ADAMS悬置系统建模培训教程

,TDC-Powertrain Department,#,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,求新、求变、求极限,Strive for Innovation, Strive for Change, Strive for Utmost,ADAMS,发动机悬置系统建模培训,1/14/2011,一、坐标系的概念,发动机坐标系,OeXeYeZe,以曲轴中心线与发动机后端面,(RFB),的交点为坐标原点,Oe; Xe,轴平行于曲轴中心线,指向发动机前端,; Ze,轴平行与气缸线,指向缸盖,; Ye,根据右手定则确定,应与气缸中心线所在的中心面垂直,指向发动机左侧,(,从变速箱端向皮带轮端看,).,质心坐标系,OcXcYcZc,坐标原点位于质心原点,Oc;,与发动机坐标系,OeXeYeZe,各轴对应平行且方向相同的坐标系为动力总成质心坐标系,.,整车坐标系,OvXvYvZv,主机厂不同,定义各不相同,视具体情况而定,.,一、,ADAMS,坐标系的概念,ADAMS,的坐标系：,ADAMS/View,允许,Cartesian,（直角）、,Cylindrical,（圆柱）、,Spherical,（球）三种坐标系，默认情况下为直角坐标系。,ADAMS,在坐标系的运用上总共有三种形式,:,a,全局坐标系,也就是绝对坐标系，固定在地面（,Ground Part,）上，是,ADAMS,中所有零件的位置、方向、速度的度量基准坐标系。,b,零件的局部坐标系,也称零件坐标系。在建立零件的同时产生，随零件一起运动，它在全局坐标系中的位置和方向决定了零件在全局坐标系中的位置和方向。,c,标记,可以把标记分为固定标记和浮动标记两类。固定标记相对零件静止，可用于定义零件的形状、质心位置、作用与约束的位置与方向等。浮动标记相对零件运动，某些情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束,二、坐标系转换,坐标系转换在,UG,中的步骤：,1,、整车坐标系向发动机坐标系转换，经过几次使用如下命令，即可把整车坐标系转换为发动机坐标系,2,、通过画线获得质心位置后采用命令,1,即可转换到质心坐标系,整车坐标系,命令,2,命令,3,发动机坐标系,三、发动机简化模型建立及导入,一、利用,ADAMS,自带的工具条来建模,二、用,UG,建模后导入,三、悬置硬点确定,一、悬置硬点（弹性中心）的确定,衬套类：弹性中心为产品内骨架芯轴的中点。,液压悬置类：骨架上平面的中点。,块状悬置类：上骨架和橡胶的接触面的中点。,V,形块状悬置类：左边方型块的中点的延长线与右边方型块的中点的延长线的交点即为,A,点,.,弹性中心的在,A,点下面,但具体下多少并没有具体的尺寸规定,可以按,2-5,毫米来计算,.,四、,POINT,点及,MARK,点区别,Marker,具有独立,方向性,隨物件加入而,产生,格式:,Part_1.Mar_1,個別,x,y,z,座標值,Part_1.Mar_1.location1-X value,一、,POINT,和,MARK,的区别,Point,不具有獨立方向性 (依據物件的,CM,之投影),不隨物件加入而產生,格式:,Part_1.Point_1,通常用來作為幾何參數化的控制點或預先定義於空間中的定位點,利用,Table Builder,來產生變數(,Variables),四、,PONIT,点及,MARK,点建立,一、根据获得的硬点坐标可以在,ADAMS,中建立相应得点，点的坐标可以随意更改,二、在,PONIT,点的基础上添加,MARKER,点，即得到了悬置的硬点位置，该,MARK,点的位置将根据,PONIT,位置而变化,四、动力总成参数转换,在,UG,中取四个点，在,ADAMS,中做一个,MARKER,，获得发动机的实际摆角和偏角数据。,四、动力总成参数输入,初始建模时，修改质量和转动惯量、惯性积对话框,中，有一项,Inertia Reference Marker,，此项的含义,是当前输入的转动惯量、惯性积是相对于哪个,Marker,坐标系标定的，在此我们可以依据提供的参数进行设定。,四、动力总成参数输入,初始建模时，修改质量和转动惯量、惯性积对话框,中，有一项,Inertia Reference Marker,，此项的含义,是当前输入的转动惯量、惯性积是相对于哪个,Marker,坐标系标定的，在此我们可以依据提供的参数进行设定。,五、,BUSHING,建立,在,MARKER,点上添加,BUSHING,BUSHING,上的坐标系是局部坐标系，通过调整,BUSHING,上,MARKER,点的方向即可对方向进行调整。,BUSHING,的显示大小可以通过,appearance,来调整,刚度数据的输入，一般认为阻尼和扭转刚度都为零。,六、重力工况下仿真及数据分析,重力工况下的仿真是指在仅有重力情况下作一个动平衡的模拟，可以获得悬置点的受力及变形数据，用于悬置初始设计。具体操作见下图：,做完仿真后可以通过以下方式读出力、位移及转角的数据：,六、重力工况下仿真及数据分析,做一个振动分析仿真后可以读取悬置系统的模态及能量解耦情况：,六阶模态的读取,解耦率情况的读取,七、参变量设置,参变量的设定见下图所示，一般悬置分析时可以以刚度、角度以及悬置位置为变量。,另外频率以及解耦率也可以作为变量,七、参变量设置,能量参变量,Rxx,Z,的设置方法见右图：,七、优化方法介绍,1.,采用,Adams/View,Adams/Vibration,进行动刚度匹配比较直观易用。在建立完成分析模型后，首先应将各悬置点三向动刚度参数化，如右图所示。每个方向动刚度的设计变动范围应根据,2,、中对于悬置类型的介绍而设定。这样做对于缩小优化范围、更有效的获得合理结果是必要的。,依据现有的很多匹配经验，有效的优化过程看按照下述方式进行：,）首先将向和,RXX,向的解耦作为最初的优化目标。向和,RXX,向能量最大出现的阶数是不定的，可按照这样的规则进行分配，尽量不使向能量最大出现在第一阶，,RXX,向能量最大出现在第六阶。这样合适的阶数分配如下：,Z,（）,RXX,（）,/,（），（）,RXX,（）。一般保证向能量最大出现在第三阶而,RXX,向能量最大出现在第阶较易实现，可作为首先方案。若有特定要求，必须使某向能量最大出现某阶，则以上规则可不作考虑。,）一般情况下，动力总成的六阶固有频率随刚度的变动不敏感，若最初方案表明第一阶和第六阶固有频率均处于设计范围内，则此后为了提高某向能量而进行的刚度微小变动一般不会导致固有频率超出设计范围。因此优化的最初不必太多关心频率的分布情况，除非固有频率超出设计范围。,）采用多参量多目标优化方式不是一个明智的方法，根本原因是由于解耦随刚度变动的剧烈敏感性导致响应曲面拟合的困难所致。简单有效的优化设计方法如下：,八、优化方法介绍,如下图所示，使用菜单,SimulateDesign Evaluation Tools,工具中的,Design Study,同时优化向和,RXX,的解耦，在,Design Variable,中分别考察各个动刚度变动时两向解耦的最大值，在,Default Levels,中设置较大的值是非常有效的。建议采用,100,200,，而不是默认的,5,。这种优化方法可以逐个确定每个方向动刚度的初始优化方案，实际证明相当有效。,所有以上完成后，再按照同样方式逐个考察其余四个方向的解耦与各向动刚度的关系并做出适当的修正，最后查看频率分布情况。一般经过不大的工作量即可完成整个动刚度的匹配工作。,在整个动刚度匹配过程中，一些方向上的动刚度量值要做适当的控制，比如左右悬置,Z,向刚度一般较大，某些悬置某两向刚度相等，某些悬置三向刚度比例不变等等，这些都是可以非常容易的实现的。,七、非线性刚度曲线设计及处理,动刚度匹配完成之后，初始的动静刚度转换暂按照以下规律：纯胶悬置动静比为,1.4,，液压悬置动静比也暂按,1.4,定。初始得出的悬置静刚度一般即为悬置在测试时未撞击到限位块前的静刚度。,在静刚度的基础上，设计出悬置三向非线性刚度曲线，如下图：,七、非线性刚度曲线设计及处理,非线性刚度曲线设计出来以后，需要借助其他工具进行拟合以后才能导入到,ADAMS,中进行,28,种工况计算。曲线拟合可以采用,matlab,曲线拟合功能实现。拟合过程如下：,1,、输入位移和力到,matlab,中，打开,cftool,工具栏，利用,FITTING,中的,Smoothing Spline,拟合出曲线,七、非线性刚度曲线设计及处理,2,、也可以用另一种方法拟合，然后再插值,七、非线性刚度曲线设计及处理,2,、由于原来点不够，无法进行高阶拟合，需要增加点，这时需要进行插值获取更多的点，仍然利用,MATLAB,中的,CFTOOL,功能，此时可以进行,9,阶拟合了获得的公式可以代入,ADAMS,中进行工况计算了,Linear model Poly9:,f(x) = p1*x9 + p2*x8 + p3*x7 + p4*x6 + p5*x5 + p6*x4 + p7*x3 + p8*x2 + p9*x + p10Coefficients (with 95% confidence bounds):,p1 = -2.588e-007 (-2.588e-007, -2.588e-007) p2 = -6.858e-021 (-2.165e-018, 2.152e-018),p3 = 0.0001449 (0.0001449, 0.0001449) p4 = 1.866e-018 (-7.463e-016, 7.5e-016),p5 = -0.01272 (-0.01272, -0.01272) p6 = -1.289e-016 (-7.96e-014, 7.935e-014),p7 = 0.5911 (0.5911, 0.5911) p8 = 1.243e-015 (-2.768e-012, 2.77e-012),p9 = 8.779 (8.779, 8.779) p10 = 7.195e-016 (-2.253e-011, 2.253e-011),八、,28,工况分析,(-1)*(0.002725*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*6+0.07814*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*5-0.1738*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*4+0.8881*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*3+2.617*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*2+75.59*DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)-5.337),在,ADAMS,中把原来的,BUSHING,用三向力代替，在相应的力方向上输入拟合方程。在质心出进行力和扭矩的施加，就可以进行,28,中工况分析了。,八、,28,工况分析,Q&A,