運(yùn)動(dòng)仿真在汽車設(shè)計(jì)中的運(yùn)用范文

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摘要：

隨著科技不斷發(fā)展，汽車設(shè)計(jì)逐漸引入虛擬設(shè)計(jì)。在電子虛擬裝配設(shè)計(jì)下，建立仿真模型，能夠直觀的規(guī)劃出汽車的實(shí)際裝配流程，對(duì)汽車實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行干涉檢測(cè)。基于CATIA運(yùn)動(dòng)仿真在汽車設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，能夠比較有效的對(duì)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行仿真，幫助汽車設(shè)備進(jìn)行定位。為此，本文對(duì)CATIA運(yùn)動(dòng)仿真在汽車設(shè)計(jì)中的運(yùn)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：

CATIA運(yùn)動(dòng)仿真；汽車設(shè)計(jì)中；運(yùn)用

科技信息技術(shù)的發(fā)展為汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)了福音，現(xiàn)代社會(huì)汽車設(shè)計(jì)與生產(chǎn)需要將虛擬技術(shù)應(yīng)用到汽車制造與汽車設(shè)計(jì)中來(lái)。CATIA運(yùn)動(dòng)仿真在汽車設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，能夠有效的縮短汽車零部件的開發(fā)時(shí)間，能夠?qū)ζ嚿a(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的零部件檢測(cè)。在本文中以CATIA軟件為例，對(duì)如何使用三維軟件，進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)仿真、汽車運(yùn)動(dòng)控制等進(jìn)行研究。

一、運(yùn)動(dòng)仿真與建模

1、運(yùn)動(dòng)仿真概述運(yùn)動(dòng)仿真是針對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)建立其運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)空間模型，根據(jù)機(jī)構(gòu)自身的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)狀態(tài)讀取與分析。在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部存在著很多功能較大的零部件，運(yùn)動(dòng)仿真能夠分析零部件的運(yùn)動(dòng)速度、加速度、作用力、反作用力、力矩等參數(shù)，這些參數(shù)能夠應(yīng)用于實(shí)際機(jī)構(gòu)故障檢修與維護(hù)上。針對(duì)于汽車設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)仿真可以根據(jù)參數(shù)進(jìn)行零件材料的調(diào)整。運(yùn)用CATIA軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車虛擬裝配的設(shè)計(jì)，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，使得汽車設(shè)計(jì)到配件生產(chǎn)的整個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)可視化。同時(shí)該種建模設(shè)計(jì)還能夠?qū)υO(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)的干涉檢測(cè)，提升設(shè)備可靠性。CATIA運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)汽車系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，減少實(shí)際設(shè)計(jì)中的失誤[1]。

2、運(yùn)動(dòng)仿真建模汽車運(yùn)動(dòng)仿真模型的建立，需要在汽車裝配模型建立之后進(jìn)行。針對(duì)一個(gè)汽車系統(tǒng)來(lái)說(shuō)有很多設(shè)計(jì)需要進(jìn)行仿真，本文中僅對(duì)汽車總布置設(shè)計(jì)工作中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模分析。在仿真建模的目的，主要是對(duì)汽車前輪的跳動(dòng)、方向盤角度輸入、以及傳動(dòng)軸的校驗(yàn)。第一，對(duì)汽車機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)的西部動(dòng)作進(jìn)行分析，掌握汽車的運(yùn)動(dòng)方式和約束條件。第二，前輪跳動(dòng)。汽車設(shè)計(jì)的前輪跳動(dòng)，需要通過上下擺臂之間的球銷連接，來(lái)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)前輪跳動(dòng)。第三，前輪轉(zhuǎn)動(dòng)。前輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，主要是依靠方向盤的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過拉桿將力傳動(dòng)給方向機(jī)，方向機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)引起車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。第四，前驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)。汽車的前驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)在前輪運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)，在花鍵軸套內(nèi)進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，第五，后傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)。汽車的后傳動(dòng)軸發(fā)生運(yùn)動(dòng)，需要在后橋彈性元件的作用下來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于后傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)的仿真，可以根據(jù)其運(yùn)動(dòng)的軌跡來(lái)分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在實(shí)際汽車設(shè)計(jì)仿真環(huán)節(jié)中，可以根據(jù)實(shí)際情況建立不同的運(yùn)動(dòng)副。針對(duì)一個(gè)仿真模型需要具有多個(gè)運(yùn)動(dòng)副，才能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)精確的仿真[2]。

二、CATIA運(yùn)動(dòng)仿真在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、汽車部件包絡(luò)體生成CATIA運(yùn)動(dòng)仿真在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，最為突出的特點(diǎn)就能夠進(jìn)行汽車機(jī)構(gòu)部件運(yùn)動(dòng)的包絡(luò)體確定。當(dāng)是汽車運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的模型建立之后，在CATIA軟件中的DUM模型中，能夠容易獲得汽車部件運(yùn)動(dòng)的包絡(luò)體，該包絡(luò)體實(shí)際上就是汽車部件所能夠運(yùn)動(dòng)的最大的范圍。當(dāng)該最大范圍生成之后，模型軟件中能夠分析汽車的前輪、前驅(qū)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向拉桿等的運(yùn)動(dòng)是否符合實(shí)際需求[3]。

2、數(shù)據(jù)模型檢驗(yàn)為了檢測(cè)汽車前輪運(yùn)動(dòng)是否符合實(shí)際需求，需要在前輪建模環(huán)節(jié)中，根據(jù)實(shí)際需求向模型輸入不同層別的方向盤轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角不同，所產(chǎn)生的左右輪轉(zhuǎn)角度數(shù)則有著比較大的差別。對(duì)所測(cè)量出來(lái)的前輪數(shù)據(jù)，對(duì)左右輪的轉(zhuǎn)角的進(jìn)行檢驗(yàn)。

3、干涉檢查當(dāng)汽車設(shè)計(jì)仿真模型建立之后，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的干涉檢查，汽車的干涉檢查主要分為動(dòng)態(tài)檢查和靜態(tài)檢查。其中動(dòng)態(tài)檢車比較關(guān)鍵，當(dāng)汽車設(shè)計(jì)仿真進(jìn)入到CATIA的轉(zhuǎn)配環(huán)境中時(shí)，需要系統(tǒng)建立汽車齒輪齒條之間的約束，同時(shí)需要將設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的相互位置關(guān)系進(jìn)行確定。這樣能夠便于汽車空間布置與校驗(yàn)[4]。

4、車輪定位分析汽車的車輪定位在檢驗(yàn)汽車穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要的作用，當(dāng)汽車在進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，其前輪作為轉(zhuǎn)向輪，需要產(chǎn)生一定的回正力矩，因此其定位參數(shù)需要提前設(shè)置，能夠有效的保障汽車行車穩(wěn)定性。對(duì)汽車前輪定位參數(shù)的設(shè)置，其實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，第一，靜平衡狀態(tài)下的車輪中心定位，車輪中心與車身的相對(duì)位置在靜止時(shí)測(cè)量，其數(shù)據(jù)是否滿足數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。第二，當(dāng)車輪中心在仿真系統(tǒng)所設(shè)定的極限區(qū)域內(nèi)，其車身進(jìn)行上下跳動(dòng)時(shí)，前輪定位參數(shù)產(chǎn)生一定的規(guī)律。正確的仿真模式能夠針對(duì)這些變化參數(shù)，發(fā)現(xiàn)汽車機(jī)構(gòu)中存在的問題，并對(duì)汽車進(jìn)行檢驗(yàn)與檢修。在對(duì)于汽車車輪定位環(huán)節(jié)中，能夠在仿真中分析出汽車前輪前束值隨著汽車前輪向上跳動(dòng)而出現(xiàn)減少。

三、結(jié)論：

綜上所述，本文對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真的概念進(jìn)行介紹，分析其運(yùn)動(dòng)仿真的建模，并且研究CATIA運(yùn)動(dòng)仿真在汽車設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)于汽車設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)仿真可以根據(jù)參數(shù)進(jìn)行零件材料的調(diào)整。運(yùn)用CATIA軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車虛擬裝配的設(shè)計(jì)，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，使得汽車設(shè)計(jì)到配件生產(chǎn)的整個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)可視化。

參考文獻(xiàn)

[1]劉斌,劉軼婭,韓亞平.CATIA運(yùn)動(dòng)仿真在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].上海汽車,2006,07:32-34+43.

[2]孔薇,晏雙鶴,楊維新.CATIA虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真在汽車加速踏板控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].汽車與配件,2008,27:36-37.

[3]孔薇,晏雙鶴,楊維新.CATIA虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真在汽車油門控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].北京汽車,2008,05:32-34+37.

[4]張軍,朱磊.CATIA運(yùn)動(dòng)仿真在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2016,05:52-53.

作者：陳炳橋 單位：哈爾濱廣廈學(xué)院