Pro/ENGINEER模拟纵置板簧运动设计地运用

【摘    要】本文运用ProENGINEER软件中样条曲线的特性来模拟制做汽车纵置钢板弹簧，通过关系式来驱动样条曲线中点到相对固定点的尺寸值，从而实现板簧上下运动，模拟悬架不同工作状态，应用于整车总布置运动间隙校核。
【关键词】样条曲线   关系式   模拟

1 前言

    随着汽车产品开发设计手段的不断提高，通过三维模型设计来模拟汽车实际状态的设计应用越来越多，Pro/ENGINEER三维设计软件就是进行汽车设计的常用工具之一。在进行汽车总布置过程中，经常需要一些动态校核，来验证和分析各零部件之间的运动间隙，避免各零部件之间发生运动干涉。在这一过程中，前后悬架的运动分析极为重要，因为它是汽车行走系与车身或车架连接的关建部分。前车轮与轮罩之间相对位置关系、前轴与发动机油底壳之间的运动间隙，后车轮与货箱底板间运动间隙、传动轴的运动校核乃至整车资态调整等，均与前后悬架的上下跳动有直接关系，因此做好前后悬架的运动模型，对整车三维模型的运动分析、校核极为重要。下面是创建纵置钢板弹簧悬架三维运动模型时的各实际操作步骤（以Pro/ENGINEER 2000i版本为操作实例）。

2 前悬架运动模型的建立

    在接到新产品开发项目描述书后，按整车总布置需求，初步确定前、后悬架方案后，以整车总布置所提供的初步车架模型作为设计骨架模型，就可以开始悬架三维运动模型的建立。

2.1 前悬架系统装配的建立

    （1）依次选择“File→Create→Assembly”，创建空的组件，给出悬架装配的图号作为文件名，例如“Qianxuanjia”，系统默认扩展名为“.asm”。

    （2）在Qianxuanjia组件中，打开“Component（元件）→Create→Skeleton Model（骨架模型）”，建立前悬架系统的骨架模型，系统默认名称为“Qianxuanjia_skel．prt”，如图1所示。按提示，在Creation options中设置骨架模型为Empty(空)，按“ok键”确认即可；

    （3）再次打开“Component（元件）→Create→Subassembly（子组件）”选项，建立钢板弹簧总成的空子组装配，并给出相应的文件名图号为“Qianbanhuang”；

    （4） 运用与（3）相同的步骤方式，创建减振器总成空的子组装配，并给出相应的文件名图号为“Jianzhenqi”；建立以上空骨架以及空子组装配后，保存文件，就可以进行下一步悬架系统总成骨架的设计。

2.2  系统骨架模型的设计

    (1)打开文件“Qianxuanjia_skel.prt”，创建板簧运动所需要的样条曲线，以及钢板弹簧后吊耳运动控制曲线。在Feature（特征）中依次进行如下操作，“Feature→Create→Datum→Curve→Sketch→Done”，进入到草绘界面，指定绘图参照面后，进行如图2所示的草绘。

图1

图2

    首先，按悬架草布置方案确定板簧前后及吊耳安装的D、F、R点，并用草绘中的“Line→Centerline”构造连接板簧两安装中心点D、F的对称中心线轴线G，约束D、F点关于中心轴线G对称；其次，依次点击“Sketch→Adv Geometry(高级几何)→Spline→None”，过D、E、F点做如图所示的样条曲线，用直线连接F点和吊耳上固定R点，作为吊耳的运动控制曲线。接下来，做短曲线A，并约束曲线A与经过D、F点的构造中心线平行，并设置一定的距离（一般要大于板簧反弓量），用来为板簧样条曲线标注尺寸作参照基准；最后，对草绘进行尺寸标注。样条曲线B的标注，需按如下步骤进行。首先点击 Dimension(尺寸标注)里面的Perimeter（周长），选择样条曲线B，并选择吊耳摆角a作为变量。标注短曲线A与样条曲线B中点的距离作为板簧弧高，修正样条曲线的周长等于板簧伸直长度，其余尺寸按上图所示正常标注。按图2所示绘制完毕后，点击“Done”，这样就完成了板簧样条曲线的草绘工作。

    (2)为便于板簧弧高的修改，建立一条参照尺寸。同样点击“Feature→Create→Datum→Curve→Sketch→Done”，进入到草绘界面，通过板簧前安装点D，按图3所示制作曲线并标注尺寸。

图3

    (3)创建板簧样条曲线中心点“PNT0”。为了使缓冲块、骑马螺栓等附件与板簧中心实现同步运动，需要做出板簧样条曲线中心点，作为这些附件的安装基准。依次点击“Feature→Create→Datum→Point→On Curve→Length Ratio”，选取板簧样条曲线，给出曲线中点长度比值0.5，并依次确认，所创建中心点就是板簧的中心点。

    (4)按板簧的运动规律，给以上绘制的曲线建立关系式，步骤如下：首先，点击“Relations →Show Dim（显示尺寸）”，选择“曲线”，显示如图4所示。 点击“Relations ”下的“Edit Rel（编辑关系）”，弹出默认名为“Rel.Ptd”的记事本，进行如下编写并存盘，这样就建立了板簧样条曲线的关系式，如图5所示。说明：式中200是短曲线A到DF轴线的距离，设定D9=100时，为板簧压平状态。大于100为板簧下跳状态；小于100为板簧反弓状态，变化量为D9与100的差值。此时，任意修改D9的数值并再生，你将会发现板簧样条曲线和吊耳夹角均如你所愿地发生了变化，实现了上下运动。

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