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1、基于SoildWorks的机械优化设计 Ver3.0基于SooilddWorrks的的机械分分析报告告Ver33.020099-2-5飞思卡尔尔智能汽汽车项目目组版本修订订记录版本号修订日期期修订人修订内容容Ver 1.0020099-1-12姚叶明初始化版版本Ver 1.1120099-1-18姚叶明完善前轮轮参数及及阿克曼曼转角的的分析Ver 2.0020099-1-21姚叶明增加了的的应力分分析一章章Ver 2.1120099-1-25姚叶明补充了等等舵机连连杆长度度的阿克克曼转向向角分析析Ver 2.2220099-1-30 姚叶明补充了对对摄像头头支架的的应力分分析Ver 3.002
2、0099-2-4姚叶明增加了关关于提高高舵机响响应的另另一种方方案的阐阐述目 录录引言551. 前轮参参数的调调整6 1.11 主销销后倾角角的调整整66 1.22 主销内倾角角的调整整77 1.33 前轮轮前束的的调整88 1.44 前轮轮外倾角角的调整整992. 使用SSoilldWoorkss 进行行阿克曼曼转向角角的分析析测定99 2.11 阿克克曼转向向角的计计算方法法99 2.22 使用用SoiildWWorkks 测测量智能能车实际际的转角角100 2.33 原车车转向系系统实际际转向角角与理论论转向角角的比较较11 2.4 加加长舵机机臂转向向系统实实际转向向角与理理论转向向角
3、的比比较12 2.5 等等长舵机机臂转向向系统实实际转向向角与理理论转向向角的比比较133. 使用CCOSMMOSXXpreess对对车体进进行应力力分析115 3.1 如如何对底底盘进行行应力分分析15 3.2 相相应的底底盘轻量量化方案案与比较较164.使用用COSSMOSSXprresss对摄像像头支撑撑杆的分分析17 4.1 对对方钢支支撑杆的的分析结结果17 4.2 对对减重孔孔的分析析结果18 4.3 对对圆形钢钢支撑杆杆的分析析结果205. 提高舵舵机响应应的另一一种方案案2225.1 模型构构建2225.2 与其他他方案的的对比2236. 其他分分析与优优化调整整2556.1
4、重心位位置2557. 附件：Sollidwworkks三维维模型文文件（ssmarrtcaar_ssw.rrar） 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 在以前的的智能车车制作中中，由于于智能车车零部件件细小加加之结构构较复杂杂，一直直很难找找到一种种准确的的尺度来来衡量车车辆的各各种参数数，即使使实际测测量误差差也比较较大。因因此，我我们在改改造优化化车模时时大多跟跟着感觉觉走，缺缺乏细致致的数据据分析，这这样会使使我们目目标不明明确甚至至失去目目标而不不断的在在某处徘徘徊。
5、鉴鉴于以上上原因，结结合SooliddWorrks强强大的三三维造型型分析能能力，我我在本文文中提出出了一些些使用SSoliidWoorkss调整车车辆具体体参数的的方案，希希望能给给大家一一些启发发，起到到抛砖引引玉的作作用。本文主要要有以下下几个方方面：11.关于于前轮参参数的调调整；22.阿克克曼转向向角的分分析；33.使用用SollidWWorkks CCOSMMOSXXpreess对对车辆部部件进行行应力分分析，从从而达到到减少用用料，轻轻量化车车身的目目的；44.新方方案的模模拟验证证；5.其他一一些应用用，主要要包括重重心分析析等。由于我使使用的三三维模型型都是自自己测绘绘所得，
6、误误差在所所难免。特特别是装装配以后后，部件件相对关关系的累累计误差差较实际际尺寸有有的地方方还是不不能忽略略的，我我觉得这这是本方方案最大大的缺陷陷，如果果能有厂厂家提供供的零件件图那样样会好很很多。即即使如此此，我认认为此方方案在其其他一些些方面的的应用对对我们改改造车辆辆还是很很有指导导作用的的。一、前轮轮参数的的调整前轮定位位的作用用是保障障汽车直直线行驶驶的稳定定性，转转向轻便便和减少少轮胎的的磨损。1.1主主销后倾角角的调整整主销后倾倾是指主主销装在在前轴，上上端略向向后倾斜斜的角度度。它使使车辆转转弯时产产生的离离心力所所形成的的力矩方方向与车车轮偏转转方向相相反，迫迫使车轮轮偏
7、转后后自动恢恢复到原原来的中中间位置置上。由由此，主主销后倾倾角越大大，车速速越高，前前轮稳定定性也愈愈好。本本车模可可通过调调整黄色色垫片的的数量来来改变主主销后倾倾角。由模型车车的说明明书可知知，主销销后倾角角可以在在 -66到6之间调调整。具体的角角度我们们可以在在Sollidwworkks中进进行具体体的测量量。如图所示示，在前前后各垫垫两块垫垫片的情情况下，测测得前轮轮主销的的倾斜矢矢量为：dx=0.66mm，ddz=228.999mmm。根据据tann=dxx/dzz，求得得在这种种情况下下，前轮轮的主销销后倾角角为1.119同样的方方法，在在黄色垫垫片为前前1后3时，测得前轮主销
8、的倾斜矢量分别为：dx=2.39mm，dz=28.90mm。前轮的主销后倾角分别为4.73。同样的方方法，在在黄色垫垫片为44片全垫垫在后面面时，测测得前轮轮主销的的倾斜矢矢量分别别为：ddx=44.155mm，ddz=228.770mmm。前轮轮的主销销后倾角角分别为为8.223。误差更正正：由于于主销后后倾角角角度较小小，所以以与所加加垫片基基本成线线性关系系，且前前后都垫垫两片垫垫片时，主主销后倾倾角应为为0，故各各个档次次的主销销后倾角角应为：0.00，3.55，7.00。1.2 主销内倾角角的调整整主销内倾倾是指主主销装在在前轴略略向内倾倾斜的角角度，它它的作用用是在车车轮偏转转后形
9、成成一回正正力矩阻阻碍车轮轮偏转使使前轮自自动回正正。角度度越大前前轮自动动回正的的作用就就越强烈烈，但转转向时也也越费力力，轮胎胎磨损增增大；反反之，角角度越小小前轮自自动回正正的作用用就越弱弱。主销内倾倾和主销销后倾都都有使汽汽车转向向自动回回正，保保持直线线行驶的的功能。不不同之处处是主销销内倾的的回正与与车速无无关，主主销后倾倾的回正正与车速速有关，因因此高速速时后倾倾的回正正作用大大，低速速时内倾倾的回正正作用大大。 由模型说说明书中中可知，可可通过添添加倾斜斜臂座来来改变车车模的主主销内倾倾角。另外，在在实际的的装配过过程中我我们发现现，通过过调节车模模螺杆的长长度也可可以改变变主
10、销内内倾角。在Sollidwworkks中另另前轮主主销方向向矢量的的dy=0，测测得此时时调节螺螺杆裸露露部分长长度为11.799mm。再再另螺杆杆裸露部部分长度度为0，测测得前轮轮主销方方向矢量量dy=3.118，ddz=228.881。通通过正切切关系算算得，此此时的主主销内倾倾角为66.300，所以以模型车车主销内内倾角的的调整范范围为：0到6.30。在实际应应用中，我我们可以以指定内内倾角的的角度，测测得调节节螺杆的的实际裸裸露长度度。1.3 前轮前前束的调调整所谓前束束是指两两轮之间间的后距距离数值值与前距距离数值值之差，也也指前轮轮中心线线与纵向向中心线线的夹角角。前轮轮前束的的
11、作用是是保证汽汽车的行行驶性能能，减少少轮胎的的磨损。前前轮在滚滚动时，其其惯性力力会自然然将轮胎胎向内偏偏斜，如如果前束束适当，轮轮胎滚动动时的偏偏斜方向向就会抵抵消，轮轮胎内外外侧磨损损的现象象会减少少。主销销在垂直直方向的的位置确确定后，改改变左右右横拉杆杆的长度度即可改改变前轮轮前束的的大小。左左杆短，可可调范围围为100.818.1mmm；右杆杆长,可可调范围围为299.237.6mmm。前轮轮前束须须与前轮轮外倾角角相匹配配。模型说明明书中说说明，前前轮前束束的调整整靠调节节舵机连连杆的长长度。当前轮前前束为00mm时时，测得得两连杆杆长度分分别为：E=333.665mmm与D=1
12、6.27mmm。由于调整整范围较较小，故故前轮前前束值SS与每个个连杆长长度相对对于零前前束的差差值x成近近似线性性关系。经经过多次次测量，此此关系可可表示成成：S=3.34 *x (mmm)1.4 前轮外外倾角的的调整前轮外倾倾角对汽汽车的转转弯性能能有直接接影响，它它的作用用是提高高前轮的的转向安安全性和和转向操操纵的轻轻便性。前前轮外倾倾角俗称称“外八字字”，如果果车轮垂垂直地面面一旦满满载就易易产生变变形，可可能引起起车轮上上部向内内倾侧，导导致车轮轮联接件件损坏。所所以事先先将车轮轮校偏一一个外八八字角度度，这个个角度约约在1左右。它它与模型型车的侧侧滑关系系较大，如如为补偿偿侧滑，可可增大前前轮外倾倾角。前轮外外倾角须须与前轮轮前束向向匹配。由于模型型车车轮轮轴与主主销角度度无法调调整，故故前轮外外倾角与与主销内内倾角的的大小相相等，方方向相反反。即前前轮外倾倾角由主主销内倾倾角决定定。二、使用用SoiildWWorkks进行行阿克曼曼转向角角的分析析测定2.1 阿克曼曼转向角角的计算算方法如图所示示，模型型车在转转弯时理理想的情情况下各各个轮胎胎的转向向中心线线应交于于一点。其中模型型的尺寸寸可从三三维图中中直接量量得：前前轮距HH=1224mmm；轴距距V=2200mmm。由几何关关系可知知：V / tann
