Pro/E汽车零件模拟动态分析

　　本文根据自己在产品开发过程中探索的一套行之有效的Pro/E 三维设计经验，以非独立悬架车型零部件为例，系统介绍了整车动态模拟分析过程中零部件的运动干涉分析方法。

　　关键词：动态模型 整车装配 运动校核

　　Pro/E 三维设计软件自身带有动态分析的模块，但如果没有购买该模块系统，无法使用模块分析时，我们也可利用其他一些手段来进行模拟动态分析，从而验证各种零部件之间的运动干涉现象。在日常设计工作中，我们探索了一套行之有效的建立模块进行运动校核的方法，以非独立悬架车型零部件运动校核为例，我们通常利用建立一套模拟动态的前后板簧和前桥，来进行前后减振器行程的校核、传动轴长度的校核、轮胎与货箱地板间隙的校核、轮胎与驾驶室轮罩的运动间隙、前轮与转向拉杆的运动间隙以及转向与前悬架的运动干涉等等。具体过程如下：

　　1 模型的建立

　　在此主要介绍跟运动有主要关系的板簧和前桥的动态模型建立。

　　1.1 板簧模型的建立

　　在板簧建模中，应该将板簧简化成一主片来进行建模，具体操纵如下：

　　(1) 首先在基准面DTM2 上建立一条曲线，利用三点确定一条圆弧和标周长、弧高的建模方法建立一条板簧自由状态下板簧主片中心的圆弧曲线。

　　(2) 完成曲线建立以后，在曲线的两端建立两个点PNT0、PNT1 和一个新的基准面DTM4，并且利用新建的基准面DTM4 和其他两个基准面DTM1、DTM2建立一个点PNT2，新基准面DTM4 距基准面DTM3的距离为曲线的弧高，同时在圆弧的弧高Dx 和DTM4 距DTM3 的距离Dy 之间增加一个关系式( IF Dy>0 Dx=Dy ELSE Dx=-Dy )如图所示。

　　(3) 利用加材料中的“薄板”建模命令，利用这三个点建立一条样条线，并以此样条线来生成板簧的

　　主片模型。

　　(4) 完成主片模型以后，再利用加材料的命令，完成整个简化模型的建立，并且在两边卷耳的中心各建一个点PNT04 和PNT05，以及在板簧下接面中心处建一个点PNT3，这样一个能上跳、下跳和反弓的简化板簧模型就完成了。

　　此时，可以更改基准面DTM4 的尺寸Dy 完成板簧的上跳、下跳和反弓;实现反弓时，需将基准面DTM4 数值改为负数。

　　注意：弧高一定不能改为0，但可以无限接近0。

　　上跳40mm

　　向上反弓40mm

　　1.2 前桥动态模型的建立

　　前桥动态模型的建立主要是在前桥各零部件装配过程中增加各种关系，来约束前桥的各相关零部件，实现前轮的左转和右转。

　　首先，完成前桥的各种部件的数模建立，然后将位置相对固定的零部件装配在一体，整个前桥可分为四大部分：

　　(1) 左转向轮部分：包括制动鼓、轮毂、左转向节、转向节臂、左横拉杆节臂以及纵横拉杆的球销等零部件;

　　(2) 右转向轮部分：包括制动鼓、轮毂、右转向节、右横拉杆节臂以及横拉杆的球销等零部件;

　　(3) 横拉杆总成：该总成不要装配球销;

　　(4) 前轴：在前轴完成建模后，应利用主销中心线建立一个基准面“ZHUANJIAO”，其与前轴中心面的相对角度可任意设置，此角度即为实现前桥左右转向的输入角，并以主销中心线为基准轴线，画出右横拉杆节臂上球销中心的运动轨迹曲线。

　　在零部件的建模过程中，要在左右转向节的主销中心处、纵横拉杆球销中心、横拉杆球头座中心、前轴主销中心处各建一个点。

　　具体可参照下图：

　　右转向轮部分

　　完成前桥的零部件准备工作以后，就可进行前桥的装配工作。

　　具体步骤如下：

　　(1) 将左转向轮部分与前轴的主销中心点、主销中心线对齐，左转向节臂上通过主销中心线的基准面和前轴的“ZHUANJIAO”基准面对齐，完成左转向轮部分与前轴的装配;

　　(2) 以左横拉杆节臂上的球销中心点为轴心，做一个半径等于横拉杆长度的曲面球，在曲面球和右横拉杆节臂球销中心的轨迹曲线的交点处建一个点APNT1;

　　(3) 将右转向轮部分调入后，采用点“JZ-POINT”和点“YZ-PNT01”对齐、点“APNT1”和点“BALL-JOINT-PIN”对齐和主销中心轴对齐，完成右转向轮部分的装配;

　　(4) 然后将横拉杆总成，采用点对齐和面对齐的命令，完成整个前桥的装配。

　　在将轮胎装配前桥上后，可利用更改前轴基准面“ZHUANJIAO”的角度值，来实现前桥的左转与右转。

　　2 整车模型的建立

　　在完成前后板簧和前桥的动态模型之后，可进行整车数模的装配，在这里主要介绍板簧的装配，其他零部件的装配可参照板簧的装配和前桥的装配来完成。

　　2.1 板簧装配

　　在装配板簧之前，需在车架板簧后吊耳处建一条圆弧曲面，圆弧曲面中心线与板簧后吊耳销中心线重合，半径为吊耳支架的长度。

　　完成曲面的建立之后，就可以装配板簧和吊耳支架了，在定好前卷耳位置后，再利用“曲面上的点”命令将点PNT4 放在新建的圆弧曲面上，从而完成了板簧的装配。

　　2.2 其他部件的装配

　　完成前后板簧的装配之后，再进行前后桥、发动机、传动轴、前后减振器、转向机及其转向直拉杆、驾驶室、货箱等零部件的装配工作，具体装配方法在此不再介绍。

　　3 运动校核

　　完成样车装配之后，我们就可以利用更改前后板簧的弧高和前桥的左右转向角来进行零部件之间的运动校核。现以前轮与转向拉杆的运动间隙校核和后减振器行程校核为例做一下介绍。

　　3.1 前轮与转向拉杆的运动间隙校核：

　　通过更改前轮的转角“ZHUANJIAO”的度数，使前轮右转最大角度，若转向直拉杆为直杆时，则转向直拉杆与前轮发生干涉，此时我们可以根据干涉量的多少和预定拉杆与轮胎的最小间隙，将转向直拉杆设计成带折弯的形状，来避免最大转角时与前轮的干涉发生。

　　更改前拉杆与前轮发生干涉 更改后拉杆与前轮不干涉

　　3.2 后减振器行程校核

　　在已知后减振器的最大行程和最小行程后，我们通过更改后板簧的弧高，来实现后轮上跳到最大点和下跳到极点。通过测量两种状态时减振器的长度，可看出减振器的布置是否满足需要。如某一种车型的后减振器行程的校核结果，该后减振器最大行程为500mm，最小行程为310mm，改变后板簧的弧高，实现后轮下跳100mm(相对与板簧压平时)和反弓55mm，测量结果符合要求。

　　后轮下跳100mm 时，减振器长度为454.2mm 后轮上跳55mm 时，减振器长度为317.58mm

　　这样，我们就可利用更改前后板簧的弧高和前桥的左右转向角来进行前减振器行程的校核、传动轴长度的校核、轮胎与货箱地板间隙的校核、轮胎与驾驶室轮罩的运动间隙以及转向与前悬架的运动干涉等其他方面的运动校核。