基于UG的摩托车前悬挂系统的运动仿真

摘 要:利用三维设计软件UG的运动分析模块对摩托车前悬挂系统进行运动仿真,以观察整个系统的实际运动过程，并且对机构中的目的对象进行测量，跟踪和干涉检查，来判断机构的运动结果与设计是否一致，以保证前悬挂系统设计的准确性，最后将运动分析的结果以图像文件和图表的形式输出。

关键词:前悬挂系统UG运动仿真

中图分类号:U483文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0099-01

1 UG软件简介

Unigraphics(简称UG)是美国EDS公司开发的一套集CAD/CAM/CAE于一体的软件系统，他的功能极其强大，不仅具有实体设计、曲面设计、装配建模和产生工程图等设计功能,而且在设计过程中可进行机构运动仿真和有限元分析，提高了产品设计的可靠性。

2 摩托车的前悬挂系统动态仿真

运动仿真系统是对设计方案进行实时仿真，它既可以直观的观察机构之间的运动关系，发现相邻部件之间的干涉和冲突，又可以对机构的运动规律进行分析。UG运动分析的过程就是在虚拟装配的基础上对各组成部分进行运动副的创建，并且在该运动副上添加驱动，使机构运动来实现动态仿真。

本文介绍了利用UG软件对摩托车前悬挂系统进行运动仿真及分析的方法。通过动态仿真来以确定它们之间的各种动态关系是否满足设计要求，以保证前悬挂系统设计的准确性。

2.1 创建机构连杆

摩托车的前悬挂是由多个零部件组成，可以把若干个固联的零部件创建为一个连杆根据其运动的类型，将其分为四部分，创建四个连杆机构。在连杆的创建过程中必须有一个连杆与地固定，不能移动，可以设定车架是一个与地固定的连杆，可以不予定义。

打开前悬挂系统装配图，进入运动分析模块，创建了一个名为“scenario-1”的新方案。单击“运动”工具栏中“连杆/刚体”命令，打开“连杆/刚体”对话框，在名称处输入“FANGXIANGBA”，在绘图窗口中选择方向把所有零件，减震筒组件，单击“确定”完成连杆“FANGXIANBA”的创建。按照此方法创建连杆“QIANCHA”,包括前挡泥板，前叉管，前制动钳。创建连杆“QIANLUN”，包括前轮，前轮轴，前制动盘，和减速计数器。前悬挂系统三个连杆结构，如图1所示。

2.2 创建运动副并添加驱动

运动副是定义机构如何运动，即各个连杆之间的运动关系。在前悬挂系统中只应用了转动和滑动两种运动形式。

创建转动副J001。此转动副为连杆“FANGXIANGBA”与地固联的转动副。转动副J001位于连杆“FANGXIANGBA”与车架连接的关节处，该运动副第一个连杆原点即为车头管中心线的中点，矢量方向即为车头管中心线的方向。定义转动副J001的驱动，该转动副为人为给与原动力，为此转动副选择驱动为“谐波”，幅值定义为35，频率定义为55。

按照上述方法创建转动副J002。此转动副为连杆“QIANLUN”与连杆“QIANCHA”的转动副。该转动副的运动驱动力为后轮，可以为旋转副J002选择恒定驱动，位移为0，速度为10000。

继续创建滑动副J003。此滑动副为连杆“FANGIXANGBA”与连杆“QIANCHA”的滑动副。该滑动副的运动驱动为谐波，幅值定义为80，频率定义为40。如图2为前悬挂系统运动副关系及运动仿真的效果。

2.3 运动仿真分析

在进行仿真分析之前，可以在封装操作中预设需要测量，跟踪或者可能发生干涉的对象。单击“运动”工具栏中“动画”按钮，打开“分析选项”对话框，在“分析选项”对话框设定运动时间为20s，步数为250步，即每步0.08s。单击【确定】按钮，启动ADAMS解算器，进行运动分析，完成运动分析后，即弹出“动画”对话框，可以使用运动控制按钮播放或者单步的方式来进行运动仿真，即以动画的形式来观察整个摩托车前悬挂系统的运动情况。在运动仿真过程中可以设定高亮来显示运动过程中的干涉部位，并且可以选择如果该运动中存在干涉，该机构将停止运动。通过该软件可以动态分析零部件之间的干涉情况。

运动分析的结果可以输出动态仿真的图像文件，并可使用Windows Media Play等媒体播放器进行播放。仿真结果可以以生成图表的方式输出，单击“运动分析”工具条上“生成图表”，弹出“定义图表”对话框，在过滤器中选择需要分析的对象，单击【+】，则在“定义的曲线”中出现分析对象，单击【！】，则得到分析对象的相关信息。

3 结语

通过UG软件的运动模块对摩托车前悬挂系统运动过程进行了仿真分析，了解此系统各运动部件的实际变化情况。利用UG软件，可以精确快速的完成机构的三维参数化设计，运动仿真可以直观的再现机构的整个运动过程，并且能够以图像和图表的形式输出。通过仿真运动过程可判断机构的运动结果与设计是否一致，以保证前悬挂机构设计的准确性，同时仿真分析可以对机构中的对象进行测量，跟踪和干涉检查，能够及时的发现设计中的问题，加快了机构设计开发的速度。

参考文献

[1] 席俊杰，夏德伟，曹永刚.Unigraphics NX4.0中文版机械设计高级应用实例[M].北京:机械工业出版社，2007:308～333.

[2] 余成波.现代摩托车构造[M].北京:机械工业出版社,1999:250～273.

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