【《麦弗逊悬架三维建模及其运动仿真分析案例》2300字】

麦弗逊悬架三维建模及其运动仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u15532麦弗逊悬架三维建模及其运动仿真分析案例 1185151.1麦弗逊式前悬架零部件及其连接件的模型创建 195481.1.1弹簧元件、减振器、稳定杆、下摆臂等悬架零部件 140371.1.2转向节、横梁、轴承、减速器、车轮等悬架连接部件 222041.2悬架及其连接件的装配 201.3悬架的运动学模拟 351351.3.1DMU模块简介 3187871.3.2机械装置的设定及零件的固定 4297781.3.3定义运动副 5298071.3.4运动模拟 631451.3.5模拟分析 71.1麦弗逊式前悬架零部件及其连接件的模型创建通过CATIA软件零件设计模块，进行麦弗逊式前悬架三维模型零件部分的创建。分别将弹簧、减振器、下横向稳定杆以及下摆臂构造出来。DMU模块在进行运动仿真时需要给定机械装置的各个运动副，则需构建汽车底盘中悬架周边的各个连接件，以配合悬架进行运动学模拟。例如：横梁、转向节、轴承、拉杆等。由于本次设计主要针对汽车悬架进行优化设计，所以在不再详细构造制动器、减速器等控制器，仅做出其大致框架，方便模拟悬架运动即可。1.1.1弹簧元件、减振器、稳定杆、下摆臂等悬架零部件在CATIA零件设计模块创建三维零件图，通过零件设计模块的绘图命令进行三维模型创建，绘制悬架系统各个部件的零件图。绘制完成后将各个零件通过布尔运算模块转化成为一个实体，避免尺寸参数发生变化。绘制结果如图7所示。图SEQ图\*ARABIC2悬架零部件1.1.2转向节、横梁、轴承、减速器、车轮等悬架连接部件为了将汽车悬架在DMU模块中顺利完成运动仿真，需确保悬架与连接件之间相互配合。悬架各个零部件的参数已经由计算得出，且其三维模型已在上一章节构造完毕，并留出连接部位的空余。本节需在零件设计模块构造各个连接件的三维模型，确保各个连接件能够与悬架各个零部件相互连接、相互配合，即确保各个连接件与悬架零部件的尺寸配合。连接件构造方法类似悬架零部件的三维构造，分别组装后进行布尔运算，将其转化为实体。部分连接件三维构造模型如图8所示。图SEQ图\*ARABIC3部分连接件1.2悬架及其连接件的装配如图9所示进入装配设计平台，先通过相合约束、接触约束、偏移约束、角度约束等将各个零部件按顺序组装在一起。在使用约束命令时，可以在零部件上做辅助点、辅助线或辅助面来辅助零件装配。定义约束后点击更新命令，零部件自动相合。最后检查各个连接面是否连接，连接部分的约束是否正确。悬架的总装图如图10所示。图9装配设计平台图10悬架总装1.3悬架的运动学模拟本设计利用CATIA软件中DMU模块定义悬架机械装置及其运动副，并利用该模块中的模拟命令对构造完成的悬架三维模型进行运动仿真模拟。本节将详细介绍如何在CATIA模块中设定机械装置及设定运动副，将整个悬架运动起来，以检验本次悬架设计成果。1.3.1DMU模块简介如图11所示，CATIA虚拟样机技术DMU常用模块有:DMU—漫游器;DMU—空间分析;DMU—运动机构等。其中，DMU运动机构模块可以模拟机械装置进行机械运动以检验性能；可以为线、面、或着实体三维模型定义运动副；可以在一个机构中定义多个运动副和选用运动副限定条件;可以通过定义多个驱动命令进行运动模拟输出集合元素的速度和加速度信息[5]。图11数字化装配（DMU）模块在CATIA软件中打开DMU模块，建立DMU模块产品，并将装配完成的悬架总装产品置入其中，创建结果如图12所示。进入DMU—运动机构模块，为各个零部件定义运动副。图12DMU零件装配1.3.2机械装置的设定及零件的固定在DMU模块进行运动模拟前，需先将装配完成的悬架机构定义为机械装置。并选定固定零件。创建一个机械装置即给定运动机构，使零件在该运动机构中运动。理想情况下，汽车在车身振动过程中，不考虑底部横梁在垂直方向的运动，故定义横梁为固定零件。图13机械装置创建结果1.3.3定义运动副零件运动副可在机械装置的接合模块进行定义，通过旋转接合、棱形接合、圆柱接合、球面接合、平面接合、刚性接合、点曲线接合、点曲面接合、通用接合等定义零件运动副。在定义运动副的过程中可以通过定义驱动角度及驱动长度限制零件运动，例如在旋转接合中定义驱动角度可限制零件旋转角度及旋转方向；在棱形接合中定义驱动长度可限制零件滑动距离及滑动方向。同样可以通过直接定义限制上下限的方式限制零件运动。对零件运动精度要求较为精确时可适用此办法。在定义运动副之前，首先需明确驱动部件，带动其余零件。由于造成车身振动的直接原因是地面的激励传递致车身。本设计在转向节部分定义驱动辅助，以此为驱动。其次定义各个零部件之间的接合即定义运动副，考虑零件在运动过程中是否需要限制自由度，可通过接合命令限制其自由度。接合建立结果如14所示。图141.3.4运动模拟运动模拟板块如图15所示。使用DMU模块的运动模拟指令，首先定义机械装置命令模块，再通过编辑命令数值控制驱动件运动程度，并通过修正步骤数调整运动速度。设定好命令即可通过该模块进行运动仿真模拟。为了模拟汽车行驶中地面给予车身的激励，在模拟过程中，假定横梁为固定零件，转向节为驱动零件，限定转向节自由度，使其只保留z轴上的移动自由度。模拟汽车由正常行驶状态遇到不良路况时，悬架系统上下跳动的运动过程。在整个运动模拟中，转向节带动稳定杆、拉杆、传动轴等在定义的限制内均可正常运动，结果显示，本次设计悬架可正常进行运动学模拟。图15运动初始位置图16运动上极限位1.3.5模拟分析悬架进行运动模拟时，调整悬架初始运动位置，假定此刻为汽车在平稳路况行驶过程中悬架的稳定状态。通过3D测量工具记录此刻减振器与地面夹角以及下摆臂初始角度为。图16运动模拟初始位置当悬架受到来自地面的激励而上下跳动的过程中，减振器与地面夹角以及下摆臂初始角度会随着减振器上下做功而改变。当减振器运动到上极限位置时，减振器与地面的夹角以及下摆臂转动角度变化幅度到达峰值，利用3D测量工具