Analisi di simulazione della molla della cerniera basata su Matlab e Adams_Hinge Knowledge

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Abstract: Questo articolo mira ad affrontare i problemi dei lunghi cicli di sviluppo e dell'insufficiente precisione nell'analisi del movimento delle attuali parti di apertura e chiusura delle automobili. Utilizzando Matlab, viene stabilita l'equazione cinematica per la cerniera del vano portaoggetti in un modello di automobile e viene risolta la curva di movimento della molla nel meccanismo della cerniera. Inoltre, un software di sistema meccanico chiamato Adams viene utilizzato per stabilire un modello di movimento del meccanismo e condurre analisi di simulazione sulle caratteristiche dinamiche della forza operativa e sullo spostamento del vano portaoggetti durante la fase di progettazione. I risultati mostrano che i due metodi di analisi hanno una buona coerenza, migliorando l’efficienza della soluzione e fornendo una base teorica per la progettazione ottimale del meccanismo a cerniera.

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Il rapido sviluppo dell'industria automobilistica e della tecnologia informatica ha portato a maggiori esigenze dei clienti in termini di personalizzazione del prodotto. Al di là dell’aspetto e delle funzioni di base, il design automobilistico comprende oggi diverse tendenze di ricerca. Al Salone europeo dell'auto, il meccanismo di cerniera a sei maglie è ampiamente utilizzato nelle parti di apertura e chiusura delle automobili. Questo meccanismo a cerniera non solo fornisce un bell'aspetto e una comoda tenuta, ma consente anche il movimento modificando la lunghezza di ciascun collegamento, la posizione del punto di cerniera e il coefficiente della molla. Ciò consente il controllo delle caratteristiche fisiche.

La cinematica dei meccanismi studia principalmente il movimento relativo tra gli oggetti, in particolare la relazione tra spostamento, velocità e accelerazione nel tempo. L'analisi cinematica e dinamica dei meccanismi tradizionali può fornire un'analisi del movimento meccanico complesso, in particolare il movimento di apertura e chiusura dell'automobile. Tuttavia, potrebbe essere difficile calcolare rapidamente risultati accurati che soddisfino i requisiti di progettazione ingegneristica.

Per risolvere questo problema, viene studiato il modello della cerniera del vano portaoggetti in un modello di automobile. Simulando e calcolando l'azione manuale di apertura e chiusura del vano portaoggetti, la curva di movimento della molla della cerniera viene risolta utilizzando Matlab. Inoltre, in Adams viene stabilito un modello geometrico utilizzando la tecnologia del prototipo virtuale e vengono impostati vari parametri cinematici per condurre analisi e verifiche della simulazione. Ciò migliora l’efficienza della soluzione e accorcia il ciclo di sviluppo del prodotto.

2 Meccanismo di cerniera del vano portaoggetti

Il vano portaoggetti all'interno dell'abitacolo di un'auto utilizza tipicamente un meccanismo di apertura a cerniera, composto da due molle e più bielle. La posizione della copertura ad ogni angolo di apertura è unica. I requisiti di progettazione del meccanismo di collegamento a cerniera includono la garanzia che la posizione iniziale del coperchio della scatola e del pannello corrisponda ai requisiti di progettazione, consentendo un angolo di apertura conveniente affinché gli occupanti possano prendere e posizionare oggetti senza interferire con altre strutture e garantire una facile operazione di apertura e chiusura con una serratura affidabile quando la copertura si trova al massimo angolo di apertura.

L'apertura massima del vano portaoggetti è determinata principalmente dalla corsa della molla. Calcolando lo spostamento e le variazioni di forza delle due molle della cerniera durante il processo di allungamento e compressione, è possibile ottenere la legge di movimento del meccanismo della cerniera.

3 Calcolo numerico Matlab

3.1 Meccanismo di collegamento incernierato a quattro barre

Il meccanismo di collegamento a cerniera è semplice nella struttura, facile da produrre, può sopportare un carico elevato ed è conveniente per realizzare leggi di movimento note e riprodurre traiettorie di movimento note, rendendolo ampiamente utilizzato nella progettazione ingegneristica. Modificando la forma e la dimensione dei componenti, prendendo componenti diversi come telai, invertendo la coppia cinematica e allargando la coppia rotante, il meccanismo di collegamento a quattro barre con cerniera può evolversi in vari meccanismi di collegamento.

Viene stabilita l'equazione di posizione per il poligono vettoriale chiuso ABFO nel sistema di coordinate cartesiane. Convertendo l'equazione dalla forma vettoriale alla forma complessa utilizzando la formula di Eulero, le parti reale e immaginaria vengono separate.

2.1 Analisi del movimento della molla della cerniera L1

Il meccanismo è scomposto in due collegamenti a quattro barre per risolvere la legge di movimento della molla della cerniera L1 utilizzando un metodo analitico. La variazione di lunghezza della molla L1 viene calcolata come variazione di spostamento di HI nel triangolo FIH.

L'esecuzione del programma Matlab fornisce la curva di movimento della molla della cerniera L1 durante il processo di chiusura del coperchio.

2.2 Analisi del movimento della molla della cerniera L2

Similmente all'analisi per la molla della cerniera L1, il meccanismo è scomposto in due collegamenti a quattro barre per risolvere la legge di movimento della molla della cerniera L2. La variazione di lunghezza della molla L2 viene calcolata come variazione di spostamento di EG nel triangolo EFG.

L'esecuzione del programma Matlab fornisce la curva di movimento della molla della cerniera L2 quando il coperchio si chiude.

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Questo studio stabilisce le equazioni cinematiche del meccanismo della molla della cerniera ed esegue modellizzazione e simulazione per analizzare le leggi del movimento delle molle della cerniera. Vengono verificate la fattibilità e la coerenza del metodo analitico Matlab e del metodo di simulazione Adams.

Il metodo analitico Matlab gestisce dati diversi, mentre la modellazione e la simulazione Adams sono più convenienti, migliorando l'efficienza della soluzione. Il confronto tra i due metodi mostra una piccola differenza nei risultati, indicando una buona coerenza.

In conclusione, questo studio fornisce spunti per migliorare il ciclo di sviluppo e l’efficienza della soluzione delle parti di apertura e chiusura delle automobili, nonché una base teorica per la progettazione ottimale dei meccanismi di cerniera”.

Riferimenti:

[1] Zhu Jianwen, Zhou Bo, Meng Zhengda. Analisi cinematica e simulazione di un robot da 150 kg basato su Adams. Computer di controllo industriale, 2017 (7): 82-84.

[2] Shan Changzhou, Wang Huowen, Chen Chao. Analisi modale delle vibrazioni del supporto della cabina di un autocarro pesante basata su ADAMS. Tecnologia pratica automobilistica, 2017 (12): 233-236.

[3]Hamza K. Progettazione multi-obiettivo di sistemi di sospensione di veicoli tramite un algoritmo genetico di diffusione locale per frontiere paretiane disgiunte. Ottimizzazione ingegneristica, 2015, 47

Benvenuti nelle nostre domande frequenti sull'analisi della simulazione della molla della cerniera basata su Matlab e Adams_Hinge Knowledge. In questo articolo affronteremo le domande più comuni sulla conduzione di analisi di simulazione utilizzando questi strumenti software.