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T-FLEX CAD 在跑车的悬架元件设计中运用

T-FLEX CAD 在跑车的悬架元件设计中运用

目前有许多技术运动,其中之一是汽车。为了为参加各种类型的比赛准备一辆汽车,几乎每个单元都需要进行认真的工程研究。通常,工厂安装的零件不符合赛车在赛道上的要求。

在本文中,我将介绍用于为漂移学科设计跑车后悬架的技术。这种类型的赛车运动的特点是后悬架元件(以下简称杠杆)的位置有一组特定的几何参数,它允许您将后轮的外倾角设置为零,以确保最大接触轮胎和道路之间的区域(图 1)。还需要降低车辆的离地间隙以转移其重心。制造商提供的悬架调整不足以满足上述所有要求。在这方面,有必要开发和制造一组具有大调节行程的后悬架元件。除其他外,可以增加杠杆的强度并减轻其重量,


图1 后悬架元件位置的几何参数类型集

将设计杠杆的车辆是斯巴鲁翼豹 WRX GH。在图。图2为汽车悬架结构。后悬架的基础是副车架,其上连接了 4 对杠杆。


图2.后悬架设计图

第一个设计挑战是获得子帧参考几何。

由于无法从制造商处获得原始 3D 模型,因此有以下几种选择:

  • 担架的手动测量及其 3D 建模
  • 担架的3D扫描
  • 使用 CMM 获取子帧模型

最快和最简单的方法是 3D 扫描 – 这就是我选择它来实现当前阶段的原因。这种方法不是最准确的,但由于 该设计意味着完全可调的元件,然后所有的测量和制造误差都将在组装和调整过程中得到补偿。3D 扫描的结果是一个 STL 文件,它是一组三角形及其法线(图 3)。三角形的尺寸越小,生成的 3D 几何图形的精度就越高。接下来,使用T-FLEX CAD打开网格,您可以在其中分析生成的 3D 扫描、应用纹理(图 4)、测量控制点并将它们与原始零件进行比较。与真实副车架的差异在0.7mm以内。将来,生成的 3D 扫描结果将用作对手臂及其在担架中的组装进行 3D 建模的参考几何体。

图3. 扫描网格
图4. 具有叠加纹理的扫描。T-FLEX CAD 中的真实感

第二个任务是获得后关节的支撑几何形状
几何图形是使用手持测量工具和 T-FLEX CAD 中的 3D 建模获得的,因为 随后的制动系统和轮毂适配器支架建模需要高精度(图 5)。获得拳头的参考几何体后,即可将其放置在 T-FLEX CAD 3D 场景中。车轮在空间中位置的几何形状由拳头决定,拳头设置在相对于副车架的所需位置,即外倾角为零(图 6)。

图5. T-FLEX CAD中转向节的支撑几何

结果,测量了所有投影杠杆的所需长度。内置臂长调整选项再次补偿测量误差。这种后悬架布置需要 4 个可调节叉臂中的 3 个。没有计划改变车辆的轨道宽度。因此,他们正在开发:纵向和横向杠杆,喷射推力。

图6. 转向节相对于副车架的放置

为了在崎岖的道路上舒适地骑行,制造商提供了铰接式接头,它们是静音块。在运动悬架中,结构的刚度起着重要作用,因此,使用刚性球面轴承 (SHS) 代替静音块。但在某些情况下,可以使用工厂铰链来保持一个方向的柔软度。
横臂
在设计叉臂时,要考虑到转向节和副车架的连接点之间的距离。防倾杆连接点的位置取自工厂臂,并添加了额外的连接点以进行微调悬架(图 7)。

图7. 拖臂连接点

臂结构是一个折叠的钣金底座,焊接有拉板。为了组装,提供了榫槽连接。 使用钣金可以大大简化单件或小批量生产的设计。为了解决这个问题,使用了 T-FLEX CAD 钣金模块。与工厂规格相比,我们还设法使结构更轻、更坚固 25%。臂长通过臂体和铰接式末端件之间的中间套管进行调节。这使得可以直接在汽车上调节杠杆。
拖臂和喷气推力
喷气推力和拖臂的发展类似于叉臂。它们的构造非常简单。通过旋转主衬套进行调整,主衬套带有不同方向的螺纹。顺时针旋转增加长度,逆时针减少。螺母固定螺纹的位置。该方案还允许您调整长度,而无需将它们从汽车中取出。

图8. 拖臂和喷气推力

下一个开发阶段是悬架单元的 3D 组装(图 9)。制动卡钳、减震支柱和制动盘是购买的物品。在组装单元形成后,分析结构的可能交叉点和所选尺寸的正确性。

图9. 悬架总成。T-FLEX CAD 中的真实感

在分析了装配体中的所有元素后,您就可以开始制作原型了。为此,有必要准备技术模型和图纸。例如,考虑叉骨的技术准备。由于钣金零件是基础,因此在随后弯曲的切割设备上制造它们更为方便(图 10)。 这个任务可以通过 T-FLEX CAD 轻松解决!

图10. 杠杆的结构要素

该系统的功能允许您绘制图纸、草图并为进一步制造准备技术模型。T-FLEX 切割和T-FLEX CNC模块直接用于此类零件的制备和制造。为了解决优化毛坯切割的问题,需要将零件的轮廓卸载到T-FLEX Nesting模块中。零件名称和名称的数据会自动传输 – 剩下的就是设置切割参数和零件数量。

图11. T-FLEX切割中的切割方案

此外,最终的切割方案(图 11)被传输到 T-FLEX CNC 系统,您可以使用它生成切割设备的控制程序。该系统允许您接收用于激光、铣削、EDM 设备等的程序。(图 12)。

图12. T-FLEX CNC加工模拟器

接收平面坯料后,必须将它们转移进行弯曲 – 为此,绘制金属板零件的图纸及其尺寸和弯曲半径的发展(图 13)。

图13. 3D 模型和折弯草图

榫槽设计使得使用通用附件组装产品成为可能,无需辅助导体(图 14)。这极大地影响了制作原型的时间和成本。

图14、拉杆焊接工艺

在最后阶段,零件被转移进行喷漆,然后将它们安装在汽车上。

图15. 准备好的杠杆组