《基于SoildWorks的机械分析报告(飞思卡尔)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于SoildWorks的机械分析报告(飞思卡尔)（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于SoildWorks的机械分析报告Ver3.02009-2-5飞思卡尔智能汽车项目组版本修订记录版本号修订日期修订人修订内容Ver1.02009-1-12r姚叶明初始化版本Ver1.12009-1-18姚叶明完善前轮参数及阿克曼转角的分析Ver2.02009-1-21姚叶明增加了的应力分Q章Ver2.12009-1-25姚叶明补充了等舵机连杆长度的阿克曼转向角分析Ver2.22009-1-30姚叶明补充了对摄像头支架的应力分析1Ver3.02009-2-4姚叶明增加了关于提高舵机响应的另一种方案的阐述目录引言51. 前轮参数的调整61.1 主销后倾角的调整61.2 主销内倾角的调整71.3
2、 前轮前束的调整81.4 前轮外倾角的调整92. 使用SoildWorks进行阿克曼转向角的分析测定92.1 阿克曼转向角的计算方法92.2 使用SoildWorks测量智能车实际的转角102.3 原车转向系统实际转向角与理论转向角的比较112.4 加长舵机臂转向系统实际转向角与理论转向角的比较122.5 等长舵机臂转向系统实际转向角与理论转向角的比较133. 使用COSMOSXpress对车体进行应力分析153.1 如何对底盘进行应力分析153.2 相应的底盘轻量化方案与比较164. 使用COSMOSXpressX寸摄像头支撑杆的分析174.1 对方钢支撑杆的分析结果174.2 对减重孔的分
3、析结果184.3 对圆形钢支撑杆的分析结果205. 提高舵机响应的另一种方案225.1 模型构建225.2 与其他方案的对比236. 其他分析与优化调整256.1 重心位置257. 附件：Solidworks三维模型文件（smartcar_sw.rar）应力分析视频（应力.avi）形变分析视频（形变.avi）本文中的图片资料（picture.rar）阿克曼转角分析资料（阿克曼转向角分析.xls）引言在以前的智能车制作中，由于智能车零部件细小加之结构较复杂，一直很难找到一种准确的尺度来衡量车辆的各种参数，即使实际测量误差也比较大。因此，我们在改造优化车模时大多跟着感觉走，缺乏细致的数据分析，这样
4、会使我们目标不明确甚至失去目标而不断的在某处徘徊。鉴于以上原因，结合SolidWorks强大的三维造型分析能力，我在本文中提出了一些使用SolidWorks调整车辆具体参数的方案，希望能给大家一些启发，起到抛砖引玉的作用。本文主要有以下几个方面：1.关于前轮参数的调整；2.阿克曼转向角的分析；3.使用SolidWorksCOSMOSXpress对车辆部件进行应力分析，从而达到减少用料，轻量化车身的目的；4.新方案的模拟验证；5.其他一些应用，主要包括重心分析等。由于我使用的三维模型都是自己测绘所得，误差在所难免。特别是装配以后，部件相对关系的累计误差较实际尺寸有的地方还是不能忽略的，我觉得这是
5、本方案最大的缺陷，如果能有厂家提供的零件图那样会好很多。即使如此，我认为此方案在其他一些方面的应用对我们改造车辆还是很有指导作用的。出空 4度-6度2度-3度返0度OO OO通过调节4个介子的不同位置可调节不 同的前轮倾斜角度0一、前轮参数的调整前轮定位的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。1.1 主销后倾角的调整主销后倾是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角度。它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也愈好。本车模可通过调整黄色垫片的数量来改变主销后倾角。由模型车的说
6、明书可知，主销后倾角可以在-6到6之间调整。具体的角度我们可以在Solidworks中进行具体的测量。如图所示，在前后各垫两块垫片的情况下，测得前轮主销的倾斜矢量为：dx=0.6mm,dz=28.99mm。根据tana=dx/dz,求得在这种情况下，前轮的主销后倾角为1.19同样的方法，在黄色垫片为前1后3时，测得前轮主销的倾斜矢量分另为：dx=2.39mm,dz=28.90mm。前轮的主销后倾角分别为4.730同样的方法，在黄色垫片为4片全垫在后面时，测得前轮主销的倾斜矢量分别为：dx=4.15mm,dz=28.70mmo前轮的主销后倾角分别为8.230。误差更正：由于主销后倾角角度较小，所
7、以与所加垫片基本成线性关系，且前后都垫两片垫片时，主销后倾角应为0,故各个档次的主销后倾角应为：0.0,3.5,7.0。1.2 主销内倾角的调整主销内倾是指主销装在前轴略向内倾斜的角度，它的作用是在车轮偏转后形成一回正力矩阻碍车轮偏转使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强烈，但转向时也越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。主销内倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时后倾的回正作用大，低速时内倾的回正作用大。在Solidworks中另前轮主销方向矢量的dy=0,测得此时调节
8、螺杆裸露部分长度为1.79mm，再另螺杆裸露部分长度为0,测得前轮主销方向矢量dy=3.18,dz=28.81。通过正切关系算得，此时的主销内倾角为6.30,所以模型车主销内倾角的调整范围为：0至ij6.30。在实际应用中，我们可以指定内倾角的角度，测得调节螺杆的实际裸露长度。1.3 前轮前束的调整所谓前束是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差，也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能，减少轮胎的磨损。前轮在滚动时，其惯性力会自然将轮胎向内偏斜，如果前束适当，轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消，轮胎内外侧磨损的现象会减少。主销在垂直方向的位置确定后，改变左右横拉杆的长度
9、即可改变前轮前束的大小。左杆短，可调范围为10.818.1mm；右杆长，可调范围为29.237.6mm。前轮前束须与前轮外倾角相匹配。E .模型说明书中说明，前轮前束的调整 靠调节舵机连杆的长度。当前轮前束为0mm寸，测得两连杆长度分别为：E=33.65mm与 D=16.27mm通过调节D、E的长度可调节左右前轮的 角度。由于调整范围较小，故前轮前束值S与每个连杆长度相对于零前束的差值Ax成近似线性关系。经过多次测量，此关系 可表不成：S=3.34 * Ax (mm)1.4 前轮外倾角的调整前轮外倾角对汽车的转弯性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。前轮外倾角俗称“
10、外八字”，如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件损坏。所以事先将车轮校偏一个外八字角度，这个角度约在1。左右。它与模型车的侧滑关系较大，如为补偿侧滑，可增大前轮外倾角。前轮外倾角须与前轮前束向匹配。由于模型车车轮轴与主销角度无法调整，故前轮外倾角与主销内倾角的大小相等，方向相反。即前轮外倾角由主销内倾角决定。二、使用SoildWorks进行阿克曼转向角的分析测定2.1阿克曼转向角的计算方法如图所示，模型车在转弯时理想的情况下各个轮胎的转向中心线应交于一点。其中模型的尺寸可从三维图中直接量得：前轮距H=124mm轴距V=200mm由几何关系可知：V/tan
11、a=V/tan3+H;转弯半径R也可根据图中几何关系解出。2.2 使用SoildWorks测量智能车实际的转角由于车轮的转角难于测量，故采用测量车轴的转角代替。在舵机同样的转角下，分别测得左右前轮的轮轴方向矢量，如图中，左轮dx=26.39mm,dy=11.01mm；右轮dx=24.19mm,dy=15.25mm=根据正切关系得，左前轮转角为22.65;右前轮转角为32.23。另从三维图中可测得模型车轮距124mm轴距200mm2.3 原车转向系统实际转向角与理论转向角的比较它机转角左轮实际右轮实际右轮理论阿克曼偏理论与实际转弯半径(0)转角（）转角（）转角（）差角（。）的差值（。）(mrm-
12、38.2526.7045.5036.149.449.36350.47-35.0325.0838.8733.378.295.50379.07-29.9722.2331.2428.686.452.55439.09-25.0419.1925.0823.924.731.16522.65-19.9015.7219.3218.823.100.50656.49-14.8412.0514.0213.811.760.21881.20-9.748.128.908.890.770.011343.93-4.884.154.414.340.190.072696.810.000.000.000.000.000.005.2
13、44.714.574.480.230.092490.7810.209.408.718.530.860.181275.1215.0814.3112.6212.421.900.20852.1820.4119.9916.6616.533.470.13620.1124.7325.0319.7819.905.130.11500.6030.3532.4323.5424.507.940.96389.9735.4540.9326.6329.4111.522.78309.4039.3051.1028.7335.0116.096.28244.87车轮转向角左轮转角一右轮转角理论实际差值60.0050.0040.0
14、030.0020.0010.000.00250397049084748800242008417335453038-35尹卢1914-9-40-51015224/郎39舵机转角由上页数据我们可以看出，由于舵机左右连杆长度不一样，因此舵机左右转过相同的角度时，车轮转角不一样；也就是说，舵机左右转时转角与转弯半径对应的函数不一致。另外，原车转向系统在小角度时对阿克曼转角拟合的很好，只有在大角度转弯时，才有较大误差。并且随转弯半径的减小，偏差值急剧加大。因为规则中说明转弯半径最小为500mm故原车转向系统对阿克曼转角的拟合程度较高。本例中我把舵机臂加长了2.4 加长舵机臂转向系统实际转向角与理论转向角的比较舵机转角内侧轮实际外侧轮实际外侧轮理论阿克曼偏理论与实际转弯半(0)转角（）转角（）转角（）差角（。）的差值（。）径（mrm0.000.000.000.000.000.002.804.414.414.210.200.2
