第五章运动与动力仿真实例
第五章 运动与动力仿真实例
实例汽车转向与行驶 ·本章建立了汽车转向机构及汽车行驶模型, 并模拟了汽车转向机构的工作过程及汽车 在给定驱动和转向关系时的行驶过程。通 过给汽车方向盘加上分段的转向函数,经 过梯形机构转化为前轮的转动,可用于汽 车转向模拟和转向梯形机构转向性能的研 究。通过本仿真模型,可以设置不同的转 向函数,观察汽车的运行路径,以便避开 障碍物,还可以进一步建立不同的路面模 型,观察车身的碰撞振动情况等
实例 汽车转向与行驶 • 本章建立了汽车转向机构及汽车行驶模型， 并模拟了汽车转向机构的工作过程及汽车 在给定驱动和转向关系时的行驶过程。通 过给汽车方向盘加上分段的转向函数，经 过梯形机构转化为前轮的转动，可用于汽 车转向模拟和转向梯形机构转向性能的研 究。通过本仿真模型，可以设置不同的转 向函数，观察汽车的运行路径，以便避开 障碍物，还可以进一步建立不同的路面模 型，观察车身的碰撞振动情况等
12.1工作原理 ·汽车机械转向系是由转向操纵机构、转向 器和转向传动机构三大部分组成。其中, 转向传动机构根据转向器位置和转向轮悬 架类型不同,分为与非独立悬架配用的转 向传动机构和与独立悬架配用的转向传动 机构,这里讨论的是与非独立悬架配用的 转向传动机构。转向传动机构是将转向器 输出的力和运动传递给转向桥两侧的转向 节,使两侧转向轮偏转,并使两转向轮偏 转按一定的关系变化,以保证汽车转向时 车轮与地面的相对滑动尽可能小
• 12.1工作原理 • 汽车机械转向系是由转向操纵机构、转向 器和转向传动机构三大部分组成。其中， 转向传动机构根据转向器位置和转向轮悬 架类型不同，分为与非独立悬架配用的转 向传动机构和与独立悬架配用的转向传动 机构，这里讨论的是与非独立悬架配用的 转向传动机构。转向传动机构是将转向器 输出的力和运动传递给转向桥两侧的转向 节，使两侧转向轮偏转，并使两转向轮偏 转按一定的关系变化，以保证汽车转向时 车轮与地面的相对滑动尽可能小
为了避免汽车转向时产生的路面对汽车行 驶的附加阻力和轮胎磨损太快,要求转向 系在汽车转向时,所有车轮均做纯滚动而 不产生侧向滑移,图5.1所示为汽车左转向, 其中两侧车轮偏转角α和β的理想关系为: cotβ=cota+B/L 式中:β为汽车前转向轮外轮偏转角;α为 汽车前转向轮内轮偏转角;B为两前轮主销 中心距;L为汽车轴距
• 为了避免汽车转向时产生的路面对汽车行 驶的附加阻力和轮胎磨损太快，要求转向 系在汽车转向时，所有车轮均做纯滚动而 不产生侧向滑移，图5.1所示为汽车左转向， 其中两侧车轮偏转角α和β的理想关系为： • cotβ =cotα+B/L • 式中：β为汽车前转向轮外轮偏转角；α为 汽车前转向轮内轮偏转角；B为两前轮主销 中心距；L为汽车轴距
因此转向传动机构转向梯形的几何参数需 要优化确定,但是,至今所有汽车的转向 梯形都只能设计在一定的车轮偏转角范围 内,接近于理想关系。为了模拟的方便, 汽车转向机构简化为图5.1所示方向盘、梯 形机构、转向直拉杆、转向节臂、等腰梯 形机构和车轮组成。图52所示为汽车行驶 模拟模型,由车身、前轮转向机构、后轮 驱动机构、地面组成,通过给车轮和路面 之间建立三维碰撞关系,设置车轮与地面 的摩擦,后轮转动,摩擦力使得汽车行驶 当后轮驱动与前轮转向配合时,可使汽车 转弯行驶
• 因此转向传动机构转向梯形的几何参数需 要优化确定，但是，至今所有汽车的转向 梯形都只能设计在一定的车轮偏转角范围 内，接近于理想关系。为了模拟的方便， 汽车转向机构简化为图5.1所示方向盘、梯 形机构、转向直拉杆、转向节臂、等腰梯 形机构和车轮组成。图5.2所示为汽车行驶 模拟模型，由车身、前轮转向机构、后轮 驱动机构、地面组成，通过给车轮和路面 之间建立三维碰撞关系，设置车轮与地面 的摩擦，后轮转动，摩擦力使得汽车行驶， 当后轮驱动与前轮转向配合时，可使汽车 转弯行驶
B L 图51汽车转向机构简图 图52汽车行驶模型图
设计主要参数: 两前轮主销中心距B=1400mm,汽车轴距 L=2000mm,转向横拉杆长度为1300mm, 转向梯形底角y=70°,转向节臂长度为 350mm,转向直拉杆长度为600mm,车轮 外径D=700mm
• 设计主要参数： • 两前轮主销中心距B=1400mm，汽车轴距 L=2000mm,转向横拉杆长度为1300mm， 转向梯形底角γ=70°，转向节臂长度为 350mm，转向直拉杆长度为600mm，车轮 外径D=700mm
122零件造型 启动 Solid Works2012,选择【文件】/【新 建】/【零件】命令,创建新的零件文件。 选择【插入】/【草图绘制】命令,选择 基准面为草绘平面
• 12.2 零件造型 • 启动SolidWorks2012，选择【文件】/【新 建】/【零件】命令，创建新的零件文件。 选择【插入】/【草图绘制】命令，选择一 基准面为草绘平面
1.机架 ·根据图5.3所示绘制机架的轮廓草图,然后选择 【插入】/【凸台/基体】/【拉伸】命令,拉伸距 离设置为100mm,点击【确定】;选择机架上表 面为草绘平面,绘制如图5.4所示的草图,退出草 图绘制后选择【插入】/【切除】/【拉伸】命令, 在方向栏中选择“形成到下一面”,点击【确 定】,得到机架与梯形臂的装配孔;在机架上选 择如图55所示的平面为草绘平面,绘制如图56 所示的草图,然后对机架进行“形成到下一面” 拉伸切除,得到机架与车身的装配孔;零件的材 质设置为“普通碳钢”,最后得到机架实体零件, 以文件名“机架”保存文件
• 1.机架 • 根据图5.3所示绘制机架的轮廓草图，然后选择 【插入】/【凸台/基体】/【拉伸】命令，拉伸距 离设置为100mm，点击【确定】；选择机架上表 面为草绘平面，绘制如图5.4所示的草图，退出草 图绘制后选择【插入】/【切除】/【拉伸】命令， 在方向栏中选择“形成到下一面”，点击【确 定】，得到机架与梯形臂的装配孔；在机架上选 择如图5.5所示的平面为草绘平面，绘制如图5.6 所示的草图，然后对机架进行“形成到下一面” 拉伸切除，得到机架与车身的装配孔；零件的材 质设置为“普通碳钢”，最后得到机架实体零件， 以文件名“机架”保存文件
180 图53机架草图 图5.4机架与梯形臂装配孔草图 图55机架与车身装配孔草绘平面 图56机架与车身装配孔草图