現(xiàn)在用功能強(qiáng)大的UG軟件作為設(shè)計(jì)分析工具提高了工作效率與工作質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)UG運(yùn)動(dòng)模塊的動(dòng)態(tài)模擬分析更便于對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的驗(yàn)證與檢查、評(píng)審。轉(zhuǎn)向分析是開(kāi)發(fā)新車新型換裝車橋過(guò)程中重要的設(shè)計(jì)分析環(huán)節(jié)。大大提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)品狀態(tài)非常一致。本文主要對(duì)UG運(yùn)動(dòng)分析模塊在轉(zhuǎn)向分析中的應(yīng)用做詳細(xì)的介紹。

運(yùn)動(dòng)分析模型的建立：

根據(jù)轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)參數(shù)、產(chǎn)品圖紙對(duì)轉(zhuǎn)向分析所涉及的部件進(jìn)行了建模。建模部件如下：車架總成（前面部分）、前橋總成、車輪總成、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件、前懸架系統(tǒng)各部件。建模如下圖：

建模過(guò)程：

1．根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)及零件圖建立各個(gè)零件的數(shù)模，盡量做成實(shí)體。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的分析可確定哪些部件只做出外形尺寸即可不需要做其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，哪些部件要做出具體的結(jié)構(gòu)。這樣可以簡(jiǎn)少建模時(shí)間，提高工作效率。

2．建立裝配主模型。把建好的各個(gè)部件按底盤布置參數(shù)要求裝配好。

3．檢查及評(píng)審裝配主模型，準(zhǔn)備進(jìn)入運(yùn)動(dòng)分析模塊。

運(yùn)動(dòng)分析：

進(jìn)入UG運(yùn)動(dòng)分析模塊，創(chuàng)建機(jī)構(gòu)Scenario模型如下圖：

1．設(shè)置機(jī)構(gòu)分析環(huán)境為動(dòng)態(tài)，即調(diào)用了靜力和動(dòng)力學(xué)仿真分析算解器。

2．運(yùn)動(dòng)分析名稱為默認(rèn)的scenario_1。

3．進(jìn)入運(yùn)動(dòng)分析參數(shù)預(yù)設(shè)置，改變圖標(biāo)比例為3，角度單位為度，設(shè)置全局重力系數(shù)如下：

因?yàn)榭紤]到轉(zhuǎn)向分析的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)向縱拉桿兩頭由球面副連接，拉桿形狀為在沿Y方向的拉桿軸平面上向內(nèi)彎（為左轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)讓空間），故設(shè)置重力系數(shù)為Gy=1，以保證拉桿在運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程中內(nèi)彎形狀一直沿Y方向。其它部件由于受運(yùn)動(dòng)副限制其運(yùn)動(dòng)不受此參數(shù)影響。（以上關(guān)于球面副運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，我認(rèn)為軟件應(yīng)該有所改進(jìn)，使分析過(guò)程的參數(shù)與實(shí)際情況更一致）

4．創(chuàng)建構(gòu)件（Links）

根據(jù)轉(zhuǎn)向分析的需要，這里創(chuàng)建了5個(gè)構(gòu)件。如圖所示：

構(gòu)件1（L001）： 轉(zhuǎn)向垂臂與轉(zhuǎn)向縱拉桿前球頭

構(gòu)件2（L002）： 轉(zhuǎn)向縱拉桿 （不含前后球頭）

構(gòu)件3（L003）：左轉(zhuǎn)向輪總成與上轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿后球頭、下轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿左球頭

構(gòu)件4（L004）： 轉(zhuǎn)向橫拉桿 （不含左右球頭）

構(gòu)件5（L005）： 右轉(zhuǎn)向輪總成與下轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿右球頭

5．創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副（Joints）

根據(jù)轉(zhuǎn)向分析的特點(diǎn)，這里創(chuàng)建了7個(gè)運(yùn)動(dòng)副。如圖所示：

運(yùn)動(dòng)副1（J001）： 構(gòu)件1（L001）與機(jī)架組成的固定鉸鏈 J001，作為原動(dòng)件，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)為球鉸。

運(yùn)動(dòng)副2（J002）： 構(gòu)件1（L001）與構(gòu)件2（L002）組成的球面副 J002

運(yùn)動(dòng)副3（J003）： 構(gòu)件2（L002）與構(gòu)件3（L003）組成的球面副 J003

運(yùn)動(dòng)副4（J004）： 構(gòu)件3（L003）與機(jī)架組成的固定鉸鏈 J004

運(yùn)動(dòng)副5（J005）： 構(gòu)件3（L003）與構(gòu)件4（L004）組成的球面副 J005

運(yùn)動(dòng)副6（J006）： 構(gòu)件4（L004）與構(gòu)件5（L005）組成的球面副 J006

運(yùn)動(dòng)副7（J007）： 構(gòu)件5（L005）與機(jī)架組成的固定鉸鏈 J007

至此，該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)創(chuàng)建完畢。

6．對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真

1）進(jìn)入基于位移的機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真。如圖：

分析時(shí)單擊 單步向前、單步向后 按鈕，對(duì)輪轉(zhuǎn)向進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察。通過(guò)觀察可以檢查出車輪作轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)相關(guān)部件間有無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉情況、運(yùn)動(dòng)中各部件的間隙是否足夠。根據(jù)檢查結(jié)果來(lái)調(diào)整布置方案或重做部件設(shè)計(jì)。根據(jù)以上分析確定了前減震器的安裝位置。

以下為分析過(guò)程截圖：

分析過(guò)程動(dòng)畫見(jiàn) （MPEG視頻文件，用realplayer播放）

2）轉(zhuǎn)向縱拉桿形狀設(shè)計(jì)

把運(yùn)動(dòng)副4（J004）作為原動(dòng)件，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)為球鉸，同時(shí)改運(yùn)動(dòng)副1（J001）為從動(dòng)件如圖：

根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向理論及本車的具體參數(shù)，算出的轉(zhuǎn)向輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)角值作為J004轉(zhuǎn)角范圍帶入機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真分析中，可以模擬出轉(zhuǎn)向的全過(guò)程。并得出車輪轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)角極限位置時(shí)左側(cè)車輪與轉(zhuǎn)向縱拉桿的相對(duì)位置及最小間隙。如圖：

由此結(jié)果可以得出轉(zhuǎn)向縱拉桿內(nèi)彎的具體形狀，以便使左輪內(nèi)轉(zhuǎn)到極限角度時(shí)轉(zhuǎn)向縱拉桿與左輪不發(fā)生干涉。（注：以上分析涉及的具體參數(shù)省略）

結(jié)論：

以上分析是一個(gè)從 設(shè)計(jì)→分析驗(yàn)證→設(shè)計(jì)改進(jìn)→分析驗(yàn)證 的反復(fù)過(guò)程。

通過(guò)多次的分析最終使設(shè)計(jì)更優(yōu)化、更合理。以上設(shè)計(jì)已用在實(shí)際的車型上，通過(guò)真車試制與道路實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，證明以上設(shè)計(jì)是成功的。同時(shí)說(shuō)明應(yīng)用UG軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，可以提高工作效率，簡(jiǎn)化工作難度，節(jié)約開(kāi)發(fā)周期與費(fèi)用。

（轉(zhuǎn)載）