Análise de simulación do resorte de bisagra baseado no coñecemento de Matlab e Adams_Hinge

Artigo reescrito:

"Resumo: este artigo ten como obxectivo abordar os problemas dos longos ciclos de desenvolvemento e da insuficiente precisión na análise do movemento das pezas actuais de apertura e peche do automóbil. Usando Matlab, establécese a ecuación cinemática para a bisagra da guantera nun modelo de coche e resólvese a curva de movemento do resorte no mecanismo de bisagra. Ademais, utilízase un software de sistema mecánico chamado Adams para establecer un modelo de movemento do mecanismo e realizar análises de simulación sobre as características dinámicas da forza operativa e o desprazamento da guantera durante a fase de deseño. Os resultados mostran que os dous métodos de análise teñen unha boa consistencia, mellorando a eficiencia da solución e proporcionando unha base teórica para o deseño óptimo do mecanismo de bisagra.

1

O rápido desenvolvemento da industria do automóbil e da tecnoloxía informática levou a aumentar os requisitos dos clientes para a personalización do produto. Máis aló da aparencia e funcións básicas, o deseño de automóbiles abarca agora varias tendencias de investigación. No Salón do Automóbil Europeo, o mecanismo de bisagra de seis enlaces úsase amplamente nas pezas de apertura e peche de automóbiles. Este mecanismo de bisagra non só proporciona unha aparencia fermosa e un selado cómodo, senón que tamén permite o movemento cambiando a lonxitude de cada enlace, a posición do punto de bisagra e o coeficiente do resorte. Isto permite controlar as características físicas.

A cinemática dos mecanismos estuda principalmente o movemento relativo entre obxectos, concretamente a relación entre o desprazamento, a velocidade e a aceleración co tempo. A análise cinemática e dinámica de mecanismos tradicionais pode proporcionar unha análise do movemento mecánico complexo, particularmente o movemento de apertura e peche do automóbil. Non obstante, é posible que teña dificultades para calcular rapidamente resultados precisos que cumpran os requisitos de deseño de enxeñería.

Para solucionar isto, estúdase o modelo de bisagra da guantera nun modelo de coche. Ao simular e calcular a acción manual de apertura e peche da guantera, a curva de movemento do resorte da bisagra resólvese usando Matlab. Ademais, establécese un modelo xeométrico en Adams utilizando tecnoloxía de prototipo virtual e fíxanse varios parámetros cinemáticos para realizar análises e verificacións de simulación. Isto mellora a eficiencia da solución e acurta o ciclo de desenvolvemento do produto.

2 Mecanismo de bisagra da guantera

A guantera dentro da cabina do coche normalmente utiliza un mecanismo de apertura de tipo bisagra, composto por dous resortes e varias bielas. A posición da tapa en calquera ángulo de apertura é única. Os requisitos de deseño do mecanismo de conexión das bisagras inclúen garantir que a posición inicial da tapa da caixa e do panel coincidan cos requisitos do deseño, posibilitando un cómodo ángulo de apertura para que os ocupantes poidan levar e colocar elementos sen interferir con outras estruturas e garantir unha operación fácil de apertura e peche con un bloqueo fiable cando a tapa está no seu ángulo de apertura máximo.

A apertura máxima da guantera está determinada principalmente polo golpe do resorte. Calculando o desprazamento e os cambios de forza dos dous resortes de bisagra durante o proceso de estiramento e compresión, pódese obter a lei de movemento do mecanismo de bisagra.

3 Cálculo numérico Matlab

3.1 Mecanismo de conexión de catro barras con bisagras

O mecanismo de conexión da bisagra é de estrutura sinxela, fácil de fabricar, pode transportar unha gran carga e é conveniente para realizar as leis de movemento coñecidas e reproducir traxectorias de movemento coñecidas, polo que é moi utilizado no deseño de enxeñería. Ao cambiar a forma e o tamaño dos compoñentes, tomando diferentes compoñentes como cadros, invertendo o par cinemático e ampliando o par xiratorio, o mecanismo de enlace de catro barras de bisagra pode evolucionar en varios mecanismos de enlace.

Establécese a ecuación de posición para o polígono vectorial pechado ABFO no sistema de coordenadas cartesianas. Ao converter a ecuación de forma vectorial a complexa usando a fórmula de Euler, sepáranse as partes real e imaxinaria.

2.1 Análise do movemento do resorte bisagra L1

O mecanismo descompónse en dúas ligazóns de catro barras para resolver a lei de movemento do resorte de bisagra L1 mediante un método analítico. O cambio de lonxitude do resorte L1 calcúlase como o cambio de desprazamento de HI no triángulo FIH.

A execución do programa Matlab proporciona a curva de movemento do resorte de bisagra L1 durante o proceso de peche da tapa.

2.2 Análise do movemento do resorte bisagra L2

Do mesmo xeito que a análise do resorte bisagra L1, o mecanismo descompónse en dúas conexións de catro barras para resolver a lei de movemento do resorte bisagra L2. O cambio de lonxitude do resorte L2 calcúlase como o cambio de desprazamento de EG no triángulo EFG.

A execución do programa Matlab proporciona a curva de movemento do resorte da bisagra L2 cando se pecha a tapa.

4

Este estudo establece as ecuacións cinemáticas do mecanismo do resorte bisagra e realiza a modelización e simulación para analizar as leis de movemento dos resortes bisagra. Verifícase a viabilidade e coherencia do método analítico Matlab e do método de simulación Adams.

O método analítico de Matlab manexa datos diversos, mentres que o modelado e simulación de Adams son máis cómodos, mellorando a eficiencia da solución. A comparación entre os dous métodos mostra poucas diferenzas nos resultados, o que indica unha boa consistencia.

En conclusión, este estudo proporciona información sobre a mellora do ciclo de desenvolvemento e da eficiencia da solución das pezas de apertura e peche do automóbil, así como unha base teórica para o deseño óptimo do mecanismo de bisagra".

Referencias:

[1] Zhu Jianwen, Zhou Bo, Meng Zhengda. Análise e simulación cinemática dun robot de 150 kg baseado en Adams. Computadora de control industrial, 2017 (7): 82-84.

[2] Shan Changzhou, Wang Huowen, Chen Chao. Análise modal de vibración dun soporte de cabina de camión pesado baseado en ADAMS. Tecnoloxía práctica da automoción, 2017 (12): 233-236.

[3]Hamza K. Deseño multiobxectivo de sistemas de suspensión de vehículos mediante un algoritmo xenético de difusión local para fronteiras de Pareto disxuntas. Optimización de Enxeñaría, 2015, 47

Benvido ás nosas preguntas frecuentes sobre a análise de simulación de resorte de bisagra baseada no coñecemento de Matlab e Adams_Hinge. Neste artigo, abordaremos preguntas comúns sobre a realización de análises de simulación utilizando estas ferramentas de software.