基于悬架的CATIA-DMU仿真
CATIA悬架DMU及轮胎包络面
五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成
3. 点击“Reset”，之后可以对“Edit Simulation”模块进行操作，如下左图，各按键定义如 下右图：
乘用车院总布置部
五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成
4. 记录运动仿真过程有两种方式： ⑴手动记录方式： ①拖到“Kinematics Simulation”模块中滑块到某一位置； ②点击“Edit Simulation”模块中“Insert”，把当前的数模状态作为一桢插入“录像”中； ③再拖到“Kinematics Simulation”模块中滑块到某一位置，再插入一桢，依此类推； ④全部完成后点OK即可完成仿真记录过程； ⑵自动记录方式： ①选中“Edit Simulation”模块中“Automatic insert”，点击“Insert”； ②直接根据设想的运动方式拖动“Kinematics Simulation”模块中滑块不停，直至完成全
乘用车院总布置部
四、麦弗逊悬架运动学仿真构建流程
1. 定副车架为参考系fixed part ，所有部件的运动以此作为参考； 2. 建立车轮与转向节刚性运动副rigid joint ，固定相对位置； 3. 建立转向节与减振器工作缸刚性运动副rigid joint ，固定相对位置； 4. 建立方向盘与一级转向管柱刚性运动副rigid joint ，固定相对位置； 5. 建立 6. 建立摆臂与转向节为球铰运动副spherical joint ； 7. 建立转向节与转向横拉杆为球铰运动副spherical joint ； 8. 建立转向横拉杆与转向机行程（即转向机轴线）为十字轴万向节运动副universal
乘用车院总布置部
六、轮胎包络面校核
实际轮胎包络面间隙校核时，需要考虑防滑链。 一般要求，轮胎包络面增加了15mm的防滑链厚度后，与周边部件间隙5mm以上，能够满 足设计要求。
优选CATIA实用DMU运动仿真小教程
一、功能介绍
模块简介
功能键一览表
过程 将装配件导入DMU模块----建立机械装置----分析运动结合类型 ----建立运动结合----约束固定件----设置驱动形式----运动仿真
运动仿真有两种： 1、使用命令进行模拟 （可编辑传感器） 2、模拟 （可生成自动播放动画，也可编辑传感器）----可通 过编译模拟 ，生成重放 。
4. 固定零件
单机
中的 按钮，弹出右图所示窗口
，然后直接左键单击壳体part，这时系统会出现“可以模拟机
械装置”提示，点击确定
5、设置驱动形式
注意此时机械装置自由度＝0，若不为0不能仿真 的，此项尤为重要。 修改： 下限改为-65°；上限改为0°
6、使用命令进行模拟
点击
中的 （使用命令
进行模拟）按钮，弹出右图所示窗口，电机“模
（4）其他约束 用旋转指令 将以下几个产品之间互相约束一起来。 ①、“波轮与连杆”；旋转副 ②、“连杆与风门连杆”；旋转副 ③、“风门连杆与壳体”；旋转副
壳体 波轮
连杆 命令在运动机构里面，点击其图标右下方的箭 头，点击后，选择图标
然后点击“风门连杆”跟“风门”
（3）约束 图中直线1、直线2、平面1、平面2，依次 选取壳体轴线、波轮轴线、壳体平面、波 轮平面，并单击“偏移”与“驱动角度”按 钮。单击确定
机械装置：运动机构名称 结合名称：运动副名称 直线1：波轮轴 直线2：壳体轴 平面1：破轮平面 平面2：壳体平面 驱动角度：点选可驱动波轮转动角度. （注意：驱动点选后自由度-1）
拟下的立刻”按钮，便可拖动上面的游标随意旋
转，也可使用“按需要”命令，修改一下右上角数
字框中的数据，就可点击下方的 箭头标示
CATIA悬架DMU及轮胎包络面
五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成
1. 点击Simuslation，选择刚才命名的仿真对象，点确定进行运动仿真。 2. 出现“Kinematics Simulation”模块，如下图：
其中Command.1和Command.2 是刚才第17步骤和第18步骤确定的减振器行程以及 方向盘转向角度。拖动可以适时运动数模；
joint ； 9. 建立副车架与转向机行程（即转向机轴线）为滑动运动副prismatic joint （此处实际
就是限定了转向机轴线的运动方式，它的运动是相对参考系的运动）； 10. 建立减振器罩与副车架为球铰运动副spherical joint （此处实际是定减振器罩与参
考系为球铰运动副，也就是模拟减振器与车身减振器座球铰连接）；
乘用车院总布置部
五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成
3. 点击“Reset”，之后可以对“Edit Simulation”模块进行操作，如下左图，各按键定义如 下右图：
乘用车院总布置部
五、麦弗逊悬架运动学仿真及轮胎包络面生成
4. 记录运动仿真过程有两种方式： ⑴手动记录方式： ①拖到“Kinematics Simulation”模块中滑块到某一位置； ②点击“Edit Simulation”模块中“Insert”，把当前的数模状态作为一桢插入“录像”中； ③再拖到“Kinematics Simulation”模块中滑块到某一位置，再插入一桢，依此类推； ④全部完成后点OK即可完成仿真记录过程； ⑵自动记录方式： ①选中“Edit Simulation”模块中“Automatic insert”，点击“Insert”； ②直接根据设想的运动方式拖动“Kinematics Simulation”模块中滑块不停，直至完成全
CATIA运动仿真DMU空间分析报告
CATIA运动仿真DMU空间分析CATIA的DMU空间分析模块可以进行设计的有效性评价。
它提供丰富的空间分析手段，包括产品干涉检查、剖面分析和3D几何尺寸比较等。
它可以进行碰撞、间隙及接触等计算，并得到更为复杂和详尽的分析结果。
它能够处理电子样机审核及产品总成过程中经常遇到的问题，能够对产品的整个生命周期（从设计到维护）进行考察。
DMU空间分析能够处理任何规模的电子样车，它适用于从日用工具到重型机械行业的各种企业。
X.1 相关的图标菜单CATIA V5的空间分析模块由一个图标菜单组成：空间分析(DMU Space Analysis)Clash: 干涉检查Sectioning: 剖面观察器Distance and Band Analysis: 距离与自定义区域分析Compare Products: 产品比较Measure Between: 测量距离和角度Measure Item: 单项测量Arc through Three Points: 测量过三点的圆弧Measure Inertia: 测量惯量3D Annotation: 三维注释Create an Annotated View: 建立注释视图Managing Annotated Views: 管理注释视图Groups: 定义产品组x.2 空间分析模块的环境参数设定在开始使用CATIA V5的空间分析模块前，我们可以根据自身的习惯特点，合理地设定其环境参数。
在菜单栏中使用下拉菜单Tools→Option→Digital Mockup打开DMU Space Analysis的环境参数设定界面，在此窗口中有六个标签，分别对应不同的参数设定。
x.2.1 干涉检查设置(DMU Clash)该设置针对Clash命令，允许设置以下内容：Retrieve Information：得到干涉的结果From previous computation：从前一个计算得到分析结果From PDM(UNIX only with ENOVIA VPM)：从PDM中得到分析结果(在UNIX系统下是ENOVIA VPM)None：（缺省）无比较Results Window /Automatically open：当进行干涉检查时自动打开结果显示窗口Display in Results box：设置缺省的显示条目list by conflict：冲突列表list by product：产品列表First line automatically selected：（缺省）自动选择冲突列表或产品列表的第一行Type of Computation：设置冲突的缺省类型和缺省的安全距离During Initial Computation：计算并显示所有冲突的深度和最小距离x.2.2 干涉检查细节设置(DMU Clash – Detailed Computation)该设置针对Clash命令，允许设置以下内容：Level of Detail：设置细节的级别Element：（缺省）让用户全面地工作于产品级别，直到查明有关的元素。
CATIA运动仿真DMU空间分析
运动仿真空间分析的空间分析模块可以进行设计的有效性评价。
它提供丰富的空间分析手段，包括产品干涉检查、剖面分析和几何尺寸比较等。
它可以进行碰撞、间隙及接触等计算，并得到更为复杂和详尽的分析结果。
它能够处理电子样机审核及产品总成过程中经常遇到的问题，能够对产品的整个生命周期（从设计到维护）进行考察。
空间分析能够处理任何规模的电子样车，它适用于从日用工具到重型机械行业的各种企业。
相关的图标菜单的空间分析模块由一个图标菜单组成：空间分析( ): 干涉检查: 剖面观察器: 距离与自定义区域分析: 产品比较: 测量距离和角度: 单项测量: 测量过三点的圆弧: 测量惯量: 三维注释: 建立注释视图: 管理注释视图: 定义产品组空间分析模块的环境参数设定在开始使用的空间分析模块前，我们可以根据自身的习惯特点，合理地设定其环境参数。
在菜单栏中使用下拉菜单 打开的环境参数设定界面，在此窗口中有六个标签，分别对应不同的参数设定。
干涉检查设置( )该设置针对命令，允许设置以下内容：：得到干涉的结果：从前一个计算得到分析结果( )：从中得到分析结果(在系统下是)：（缺省）无比较：当进行干涉检查时自动打开结果显示窗口：设置缺省的显示条目：冲突列表：产品列表：（缺省）自动选择冲突列表或产品列表的第一行：设置冲突的缺省类型和缺省的安全距离：计算并显示所有冲突的深度和最小距离干涉检查细节设置( –)该设置针对命令，允许设置以下内容：：设置细节的级别：（缺省）让用户全面地工作于产品级别，直到查明有关的元素。
：仅仅得到产品级别的信息。
注意：只有设置成，才能得到详细的分析结果。
：指定干涉检查结果的显示图形：计算干涉并显示成红色的相交曲线：不生产红色的相交曲线：指定接触和安全距离分析结果的显示图形：当产品之间是接触关系，或者是在指定的安全距离以内时，分别地进行计算并显示成黄色和绿色三角形注意：三角形显示可能会降低性能。
：当产品之间是接触关系，或者是在指定的安全距离以内时，分别地进行计算并显示成黄色和绿色三角形针对该选项，用户必须设置精度。
catia在悬架设计中的应用
摘要：本文主要介绍了在CA TIA 软件环境中，汽车底盘系统开发的设计流程以及电子样机DMU（Digital Mockup）与关联设计集成的应用方法。
关键词：设计流程集成设计DMU引言为了缩短产品的设计及生产周期，提高产品的市场竞争力，取得好的经济效益，国内许多的汽车公司在产品的设计上都使用了多种的三维软件系统。
但多种系统并存会带来设计管理与数据交流方面的诸多问题，那么，哪一个系统是最适合汽车设计？如何评估和确定？如何更深入的进行设计水平提升的探索？东风汽车股份公司通过项目实施的方式在这方面做了很多的探索。
东风汽车股份有限公司商品研发院最早于1998 年在车身设计开发上引用CAITA，2005 年开始应用在PICK-UP 及SUV 整车的设计开发上。
特别是在整车底盘的设计开发中，将很多成熟的设计经验与CATIA 软件使用结合到一起，总结出在CATIA 软件中，汽车底盘系统开发的设计流程以及电子样机DMU（Digital Mockup）与关联设计集成的应用方法。
这些方法的使用，提高了设计水平与质量，明显的缩短了变形产品的设计开发周期。
充分的显示出CATIA 在高级应用方面的优势之处。
1 汽车底盘开发设计流程使用CA TIA 软件进行汽车底盘设计开发的核心是基于骨架模型与DMU 集成的TOP-DOWN 设计方法。
自上而下（Top Down Design process）设计是与常规Bottom Up 设计相对应的一种设计方式，此设计方法的中心思路是先整体规划，后细节设计。
即在产品整体设计的初期，就定位于整个装配系统的最高层面来考虑产品的总体设计和功能性设计。
这种方法是从装配构成的最顶层开始，在一个骨架模型零件中来考虑和表达整个装配的各个部件的相互位置关系、作用和实现的功能等，集中捕捉产品的设计意图，自上而下的传递设计信息，从而更加有目的地进行后续的设计。
骨架模型就是产品设计信息的载体，这个骨架模型的建立需要考虑到不同零件之间的参数关系与驱动关系，这些信息会用来作为后期详细模型设计的基础。
基于CATIA建立带拖曳臂的四连杆后悬架运动仿真模型
具体创建步骤
1 拆分零件
2 在车轮ห้องสมุดไป่ตู้向芾组件、四根连杆及副车 架之间添加运动副、建立约束关系并模 拟运动
1点 击 本 命令，建立机械装置1，将副车
图2
架固定。 2在下摆臂与副车架、下摆臂与车轮转向
节组件三个零部件之间添加运动副： 2- 1在下摆臂、车轮转向节组件及副车架
零件上建立中心点和轴线。 A 在下摆臂上选取两端衬套的中心点A 21
图4-1
3-
3用虼球面接合命令在点A 31和 点 03之
间添力n运 动 副 ，建立约束，此时自由度为4 。
个零部件之间添加运动副并建立接合约束：
平面。
5-
1在拖曳臂、副车架及车轮转向节组件 A 在车轮转向节组件上建立轮胎中心点
上建立中心点、线及平面。
A6, B在驱动中建立过轮芯且平行于整车坐标
A 在拖曳臂的一端选取衬套中心点A 51， 系X Y 面的平面M6 ; 如下图6- 1所示：
在拖曳臂与转向节连接处选取一个孔的中心
2 - 3用 球 面 接 合 命 令 在 点 A 21和点C2之 间添加运动副。建立约束后的状态树下显示
AUTO TIME 131
AUTO PARTS I汽车零部件
l 5A为法线的平面m 5A; B 在 副 车 架 上 建 一 个 与 A 51同位置的点
图2 - 2
B5； C在车轮转向节组件上建一个与l 5A和m 5A
基于CATIA-DMU四连杆悬架不同运动副仿真对比研究
块中，悬架硬点设置点、线、面元素，建立运动副，对于四 连杆悬架弹性元件衬套简化为刚体，不考虑弹性变形。
1—后托曳臂总成；2—后前束调整杆；3—后稳定杆；4—后稳定杆支架； 5—后副车架总成；6—后上控制臂总成；7—后下控制臂总成； 8—后稳定杆连杆；9—后转向节；10—后减振器总成。 图 1 四连杆悬架结构图
均匀介质中的剂量特性的比较研究［J］.四川大学学报 （自然科学版），2007（2）：375-379. ［5］时颖华.基于 DPM1.1 的蒙特卡罗剂量计算［D］.广州： 南方医科大学，2011.
———————— 作者简介：邹建新（1991—），男，硕士，助理工程师，研 究方向为电离辐射计量。
〔编辑：严丽琴〕
空间连杆机构常用的运动副类型有转动副、圆柱副、移 动副、球面副、螺旋副、平面副、曲面副等。
自由度为 f＝1、2、3、4、5 的运动副，相应地称为Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类运动副；第 i 类运动副允许 i 个相对自由 度，同时也就有 Ci=6-i 个约束度。
一般空间机构自由度计算公式分为以下两类。 2.1 空间机构单封闭环自由度的公式
根据计算结果可以看出，在本次计算的射野边长范围 内，肺等效材料对剂量分布的影响大于骨等效材料，当射野 边长为 2 cm 时，骨等效材料对剂量分布的影响开始发生转
变，射野边长小于 2 cm 时表现为剂量增强效应，而射野边长 大于 2 cm 时表现为剂量减弱效应。 4 结语
模拟计算表明，光子束在穿过水中的异介质界面后会发 生明显的剂量扰动，这种剂量扰动会受异介质种类和射野大 小的影响。在密度小于水的异介质中存在较大的剂量减弱效 应，而在密度大于水的异介质中存在较大的剂量增强效应， 而在异介质后的区域表现则与异介质中相反。无论是肺等效 材料中存在的剂量减弱效应还是骨等效材料中存在的剂量 增强效应，均会随射野增大而减小。特别的，对于骨等效材 料，在射野增大到一定程度后，剂量增强效应会变为剂量减 弱效应。 参考文献： ［1］胡逸民，张红志，戴建荣.肿瘤放射物理学［M］.北京：
CATIA运动学仿真总结(08.01.14)
CATIA DMU模块在悬架和转向系统中的应用1.前悬架和转向系统的装配模块本文前悬架为麦弗逊悬架，转向机为齿轮齿条转向机，悬架和转向系统的运动仿真DMU共分为18个part，包括副车架、左右下摆臂、左右转向节、左右滑柱、转向机、左右转向拉杆、左右传动轴、左右举升台、左右横向稳定杆拉杆、左右横向稳定杆。
为满足运动仿真要求，其中横向稳定杆被分为左、右两个part，以实现横向稳定杆不同方向的扭转；增加了左右举升台，模拟不平路面时车轮的上下跳动。
打开CATIA，进入Assembly Design模块，并将上述各部件调入到同一个product里。
2.前悬架和转向系统的运动仿真2.1 运动约束进入CATIA 的DUM Kinematics 模块，添加运动约束，具体步骤如下： ➢ 首先将固定副车架固定Fixed ，并在副车架上做出滑柱上点，下摆臂转动轴线，转向机中心线。
➢ 左下摆臂与副车架连接为revolute ，限制5个自由度，系统还有1个独立自由度运动约束工具条(点击revolute 下拉菜单弹出)Fixed revolute sphericalu jointprismaticCylindrical point surfacepoint curveRevolute joint➢左下摆臂与左转向节连接为spherical，限制3个自由度，系统还有4个独立自由度Spherical joint➢左转向节与左转向拉杆连接为spherical，限制3个自由度，系统还有7个独立自由度➢左转向拉杆与转向机连接为u joint，限制4个自由度，系统还有9个独立自由度物体1（副车架）上的旋转轴线物体2（下摆臂）上的旋转轴线物体1上的参考平面物体1上的参考平面两参考平面间距离关系物体1上的球心物体2上的球心Universal joint➢ 转向机与副车架连接为prismatic ，限制5个自由度，系统还有4个独立自由度Prismatic joint➢ 左滑柱与左转向节连接为Cylindrical ，限制4个自由度，系统还有6个独立自由度物体1上的绕转轴物体2的绕转轴物体1上的滑行方向（直线）物体2上的滑行方向（直线，与1的直线重合）物体1上的平面物体2上的平面（与1的平面贴合）Cylindrical joint➢ 左滑柱与副车架连接为u joint ，限制4个自由度，系统还有2个独立自由度 ➢ 左举升台与左转向节连接为point surface ，限制1个自由度，系统还有7个独立自由度Point surface➢ 左举升台与副车架连接为Prismatic ，限制5个自由度，系统还有2个独立自由度➢ 横向稳定杆（左）与副车架连接为revolute ，限制5个自由度，系统还有3个独立自由度➢ 左横向稳定杆拉杆与横向稳定杆（左）连接为u joint ，限制4个自由度，系统还有5个独立自由度➢ 左转向节与左横向稳定杆拉杆连接为Spherical ，限制3个自由度，系统还有2个独立自由度➢ 右下摆臂与副车架连接为revolute ，限制5个自由度，系统还有3个独立自由度➢ 右下摆臂与右转向节连接为spherical ，限制3个自由度，系统还有6个独立物体1上的旋转轴线 物体2上的旋转轴线➢右转向节与右转向拉杆连接为spherical，限制3个自由度，系统还有9个独立自由度➢右转向拉杆与转向机连接为u joint，限制4个自由度，系统还有5个独立自由度➢右滑柱与右转向节连接为Cylindrical，限制4个自由度，系统还有7个独立自由度➢右滑柱与副车架连接为u joint，限制4个自由度，系统还有3个独立自由度➢右举升台与右转向节连接为point surface，限制1个自由度，系统还有8个独立自由度➢右举升台与副车架连接为Prismatic，限制5个自由度，系统还有3个独立自由度➢横向稳定杆（右）与副车架连接为revolute，限制5个自由度，系统还有4个独立自由度➢右横向稳定杆拉杆与横向稳定杆（右）连接为u joint，限制4个自由度，系统还有6个独立自由度➢右转向节与右横向稳定杆拉杆连接为Spherical，限制3个自由度，系统还有3个独立自由度➢左传动轴与左转向节连接为u joint，限制4个自由度，系统还有5个独立自由度➢左传动轴与副车架连接为point curve，限制2个自由度，系统还有3个独立自由度Point curve➢右传动轴与右转向节连接为u joint，限制4个自由度，系统还有5个独立自由度➢右传动轴与副车架连接为point curve，限制2个自由度，系统还有3个独立注：系统此时的自由度数＝各个约束限制的自由度数的和＋当时系统的独立自由度数。
CATIA实用DMU运动仿真小教程-2016
4. 固定零件
单机
中的 按钮，弹出右图所示窗口
，然后直接左键单击壳体part，这时系统会出现“可以模拟机
械装置”提示，点击确定
5、设置驱动形式
注意此时机械装置自由度＝0，若不为0不能仿真 的，此项尤为重要。 修改： 下限改为-65°；上限改为0°
6、使用命令进行模拟
点击
中的 （使用命令
进行模拟）按钮，弹出右图所示窗口，电机“模
整播放速度，点击上面的黑色开始键。
8、过程分析
在仿真运动过程中，点击
中
的 按钮，下拉碰撞模式列表
；
便可选择干涉来检查运动机构。
9、视频制作 用第三方软件录制视频
干涉显示
三、作业
要求: 可使波轮机构进行模拟运转。 方法二选一：1、使用命令进行模拟 2、动画模拟
下载地址：
THANK YOU
运动机构
动画模拟工具条
DMU运动副工具条
接合点：
二、案例分析
案例：左出风口波轮运动模拟
效果视频：
左出风口波轮运动案例
1. 仿真之前的准备 将要仿真的模型所需的部件在装配模式下按照技术要求进 行装配。装配时请注意，在能满足合理装配的前提下，尽 量少用约束，以免造成约束之间互相干涉，影响下一步运 动仿真。
2. 打开模块 通过“开始（S）”——“数字化装配”——“DMU 运动机构”
3. 约束（旋转副） 进入到运动仿真的模式下，开始进行仿真设置： （1）对装配部件进行约束设置，命令在运动机构里面，点击 其图标右下方的箭头，点击后，选择图标
（2）旋转结合—创建机械装置 ①、点击 按钮，弹出右图1窗口； ②、点击右上角“新机械装置”，弹出图2窗口； ③、单击“确定”按钮，弹出图3窗口；
CATIA的DMU空间分析模块
CATIA的DMU空间分析模块CATIA的DMU空间分析模块（Digital Mock-Up）是一种先进的虚拟产品开发工具，用于进行产品的几何结构和空间分析。
在设计产品的过程中，DMU空间分析模块可以帮助工程师检查产品组装的正确性和安全性，并提供对产品在不同装配状态下的可视化分析。
DMU空间分析模块主要包括以下功能：1.碰撞检测：DMU空间分析模块可以检测产品组件之间的碰撞，避免在实际装配过程中出现的潜在问题。
通过对产品的虚拟模型进行碰撞检测，可以提前发现并修复设计上的冲突，从而减少后续工作中的重新设计和调整。
2.可达性分析：DMU空间分析模块可以分析产品组件之间的可达性，即在装配过程中是否能够方便地到达所需的组件。
这对于优化装配工艺和提高生产效率非常重要。
通过可达性分析，工程师可以识别出哪些组件在装配中难以到达，并进行相应的调整，以改善装配操作的可行性和效率。
3.配装分析：DMU空间分析模块可以模拟产品的配装过程，并提供相应的分析和可视化工具，以帮助工程师评估装配过程中可能出现的问题。
通过配装分析，可以准确评估装配过程中的空间要求、力学约束和可靠性，并进行必要的调整和优化。
4.装配顺序规划：DMU空间分析模块可以基于装配操作的先后顺序，生成相应的装配路径和装配顺序规划。
这对于进行复杂产品的高效装配非常重要。
通过装配顺序规划，可以在提高装配效率的同时，减少装配冲突和错误，从而提高产品质量和生产效率。
5.装配工装分析：DMU空间分析模块还可以进行装配工装的分析和优化。
装配工装是支持产品装配并提供必要支撑的工具。
通过装配工装分析，可以确定合适的工装类型和工装位置，来优化装配过程，并确保正确的装配位置和紧固力。
总之，CATIA的DMU空间分析模块是一种功能强大的工具，用于在产品设计和开发过程中进行产品的几何结构和空间分析。
它可以帮助工程师在产品设计和装配过程中准确评估空间要求、碰撞问题和可达性，并提供相应的分析和可视化工具来支持优化设计和改进装配过程。
CATIA DMU分析双横臂悬架模型
1 CATIA dmu模块分析双横臂独立前悬架基础知识使用dmu模块，对初学者而言，关键问题是熟悉dmu模块的各种操作；对于高级使用者而言，其关键在于分析机构是如何运动的。
这里简介CATIA dmu模块中所需要的基本操作。
表1-1运动副类型图标操作是否加驱动旋转副 1.先点击图标2.先后点击两个零件选择的旋转轴线，如果是回转体零件，则catia可自动生成轴线；否则需要自己手动画一条直线3.先后点击分属两个零件参考平面可加角度驱动球铰 1.先点击图标2.先后点击两个零件球铰铰接点万向节 1.先点击图标2.先后点击两条轴线，如果是回转体零件，则catia可自动生成轴线；否则需要自己手动画一条直线3.选择旋转形式，如绕第二根轴线转动移动副 1.先点击图标2.先后点击分属两个零件的两条直线，作为运动方向3.先后点击分属两个零件的两个平面，作为运动平面可加直线驱动点面副 1.先点击图标2.先后选择分属不同零件的面和点，要求点在面上，有的书中现在assemble design中装配，其实不必要，只要点的空间位置在面上即可。
可加固定 1.先点击图片2.选择你要固定的零件个人感觉，catia dmu建立运动副，易于理解的想法就是，用几何元素固定这个运动形式，使两个相互运动的零件具有固定的运动形式，例如创建简单的移动副，要确定两个零件之间有个平移运动，那么需要知道两个零件的运动方向，而分属两个零件的两条直线（其实就是向量）就可以确定两个零件的运动方向了；然后，还需要知道零件在哪个平面内运动，这就需要分属两个零件的不同的参考面，这个面决定了零件的运动平面。
2 双横臂独立前悬架参数化建模CATIA是著名的三维实体造型软件，其模块多是基于实体模型的。
但是线框模型也可在CA TIA的一些模块中进行分析仿真，比如运动分析模块dmu，显而易见的是，线框模块相对于实体模型所占的资源要小很多。
本次仿真，采用线框模型+实体模型的造型方案，即除轮胎外全部使用线框模型，但因要分析轮胎实际占用空间，故轮胎采用实体模型。
CATIA DMU在麦弗逊悬架运动学特性分析上的应用
来 。其主要任务是在车轮和车架（ 或车身） 之问传 递所有的力和力矩 ， 缓和由路面不平传给车架（ 或
车身） 的冲击载荷 ， 衰减由此引起的承载系统的振 动， 控制车轮的运动规律 ， 以保证汽车需要 的平顺 性或操纵稳定性。悬架系统性能的优劣直接影响 到整车的操纵稳定性 、 乘 坐舒适性及底 盘零件 的 使用寿命（ 如轮胎 ） ， 因此 ， 对悬架系统进行运动学 与 动力 学 分析 在整 车设 计 开发 过程 中是一 项非 常
减振器总成 、 前轴总成及转 向机等构成 ， 其 中， 副 车架与机架固连 ， 自由度为 ０ ， 其余 总成均为运动 件， 共５ 个运动构件 ， 分别是 ： 减振器活塞杆 、 减振
器 与 羊 角 固连 件 、 转 向拉 杆 、 转 向机 齿 条 及 下 摆 臂， 运动 副包 括 ： ３ 个球 铰 副 、 １ 个 球销 副 、 ２ 个平 动 副、 １ 个转动副 ， 因此 ， 系统 自由度 Ｆ＝ ５ ×６ — ３ ×３
在取 得 悬 架 系统 硬 点 后 即可 构 建 １ ／ ４ Ｃ Ａ Ｒ的 Ｄ ＭＵ模 型 ， 利用 Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ装 配 模 块 与 Ｄ ＭＵ模 块 结
合构建仿真模型 ， 因与一般机构的建模方法类似 ， 在此不做赘述 。构建好的模型如图 １ 所示 。
根据 上 述 模 型 ， 测 得 设 计 状 态 四轮定 位 参 数
—
Ｄ Ｍ Ｕ模块内置传感器侦测相关参数的变化规律 ，
最后使用标 杆车 Ｋ ＆Ｃ试 验 结果 验 证 各 参 数 的准
确性 。
１ 构建Ｄ ＭＵ模 型
麦 弗 逊 悬 架 系统 包 括 ： 副 车架 、 下摆臂 、 减 振 器总成 、 前轴 总 成及 转 向机 等 。构 建 Ｄ ＭＵ模 型可
基于CATIA的麦弗逊式悬架的运动仿真及其应用
基于CATIA的麦弗逊式悬架的运动仿真及其应用摘要:建立一种基于CATIA的DMU电子样机仿真技术的设计模型,针对麦弗逊式前独立悬架的车辆,进行四轮定位参数的分析及校核.在此基础上,对实际车辆在路试中出现的轮胎内偏磨较严重的现象进行了四轮参数的测量和对比分析后,提出了优化方案并利用建立的仿真模型对优化方案进行了理论上的验证,并通过实际试车验证了方案的可行性.关键词:麦弗逊式独立悬架;动力学仿真;四轮定位参数0 引言在汽车行业的发展中,麦弗逊式独立悬架始终以其构造简单,布置紧凑,前轮定位变化小,具有良好的行驶稳定性等众多优点而应用广泛.但由于这个结构的悬架主销轴线位于减震器轴承中心点和下摆臂球头中心点的连线上,当悬架产生跳动变形或者进行转向时,车辆四轮定位参数都会相应发生改变,这对于理论上的计算十分复杂,存在着工作量大、工作效率不高而且易出错等问题[1].在实际工作中为了确保汽车的整车质量、操纵稳定性,迫切需要通过仿真技术来实现对麦弗逊式前悬架系统的仿真模拟,以便对四轮定位参数及相关零部件尺寸校核,并进行有效快捷的调整.1 基于Catia的DMU仿真系统的设计及其实现技术1.1 概述CATIA是当今汽车制造业使用最为广泛的设计软件,并且集成CAE、CAM等相关计算机辅助技术模块,可以实现相关数据的无缝隙转换.使用CATIA的DMU电子样机仿真技术可以对产品进行真实化的计算机模拟,并满足各种各样的功能,同时提供用于工程设计、加工制造、产品拆装维护的模拟环境.1.2 仿真系统的设计思路及实现步骤为了模拟出较完善仿真系统的平台,首先通过采集相关的车辆原始数据,如硬点坐标数据、零件外形尺寸和装配尺寸等参数,再利用CATIA 中的设计模块设计出零部件的3D数模,并整合为装配文件,并导入DMU解算器进行模拟和分析,最终形成仿真平台,在仿真平台上就可以进行运动轨迹仿真,零件干涉检查等,如图1所示.2 仿真模型的实际应用2.1 车辆路试出现轮胎内偏磨的案例根椐试验反馈,某车型在道路试验中出现了轮胎内偏磨较严重的现象.对此,对20台车经过跟踪并检测了四轮定位参数,发现了一个规律:其中16辆车的前轮外倾角小于-1b(有的已经超出下限值),轮胎出现了内偏磨现象(其它四轮定位参数合格);剩下的4辆车的前轮外倾角的负偏差大于-1b,没有出现内偏磨现象(其它四轮定位参数合格).由此怀疑外倾角负值的过大是轮胎出现内偏磨的根本原因,并同时考虑到售后更换零部件降低成本原因,可以采取摆臂长度缩短5 mm的方案:外倾角由-0.5b更改为0b;前束由-0.15b更改为0b;主销外倾角不变.2.2 建立针对麦弗逊式前独立悬架装置的仿真系统平台采集好相关数据后,可以建立好装配文件,并导入到DMU仿真模块中.需要输出参数为前轮定位参数,包括前轮外倾角、主销内倾角、前轮前束角和接地点轮距变化.图2为该车型前悬架及转向系统在DMU模块中,为了模拟出悬架在虚拟环境中的跳动情况,并可以加以观察,还需要对各个零部件加载运动副,以定义在悬架跳动时各零部件的运动状态.其中考虑到左/右轮跳动关系相互对应,因此只需加载一侧的运动副[2].在仿真运动中,涉及到的零部件如下(左侧):副车架、前摆臂、车轮、转向节、转向拉杆、转向器、前支柱和前支柱安装座.运动副加载后,需要计算出理论上的自由度.设DOF表示为DMU加载的驱动数目;N表示相关零部件数量;EN表示运动副的约束值总和由公式DOF=6×N-∑N计算出DOF=1,这表示可以加载一个驱动,因此该仿真平台的运动副加载情况合理[3]为了实现仿真,必须给定一个悬架跳动范围,而这个跳动范围是由麦弗逊式悬架结构所决定.由前支柱内的减振器拉伸极限长度可以折算出悬架跳动的最低的高度值;由减振器压缩的极限长度可以折算出悬架跳动的最高的高度值(注:压缩的极限长度时,前支柱内的缓冲块压缩到约2/3处即可).由此确定出悬架跳动范围在-70~65 mm之间.2.3 仿真特性参数的输出在仿真平台中,把模拟的相关条件加入并进行悬架跳动模拟.之后把仿真结果导出,针对两种方案车轮外倾角、主销内倾角和主销后倾角的变化量,把相关数据值绘制成曲线图,两种方案中各角度变化量能够显现出明显差异,四轮定位参数只要在允许的偏差范围内均符合设计要求.图3、图4、图5和图6为四轮定位参数的仿真曲线数据图.通过对比相关数据,仿真模拟出的四轮定位参数均可以控制在合格范围之内.并且通过观察曲线图发现接地点轮距的变化情况也相应的缩短了2~3 mm,相比较之下可以更有效的防止出现的车轮内偏磨现象.在实际工作中,依据上述仿真的结论,对前摆臂的结构进行了优化.并经过现场调试后试车和转向回正测试后,偏磨情况相比之前有较大改善.3 结束语通过对麦弗逊式悬架装置运动仿真模型的现场应用,顺利地达到了对车辆四轮定位参数进行有效快捷的调整.在此基础上对设计悬架和转向系统必然可以使得汽车的整车操纵性、稳定性、防止轮胎偏磨都得到很大的提高.并且对今后开发、优化悬架装置结构提供了一种思路和方法.。
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点击模拟命令，出现如下图所示，选择自动插入，然后通过 控制面板进行仿真，即可将仿真过程中部件的运动形成动画
CATIA—DMU 运动机构
仿真流程
点击编译模拟，出现如右图所示，点击生 成重放，即可生成重放文件 重放文件用于后期生成包络 使用；点击生成动画文件，即可将仿真文 件生成动画文件，如下；
减振器下部 稳定杆 稳定杆 驱动轴车轮端 驱动轴动力端
零部件
减振器上部 减振器下部
前下摆臂球销 转向节 副车架 轮胎
转向节 转向横拉杆 转向齿条
稳定杆连杆上球销 稳定杆连杆下球销 稳定杆衬套 驱动轴 驱动轴
减振器驱动
运动副 球面副(spherical ）
备注 副车架和车身刚性连接
棱形副(prismatic)
在含有转向机构的模型中，模型拥有3个驱动，左右转向增加1个 驱动，传动机构不增加模型的驱动数量
CATIA—DMU 运动机构
悬架、转向、传动系统运动副
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
车身 减振器上部
转向节 减振器下部 前下摆臂 转向节
转向横拉杆球销 转向齿条 转向器
仿真建模过程中可分模块建模，在悬架模块仿真成功的基础上进行添 加稳定杆、转向、传动；分模块建模可以更方便发现建模中的问题，整改 更方便；
CATIA—DMU 运动机构
仿真流程
建立机械装--约束固定--建立运动副（定义驱动）--运动仿真--数据采集及 后处理
1、每次运动机构中都需要一个固定件，悬架仿真中通常选择副车架或车身（车身与 副车架刚性连接）；与实际不同的是，在整车仿真中默认车身是静止不同的，轮胎 是驱动部件，通过轮胎跳动，带动悬架其他构件运动，悬架仿真的本质是在轮胎跳 动范围内，其他部件不发生运动干涉；轮胎和车身两者相对运动，可相互转换状态。 2、建立运动副，这是建模的关键，包括驱动的建立和定义。 3、运动仿真，可模拟实际悬架实际运动，生成视频、包络、单点运动轨迹和数据采 集输出。 4、后处理，对运动仿真结果及采集的数据进行处理，对悬架的合理性进行判定。
CATIA—DMU
仿真流程
激活传感器，在控制面板 中调整命令，即可在历史 数据或瞬间值中查看两部 件间的距离值；点击下图 黑框中所示图像，可将数 据图像化。
运动机构
CATIA—DMU 运动机构
仿真流程
点击下图中的 文件，可将运 动中产生的数 据以文件形式 输出，进行后 处理
CATIA—DMU 运动机构
CATIA—DMU 运动机构
悬架特性
悬架特性分为K特性和C特性。 K代表英文Kinematics，既不考虑力和质量的运动，பைடு நூலகம்只跟悬架连杆 有关的车轮运动，可以简单理解为所有元素均为理想刚体，不随力和加速 度而产生变形，CATIA中DMU运动仿真即是此类仿真，较为简单，用于间 隙校核较为理想； C代表英文Compliance，也就是由于施加力导致的变形，跟悬架中的 橡胶衬套及相关零部件变形有关的车轮运动；此类模型较为复杂，需用 ADAMS等多体运动学软件进行仿真； 悬架是底盘的灵魂，而K&C特性是悬架系统性能的表型；研究悬架， 运动学仿真是基础，悬架机构要求运动合理、无干涉等，在此之上才有性 能可言。
零部件 减振器上部 减振器下部 前下摆臂球销 转向节 副车架 轮胎 转向节 转向横拉杆 转向齿条 稳定杆连杆上球销 稳定杆连杆下球销 稳定杆衬套 驱动轴 驱动轴 轮胎 车身（副车架）
轮心驱动 运动副 球面副(spherical） 棱形副(prismatic) 球面副(spherical） 刚性副(rigid) 旋转副(revoute) 刚性副(rigid) 球面副(spherical） 通用副(universal) 棱形副(prismatic) 球面副(spherical） 通用副(universal) 旋转副(revoute) 通用副(universal) 点线副 点平面 棱形副(prismatic)
CATIA—DMU 运动机构
本文是基于汽车悬架运动仿真进行的CATIA-DMU运动机构模块的相关介绍 和讲解，其中会涉及到汽车专业知识请自行查阅理解；本次讲解主要依据麦弗 逊前悬架模型进行运动仿真，同时参杂有转向机构和传动机构，是汽车设计工 程中常用的底盘运动仿真;除底盘悬架外，车身开闭件、电器的雨刮、内饰的空 调出气栅等也均涉及运动仿真，本次在这里不一一讲解，其原理相通，且模型 搭建难易程度均低于底盘悬架。
驱动
球面副(spherical ）
悬架（可单独仿 真）
刚性副(rigid)
旋转副(revoute)
刚性副(rigid) 球面副(spherical ）
通用副(universal)
转向
棱形副(prismatic)
球面副(spherical
）
稳定杆（部分悬 稳定杆连杆上下两个球销，一个为球形副，
通用副(universal)架不含有稳定杆） 一个为通用副，为仿真系统自由度决定
CATIA—DMU 运动机构
仿真模型
基于悬架的机构的运动特性，目前有两种主流的仿真模型，主要 是由于模型中的驱动不同；悬架机构和普通的运动机构类似，需要至 少一个驱动机构，单纯的悬架运动仿真中含有两个驱动，其一是左右 两个减振器驱动，另一种则是左右轮胎（轮心）驱动。
减振器驱动能精确的反应出设计车实际的轮胎跳动量，是对悬架 行程的验证，其模型相对简单，；轮胎驱动更符合整车设计流程，由 最初定于的轮胎跳动量正向推算出减振器及其他悬架件的运动行程， 模型较为复杂，但更接近于ADAMS中的模型；两种模型对于悬架运 动机构间隙校核均适用；
备注 副车架和车身刚性连接
悬架（可单独仿 真）
转向
稳定杆连杆上下两个球销，一个
稳定杆（部分悬 为球形副，一个为通用副，为仿
架不含有稳定杆）
真系统自由度决定
传动
驱动
CATIA—DMU 运动机构
悬架、转向、传动系统运动副
CATIA中仿真是以单一的part为或单一product为为运动的最基础单元， 基于刚体连接的部件，可以放在一个part或者一个product中；运动副的 实现是通过基础的点、线、面实现的，因此，两个单独的part通过点、线、 面就可以实现运动仿真，而不必拘泥于数三维数模；通过基础的硬点信息 即可完成悬架系统的运动仿真，而且硬点可以建成可调整的，方便悬架性 能匹配过程中硬点的调整，三维数模进一步增强工程应用，避免工程中的 干涉。
旋转副(revoute)
通用副(universal) 点线副
传动
CATIA—DMU 运动机构
悬架、转向、传动系统运动副
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
车身（副车架） 减振器上部 转向节 减振器下部 前下摆臂 转向节 转向横拉杆球销 转向齿条 转向器 减振器下部 稳定杆 稳定杆 驱动轴车轮端 驱动轴动力端 试验台 轮胎
仿真流程
CATIA—DMU
点击扫掠包络体命令，如右 图所示，选择所需的重放文 件和要生成包络的部件，进 行包络生成；
运动机构
点击轨迹命令，如右图所示， 选择所需的重放文件和需要 生成轨迹的点即可生成轨迹。
CATIA—DMU 运动机构
CATIA DMU 运动副简 介
CATIA—DMU 运动机构
仿真流程
使用命令进行模拟，点击此命令可出现下图，使用命令进行仿真，其中命 令为建模中所建立的，包括其中参数。
运动仿真控制面板
运动副中驱动数量与控制面板中相对应
CATIA—DMU 运动机构
仿真流程
激活传感器---如右图所示，为测量两个部件间的 距离，在控制面板中激活传感器，出现如下图右侧 所示，显示测量两部件的距离，点击选择是