Симулационен анализ на шарнирна пружина, базиран на знанията на Matlab и Adams_Hinge

Статията е пренаписана:

„Резюме: Тази статия има за цел да разгледа проблемите с дългите цикли на развитие и недостатъчната точност в анализа на движението на настоящите части за отваряне и затваряне на автомобили. С помощта на Matlab се установява кинематичното уравнение за пантата на жабката в модел автомобил и се решава кривата на движение на пружината в механизма на пантата. Освен това механичен системен софтуер, наречен Adams, се използва за създаване на модел на движение на механизма и провеждане на симулационен анализ на динамичните характеристики на работната сила и изместването на жабката по време на етапа на проектиране. Резултатите показват, че двата метода за анализ имат добра последователност, подобрявайки ефективността на решението и предоставяйки теоретична основа за оптимален дизайн на шарнирния механизъм.

1

Бързото развитие на автомобилната индустрия и компютърните технологии доведе до по-високи изисквания на клиентите за персонализиране на продуктите. Освен основния външен вид и функции, автомобилният дизайн сега обхваща различни изследователски тенденции. На Европейското автомобилно изложение шестзвенният шарнирен механизъм се използва широко в части за отваряне и затваряне на автомобили. Този шарнирен механизъм не само осигурява красив външен вид и удобно уплътняване, но също така позволява движение чрез промяна на дължината на всяка връзка, позицията на шарнирната точка и коефициента на пружина. Това позволява контрол на физическите характеристики.

Кинематиката на механизма основно изучава относителното движение между обектите, по-специално връзката между изместването, скоростта и ускорението с времето. Традиционният анализ на кинематиката и динамиката на механизма може да предостави анализ на сложно механично движение, особено движението на отваряне и затваряне на автомобила. Въпреки това може да се затрудни бързото изчисляване на точни резултати, които отговарят на изискванията на инженерния дизайн.

За да се отговори на това, се изследва моделът на пантата на жабката в модел автомобил. Чрез симулиране и изчисляване на действието на ръчно отваряне и затваряне на жабката, кривата на движение на пружината на пантата се решава с помощта на Matlab. Освен това, геометричен модел е установен в Adams с помощта на виртуална прототипна технология и различни кинематични параметри са зададени за извършване на симулационен анализ и проверка. Това подобрява ефективността на решението и съкращава цикъла на разработка на продукта.

2 Шарнирен механизъм на жабката

Жабката в кабината на автомобила обикновено използва механизъм за отваряне от тип панта, съставен от две пружини и множество свързващи пръти. Позицията на капака при всеки ъгъл на отваряне е уникална. Изискванията за проектиране на механизма за свързване на пантите включват осигуряване на първоначалното положение на капака на кутията и панела да съответстват на изискванията на дизайна, позволявайки удобен ъгъл на отваряне за обитателите да вземат и поставят предмети, без да пречат на други структури, и осигуряване на лесна операция за отваряне и затваряне с надеждно заключване, когато капакът е под максималния ъгъл на отваряне.

Максималното отваряне на жабката се определя главно от хода на пружината. Чрез изчисляване на преместването и промените на силата на двете шарнирни пружини по време на процеса на разтягане и компресия може да се получи законът за движение на шарнирния механизъм.

3 Числено изчисление в Matlab

3.1 Шарнирен механизъм с четири пръти

Механизмът за шарнирно свързване е прост по структура, лесен за производство, може да носи голям товар и е удобен за реализиране на известни закони на движение и възпроизвеждане на известни траектории на движение, което го прави широко използван в инженерния дизайн. Чрез промяна на формата и размера на компонентите, вземане на различни компоненти като рамки, обръщане на кинематичната двойка и разширяване на въртящата се двойка, шарнирният механизъм за свързване с четири пръта може да се развие в различни механизми за свързване.

Установено е уравнението на положението на затворения векторен многоъгълник ABFO в декартовата координатна система. Чрез преобразуване на уравнението от векторна форма в комплексна форма с помощта на формулата на Ойлер, реалната и въображаемата част се разделят.

2.1 Анализ на движението на шарнирна пружина L1

Механизмът е разложен на две връзки с четири пръта, за да се реши законът за движение на шарнирната пружина L1 с помощта на аналитичен метод. Промяната на дължината на пружината L1 се изчислява като промяната на изместването на HI в триъгълника FIH.

Изпълнението на програмата Matlab осигурява кривата на движение на пружината на пантата L1 по време на процеса на затваряне на капака.

2.2 Анализ на движението на шарнирна пружина L2

Подобно на анализа за шарнирната пружина L1, механизмът се разлага на две връзки с четири пръта, за да се реши законът за движение на шарнирната пружина L2. Промяната на дължината на пружината L2 се изчислява като промяната на преместването на EG в триъгълника EFG.

Изпълнението на програмата Matlab осигурява кривата на движение на пружината на пантата L2, когато капакът се затваря.

4

Това изследване установява кинематичните уравнения на шарнирния пружинен механизъм и извършва моделиране и симулация за анализ на законите на движение на шарнирните пружини. Осъществимостта и последователността на аналитичния метод на Matlab и симулационния метод на Адамс са проверени.

Аналитичният метод на Matlab обработва различни данни, докато моделирането и симулацията на Adams са по-удобни, подобрявайки ефективността на решението. Сравнението между двата метода показва малка разлика в резултатите, което показва добра последователност.

В заключение, това проучване предоставя представа за подобряване на цикъла на разработка и ефективността на решенията на автомобилните отварящи и затварящи части, както и теоретична основа за оптимален дизайн на шарнирния механизъм."

Референции:

[1] Джу Джианвен, Джоу Бо, Мън Джънда. Кинематичен анализ и симулация на 150 kg робот, базиран на Adams. Индустриален контролен компютър, 2017 (7): 82-84.

[2] Shan Changzhou, Wang Huowen, Chen Chao. Вибрационен модален анализ на монтаж на кабина на тежък камион, базиран на ADAMS. Автомобилна практическа технология, 2017 (12): 233-236.

[3] Хамза К. Мултицелеви дизайн на системи за окачване на превозни средства чрез генетичен алгоритъм за локална дифузия за несвързани граници на Парето. Инженерна оптимизация, 2015 г., 47

Добре дошли в нашия ЧЗВ за симулационен анализ на шарнирна пружина, базиран на знанията на Matlab и Adams_Hinge. В тази статия ще разгледаме често срещани въпроси относно провеждането на симулационен анализ с помощта на тези софтуерни инструменти.