Моделирование шарнирной пружины на основе знаний Matlab и Adams_Hinge

Статья переписана:

«Аннотация: Целью данной статьи является рассмотрение проблем длительных циклов разработки и недостаточной точности анализа движения современных открывающихся и закрывающихся деталей автомобилей. С помощью Matlab установлено уравнение кинематики шарнира перчаточного ящика модели автомобиля и решена кривая движения пружины в шарнирном механизме. Кроме того, программное обеспечение механической системы под названием Adams используется для создания модели движения механизма и проведения симуляционного анализа динамических характеристик рабочей силы и смещения перчаточного ящика на этапе проектирования. Результаты показывают, что два метода анализа имеют хорошую согласованность, повышая эффективность решения и обеспечивая теоретическую основу для оптимальной конструкции шарнирного механизма.

1

Быстрое развитие автомобильной промышленности и компьютерных технологий привело к повышению требований клиентов к индивидуализации продукции. Помимо базового внешнего вида и функций, автомобильный дизайн теперь охватывает различные исследовательские направления. На Европейском автосалоне шестизвенный шарнирный механизм широко используется в открывающихся и закрывающихся деталях автомобилей. Этот шарнирный механизм не только обеспечивает красивый внешний вид и удобную герметизацию, но также обеспечивает перемещение, изменяя длину каждого звена, положение точки шарнира и коэффициент пружины. Это позволяет контролировать физические характеристики.

Кинематика механизма в первую очередь изучает относительное движение между объектами, в частности взаимосвязь между перемещением, скоростью и ускорением со временем. Традиционный анализ кинематики и динамики механизмов может обеспечить анализ сложных механических движений, в частности, движения открытия и закрытия автомобиля. Однако может возникнуть проблема с быстрым вычислением точных результатов, соответствующих требованиям инженерного проектирования.

Для решения этой проблемы изучается шарнирная модель перчаточного ящика модели автомобиля. Путем моделирования и расчета ручного открытия и закрытия перчаточного ящика кривая движения шарнирной пружины определяется с помощью Matlab. Кроме того, в Адамсе создается геометрическая модель с использованием технологии виртуального прототипа и устанавливаются различные кинематические параметры для проведения анализа и проверки моделирования. Это повышает эффективность решения и сокращает цикл разработки продукта.

2 Шарнирный механизм перчаточного ящика

В перчаточном ящике внутри кабины автомобиля обычно используется механизм открывания шарнирного типа, состоящий из двух пружин и нескольких шатунов. Положение крышки при любом угле открытия уникально. Конструктивные требования к механизму шарнирного соединения включают обеспечение соответствия исходного положения крышки и панели коробки конструктивным требованиям, обеспечение удобного угла открытия, позволяющего пассажирам брать и размещать предметы, не мешая другим конструкциям, а также обеспечение легкого открытия и закрытия с надежный замок при максимальном угле открытия крышки.

Максимальное открытие перчаточного ящика в основном определяется ходом пружины. Рассчитав перемещение и изменение силы двух шарнирных пружин в процессе растяжения и сжатия, можно получить закон движения шарнирного механизма.

3 Численный расчет в Matlab

3.1 Шарнирный четырехрычажный механизм

Шарнирно-рычажный механизм прост по конструкции, удобен в изготовлении, выдерживает большую нагрузку, удобен для реализации известных законов движения и воспроизведения известных траекторий движения, что делает его широко используемым в инженерном проектировании. Изменяя форму и размер компонентов, принимая разные компоненты в качестве рамок, меняя местами кинематическую пару и увеличивая вращающуюся пару, шарнирный четырехзвенный рычажный механизм может развиваться в различные рычажные механизмы.

Установлено уравнение положения замкнутого векторного многоугольника ABFO в декартовой системе координат. Путем преобразования уравнения из векторной формы в комплексную форму с помощью формулы Эйлера действительная и мнимая части разделяются.

2.1 Анализ движения шарнирной пружины L1

Для решения закона движения шарнирной пружины L1 аналитическим методом механизм разложен на две четырехзвенные связи. Изменение длины пружины L1 рассчитывается как изменение смещения HI в треугольнике FIH.

Запуск программы Matlab позволяет получить кривую движения шарнирной пружины L1 в процессе закрытия крышки.

2.2 Анализ движения шарнирной пружины L2

Подобно анализу шарнирной пружины L1, механизм разбивается на две четырехзвенные связи для решения закона движения шарнирной пружины L2. Изменение длины пружины L2 рассчитывается как изменение смещения EG в треугольнике EFG.

Запуск программы Matlab позволяет получить кривую движения шарнирной пружины L2 при закрытии крышки.

4

В данном исследовании установлены кинематические уравнения механизма шарнирной пружины, а также проведено моделирование и моделирование для анализа законов движения шарнирных пружин. Проверены работоспособность и непротиворечивость аналитического метода Matlab и метода моделирования Адамса.

Аналитический метод Matlab обрабатывает разнообразные данные, в то время как моделирование и симуляция Адамса более удобны, что повышает эффективность решения. Сравнение двух методов показывает небольшую разницу в результатах, что указывает на хорошую согласованность.

В заключение, это исследование дает представление об улучшении цикла разработки и эффективности решения автомобильных открывающихся и закрывающихся деталей, а также теоретическую основу для оптимальной конструкции шарнирного механизма».

Рекомендации:

[1] Чжу Цзяньвэнь, Чжоу Бо, Мэн Чжэнда. Кинематический анализ и моделирование робота массой 150 кг на базе Адамса. Промышленный управляющий компьютер, 2017 (7): 82-84.

[2] Шань Чанчжоу, Ван Хуовэнь, Чэнь Чао. Вибромодальный анализ опоры кабины тяжелого грузовика на основе системы ADAMS. Автомобильная практика, 2017 (12): 233-236.

[3] Хамза К. Многоцелевое проектирование систем подвески транспортных средств с помощью генетического алгоритма локальной диффузии для непересекающихся границ Парето. Инженерная оптимизация, 2015, 47

Добро пожаловать в наш раздел часто задаваемых вопросов по моделированию шарнирной пружины на основе знаний Matlab и Adams_Hinge. В этой статье мы рассмотрим общие вопросы о проведении анализа моделирования с использованием этих программных инструментов.