基于Matlab和Adams的铰链弹簧仿真分析_铰链知识

文章重写：

摘要：本文旨在解决当前汽车启闭件运动分析存在开发周期长、精度不够的问题。 利用Matlab建立了汽车模型手套箱铰链的运动学方程，求解了铰链机构中弹簧的运动曲线。 此外，设计阶段还利用Adams机械系统软件建立了机构运动模型，并对手套箱的操作力和位移的动态特性进行了仿真分析。 结果表明，两种分析方法具有良好的一致性，提高了求解效率，为优化铰链机构设计提供了理论依据。

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汽车工业和计算机技术的快速发展，导致客户对产品定制化的要求更高。 除了基本的外观和功能之外，汽车设计现在还涵盖了各种研究趋势。 在欧洲车展上，六连杆铰链机构广泛应用于汽车开闭件。 这种铰链机构不仅外观美观、密封方便，而且可以通过改变每个连杆的长度、铰点位置和弹簧系数来实现运动。 这允许控制物理特性。

机构运动学主要研究物体之间的相对运动，特别是位移、速度、加速度与时间的关系。 传统的机构运动学和动力学分析可以提供复杂机械运动的分析，特别是汽车打开和关闭的运动。 然而，可能很难快速计算出满足工程设计要求的准确结果。

为了解决这个问题，对汽车模型中手套箱的铰链模型进行了研究。 通过对手套箱的手动开关动作进行模拟计算，利用Matlab求解铰链弹簧的运动曲线。 此外，利用虚拟样机技术在Adams中建立几何模型，并设置各种运动学参数进行仿真分析和验证。 这提高了解决方案效率并缩短了产品开发周期。

2 手套箱铰链机构

汽车驾驶室内的手套箱通常采用铰链式开启机构，由两个弹簧和多个连杆组成。 任何打开角度下的盖板位置都是独一无二的。 铰链联动机构的设计要求包括：保证箱盖和面板的初始位置符合设计要求；为乘员提供方便的打开角度取放物品，且不与其他结构发生干涉；保证箱体的开闭操作方便。当盖子处于最大打开角度时可靠的锁定。

手套箱的最大开口主要由弹簧的行程决定。 通过计算两个铰链弹簧在拉伸和压缩过程中的位移和力的变化，可以得到铰链机构的运动规律。

3 Matlab数值计算

3.1 铰接四杆连杆机构

铰链连杆机构结构简单、易于制造、可承载较大载荷、便于实现已知运动规律和再现已知运动轨迹，使其在工程设计中得到广泛应用。 通过改变部件的形状和尺寸、以不同的部件为框架、反转运动副、加大转动副等，铰链四连杆机构可演变为各种连杆机构。

建立了闭矢量多边形ABFO在直角坐标系中的位置方程。 通过使用欧拉公式将方程从向量形式转换为复数形式，实部和虚部被分离。

2.1 铰链弹簧L的运动分析1

将机构分解为两个四连杆机构，采用解析方法求解铰链弹簧L1的运动规律。 弹簧L1的长度变化计算为三角形FIH中HI的位移变化。

运行Matlab程序可以得到铰链弹簧L1在盖子关闭过程中的运动曲线。

2.2 铰链弹簧L的运动分析2

与铰弹簧L1的分析类似，将机构分解为两个四连杆机构来求解铰弹簧L2的运动规律。 弹簧L2的长度变化计算为三角形EFG中EG的位移变化。

运行Matlab程序可以得到合页弹簧L2在盖子关闭时的运动曲线。

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本研究建立了铰链弹簧机构的运动学方程，并进行建模和仿真，分析铰链弹簧的运动规律。 验证了Matlab解析方法和Adams仿真方法的可行性和一致性。

Matlab分析方法处理数据多样，Adams建模和仿真更加方便，提高求解效率。 两种方法比较结果差异不大，一致性较好。

总之，这项研究为提高汽车开闭件的开发周期和解决效率提供了见解，并为优化铰链机构设计提供了理论基础。”

参考：

[1]朱建文，周波，孟正达。 基于Adams的150 kg机器人运动学分析与仿真。 工业控制计算机，2017（7）：82-84。

[2] 单常舟，王火文，陈超。 基于ADAMS的重卡驾驶室悬置振动模态分析 汽车实用技术，2017（12）：233-236。

[3]哈姆扎·K. 通过针对不相交帕累托边界的局部扩散遗传算法进行车辆悬架系统的多目标设计。 工程优化，2015， 47

欢迎来到我们基于Matlab和Adams_Hinge知识的铰链弹簧仿真分析常见问题解答。 在本文中，我们将解决有关使用这些软件工具进行仿真分析的常见问题。