前悬架运动仿真及轮胎包络面
设计
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校核培训培训人：任平2009年9月3日一、麦弗逊悬架原理1.麦弗逊悬架运动原理⑴E点为减振器与车身减振器座的绞接点，G点位摆臂与转向节的绞接点，EG为主销轴线，车轮绕主销轴线旋转；⑵采用齿轮齿条式转向器时，转向横拉杆内端接头T的运动轨迹与地面平行，相反外接头U的运动轨迹是一条圆弧线，当没有主销后倾时，U点的运动轨迹与转向节轴线EG垂直；⑶悬架运动过程中，减振器活塞杆在完成自身活塞运动的同时，还以E点为绞接点做万向运动（即被约束了三个平移自由度的运动）。一、麦弗逊悬架原理2.减振器工作原理1、活塞杆2、工作缸筒3、活塞4、伸张阀5、储油筒6、压缩阀7、补偿阀8、流通阀9、导向座10、防尘罩11、油封由右图可以看出，活塞、活塞杆与防尘罩为一体，其中活塞在活塞缸内做往复活塞运动；在做运动学仿真时，按照上述原理，活塞、活塞杆与防尘罩设置为一个part文件，将工作缸设为一个part文件，两个部件之间做相对滑动运动。3.减振器的极限行程的定义⑴确认悬架未作运动时，减振器活塞在工作缸内所处的位置；⑵轮胎上跳极限为减振器中的缓冲块压缩到原来长度的三分之一的位置，可据此测量出减振器的上跳行程；⑶轮胎下跳极限通常是将车身抬起轮胎悬空状态下轮胎所处的位置，此时活塞已顶到工作缸的导向座下平面，可据此测量出减振器的下跳行程）二、CATIADMU模块简介1.KinematicJoints（运动接触）工具栏注：用于球销式万向节二、CATIADMU模块简介1.KinematicJoints（运动接触）工具栏注：用于十字轴式万向节二、CATIADMU模块简介2.FixedPart（固定部件）工具用于将某个部件定义为参考坐标系。3.Simuslation（仿真）工具用于对仿真对象定义运动仿真。4.CompileSimulation（编译仿真）工具用于对仿真结果进行编译，形成数据文件。5.Replay（回放）工具用于对仿真结果进行回放。6.SweptVolume（生成包络）工具将仿真结果转化为运动学包络面。三、麦弗逊悬架运动学仿真原理将悬架各部件简化成最简单的点、线、面，对这些点、线、面利用仿真工具建立起相互间运动的关系。四、麦弗逊悬架运动学仿真构建流程1.定副车架为参考系fixedpart，所有部件的运动以此作为参考；2.建立车轮与转向节刚性运动副rigidjoint，固定相对位置；3.建立转向节与减振器工作缸刚性运动副rigidjoint，固定相对位置；4.建立方向盘与一级转向管柱刚性运动副rigidjoint，固定相对位置；5.建立摆臂与副车架为旋转运动副revolutejoint；6.建立摆臂与转向节为球铰运动副sphericaljoint；7.建立转向节与转向横拉杆为球铰运动副sphericaljoint；8.建立转向横拉杆与转向机行程（即转向机轴线）为十字轴万向节运动副universaljoint；9.建立副车架与转向机行程（即转向机轴线）为滑动运动副prismaticjoint（此处实际就是限定了转向机轴线的运动方式，它的运动是相对参考系的运动）；10.建立减振器罩与副车架为球铰运动副sphericaljoint（此处实际是定减振器罩与参考系为球铰运动副，也就是模拟减振器与车身减振器座球铰连接）；四、麦弗逊悬架运动学仿真构建流程11.建立减振器罩与减振器工作缸为滑动运动副prismaticjoint；12.建立一级转向管柱与副车架为旋转运动副revolutejoint（实际就是限定一级转向管柱相对整车做旋转运动）；13.建立一级转向管柱与二级转向管柱为十字轴万向节运动副universaljoint；14.建立二级转向管柱与三级转向管柱为十字轴万向节运动副universaljoint；15.建立三级转向管柱与副车架为旋转运动副revolutejoint（就是三级转向管柱相对整车旋转运动）；16.建立第9的滑动运动副与第15的旋转运动副为齿轮齿条运动副rackjoint，填入线角传动比Ratio（注：通常转向机图纸中给出了，如，总行程142mm，转向盘总圈数2.93圈，则Ratio=142/2.93）；17.点击第11的滑动运动副，选中LengthDriven，填入减振器工作缸相对于减振器罩上下运动的极限行程；18.点击第15的旋转运动副，选中AngleDriven，填入方向盘左右旋转角度的极限值（转向机图纸中提供）；五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成1.点击Simuslation，选择刚才命名的仿真对象，点确定进行运动仿真。2.出现“KinematicsSimulation”模块，如下图：其中Command.1和Command.2是刚才第17步骤和第18步骤确定的减振器行程以及方向盘转向角度。拖动可以适时运动数模；五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成3.点击“Reset”，之后可以对“EditSimulation”模块进行操作，如下左图，各按键定义如下右图：五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成4.记录运动仿真过程有两种方式：⑴手动记录方式：①拖到“KinematicsSimulation”模块中滑块到某一位置；②点击“EditSimulation”模块中“Insert”，把当前的数模状态作为一桢插入“录像”中；③再拖到“KinematicsSimulation”模块中滑块到某一位置，再插入一桢，依此类推；④全部完成后点OK即可完成仿真记录过程；⑵自动记录方式：①选中“EditSimulation”模块中“Automaticinsert”，点击“Insert”；②直接根据设想的运动方式拖动“KinematicsSimulation”模块中滑块不停，直至完成全部运动过程，系统自动记录每一桢；注：做轮胎包络面，推荐采用手动方式，否则生成的轮胎包络数模会过大；五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成5.点击“CompileSimulation”，对刚才记录的运动方式进行编译，直接点OK完成；注：“Timestep”选项栏的应用：用于定义步长，选1，则按照仿真时的步长进行编译；如果选择小于与，比如0.2，则把仿真时定义的1个步长拆分成5份，每份0.2各步长，依次类推其他步长。此步长定义实际就是将运动过程步长细化，增加了运动画面的帧数。6.点击“Replay”，或直接在结构树中双击“Replay”，即可进行回放；7.点击“SweptVolume”，将刚才制作的“录像”生成运动包络面；先点击预览，再点击保存，即可完成包络面的制作。六、轮胎包络面校核实际轮胎包络面间隙校核时，需要考虑防滑链。一般要求，轮胎包络面增加了15mm的防滑链厚度后，与周边部件间隙5mm以上，能够满足设计要求。七、课后作业1.建立下面机构的运动学仿真；2.建立后悬架系统的运动学仿真。
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