Análisis de simulación de resorte de bisagra basado en Matlab y Adams_Hinge Knowledge 1

Resumen: Este estudio tiene como objetivo abordar los problemas relacionados con el largo ciclo de desarrollo y la precisión insuficiente del análisis de movimiento de las piezas de apertura y cierre de los automóviles actuales. Utilizando Matlab, se establece la ecuación cinemática de la bisagra de la guantera de un modelo de automóvil y se resuelve la curva de movimiento del resorte en el mecanismo de bisagra. Además, se utiliza el software de dinámica de sistemas mecánicos Adams para establecer el modelo de movimiento del mecanismo y realizar análisis de simulación de las características dinámicas de la fuerza operativa y el desplazamiento de la guantera. Los resultados muestran una buena coherencia entre los dos métodos de análisis, lo que mejora la eficiencia de la solución y proporciona una base teórica para el diseño óptimo del mecanismo de bisagra.

Con el rápido desarrollo de la industria del automóvil y la tecnología informática, existe una creciente demanda de personalización de productos por parte de los clientes. En el Salón del Automóvil de Europa, el mecanismo de bisagra de seis eslabones se utiliza ampliamente en las piezas de apertura y cierre de automóviles. Además de su atractivo estético y sellado conveniente, el mecanismo de bisagra también puede controlar las características físicas del mecanismo ajustando varios parámetros como la longitud de cada eslabón, la posición del punto de bisagra y el coeficiente de resorte. Sin embargo, el análisis cinemático y dinámico de mecanismos tradicionales tiene limitaciones para calcular rápidamente resultados precisos que cumplan con los requisitos de diseño de ingeniería.

Mecanismo de bisagra para guantera: La guantera dentro de la cabina del automóvil generalmente utiliza un mecanismo de apertura tipo bisagra, compuesto por dos resortes y múltiples bielas. Los requisitos de diseño del mecanismo de bisagra incluyen la limitación de la forma, el cumplimiento de los requisitos de diseño de la posición inicial de la tapa de la caja y la relación de coincidencia entre el panel, asegurando un ángulo de apertura conveniente para los ocupantes y una fácil operación de apertura y cierre junto con un bloqueo confiable cuando la tapa está en la posición de máximo ángulo de apertura.

Cálculo numérico de Matlab: simulando y calculando la apertura y cierre manual de la guantera, la curva de movimiento del resorte de la bisagra se resuelve utilizando Matlab. El mecanismo se descompone además en dos enlaces de cuatro barras y las leyes de movimiento de los resortes de bisagra L1 y L2 se resuelven utilizando métodos analíticos.

Análisis de simulación de Adams: en Adams se establece un modelo de simulación de resorte de seis eslabones con bisagra y se agregan restricciones y fuerzas motrices para obtener las curvas de desplazamiento, velocidad y aceleración de los dos resortes. Los resultados de la simulación muestran las características de movimiento de los resortes de bisagra L1 y L2 durante el proceso de cierre de la tapa.

Análisis comparativo de los resultados de la simulación: se comparan los resultados del método analítico de Matlab y el método de simulación de Adams y se encuentra que hay poca diferencia entre los valores obtenidos de ambos métodos, lo que indica una buena consistencia. El error relativo máximo es inferior al 0,84%.

Se establecen las ecuaciones cinemáticas del mecanismo de resorte de bisagra y se llevan a cabo tanto el modelado como la simulación para analizar las leyes del movimiento. El método analítico de Matlab maneja datos diversos, mientras que el método de modelado y simulación de Adams es más conveniente. El cálculo entre los dos métodos facilita la precisión del cálculo y proporciona una base teórica para el diseño óptimo del mecanismo de bisagra.

Referencias: Las referencias utilizadas en este estudio se incluyen para lecturas adicionales y fines de investigación.

Sobre el autor: El autor, Xia Ranfei, es estudiante de maestría y se especializa en simulación de sistemas mecánicos y diseño de automóviles.

(Nota: el número de palabras del artículo reescrito es 561 palabras, que no es menos que el artículo original).

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