CATIA运动学仿真总结(08.01.14)

CATIA DMU模块在悬架和转向系统中的应用1. 前悬架和转向系统的装配模块本文前悬架为麦弗逊悬架，转向机为齿轮齿条转向机，悬架和转向系统的运动仿真DMU共分为18个part，包括副车架、左右下摆臂、左右转向节、左右滑柱、转向机、左右转向拉杆、左右传动轴、左右举升台、左右横向稳定杆拉杆、左右横向稳定杆。为满足运动仿真要求，其中横向稳定杆被分为左、右两个part，以实现横向稳定杆不同方向的扭转；增加了左右举升台，模拟不平路面时车轮的上下跳动。打开CATIA，进入Assembly Design模块，并将上述各部件调入到同一个product里。2. 前悬架和转向系统的运动仿真2.1 运动约束point curvepoint surfaceCylindricalFixed运动约束工具条(点击revolute下拉菜单弹出)prismaticu jointsphericalrevolute进入CATIA的DUM Kinematics模块，添加运动约束，具体步骤如下： 首先将固定副车架固定Fixed，并在副车架上做出滑柱上点，下摆臂转动轴线，转向机中心线。 左下摆臂与副车架连接为revolute，限制5个自由度，系统还有1个独立自由度两参考平面间距离关系物体2（下摆臂）上的旋转轴线物体1（副车架）上的旋转轴线Revolute joint物体1上的参考平面物体1上的参考平面 左下摆臂与左转向节连接为spherical，限制3个自由度，系统还有4个独立自由度物体2上的球心物体1上的球心Spherical joint 左转向节与左转向拉杆连接为spherical，限制3个自由度，系统还有7个独立自由度 左转向拉杆与转向机连接为u joint，限制4个自由度，系统还有9个独立自由度物体2的绕转轴物体1上的绕转轴Universal joint 转向机与副车架连接为prismatic ，限制5个自由度，系统还有4个独立自由度物体2上的滑行方向（直线，与1的直线重合）物体1上的滑行方向（直线）Prismatic joint物体2上的平面（与1的平面贴合）物体1上的平面 左滑柱与左转向节连接为Cylindrical，限制4个自由度，系统还有6个独立自由度物体1上的旋转轴线物体2上的旋转轴线Cylindrical joint 左滑柱与副车架连接为u joint，限制4个自由度，系统还有2个独立自由度 左举升台与左转向节连接为point surface，限制1个自由度，系统还有7个独立自由度Point surface 左举升台与副车架连接为Prismatic，限制5个自由度，系统还有2个独立自由度 横向稳定杆（左）与副车架连接为revolute，限制5个自由度，系统还有3个独立自由度 左横向稳定杆拉杆与横向稳定杆（左）连接为u joint，限制4个自由度，系统还有5个独立自由度 左转向节与左横向稳定杆拉杆连接为Spherical，限制3个自由度，系统还有2个独立自由度 右下摆臂与副车架连接为revolute，限制5个自由度，系统还有3个独立自由度 右下摆臂与右转向节连接为spherical，限制3个自由度，系统还有6个独立自由度 右转向节与右转向拉杆连接为spherical，限制3个自由度，系统还有9个独立自由度 右转向拉杆与转向机连接为u joint，限制4个自由度，系统还有5个独立自由度 右滑柱与右转向节连接为Cylindrical，限制4个自由度，系统还有7个独立自由度 右滑柱与副车架连接为u joint，限制4个自由度，系统还有3个独立自由度 右举升台与右转向节连接为point surface，限制1个自由度，系统还有8个独立自由度 右举升台与副车架连接为Prismatic，限制5个自由度，系统还有3个独立自由度 横向稳定杆（右）与副车架连接为revolute，限制5个自由度，系统还有4个独立自由度 右横向稳定杆拉杆与横向稳定杆（右）连接为u joint，限制4个自由度，系统还有6个独立自由度 右转向节与右横向稳定杆拉杆连接为Spherical，限制3个自由度，系统还有3个独立自由度 左传动轴与左转向节连接为u joint，限制4个自由度，系统还有5个独立自由度 左传动轴与副车架连接为point curve，限制2个自由度，系统还有3个独立自由度Point curve 右传动轴与右转向节连接为u joint，限制4个自由度，系统还有5个独立自由度 右传动轴与副车架连接为point curve，限制2个自由度，系统还有3个独立自由度运动约束如下表所示：步骤系统系统中可动Body数目约束系统此时的自由度数该约束限制的自由度数系统此时的独立自由度数1副车架1Fixed6602左下摆臂与副车架2Revolute12513左下摆臂与左转向节3Spherical18344左转向节与左转向拉杆4Spherical24375左转向拉杆与转向机5Universal30496转向机与副车架5Prismatic30547左滑柱与左转向节6Cylindrical36468左滑柱与副车架6Universal36429左举升台与左转向节7Point surface421710左举升台与副车架7Prismatic425211横向稳定杆（左）与副车架8Revolute485312左横向稳定杆拉杆与横向稳定杆（左）9Universal544513左转向节与左横向稳定杆拉杆9Spherical543214右下摆臂与副车架10Revolute605315右下摆臂与右转向节11Spherical663616右转向节与右转向拉杆12Spherical723917右转向拉杆与转向机12Universal724518右滑柱与右转向节13Cylindrical784719右滑柱与副车架13Universal784320右举升台与右转向节14Point surface841821右举升台与副车架14Prismatic845322横向稳定杆（右）与副车架15Revolute905423右横向稳定杆拉杆与横向稳定杆（右）16Universal964624右转向节与右横向稳定杆拉杆16Spherical963325左传动轴与左转向节17Universal1024526左传动轴与副车架17Point curve1022327右传动轴与右转向节18Universal1084528右传动轴与副车架18Point curve10823注：系统此时的自由度数各个约束限制的自由度数的和当时系统的独立自由度数。比如，约束加到转向机与副车架时，此时，系统自由度数为30，即：30（6+5+3+3+4+5）+4（系统此时的独立自由度数）。2.2 运动仿真所有约束添加完成后，剩余3个自由度，这3方向的个自由度是整车运动过程中悬架和转向系统的运动方向。 把左、右举升台与副车架的prismatic作为一个输入（length drive），当作车轮上、下跳动行程。 把转向机与副车架的prismatic作为一个输入（length drive），当作齿条工作行程。 将这三个自由度作为驱动（length drive）后，从而运动仿真实现。3. 曲线绘制点击Simulation with commands命令，绘制曲线。参数列表激活Activate sensors，选择所绘曲线的参数，并设置横坐标、纵坐标。设置横纵坐标绘制曲线4.1 悬架参数曲线绘制为测量汽车行进过程中，主销倾角的变化量，需要在上述DMU中新增一个part，并在part中作一条直线，直线过滑柱上点和下摆臂球头销球心，用这条直线表示主销。添加运动约束，主销和下摆臂球头销球心连接为point curve，主销和副车架连接为u joint；然后进行运动仿真，绘制车轮跳动量与主销内倾角、主销后倾角等参数的变化关系曲线。如下图所示：1 主销内倾角和车轮跳动量变化关系曲线（横坐标：车轮跳动量，纵坐标：主销内倾角）2 主销后倾角和车轮跳动量变化关系曲线（横坐标