1 1 前悬架 在轮胎包络的计算分析过程中 最重要的就 是轮跳和转向耦合输入的原则 不同的原则会产 生不同的计算结果 对结果的应用策略也会有较 大区别 因此各汽车制造公司一般都会在设计样 车测试中进行试验验证 不断完善设计原则 在计算车轮上跳量时 由数模得出悬架限位 块在满载状态与纵梁的距离 根据以上数据 得 出车轮上跳最大行程为 1 0 0 m m 1 动扰度 即车 轮从 设 计状 态 向上 到极 限位 置 的跳 动 量 为 l O O mm 根据计算 得 出从设计状态到下极限的 跳动量为 8 0 m m 根据转 向器的相关结构参数 转 向向左和向右最大行程都是 8 0 ra m 在正常情况下 车轮上跳量到极限位置与前 轮满角度转向同时出现的可能性极小 且一旦出 现 则往往是危险工况 使用麦弗逊悬架D M U 模 型 根据轮跳和转向输入运行模型 仿真计算分 析出轮胎运动规律 图3 是车轮作为内和外转向 轮时的运动模式 外 车轮上跳 J l P H u M N F T K B D 一 一 转向 J B C 1 转 向 车轮下跳 图3 车轮运动模式 图5 中各点定义如表3 所示 3 1 2后悬架 后悬架无转向 不需要考虑转向行程 车轮 表3 车轮运动各点定义 只有上下跳动 其行程与前轮一样 3 2轮胎模型 仿真分析时用的轮胎规格为2 3 5 5 5 R 1 7 根 据 G B r I 1 2 9 7 8 2 0 0 8的尺寸规格在 C A T I A中建立轮 胎模型 后轮为非驱动轮 进行分析时可以直接 用该模型 由于前轮为驱动轮 轮胎模型除考虑 型号外 还需要考虑防滑链的应用策略及尺寸 在 G B 7 0 6 3 2 0 1 1 中有如下规定 1 如果汽车是两轮驱动 汽车制造厂应把 汽车设计成至少有一种型式的防滑链适用于该车 驱动轮的一种型式的车轮和轮胎 汽车制造厂应 详 细说 明适合该 车的防滑链 轮胎和驱动轮 的组 合 2 如果汽车是 四轮驱动 包括那些一个驱 动轴可以手动或自动分离的汽车 汽车制造厂应