陶峰

浙江零跑科技有限公司研發(fā)中心 浙江省杭州市 310053

利用CATIA軟件中的DMU模塊對各類型的懸架系統(tǒng)快速而準(zhǔn)確地建立運動仿真模型是每一個懸架系統(tǒng)工程師必須具備一項基礎(chǔ)技能。

帶拖曳臂的四連桿后懸架系統(tǒng)由后副車架、下擺臂、上擺臂、下部橫向連桿、拖曳臂、減震器、螺旋彈簧、橫向穩(wěn)定桿及穩(wěn)定桿連桿組成。后副車架是后懸架系統(tǒng)中重要的承載構(gòu)件，懸架系統(tǒng)中的桿系零部件安裝在后副車架上。下擺臂是四連桿后懸架系統(tǒng)中一個重要的桿系零件，不僅承受螺旋彈簧上產(chǎn)生的力和沖擊載荷，以及車輛在轉(zhuǎn)向行駛時產(chǎn)生的側(cè)向力，同時也起到對車輪外傾和前束調(diào)整功能。拖曳臂承受車輛在行駛時產(chǎn)生的縱向力。上擺臂在承受橫向力的同時也對車輪的外傾角的運動變化起關(guān)鍵作用。下部橫向連桿有利于保證車輛直線行駛能力。

帶拖曳臂的四連桿后懸架系統(tǒng)組成圖，如圖1所示：

圖1

由于采用多個桿系零件對輪胎在運動過程中的運動規(guī)律進(jìn)行控制，帶拖曳臂四連桿結(jié)構(gòu)形式的多連桿懸架系統(tǒng)有比較大的外傾角、前束角、極限操控性能和舒適性的調(diào)整控制范圍。但是，也正是因為懸架系統(tǒng)中的桿系零件及橡膠類襯套零件比較多，因而對懸架系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)校帶來相當(dāng)大的難度。

本文詳細(xì)介紹了采用CATIA軟件中的DMU對懸架系統(tǒng)中的各部件施加符合其運動方式的運動副和驅(qū)動命令，在工作中快速搭建此種類型的多連桿后懸架系統(tǒng)1/4運動仿真模型，從而方便在整車設(shè)計過程中對懸架系統(tǒng)桿系零部件的運動校核、輪胎包絡(luò)生成、間隙檢查等工作。

具體創(chuàng)建步驟

1 拆分零件

根據(jù)零部件之間的運動關(guān)系，在CATIA裝配模塊中將整個后懸架系統(tǒng)拆分成10個部件，分別是：副車架、下擺臂、拖曳臂、上擺臂、下部橫向連桿、減震器上部、減震器下部、穩(wěn)定桿、穩(wěn)定桿連桿、車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件。外加一個驅(qū)動。創(chuàng)建完成后的狀態(tài)樹見下圖2：

2 在車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件、四根連桿及副車架之間添加運動副、建立約束關(guān)系并模擬運動

2在下擺臂與副車架、下擺臂與車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件三個零部件之間添加運動副：

2-1在下擺臂、車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件及副車架零件上建立中心點和軸線。

A在下擺臂上選取兩端襯套的中心點A21和A22，并建立一條兩點間的連線L2A；

B在副車架上與下擺臂安裝位置建一條通過襯套中心的軸線L2B；

C在車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件上建一個與襯套中心A21同位置的中心點C2；

如下圖2-1所示：

圖2-1

圖2-2

3用上述同樣方法在上擺臂、副車架及車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件三個零部件之間添加運動副：

3-1在上擺臂、副車架及車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件上建立中心點和軸線。

A在上擺臂上選取兩端襯套的中心點A31和A32，并建立一條兩點間的連線L3A；

B在副車架上與上擺臂安裝位置建一條通過襯套中心的軸線L3B；

C在車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)組件上建一個與襯套中心A31同位置的中心點C3；

如下圖3-1所示：

4在下部橫向連桿、副車架及車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件三個零部件之間添加運動副并建立接合約束：

4-1首先在下部橫向連桿、副車架及車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件三個零件中繪制中心點和軸線：

A在下部橫向連桿選取兩端的中心點A41和A42，并建立一條兩點間的連線L4A；

B在副車架上與上擺臂安裝位置建一條通過襯套中心的軸線L4B；

C在車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)組件上建一個與襯套中心A41同位置的中心點C4。

如下圖4-1所示：

5在拖曳臂、副車架及車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件三個零部件之間添加運動副并建立接合約束：

5-1在拖曳臂、副車架及車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件上建立中心點、線及平面。

A在拖曳臂的一端選取襯套中心點A51，在拖曳臂與轉(zhuǎn)向節(jié)連接處選取一個孔的中心A52，通過點A52建立一條該孔的軸線L5A和以L5A為法線的平面M5A；

B在副車架上建一個與A51同位置的點B5；

C在車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件上建一個與L5A和M5A同位置的軸線L5C及平面M5C；

如下圖5-1所示：

6在驅(qū)動與車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件之間的施加運動副建立約束關(guān)系：

6-1在車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件與驅(qū)動中建立點和平面。

A在車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件上建立輪胎中心點A6；B在驅(qū)動中建立過輪芯且平行于整車坐標(biāo)系XY面的平面M6；如下圖6-1所示：

6-2用 點曲面接合命令在點A6和平面M6之間添加運動副，約束后的自由度為6。

圖4-1

圖5-1

圖6

7在驅(qū)動與副車架之間施加運動副：

7-1在副車架與驅(qū)動中建立點、直線和平面：

A在驅(qū)動中建立一條經(jīng)過輪胎中心點A6且垂直于平面M6的直線L7A，并建立一個經(jīng)過直線L7A且垂直于平面M6的平面M7A；

B在副車架上建立一條與L7A同位置的直線L7B，一個與M7A同位置的平面M7B；

如下圖7-1所示：

圖7-1

8輸入輪芯上下運動行程，并對DMU機(jī)制進(jìn)行模擬運行：

8-1雙擊圖7-2C中的最后一個棱形接合，在對話框的結(jié)合限制中輸入輪芯上跳下跳數(shù)值。

3 將減震器上部與減震器下部加入到上述過程所建立的運動機(jī)制中

9在減震器上部與車身兩零件之間添加運動副并建立接合約束關(guān)系。

9-1由于副車架已經(jīng)固定，可以把減震器上部與車身固定的點等效在副車架上。在減震器上部和副車架上建立中心點。

A在減震器上部與車身安裝位置選取中心點A9；B在副車架上建一個與A9同位置的點B9；

如下圖9-1所示：

圖9-1

10在減震器上部、減震器下部及車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件三個零件之間添加運動副并建立接合約束：

10-1在減震器上部、減震器下部、車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件三個零件中建立直線和平面。

A在減震器上部建立活塞桿的中心線L10A及經(jīng)過L10A的平面M10A；

B在減震器下部建立活塞桿的中心線L10B及和平面M10A同位置的M10B，并在減震器下部建立襯套中心線L10D；

C在車輪轉(zhuǎn)向節(jié)組件中建立一條與減震器下部襯套中心線同位置的直線L10B；

如下圖10-1所示：

4 將穩(wěn)定桿與穩(wěn)定桿連桿加入到上述運動機(jī)制中

11建立穩(wěn)定桿與副車架兩個零件之間的運動副并建立接合約束關(guān)系。

圖10-1

11-1在穩(wěn)定桿與副車架中建立直線和平面：

A在穩(wěn)定桿上建立一條中心線L11A，以L11A為法線建立平面M11A；

B在副車架上建立與L11A，M12A同位置的直線L11B，平面M11B；

如下圖11-1所示：

12在穩(wěn)定桿、穩(wěn)定桿連桿及下擺臂三個零件之間添加運動副并建立接合約束：

12-1在穩(wěn)定桿、穩(wěn)定桿連桿與副車架三個零件中建立點、直線。

A在穩(wěn)定桿連桿上選取上下球銷的中心點A121和A122，和連接點A121和A122的直線L12A；

B在穩(wěn)定桿上建立與A121同位置的點B12；

C在下擺臂上建立一條與穩(wěn)定桿連桿下球銷銷軸軸線同位置的直線L12C；

如下圖12所示：

圖11-1

至此，已經(jīng)順利完成帶拖曳臂的四連桿后懸架系統(tǒng)1/4仿真運動模型，可以利用此模型進(jìn)行運動間隙檢查、生成輪胎包絡(luò)、確定零部件邊界、對后輪胎外傾角，前束角的運動變化曲線等進(jìn)行分析。