基于Catia的钢板弹簧三维模型构造及运动轨迹分析
catia钢板弹簧建模流程
catia钢板弹簧建模流程
以下是卡迪亚(CATIA)钢板弹簧建模的流程:
catia钢板弹簧建模流程
1. 启动CATIA软件,创建新的Part文件。
2. 设置绘制约束和单位。
通常情况下,钢板弹簧采用毫米(mm)作为基本单位。
3. 根据设计要求,绘制弹簧的剖面草图。
通常包括矩形、圆形等基本几何图形的组合。
4. 利用拉伸功能,将二维草图拉伸生成三维实体特征。
5. 利用阵列功能,沿螺旋轨迹复制实体特征,从而生成弹簧的螺旋形状。
6. 根据需求调整螺旋半径、螺距、圈数等参数。
7. 如需生成非圆形螺旋弹簧,可以在草图中设计出所需的截面曲线,然后执行相同的拉伸和阵列操作。
8. 检查模型几何尺寸,确认符合设计要求。
9. 对于需要添加安装装置的情况,可以绘制新的草图并通过拉伸、阵列等操作生成相应零件。
10. 最后可将弹簧及其他部件组装生成产品装配体。
11. 生成模型后可进行仿真分析、渲染等后续工作。
按照上述流程逐步操作,即可在CATIA中建模出所需的钢板弹簧。
需要注意的是,对于较复杂的结构,可能需要运用局部操作、参数化等高级建模技术。
基于基础知识进行的钢板弹簧式悬架运动校核
基于基础知识进行的钢板弹簧式悬架运动校核艾磊【摘要】Use the“DMU Kinematics”orders of CATIA、Orders of UG、Vehicle structure based on knowledge,We can restrict the unsymmetrical tapered spring clamp、Symmetrical spring clamp suspension motion simulation and calculation analysis,Obtain the motion of suspension、movement principium, Whether the request around of the wheel movement and the spare parts past muster or not.%运用CATIA三维数字模型“DMU Kinematics”模块、UG建模模块、汽车构造基础知识，分别对非对称变截面钢板弹簧、对称式钢板弹簧进行运动数字模拟及模型理论计算分析，获得悬架运动模型、运动原理，验证传动轴运动滑移曲线、车轮跳动与周边件空间间隙是否符合设计要求。
【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】3页(P75-77)【关键词】传动轴;非对称变截面钢板弹簧;对称式钢板弹簧;板簧式悬架【作者】艾磊【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000【正文语种】中文【中图分类】U463.8CLC NO.:U463.8Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)11-75-03钢板弹簧式悬架运动是通过钢板弹簧的运动变形体现车轮位移的变化，本文探讨对钢板弹簧式悬架运动分析。
根据钢板弹簧式悬架体现车轮跳动的轨迹，且车轮上下跳动位置的不同，传动轴需要设计轴向移动量，进而可以获得传动轴动运包络及传动轴移动端的滑移曲线、分析传动轴的万向节工作角度及滑移量、进行相传动轴与周边件空间关系的校核，可根据车轮跳动的轨迹对车轮运动至极限位置时，车轮与周边零部件空间关系的校核。
基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究
基于多体动力学的钢板弹簧建模方法研究钢板弹簧是一种常见的机械零部件，广泛应用于汽车、航空、军工等领域。
在设计过程中，必须准确地确定其力学特性，因此需要建立相应的数学模型。
传统的理论方法主要是通过分析和求解微分方程来得到钢板弹簧的受力状态和弹性变形，但是这种方法并不适用于复杂的几何形状和非线性受力情况。
为了解决这个问题，多体动力学方法成为一种重要的建模技术。
多体动力学是一种基于质点系统的分析方法，可以考虑到各个物体之间的相互作用和碰撞，可以用于描述任意形状的结构的动力学行为。
钢板弹簧可以看作是由许多离散的质点组成的一个连续体，每个质点受到周围质点的作用力和外部力的作用。
因此，可以运用多体动力学的思想来建立钢板弹簧的模型。
钢板弹簧可以看作是由若干个薄板组成的结构，每个薄板可以看作是一个刚体，它的质量、刚度和阻尼都可以通过物理实验测量得到。
在模型中，每个薄板对应一个质点，它的位置和速度可以表示出该薄板的运动状态。
每个质点之间的作用力可以通过受力分析得到，作用力的大小和方向受到相邻质点之间的距离和速度差的影响。
在多体动力学模型中，钢板弹簧的运动可以通过求解牛顿运动方程得到。
牛顿运动方程描述了物体在受到力作用下的运动状态，可以通过数值迭代方式计算出下一个时间步的位置和速度。
因此，可以通过多体动力学方法模拟出钢板弹簧在不同外部载荷下的受力情况和形变情况，从而进一步分析和优化设计方案。
总之，多体动力学方法是一种基于质点系统的建模方法，可以用于建立任意形状的结构的动力学模型。
钢板弹簧是一种常用的机械零部件，可以通过多体动力学方法建立其数学模型。
通过该模型，可以分析钢板弹簧在复杂载荷下的受力情况和弹性变形情况，为钢板弹簧的设计和生产提供理论依据。
在应用多体动力学方法建立钢板弹簧模型时，需要首先确定模型的几何形状和材料特性。
钢板弹簧通常具有复杂的几何形状，其内部布局和刚度分布都会对受力性能产生较大的影响。
因此，需要通过数值仿真分析的方式来确定最佳的钢板弹簧设计。
基于AdamsCar的钢板弹簧建模及仿真应用研究
基于Adams/Car的钢板弹簧建模及仿真应用研究马天飞，佐安康吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室，长春 130022【摘要】：简单介绍了利用铁木辛柯梁模拟钢板弹簧的基本理论，使用MSC Adams/Car软件建立了不考虑片间摩擦作用的钢板弹簧参数化模型。
进行平行轮跳试验仿真。
将所建立的钢板弹簧悬架系统应用于某商用车整车模型，进行平顺性仿真分析并利用道路试验验证了钢板弹簧模型的正确性。
通过修改关键参数迅速重新构建钢板弹簧模型以改善整车平顺性，为改进钢板弹簧设计方案提供了依据。
【关键词】汽车，钢板弹簧，参数化建模，仿真，MSC Adams/CarThe Model And Application Research 0f Leaf-spring With MSC Adams/CarMa Tianfei, Zuo AnkangState Key Laboratory of Automobile Dynamic Simulation, Changchun 130022 Abstract: The common theory of building leaf-spring model with beam method is introduced simply. The leaf-spring model with various stiffness values is built by using MSC Adams/Car without considering the friction between the leaves. The simulation of parallel wheel travel is carried out. The full vehiclemulti-body dynamics model is created in Adams/Car. The simulation of ride performance is carried out, and its results are conformable to that of vehicle test on proving ground. Therefore, it proves that virtual prototype model is correct and believable. The stiffness value used in the simulation of ride performance can be got through adjusting the key parameters of the beam, the analysis can provide evidence in designing leaf-spring.Key words: vehicle，leaf-spring model，parametric_modeling，simulation，MSC Adams/Car1 引言随着计算机技术的发展，多体动力学方法在汽车仿真领域应用的越来越广泛。
汽车钢板弹簧有限元设计分析
摘要钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中常用的一种弹性元件。
其作用是传递车轮与车身之间的力和力矩，缓和由于路面不平而传递给车身的冲击载荷，衰减冲击载荷所引起的振动，保证车辆的行驶平顺性。
钢板弹簧结构简单，维修方便，成本低廉，在悬挂系统中可兼起导向作用，因此得到极为广泛的应用。
本文在对多片钢板弹簧结构应力有限元分析的基础上，对根据课题要求设计的钢板弹簧的合理性进行验证。
利用PRO/E软件建立钢板弹簧的三维实体模型，根据建成的钢板弹簧三维模型，利用ANSYS软件进行映射网格划分，并在两簧片的接触区域生成ANSYS软件所提供的接触单元，建立起多片钢板弹簧的有限元模型。
通过适当的特性选取，模拟簧片间的非线性接触。
模拟装配夹紧过程施加的载荷约束，并计算该过程中钢板弹簧内部产生的预应力，验证钢板弹簧设计的正确性，同时比较了少片变截面钢板弹簧相对于多片变截面钢板弹簧的优势。
关键词：多片钢板弹簧；少片变截面钢板弹簧；有限元；接触；ANSYSABSTRACTLeaf spring is an elastic component often used in dependent-type suspension on modern vehicles.It’s function is transferring the force and moment from wheel to body，decreasing the impact load from road surface，attenuating the vibration which caused by the impact load，assuring the regular running of the vehicle，Leaf spring has simpleness configuration and low manufacturing cost，it’s easy to maintain and as a guide mechanism of the suspension.Those advantages makes leaf spring be used wildly.By using the PRO/E making use of the solid model，a FE model of the multi-leaf spring is constructed by ANSYS mapped mesh.To figure out the nonlinear contact condition of the leaf spring，we use contact element type to simulate the contact region of leaf spring，and treat with the elements’attributes properly.A simulation of multi-leaf spring assemble is performed and the initial stress produced during this process is displayed，compare it to the theoretic value to confirm the FE model.Then simulate the stiffness test and calculate the stiffness value，compare it to real test value.KEY WORDS:Multi-leaf spring;taper-leaf spring;FEM;Contact;ANSYS目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1 钢板弹簧简介 (1)1.2 多片钢板弹簧国内外研究现状 (1)1.3本课题研究的内容和意义 (2)第2章悬架结构形式的选择 (3)2.1 悬架概述 (3)2.2 悬架的结构形式及选择 (3)2.2.1独立悬架 (3)2.2.2非独立悬架 (4)第3章钢板弹簧的设计 (5)3.1 结构设计分析 (5)3.1.1 钢板弹簧的布置方案 (5)3.1.2 钢板弹簧的种类 (5)3.1.3 钢板弹簧断面形状 (7)3.1.4 钢板弹簧叶片端部的形状 (8)3.1.5 弹簧卷耳 (9)3.1.6 弹簧包耳 (10)3.1.7 钢板弹簧中心螺栓 (10)3.1.8 弹簧夹箍 (11)3.2钢板弹簧设计的已知参数 (12)3.2.1 钢板弹簧计算的初始条件 (12)3.2.2 满载弧高 (13)3.2.3 钢板弹簧长度L的确定 (13)3.2.4 钢板断面尺寸及片数的确定 (13)3.3 钢板弹簧各片长度的确定 (14)3.4 钢板弹簧刚度验算 (14)3.5 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (14)3.5.1 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 (14)3.5.2 钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 (15)3.6 钢板弹簧总成弧高的核算 (16)3.7 钢板弹簧的强度验算 (17)3.7.1 后钢板弹簧应力分析 (17)3.7.2 钢板弹簧卷耳内径和弹簧销直径确定及其强度核算 (17)3.8 设计总结 (18)3.9少片变截面弹簧的设计计算 (18)第4章基于ANSYS的多片钢板弹簧的有限元分析 (19)4.1 多片钢板弹簧三维模型的建立 (19)4.1.1 Pro/e三维建模简介 (19)4.1.2 钢板弹簧三维模型的建立 (20)4.2 多片钢板弹簧有限元模型的建立 (20)4.2.1有限元分析概述 (20)4.2.2 ANSYS概述 (21)4.2.3 多片钢板弹簧有限元模型的建立 (21)4.2.4 多片钢板弹簧的接触定义 (22)4.3 多片钢板弹簧的计算结果分析 (23)4.3.1 钢板弹簧的装配过程分析 (23)4.3.2 钢板弹簧满载应力分析 (27)4.4 少片变截面钢板弹簧满载应力分析 (28)第5章结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录1 图纸潍坊学院本科毕业设计第1章绪论1.1 钢板弹簧简介板弹簧作为悬架的组成部分是汽车上非常重要的一个部件，一般用钢板组成，对整车的性能有着很大的影响。
基于Catia的钢板弹簧三维模型构造及运动轨迹分析
基于Catia的钢板弹簧三维模型构造及运动轨迹分析作者：孙超来源：《现代装饰·理论》2011年第08期摘要本文介绍了汽车用钢板弹簧的三维模型构造方法，以Catia的草图绘制为基础研究了其结构形式。
根据非独立后悬架运动学原则，利用模型的空间位置为开发平台，在整车坐标下验证钢板弹簧运动轨迹。
通过逐点对比分析与实际的偏差，保证了制作精度。
本文提出建模的及验证方法操作简单、变化灵活，易于变载荷后的后悬钢板弹簧匹配及建模。
而且较之绘图法做出的轨迹曲线更直观、更精确。
这对得到高精度的三维模型和运动分析具有重要意义。
关键词 Catia 钢板弹簧三维模型运动轨迹1.国内钢板弹簧设计的行业背景钢板弹簧作为汽车悬架中重要组成部分，对汽车性能有着重要影响。
但它并非最终产品，而是隶属于其他产品的零部件，对主机厂的依赖性很大。
过去基本上是主机厂负责悬架弹簧设计，钢板弹簧企业按图纸加工，而现在一些主机厂则需要零部件厂家共同参与产品的设计和开发。
但在现阶段车型多元化的生产机制下，同平台改型已经成为钢板弹簧量产设计的主要方向。
在已有平台的基础上，快速、准确做出改型车的零部件配套设计，已经成为主机厂对零部件企业的主要要求。
2.钢板弹簧的建模过程与运动轨迹分析3.1平台选择与研究背景Catia的sketch模块是一个具有空间约束能力的几何构造系统，它除了提供基本的线条样式之外，还能起到更贴近空间位置的作用。
这种空间开发环境可以改变二维作图的弊病，极大提高开发者的效率，更便于CAD为核心的三维模型一体化开发。
本文以某款微车的改型开发为例，在车身硬点不变的情况下，改变整车载荷后，为满足姿态角要求，重新匹配各弹簧刚度，通过构造板簧曲线完成底盘系统的后悬架三维模型。
并以绝对约束作为输入条件，绘制各个典型状态下的曲线，从而完成运动轨迹的描绘。
然后使之与教科书中的二维绘图法做出的运动轨迹对比，逐点分析偏差。
然后与实际车空、满载情况下板簧扫描出的点云位置对比，保证设计的准确性。
CATIA弹簧的创建 -工程
CATIA弹簧的创建 -工程1. 弹簧的定义和基础知识弹簧是一种能够弹性地变形并具有反弹力的机械构件。
经常用于工业、汽车工程、航空航天和机械制造等领域。
它分为压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧、扭杆弹簧等多种类型，应用环境和载荷的不同类型也不同。
1.1 弹簧的用途弹簧通常有以下使用目的：•控制或减小震动和冲击•阻尼振动•储存和释放能量•将物体或部件定位在特定位置•调节力量和压力等参数1.2 弹簧的工作原理弹簧由金属线或带制成的螺旋状构造，在外力作用下可以弹性地变形。
当外力去除时，弹簧会通过恢复力回到原来的形状和长度。
弹簧的变形量按照荷载而变化，理论上呈线性关系分布。
2. CATIA中的弹簧创建在CATIA中，可以通过几种不同的方式创建弹簧。
我们先学习最常用的方式，也是最为简单的方法。
2.1 创建基础草图首先打开CATIA软件，选择创建一个新的零件。
在草图工作区中创建一个圆，圆的大小可以通过您的工程要求进行配置。
选择适当的圆心并确定圆的半径。
然后，通过“线段”工具绘制基础形状。
将“线段”从圆的边缘向外延伸。
接下来通过基础形状的顶点，在“辅助线”工具中添加两条辅助线。
它们将帮助我们定位“弹簧”的绕线方向和位置。
选择“样条曲线”工具，在第一个基础形状的顶点处开始创建一个曲线。
在这个圆上创建尽可能平滑的曲线，并且跟随第二个辅助线的方向。
然后，选择“绕线”工具来创建弹簧的每一个绕线。
使每一个线圈之间距离相等，并且线圈平滑无间断。
通过使用“修剪”工具来移除基础形状，最终完成草图。
2.2 创建弹簧的旋转特征现在，我们将使用“旋转”工具将草图转化为弹簧的3D模型。
首先，选择“旋转特征”工具，你可以在菜单栏的“机械设计模块”中找到。
为了在3D模型中增加轴向对齐，选择并创建一个轴线的草图。
在轴线的草图中，旋转模型的每个绕线的一整个圈的距离。
选择弹簧的轴线，设置弹簧的绕制方向，并进行绕线数量注释。
此时你就成功地创建了弹簧的形状。
CATIA做运动分析
CATIA做运动分析
1.将某一单元的装配图XX-01-00复制一个重命名为：XX-01-motion，打开后将所有参与运动分析的部件以Part文件的形式置于根目录下（其中气缸杆和缸体分为两个Part），并删除所有的约束关系。
2. 将CATIA运行的模式由装配设计模式改为DMU Kinematics模式运行。
3.
4.
5. 双击装配树中的固联双击出现对话框，按下Ctrl+Shift键同时用鼠标选取其
6.
7. 选中铰支点处孔中心线对孔中心线，再选中两个在同一
8. 选中气缸旋转点处孔中心线对孔中心线，再选中两
9. 选中气缸铰接头处孔中心线对孔中心线，完成后点
10.
11.
行运动快慢的调节（数值为总运动过程所分的步数）。
12. 运动完成点
13.删除非运动部件，保存。
14.在装配设计下打开XX-01-00单元，将XX-01-Motion装入，编辑颜色使用。
本单元运动分析完成。
catia运动仿真模块讲析.
产品研发一部底盘室：马学超题目：CATIA的DMU运动机构模块功能介绍CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构•对于产品的数字模型而言，进行准确的机构运动及状态分析，是十分基本并且重要的功能。
在DMU运动机构系统中，我们可以依照运十分基本并且重要的功能在运动机构系统中我们可以依照运动学的原理，通过约束自由度的方式建立机构，并且分析机构的运动状态与移动轨迹；态与轨•本文主要提供几种基本的结合，使我们建立机构运动，并且可以本文主要提供几种基本的结合使我们建立机构运动并且可以进行动态仿真，记录运动情形，制作成影片播放；CATIA DMU运动机构CATIA—DMU 运动机构•模块简介：CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构•功能键一览：功能键览CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•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——（两种做法运动仿真）：运动仿真）1、使用命令进行模拟（可编辑传感器，导出数据，并绘制图形）；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，——生成包络体；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•运动结合点：运动结合点从左至右结合类型依次为：：旋转结合；：棱形结合；：圆柱结合；：螺钉结合；：球面结合：平面结合；：刚性结合；：点线结合；：滑动曲线结合；：滚动曲线结合；：点面结合；：通用结合；：CV结合；：齿轮结合；：架子结合；：电缆结合；：基于轴的结合；CATIA—DMU 运动机构CATIA DMU 运动机构•：旋转结合1、点击按钮，弹出右图1窗口；图12、点击右上角“新机械装置”，弹出图2窗口；图23、单击“确定”按钮，弹出图1窗口图3CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构4、图中“直线1”、“直线2”、“平面1”、“平面2”依次选取螺栓轴线、螺母轴线、螺栓垂直轴线平面、螺母垂直轴线平面，螺栓一垂直轴线平面、螺母一垂直轴线平面，并点击“偏移”与“驱动角度”按钮，如右图4显示，并单击“确定”图4CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构5、单击中的按钮，弹出右图所示窗口，然后直接左键单击螺弹出右图所示窗然后直接左键单击螺栓part，这时系统会出现“可以模拟机械装置”提示，点击确定CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构6、在左侧树中双击图中高亮显示的旋转结合，在左侧树中双击图中高亮显示的“旋转”结合，便会弹出如右图5所示窗口，在窗口‐360deg和+360deg处可修改角度范围，修改完点击确定；（注意此时机械装置自由度=0，若不为0是不能仿真的，此项尤为重要，下述每个结合均是如此，不再反复强调）图5CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构点中使用7、点击中的（使用命令进行模拟）按钮，弹出右图6所示窗口，点击“模拟”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，使构件自行转动；图6箭头标示使构件自行转动CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构•：棱形结合棱形结合1、单击（棱形结合）按钮，弹出如右图1所示窗口单击（棱形结合）按钮弹出如右图图12、点击右上角“新机械装置”按钮，弹出图2所示窗口图2 3、单击确定按钮，图1窗口变为图3所示窗口，图3CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构4、窗口中“直线1”、“直线2”、“平面1”、“平面2”、分别选择螺栓轴线、螺母轴线、螺栓中的zx平面、螺母中的zx平面（所选平面必须与所选直线平行），并点选“驱动长度”按钮，如右图4所示，并单击确定；图4CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构5、单击中的按钮，弹出右图所示窗口，然后直接左键单击螺弹出右图所示窗然后直接左键单击螺栓part，这时系统会出现“可以模拟机械装置”提示，点击确定CATIA—DMU 运动机构CATIA DMU 运动机构6、在左侧树中双击图中高亮显示的“棱形”结合，所示窗在窗便会弹出如右图5所示窗口，在窗口‐100mm 和100mm 处可修改长度范围，修改完点击确定；图5CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构点中使用7、点击中的（使用命令进行模拟）按钮，弹出右图6所示窗口，点击“模拟”下的“立刻”按钮，便可拖动上面的游标随意移动；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，使构件自行移动；图6箭头标示使构件自行移动CATIA—DMU 运动机构CATIA DMU 运动机构•圆柱结合单击（圆柱结合）按钮弹出如右图图11、单击（圆柱结合）按钮，弹出如右图1所示窗口图22、点击右上角“新机械装置”按钮，弹出图2所示窗口3、单击确定按钮，图1窗口变为图3所示窗口，图3CATIA—DMU 运动机构CATIADMU 运动机构线、螺母轴线，并点选“驱动角度”、“驱动长度”按钮如右图所示并单击确定圆长度”按钮，如右图4所示，并单击确定；（圆图4柱）结合从动件既可沿轴向转动，也可同时沿轴向移动）；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构5、单击中的按钮，弹出右图所示窗口，然后直接左键单击螺弹出右图所示窗然后直接左键单击螺栓part，这时系统会出现“可以模拟机械装置”提示，点击确定CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构6、在左侧树中双击图中高亮显示的“圆柱面”结合，便会弹出如右图5所示窗口，在窗口‐100mm和所示窗在窗100mm处可修改长度范围，在窗口‐360deg和360deg处可修改角度范围，修改完点击确定；图5CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构点中使用7、点击中的（使用命令进行模拟）按钮，弹出右图6所示窗口，点击“模拟”下的“立刻”按钮，便可拖动上面的游标随意移动和转动；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，使构件自行移动和转动；图6据就可点击下方的箭头标示使构件自行移动和转动CATIA—DMU 运动机构CATIA DMU 运动机构•螺钉结合单击（螺钉结合）按钮弹出如右图图11、单击（螺钉结合）按钮，弹出如右图1所示窗口图22、点击右上角“新机械装置”按钮，弹出图2所示窗口3、单击确定按钮，图1窗口变为图3所示窗口，图3CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构4、窗口中“直线1”、“直线2”分别选择螺栓轴线、螺母轴线，并点选“驱动角度”、或“驱动长度”按钮，如右图4所示，并单击确定；（螺钉结合可通过驱动角度和螺距的设置控制运动，也可通过驱动长度的设置控制运动）；动也可通过驱动长度的设置控制运动）图4CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构5、单击中的按钮，单击弹出右图所示窗口，然后直接左键单击螺栓part，这时系统会出现“可以模拟机械装提示点击确定；装置”提示，点击确定；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构6、在左侧树中双击图中高亮显示的“螺钉”结合，便会弹出如右图5所示窗口，在窗口“螺距”处所示窗在窗“螺距”处可修改螺栓螺母的螺距，在窗口‐360deg和360deg处可修改角度范围，修改完点击确定；图5CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构点中使用7、点击中的（使用命令进行模拟）按钮，弹出右图6所示窗口，点击“模拟”下的“立刻”按钮，便可拖动上面的游标随意移动和转动；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，使构件自行移动和转动；图6据就可点击下方的箭头标示使构件自行移动和转动CATIA—DMU 运动机构CATIA DMU 运动机构•球面结合（球头连接）单击（螺钉结合）按钮弹出如右图图11、单击（螺钉结合）按钮，弹出如右图1所示窗口图22、点击右上角“新机械装置”按钮，弹出图2所示窗口3、单击确定按钮，图1窗口变为图3所示窗口，图3CATIA—DMU 运动机构CATIA DMU 运动机构4、在窗口中，点1点选球头面，自动识别球心；在窗口中，点点2点选球套面，自动识别球心位置，如右图所示可先在p中建球点4所示，也可先在part 中建立球心点，前后然后点选时只需直接选取点就行，选选取完之后点击确定，点击确定之后，两球心会相合在一起；4图CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构5、单击中的按钮，此时系统并未自动弹出“可以模拟机械装置”窗口，在树中打开“机械装置”，发现此时的自由度=3，并不等于0，所以只有球面结合和固定件的情况下，是“球面结合”和“固定件”的情况下是不能进行仿真的，“球面结合”必须和其他带有驱动性质的结合一起使用；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•平面结合平面结合和球面结合的步骤基本一样，并且只是约束平面结合和固定件的话机械装置的自由度也不为0，需要和别需要和别的带有驱动性质的结合在一起使用；的带有驱动性质的结合在起使用CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构•刚性结合刚性结指将零件具有动式零件刚性结合是指将零件与已经具有运动形式的零件固定在一起，与其做相同的运动，或是与固定件绑定在一起不做运动；窗口中的“零件1”选择已经具有运动形式零件，“零件2”选择要与之刚性结合的零件；CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构•点曲线结合点曲线结合是指一个part以本身的一个点与另外一各part点曲线结合是指个t以本身的个点与另外各t 中的一条曲线连接点沿着曲线方向移动中的一条曲线连接，点沿着曲线方向移动；CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构将曲线固定后，这时系统并不会提示“可以模拟机械装置”，如右图所示，机械装置的自由度=3，并不为0，因为点所在的part并没限制本身的旋转自由度，所以点曲面结合也需要与其他具有驱动特性的结合配合使用；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•滑动曲线结合滑动曲线结合，顾名思义就是一条曲线沿着另一条曲线滑动，但仅仅曲线沿着另一条曲线滑动但仅仅约束滑动结合，机械装置的自由度还不为0，必须要与其他形式的结合配合使用；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•滚动曲线结合滚动曲线结合，顾名思义就是一条曲线沿着另一条曲线滚动，但仅仅曲线沿着另一条曲线滚动但仅仅约束滚动结合，机械装置的自由度还不为0，必须要与其他形式的结合配合使用；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•点曲面结合点曲面结合，顾名思义就是一个点在一个曲面上运动，但这是远远不够的，无论是方向还是转动的自由度都没有约束完全，方向还是转动的自由度都没有约束完全所以是不能够模拟仿真，也需要与其他形式的结合一起使用；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•通用结合通用结合是两个旋转结合的复合，将第一个旋转结合进行驱动的设置，第二个旋转不用设置驱动，通过通用结合，就是将第二个旋转结合的旋转零件的轴线与第个旋转结合的旋转零件的轴线连接起来，成为第个旋转件的轴线与第一个旋转结合的旋转零件的轴线连接起来成为第一个旋转零件的从动件；具体操作如下：CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构1、在蓝色零件和灰色零件之间建立旋转结合，命名为“旋转1”，并设置“驱动角度”；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构2、分别在绿色零件与灰色零件、浅蓝色零件和灰色零件之间建立旋转分别在绿色零件与灰色零件浅蓝色零件和灰色零件之间建立旋转结合，分别命名为“旋转2”、“旋转3”，这两个旋转都不设置“驱动角度”，并将灰色零件设置为固定件；旋转2旋转3CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构3、点击（通用结合）按钮，出现如下图所示窗口，“旋转1”处选择蓝色零件轴线，“旋转2”处选择绿色零件轴线，“十字销轴线方向”选择“垂直于旋转2”，点击确定；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构4、重复使用通用结合，如下图所示：“旋转1”选择绿色零件轴线，“旋”选择浅蓝色零件“十字销轴线”选择“垂直于旋转”点击确转2选择浅蓝色零件，十字销轴线选择垂直于旋转1，点击确定之后，系统便会提示“可以模拟机械装置”；CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构操作完成后，具体树的情况见右图，图中两个U形接合右图，图中两个“形接合”便是通用结合；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•CV结合CV结合与通用结合一样，CV结合只是可以同时识别连接三个旋转结合，并且也是只需第一个旋转结合设置驱动角度就行，后两个旋转结合都是随动件；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构展开左边的树可以发现展开左边的树，可以发现，cv结合就是两个通用结合的复合，而通用结合就是两个旋转结合的复合；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构•齿轮结合齿轮结合也是复合结合，也要识别两个旋转结合，所以首先要在两个齿轮和支座之间建立旋转结合；CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构点击齿轮结合，窗口中的旋转结合1、口中的“旋转结合”“旋转结合2”分别要在树中选取；比率填写小齿轮与大齿轮的分度圆直径比；旋转方向，紧挨着的两个齿轮方向相反，若两齿轮间默认有中间齿轮话，则方向相同；驱动角度依据具体情况选取主从动关系；CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构•架子结合架子结指就轮架子结合指的就是齿轮齿条的运动结合，也是复合结合，首先要在齿条和支座之间建立棱形结合，在齿轮和支座之间建立旋转结合，建立完成之后，如右图树中所示；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构点击架子结合，弹出右上图，“棱形结合”处在树中选择“棱形.1”，“旋转结合”选择“旋转.2”；比率处选择定义，弹出右中图所示窗口，“半径”处选取齿轮分度圆直径，窗口会自动生成比率，点击确定，会转至右图下所示窗口；驱动方式的地方，根据具体情况选取“棱形的驱动长度”或是“旋转示窗口驱动方式的地方根据具体情况选取“棱形的驱动长度”或是“旋转的驱动角度”，点击确定完成，即可模拟仿真；CATIA—DMU运动机构CATIA DMU 运动机构•电缆结合电缆结合是指将两个滑块用虚拟滑轮通过虚拟滑轮连接起来，所以要先在绿色滑块与支撑座、蓝色滑块与支撑座之间建立棱形结合，并在“棱形1”结合中设置驱动长度，将支撑座设置为固定件；CATIA DMU 运动机构CATIA—DMU运动机构点击按钮，弹出如右上图所示窗口，图中“棱形结合1”在左边树中选取“棱形.1”，“棱形结合2”在树中选取“棱形.2”，比率根据实际数据进行填写，驱动方式选取“棱形1的”驱动长度，设置完之后点击确定，会提示“可驱动长度设置完之后点击确定会提示“可以模拟机械装置”；。
CATIA有限元分析
实验报告目录实验一：CATIA 中的工程分析动臂应力分析问题描述解题思路操作过程实验二：电子样机运动机构模拟四连杆运动机构模拟问题描述解题思路操作过程实验三：电子样机空间分析柴油机燃油供给系中输油泵空间分析问题描述解题思路操作过程感想实验一：装载机动臂应力分析一、问题描述装载机无偏载工作时，动臂承受一定外载荷和来自车架的约束。
动臂结构示意图见图1。
图1在建立模型时，油缸假设为柔性弹簧，A铰点作为动臂的支点，允许动臂绕通过A 铰点的轴转动，B铰点是动臂油缸支点（动臂油缸的刚度假设为2.0e7N_m）。
C铰点和D铰点是外载荷的作用点。
本实例分析的工况是正铲无偏载，载荷、结构同时对称，最好取出模型的一般，通过施加对称约束，进行有限元求解。
二、解题思路1、进入并载入源文件2、前处理（施加约束和载荷）3、求解4、后处理三、操作过程1、进入并载入源文件(1)、打开文件dongbi.CATPART。
(2)、进行有限元分析前的基本设置工作。
(3)、单击Start/Analysis Simulation/Generative Structural Analysis 进入有限元分析模块，选择Static Analysis, 进入静态有限元分析，如图2所示。
图22、前处理●在A点建立刚性虚件，如下图所示。
●限定A点自由度，如下图所示。
●B点建弹簧虚件，如下图所示。
●圆锥角约束，如下图所示。
C点建刚性虚件并施加载荷在C点处创建的刚性虚件，然后利用分布力按钮在Y轴输入－2000N，Z轴输入－2000N。
，如下图所示。
在D点施加载荷在D点处的创建柔性虚件，然后利用分布力按钮在Y轴输入－2000N，Z轴输入－2000N。
用同样的方法在D点右侧的柔性虚件上施加载荷，如下图所示。
3、自动求解●计算冯米斯应力●计算数值位移●编辑图片●排列图片●生成报告按书上步骤做的，详细步骤不在此赘述，见谅。
实验二：电子样机运动机构模拟一、问题描述选择题目一，以四连杆为例来说明在CATIA V5里如何使用DMU单元中的KIN模块的放着分析功能，在KIN模块里，创建运动仿真机构（Designing a V5 Mechanism）的过程是这样的。
非独立悬架钢板弹簧的运动轨迹分析
非独立悬架钢板弹簧的运动轨迹分析张营;齐兰;张胜强;朱松【摘要】通过对非独立悬架中钢板弹簧在整车状态下的运动轨迹的分析,阐述了对称式钢板板簧、非对称式钢板弹簧运动轨迹作图法.运用中心拓展作图法,在CATIA 模块中以草图绘制为基础,对板簧和轮心轨迹进行绘制.通过DMU运动仿真模块来模拟板簧的运动方式,对对称和非对称式钢板弹簧运动轨迹进行运动仿真.运用ADAMS方法,根据非独立悬架运动学原理,以模型的空间位置为基础,在整车坐标系下得到了钢板弹簧运动轨迹.通过中心拓展作图法与ADAMS方法对比分析,验证了该方法设计的板簧在轮边、后桥、传动轴等跳动校核中的有效性.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(044)004【总页数】4页(P76-79)【关键词】非独立悬架;板簧运动轨迹;中心拓展作图法;轮心运动轨迹;DMU运动仿真【作者】张营;齐兰;张胜强;朱松【作者单位】中国汽车技术研究中心,天津 300300;华泰汽车集团有限公司,天津300111;中国汽车技术研究中心,天津 300300;中国汽车技术研究中心,天津300300【正文语种】中文【中图分类】U467.3前言随着汽车制造业市场竞争的加剧，提高整车乘坐舒适性和汽车操纵稳定性成为当前研究的热点，对汽车底盘悬架系统进行优化设计及校核尤为重要。
同时，CAE技术的发展为汽车设计及仿真优化提供了条件。
为了缩短整车的开发周期、提高准确的系统设计能力，国内各大主机厂及设计公司纷纷采用CATIA模块中DMU运动仿真进行校核。
该方法可用于整车各系统间静、动态干涉校核，缩短系统开发周期，降低设计开发费用，提高产品的准确性[1,2]。
汽车系统中存在各种复杂的运动机构，各系统均由零部件装配构成。
采用仿真方法，将设计的产品在计算机上进行试装，能及时发现设计过程中产生的各系统之间以及系统内部的静动态干涉。
钢板弹簧作为汽车非独立悬架中重要组成部分，在整车上的布置，影响整车的平顺性和操纵稳定性。
CATIA关于拉伸弹簧的参数化建模
CATIA关于拉伸弹簧的参数化建模先看图：这种拉伸弹簧叫“长臂半圆钩环拉伸弹簧”，这里面的重要尺寸只有5个：总长度：L=154.5；有效长度：l=108；有效圈数：n=42.5；弹簧中径：D=22；弹簧丝直径：d=2.5；依靠这5个参数，就可以生成这种弹簧了，但是有些限定，必须要注意。
比如总长度和有效长度之间的差，必须大于弹簧的外径；有效圈数与弹簧钢丝直径的乘机，必须小于弹簧的有效长度。
还有其他的一些限制，非弹簧专业的，也不能全部了解。
机械方面就是这样，范围特别的广，某一方面精深都不容易，要做到全面精深，只能是幻想。
我们做以下规定吧，拉钩结束线：就是图中的尺寸6直线，规定长度=2d；拉臂l2：就是上图中的尺寸11规定长度l2>=4d；螺距s：>=d，就是s=108/42.5；拉臂和螺旋线之间的圆角：规定=2d。
为了校核方便，引入了螺距，s>=d和l2>=4d同时在弹簧建模方法上，相对上次的教程，也做了些改进。
首先，定义CATIA：点击—工具—选项，出现“选项”对话框；在左边目录树里选择—常规—参数测量，在右侧的“知识工程”里选上“带值”、“带公式”、“同步关系的创建；在左边的目录树里选择—基础结构—零件基础结构，在右侧的“显示”里选上“参数”、“关系”。
点击“确定”设置完毕。
现在开始，定义参数：弹簧有效长度l=108；弹簧有效圈数n=42.5；弹簧中径D=22；弹簧丝直径d=1.5；弹簧螺距s=l/n；（s>=d）拉臂长度l2=10；（l2>=4d）弹簧总长L=l+D+d+2*l2；点击“公式”按钮，出现“公式”定义对话框，在这里就可以定义参数，和公式，先定义参数。
在默认的“实数”框里，点击“倒三角”，在里面的列表里选择“长度”，点击旁边的“新类型参数”按钮，上边的白长格里出现“长度.1”，左边的白短格里自动赋值为“0mm”。
把长白格里的“长度.1”删除，输入“弹簧有效长度l”，在左边的白短格里赋值“108”，点击“应用”，“弹簧有效长度l”参数定义成功。
基于CATIA的弹簧有限元分析
Ｄ一 弹簧 中径 ｍ ）Ｆ 弹簧工作载荷（ ） ｍ ；一 Ｎ。 经计算得弹簧参数为 ：弹簧刚度 ｋ７ ０Ｎｍ ＝ ５ ／ ｍ， 与有 限元分析结果相差 ０ ２ ． ％；有效圈数 ｎ ２ ３ ９ ＝． ， ２
按需横 向螺旋状配置在刀轴上 ，减少了行间无苗处 的风阻， 降低 了动力消耗 ， （） ３ 刀片刃 口 处采用合金镀层 ， 增加耐磨性 ， 可
翻面使 用 ， 长 了刀 片的使 用寿命 。 延
（ ）自适 应 摆动 尾轮 机构 的仿 形作 业 效果 非 常 ５ 好 ，同时能抵 消作业 过程 中因地面 不平 而造成 的部
１ ２
２ １ 年第 ２期 ０２
新疆农机化
・ 发研 究 ・ 开
４
有 限元分析一般分为前处理 、 计算分析 、 后处理
三 个 阶段 ， 目前 主流 的有 限元 分析 软 件 为 Ａ Ｓ Ｓ ＮＹ 、
ｋ ＝
（） １
ｎ旦 ： ８ ＤＦ
（） ２
Ａ Ａ Ｕ 、ＤＮ Ｂ Ｑ ＳＡ Ｉ Ａ等 ，此类软件虽然拥有强大 的结 构分析能力 ， 但其建模能力有限 ， 并且对使用者有较 高的要求。 本文使用 Ｃ ＴＡ 自 Ａ Ｉ 身的有限元分析模块 进行分析 ，利用其强大 的参数化建模 功能 ，实现 Ｃ ＤＣ Ｅ在同一系统下完成 ， Ａ ／Ａ 可随时对弹簧外形尺 寸进行更改，同时避免了使用其他软件在数模转换
尾轮升起 ， 使机具离开地面， 便于运输 。
（） ７ 该机作业后 的地块 ， 无需人工捡拾残秆 ， 节 省了劳力。 翻埋腐烂后的残秆可改善土壤结构 ， 培肥
地力。
５ 使 用效 果
（） １ 茎秆粉碎后 的茬 口高度小 于 ８ｃ 茬 口整 ｍ，
齐， 无参差不齐现象 ， 合格率达 ９ ％。 ８
基于CATIA的某重卡钢板弹簧悬架运动校核
况 ， 从而 进 行前 悬 架 运 动 校 核 ，为 悬 架 设 ’提 供 参考 。 承 载 能 力 强 ， 结 构 简 单 可 靠 ， 制 造 成 本 低 且 维 修 方 便 。在 板
簧悬 架的设 计过程中，板簧、减震器、横向稳定杆 、轮胎 与 １ 前 悬 架 结构 及 布 置 形 式
周 罔 的转 向 拉 杆 、 车 架 、 车 身 之 间 的 间 隙 校 核 是 十 分 重 要 的
的弯曲，运动较为复杂。传统板簧悬架设计时 多采用二维平 成 。铡 板 弹 簧 通 过 前 卷 耳 后 吊 耳的 方式 安装 在 车 架 纵 梁 正 下
面绘 校 核 ， 但 精 确 度 较 低 ，对 于零 部 件 较 多的 悬 架 系统 间 方 ，随前桥跳动板簧绕卷 耳转动并会 发生 弯曲变形。板簧中
稳 定 十Ｉ：纵 １、『发 纵 外 ＆ 。
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隙校 核不够 精确。近年来汽车设计人 员利用三维软件进行悬 间 通 过 板 簧 底 座 、Ｕ 型 螺 栓 和 前 桥 固 连 ，彼 此 没 有 相 对 运 动 。
架运 动 校 核 越 来 越 普 遍 ， 数 字 样 机 模 拟 仿 真 可 以 再现 悬 架 运 减 震 器 布 置 在 车 架外 侧 ， 上套 筒 安 装 在 减 震 器 支 架 ｝ ， 下 套
Ｍ ｏｔｉｏｎ Ｃｈｅｃｋｉｎｇ Ｏｆ Ｈ ｅａｖｙ Ｔｒｕｃｋ Ｌｅａｆ Ｓｐｒｉｎｇ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＣＡＴＩＡ
钢板弹簧垂直跳动轨迹简化算法
前提，即在弧长相等的条件下按几何关系推导出弦长L与半径R的
函数L=f (R)。
3 等弧长算法理论
根据几何函数关系，计算弧长固定的情况下弦长与圆弧半径 的关系：
sin(θ/2)=0.5L/R
（1）
A=2πR (θ/360)
（2）
式中，θ为圆弧的扇形角；A为圆弧弧长；R为圆弧半径；L为圆弧
弦长。
由(1)、(2)式可得出：
TECHNIC FORUM/技术论坛 2012/10
钢板弹簧垂直跳动轨迹简化算法
Shortcut Calculation Method of Vertical Motion Trail of Leaf-spring
莫立权 苏萍
MO Li-quan et al
保定长城华北汽车有限责任公司 河北高碑店 074000
b. 在两固定点间绘制钢板弹簧圆弧，给定初始半径及弦长参 数；
c. 利用CATIA草图模块中的公式编辑器，为钢板弹簧模型弦 长参数设置公式L=2*R*sin(A*90deg/PI/R)，如图2所示。
图4 圆弧近似算法（SAE圆弧）
图2 CATIA公式编辑器
公式中括号内的数值常量需给定单位，格式可参照图2进行公 式编辑。公式设置完成后，修改钢板弹簧模型圆弧半径参数，弦 长即会随之变化，同时钢板弹簧中心点的位置也会按圆弧运动规 律做相应变化。
图3 等弧长法计算模型
5 等弧长算法与SAE圆弧算法对比
美 国 汽 车 工 程 学 会 推 荐 的 “ 圆 弧 近 似 算 法 ” （ 即 “ SAE圆 弧”）为：钢板弹簧第一片重点的运动轨迹，可以用以3l/4（l为 钢板弹簧的半长）为半径，圆心在比主卷耳中心高r/2（r为主片中 心到卷耳中心的距离）的圆弧来近似描述[1]。圆弧近似算法示意图 如图4所示。
CATIA运动分析方法
运动分析的一般步骤运动分析在Catia V5 R12中的DMU Kinematics模块下的一般步骤1.创建机构运动分析不是针对单个实体的分析，而是针对一个或多个机构的分析，所以应该先确定一个机构。
通常先确定一个固定件，否则机构是不能运动的。
点击Fixed Part命令，出现如下对话框：在几何模型区，或者树形图上选择想要固定的部件，这时定义好的机构自动出现在树形图上。
2.定义约束依据下表选择合适正确的运动副。
RollSlidePointPointJointJoint一个机构要想运动，通常会有一个或多个驱动，具体要根据机构形式而定。
可以在第二步定义约束的同时进行驱动命令的定义。
例如对于圆柱副，既可以定义角度驱动，又可以定义长度驱动，或者同时定义角度驱动和长度驱动。
完全约束的条件：每个运动副约束的自由度不同，而每个驱动命令只能约束一个自由度，当机构的自由度为零时，为完全约束（小于零为过约束，大于零为欠约束）；这时系统会提示你，机构已经可以模拟了：4.设置传感器设置传感器来监测动态仿真过程，比如间隙值、碰撞、速度和加速度等。
在动态仿真过程中，可以根据传感器测量的数据来分析检查样机的设计情况。
常用以下几个命令Clash （碰撞分析）；Distance & Band Analysis （距离和区域分析）；Speed and Acceleration （速度和加速度测量）等。
（1）距离和区域分析：用于测量一个组内或者两个组内物体之间的最小距离。
在装配或运动分析中还可以进行动态测量。
点击命令： Name ：自定义名称或者选择默认名称；Type ：测量类型，一共有5种；Mimimum ，Along X ，Along Y ，Along Z ，Band Analysis定义驱动命令计算类型，有三种；Between two selection 在两个选择物体之间；Inside one selection 在一个选择物体之内；Selection Against All 选择物体与所有未选择的物体之间。
基于CATIA的某重卡钢板弹簧悬架运动校核
基于CATIA的某重卡钢板弹簧悬架运动校核张志龙【摘要】利用CATIA软件中的DMU模块,建立了某重卡钢板弹簧悬架系统的运动仿真模型.通过对模型的运动模拟,得到了前悬架各运动部件的3D包络,对悬架周边零件的安装布置进行间隙校核.相比传统的二维平面绘图校核方法,更加直观精确,为此类悬架系统的设计提供参考.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P124-126)【关键词】运动模拟;板簧悬架;间隙校核【作者】张志龙【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434【正文语种】中文【中图分类】U467前言悬架是车辆的承载机构，主要包括弹性元件、减震器、横向稳定杆等零部件。
钢板弹簧悬架是重型载货汽车常用的悬架，钢板弹簧同时起弹性元件和导向元件作用，此类悬架承载能力强，结构简单可靠，制造成本低且维修方便。
在板簧悬架的设计过程中，板簧、减震器、横向稳定杆、轮胎与周围的转向拉杆、车架、车身之间的间隙校核是十分重要的一个方面，如果布置不得当，容易与周边的部件产生干涉。
钢板弹簧作为一种弹性元件，在悬架跳动过程中伴随着自身的弯曲，运动较为复杂。
传统板簧悬架设计时多采用二维平面绘图校核，但精确度较低，对于零部件较多的悬架系统间隙校核不够精确。
近年来汽车设计人员利用三维软件进行悬架运动校核越来越普遍，数字样机模拟仿真可以再现悬架运动过程，并可以生成运动包络，可以更直观准确的进行悬架各部件之间的间隙校核。
本文借助CATIA 软件中的DMU数字样机模块，建立了钢板弹簧前悬架运动模型。
根据SAE圆弧法计算出钢板弹簧中心轨迹跳动曲线，通过点线结合命令模拟前悬架的跳动情况，从而进行前悬架运动校核，为悬架设计提供参考。
1 前悬架结构及布置形式该型重卡钢板弹簧前悬架结构如图1所示，主要由钢板弹簧、减震器、横向稳定杆及相关的支架和底座等零部件组成。
钢板弹簧通过前卷耳后吊耳的方式安装在车架纵梁正下方，随前桥跳动板簧绕卷耳转动并会发生弯曲变形。
钢板弹簧简化模型有限元分析
湖北汽车工业学院Hubei Automotive Industries Institute分析计算说明书课程名称车辆工程专业课程设计设计题目钢板弹簧简化模型的有限元分析班级 T843-2 专业车辆工程学号 20080430232 学生姓名杨强指导教师（签字）起止日期2011年 12 月 19 日- 2011 年 12 月 30 日2012年 2 月 20 日- 2012 年 2 月 24 日目录1 引言 (3)2设计要求 (3)3 分析所用数据 (4)4 分析过程 (4)4.1简化模型一的分析过程 (4)4.1.1模型的建立及网格划分 (4)4.1.2 加载与求解 (6)4.1.3 收敛性分析 (12)4.2简化模型2的分析过程 (14)4.2.1建模 (14)4.2.2网格划分 (14)4.2.3加载与求解 (15)4.2.4简化模型二的优化设计 (18)5 课程设计的心得体会 (22)6 参考文献 (22)钢板弹簧简化模型的有限元分析1 引言钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中常用的一种弹性元件。
其作用是传递车轮与车身之间的力和力矩，缓和由于路面不平而传递给车身的冲击载荷，衰减冲击载荷所引起的振动，保证车辆的行驶平顺性。
钢板弹簧结构简单，维修方便，成本低廉，在悬挂系统中可兼起导向作用，因此得到极为广泛的应用，其疲劳特性与阻尼特性对车辆行驶的可靠性和安全性有重要意义。
本文对钢板弹簧简化模型结构进行有限元分析，弄清楚其应力分布的规律。
采用各种网格对模型对模型划分，并作出了比较，计算了模型的最大misses应力和变形，用对称结构进行了计算，用目标驱动优化功能对模型做了结构优化设计。
2设计要求图2.1如图2.1所示钢板弹簧的简化模型，受力情况如上，要求：（1）采用四面体，六面体及自由方式进行网格划分，计算各情况的钢板弹簧三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；（2）采用二维单元计算模型的最大misses应力，变形；利用结构的对称性对二维模型进行计算；（3）若钢板弹簧简化模型改为图2.2，分析结构的三维简化模型的最大misses应力，变形和安全系数；图2.2（4）利用参数化研究与目标驱动的优化功能对结构进行优化设计；3 分析所用数据（1）板长900mm，宽250mm,厚25mm；（2）材料弹性模量211Gpa，泊松比0.3；（3）左右两侧各受到大小4500N的集中力；（4）中部沿宽度方向受到铅垂方向的约束；4 分析过程4.1简化模型一的分析过程：4.1.1模型的建立及网格划分：模型的建立如图4.1所示图4.1（1）采用solid187（10 Node Quadratic Tetrahedron）对模型网格划分：(单元大小：5mm) 得到节点数：206919 单元数：129894 如图4.2所示图4.2（2）采用六面体网格划分：所用到的单元为：Solid187（10 Node Quadratic Tetrahedron）Solid186（20 Node Quadratic Hexahedron）Solid186（20 Node Quadratic Wedge）Solid186（20 Node Quadratic Pyramid）得到的节点数：112079 单元数：24151 如图4.3所示图4.3（3）采用扫掠方式划分：所用到的单元：Solid186（20 Node Quadratic Hexahedron）Solid186（20 Node Quadratic Wedge）得到节点数：111485 单元数：23535 如图4.4所示图4.44.1.2 加载与求解采用四面体单元进行分析计算如下：（1）约束及加载如下：两个集中力加载在两个尖角的线上，固定支撑在底面的线上如图4.5所示图4.5求解结果如图4.6所示：位移图：最大位移3.245mm图4.6应力图如图4.7所示：最大应力960.02Mpa图4.7（2）上述结果应力值较大，出现了奇异，最大应力的部位均位于两个尖角处，且区域很小，分析可能是与实际的工况不符合，加载方式不合实际，改进如下：将中间的固定约束施加在中间整个面上，再进行求解如下：得到结果如下所示：位移图如图4.8所示：最大位移2.2374mm应力图如图4.9所示：最大应力960.02 Mpa图4.9（3）可以看出应力并没有变化，可能是两端的集中力的施加位置不合实际，考虑到钢板弹簧两端和各有一个卷耳，套在U型螺栓上，故集中力应施加在一个区域上，由一定的面积来承受此力，想到将此集中力施加在两个边角处，具体操作通过添加一个印记面来实现，如下图所示：三角形的底边长50mm，如图4.10所示图4.10网格划分采用四面体，size设置为5mm，约束低面的一条线固定支撑，集中力加载在两个印记面上：求解后最大应力为162.74Mpa,应力图如图4.11所示，应力减小较多，可见两个集中力的影响较为显著。
catia弹簧设计法超详细版
1.创建螺旋线（1）首先打开CATIA应用程序，然后在【开始Start】下拉菜单中从【形状shape】/【创成式曲面设计Generative Shape Design】打开曲面设计工作平台，如图1所示，系统弹出【零部件名称Part Name】对话框。
（2）在弹出的【零部件名称Part Name】对话框中输入弹簧的零件名称：spring，单击【确定OK】按钮。
用户也可在树状目录上右键单击，在弹出的关联菜单中选【属性Properties】，然后在选项板上修改【零部件名称Part Name】为spring，如图2所示，单击【确定OK】按钮后，树状目录也被相应修改，如图3所示。
图1 图2图3（2）单击【参考元素 Points】工具栏上的【点Point】工具按钮，系统弹出如图4所示的【点定义Point Definition】对话框。
在对话框的【点的形式Point type】选择坐标，x坐标改为11.5mm，y，z坐标分别为0mm。
单击确定。
图4图5图6（3）做第二段螺旋线，此段螺旋线在螺距4mm和螺距8mm的分界处，所以需要过渡。
单击【曲线 Curves】工具栏上的【螺旋线 Helix】工具按钮，系统弹出如图8所示的【螺旋曲线定义 Helix Curve Definition】对话框。
在对话框的【起点Start Point】中选中【Helix.1\Vertex】，在对话框的【轴 Axis】中选中【z轴 z Axis】，然后单击法则曲线，将下边的【形状 type】选中，【起始值Start Value】填4mm，【终点值End type】填8mm，如图7所示，然后单击【关闭Close】命令，结果如图8所示，单击确定。
最终结果如图9。
图8图9（5）继续第三段螺旋线,单击【曲线 Curves】工具栏上的【螺旋线 Helix】工具按钮，系统弹出如图5所示的【螺旋曲线定义 Helix Curve Definition】对话框。
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１．国内钢板弹簧设计的行业背景
钢板弹簧作为汽车悬架中重要组成部分，对汽车性能有着重要影响。
但它并非最终产品，而是隶属于其他产品的零部件，对主机厂的依赖性很大。
过去基本上是主机厂负责悬架弹簧设计，钢板弹簧企业按图纸加工，而现在一些主机厂则需要零部件厂家共同参与产品的设计和开发。
但在现阶段车型多元化的生产机制下，同平台改型已经成为钢板弹簧量产设计的主要方向。
在已有平台的基础上，快速、准确做出改型车的零部件配套设计，已经成为主机厂对零部件企业的主要要求。
２．钢板弹簧的建模过程与运动轨迹分析
3.1 平台选择与研究背景
Catia的sketch模块是一个具有空间约束能力的几何构造系统，它除了提供基本的线条样式之外，还能起到更贴近空间位置的作用。
这种空间开发环境可以改变二维作图的弊病，极大提高开发者的效率，更便于CAD为核心的三维模型一体化开发。
本文以某款微车的改型开发为例，在车身硬点不变的情况下，改变整车载荷后，为满足姿态角要求，重新匹配各弹簧刚度，通过构造板簧曲线完成底盘系统的后悬架三维模型。
并以绝对约束作为输入条件，绘制各个典型状态下的曲线，从而完成运动轨迹的描绘。
然后使之与教科书中的二维绘图法做出的运动轨迹对比，逐点分析偏差。
然后与实际车空、满载情况下板簧扫描出的点云位置对比，保证设计的准确性。
3.2 设计流程
图1 建模流程图
对于整车姿态的要求，由设计要求给出，结合外形特点、路况要求等。
对于板簧参数的提供，由以上输入条件计算得出。
实车扫描位置，由实验数据给出；二维绘图法在硬点基础上绘制得出。
3.2.1 输入要求
根据载荷变化和姿态角要求计算得到板簧设计参数，平面设计如下：
空载弧高；满载弧高
；自由弧高；
主片簧长度
、厚度、厚度；
下夹板有效长度；
前卷耳直径
；后卷耳直径；
3.2.2 主片簧曲线绘制
选取吊耳中心平面，开始按板簧图纸绘制主片簧曲线。
在约束几何关系的同时，调整圆弧长度以满足主片簧长度的设计要求，同时按照空载弧高设计出曲线，如图2：
图中曲线须满足，前卷耳中心与前吊耳轴线重合，后卷耳中心位于以后
吊耳轴线为中心半径的圆弧上。
同时须满足对称板簧设计，前弧和后弧度均为440mm。
夹紧段与水平面成。
同上述空载曲线，调整板簧弧高至满载要求，改变卷耳切点位置，调整圆弧长度满足主片簧长度设计要求，完成满载状态板状曲线的绘制，如图引入后悬中缓冲块模型，根据几何关系，由空载状态计算出缓冲块中心至主片簧中心距离，上极限位置取缓冲块压缩至1/2处，达到此状态时主片簧已出现反拉，且原曲线由两段圆弧变为四段圆弧。
完成几何约束，绘制上极限位置曲线。
如图3
将板簧向下拉至最低处，约束满足主片簧长度，做出下极限曲线，如图4。
引入减震器模型，以空载状态为约束原点，将其做伸缩运动。
其最长伸长量应比下极限位置的伸长量略大。
最大压缩量应大于缓冲块压缩至1/2处时缩短量。
将后卷耳中心与下极限曲线在后卷耳位置的切点连线，其与切线角度应小于180度。
以避免下极限时出现钢板弹簧反背现象。
3.2.3 运动轨迹分析
将上述各典型位置板簧曲线中心点连接成一条光滑曲线，形成板簧的运动轨迹，如图5。
按照教科书中二维绘图法，取出理论轨迹的圆心和半径:
旋转中心：在纵向与卷耳中心相聚/4
（为卷耳中心到前U形螺栓中心距离）；
在高度方向上与卷耳中心相聚e/2（e为卷耳半径）。
旋转半径：连接旋转中心与板簧中心安装点。
绘制出板簧理论运动曲线，如图5。
由图可见，描点法生成的轨迹线较之理论曲线有绕空载中心顺时针旋转约0.65度的趋势。
引入空载满载车体点云，取出板簧中心点位置，进行对比。
发现满载时中心点较之描点法生成的曲线X正向偏差为0.12mm，由此可说明实际曲线相对于描点曲线仍有绕空载中心的顺时针旋转趋势。
故描点曲线比理论曲线更接近与实车位置。
基于Ｃａｔｉａ的钢板弹簧三维模型构造及运动轨迹分析
孙超 中国汽车工程研究院汽车轻量化工程技术研究中心 重庆 ４０００３９
摘要 本文介绍了汽车用钢板弹簧的三维模型构造方法，以Ｃａｔｉａ的草图绘制为基础研究了其结构形式。
根据非独立后悬架运动学原则，利用模型的空间位置为开发平台，在整车坐标下验证钢板弹簧运动轨迹。
通过逐点对比分析与实际的偏差，保证了制作精度。
本文提出建模的及验证方法操作简单、变化灵活，易于变载荷后的后悬钢板弹簧匹配及建模。
而且较之绘图法做出的轨迹曲线更直观、更精确。
这对得到高精度的三维模型和运动分析具有重要意义。
关键词
Ｃａｔｉａ 钢板弹簧 三维模型 运动轨迹
/
/
设计实践 / DESIGN PRACTICE
3.2.4 板簧三维模型生成
以上已经得到板簧各状态下的曲线，取空载状态为数模状态，将空载状态下主片簧曲线通过Y 向拉伸成面并增厚，按板簧设计图纸所要求厚度宽度等完成三维模型设计，按照相贴合的偏置性原则，依次完成其他各片板簧及附
件设计。
图2
满载主片簧曲线
图3
上极限主片簧曲线
图4
下极限主片簧曲线
图5 运动轨迹分析
３．结束语
本文介绍了基于Catia 的钢板弹簧三维模型建模技术及运动轨迹分析方法，利用其强大的建模功能，以草图拉伸法为例详细介绍了建模原理、方法、步骤。
并在理论曲线和实际点云的对比下精确地给出了高精度的空载板簧模型，极大方便了变载荷后的后悬板簧再设计，缩短了制造周期，对我国发展多元型汽车工业制造技术具有重大意义，
同时也是对参数模块化设计方法的一种
有益尝试。
参考文献
[1]张英会. 弹簧手册. 机械工业出版社. 1997[2]林金木. 钢板弹簧设计计算. 汽车工程. 1995.03期[3]郑银环. 汽车钢板弹簧计算模型研究. 武汉理工大学. 2005。