用proe軟件進行汽車平衡懸架機構分析

2013-06-01 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

本文介紹了proeNGINEER Wildfire 2.0軟件在6×6越野車的后平衡懸架機構設計分析中的運用。通過對機構建立合理的實體數值模型,運用Mechanism模塊對機構模型進行三維動態仿真分析,模擬分析了汽車平衡懸架的各種實際運動工況。

趙旭東來源:CAD/CAM與制造業信息化
關鍵字:Mechanism模塊汽車平衡懸架運動模型

懸架是汽車的運動部件,也是汽車的重要總成之一,其參數的選取和導向機構的布置對車輛的平順性、穩定性、通過性及燃料經濟性等多種使用性能都有重要的影響。由于越野車行駛條件大多比較惡劣,具有較為復雜多變的工況。如果采用傳統的二維平面設計方法,在虛擬仿真時將很難對懸架系統的各種工況進行準確的分析校核。而運用proeNGINEER軟件實現對懸架系統的三維參數化驅動布置設計,我們可以充分發揮三維參數化模型直觀、準確、快速的優勢。

一、創建懸架機構的運動模型

在模型建立前,我們需要先確定懸架機構的各個參數,并建立合理的數值模型,方便后期對模型參數驅動的優化處理。只要正確建立了模型,其他問題也就迎刃而解。

懸架機構的主要零部件有中橋、后橋、懸架支架、貫通軸、中間傳動軸、鋼板彈簧和鋼板彈簧座、以及縱向推力桿等。通過鋼板彈簧座與懸架支架的銷釘連接、鋼板彈簧與中后橋的滑動連接、推力桿兩端與橋和懸架支架的銷釘連接、以及中后橋間的傳動軸連接等,可以實現平衡懸架的軸間載荷平衡功能。

在建立簡化的數值模型時,應首先創建基準點、基準軸和基準面等,以實現模型的精確定位與連接。其中鋼板彈簧應采用參數關系化來建模,這樣建模的好處是可以通過變更模型的弧高參數,來模擬實現車輛在不同載荷工況下懸架的變形。推力桿可以簡化為直桿,構成平行四邊形連接。各零部件的相互連接處簡化為一軸線,并通過合理的裝配連接,來滿足實際約束要求,這里不再贅述。本文以東風EQ2200越野汽車的懸架系統設計校核為例,簡化模型如圖1所示。

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圖1 懸架機構的簡化模型

二、分析懸架機構運動模型

建立好的懸架機構運動模型通過加載板簧座與懸架支架之間的運動來驅動,并通過對板簧弧高的更改,來模擬懸架模型在不同載荷下的工況。一般應針對懸架的極限狀態進行分析。車輛懸架的極限狀態大致分為以下四種狀態:

1.中后橋在同一水平面上;

2.中橋跳動至極限時后橋下落;

3.后橋跳動至極限時中橋橋下落;

4.中后橋同時下落。

我們可以通過在Mechanism模塊中編輯分析定義來創建各種運動分析。車輛重載時、鋼板彈簧壓平且中橋向上跳動時懸架的狀態如圖2所示。

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圖2 車輛重載、鋼板彈簧壓平且中橋向上跳動時懸架的狀態

接下來對中橋向上跳動的工況進行分析,在分析時要考慮整車姿態角、中后橋的跳動量、傳動軸的角度和伸縮量及其與貫通軸的間隙等參數,這些參數會隨著工況的不同而產生變化,且參數之間相互關聯。現以圖2所示工況為例進行分析。在“測量”對話框中分別定義以上需要分析的參數。參數如下:

A2——傳動軸與中橋法蘭的夾角;

A3——傳動軸與后橋法蘭的夾角;

A5——板簧與水平面的夾角;

L1——中橋至車架下翼面的距離;

L2——后橋至車架下翼面的距離;

L5——傳動軸至貫通軸的距離;

L6——傳動軸的長度。

在“測量結果”對話框中分別對以上各個參數進行“時間與測量”的分析,以找出其對時間的敏感度。然后確定對A2優先考慮,并在“測量結果”對話框中對A2與其他各個參數進行“測量與測量”的分析,分析結構圖形如圖3所示,這里可以通過對數據的對比分析和對零部件模型的相關數值隨時進行修改,來保證機構的實際工況要求。

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圖3 分析結構圖形

對各個工況進行圖形分析后,最終可以確定:傳動軸與橋法蘭間最大夾角為45°時的極限狀態,發生在懸架中橋上跳后橋自由下落時的工況,此時的傳動軸拉伸最長。通過對極限狀態下的圖形數據分析后得出,工程人員在設計時應由L1、L2確定中后橋限位裝置的尺寸,由L5確定貫通軸的位置,并且由L6的變化量確定傳動軸的長度。

三、結論

合理運用三維設計軟件的動態仿真技術,可以使設計工作更為直觀、準確和快速。從而提高企業的設計效率,減輕技術人員的勞動強度,縮短產品的設計周期。而且在采用參數化驅動后,設計人員可以反復修改零部件的形位參數,使變形產品的系列化設計更為快捷高效,從而適應市場的快速變化。

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