前橋總成、零部件造型報告

1、CAD課程實習報告-前橋總成、零部件造型報告姓名專業(yè)學號班級指導老師摘要：前橋通過懸架與車架相連，兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架和車輪之間各個方向的作用力及其力矩。本次研究對象是北京林業(yè)大學車輛實驗室中的東風貨車的前橋，依據(jù)測繪的得到的尺寸，通過CATIA對前橋的各個零件的造型，從而完成裝配，更好的理解前橋每個部件的形狀和意義。關(guān)鍵詞：Catia；前橋； 目錄1、綜述41.1引言41.2意義42、CAD造型52.1前橋的構(gòu)成52.2前橋的測量52.3CATIA-前橋主要零件造型62.3.1前梁造型62.3.2轉(zhuǎn)向拉桿102.3.3梯形臂122.3.4轉(zhuǎn)向節(jié)152.3.5輪轂152.3.6法蘭盤

2、172.3.7橫拉桿182.3.8前橋球頭及球頭銷192.4前橋的裝配192.4.1輪轂子裝配裝配如圖所示202.4.2前橋總裝配裝配如圖所示203、心得體會21參考文獻211、綜述1.1引言前橋是汽車行駛系統(tǒng)中的重要部件，其性能的優(yōu)劣直接影響整車性能的優(yōu)劣。前橋受力主要有以下幾點：前輪受到垂直力和垂直反力及由其形成的彎矩；水平方向的道路阻力和側(cè)向制動力及其形成的水平方向的彎矩；由制動力引起的轉(zhuǎn)矩等各種力均需通過前橋前梁傳遞給懸架，然后傳遞給車架。所以需要前梁有如下幾點：必須有足夠的強度和剛度，保證可靠的承受和傳遞車輪與車架間的最大作用力。應使轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷和前梁間的摩擦力盡可能小。應保證車輪正

3、確的定位角和合適的轉(zhuǎn)向角；從而保證汽車的行駛穩(wěn)定性和操縱輕便性，減輕輪胎磨耗，以延長前橋的使用壽命。1.2意義在當今汽車工業(yè)中，輕量化設計開始占據(jù)了汽車開發(fā)的主要地位。它既可以提高車輛的動力性、降低成本，又能減少能源消耗、減少污染，尤其對于重型車來說，重量每減少一噸，其百公里油耗就減少一升。但是，簡單的汽車輕量化設計卻是一把雙刃劍，它在減輕重量的同時犧牲了強度和剛度，甚至對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)壽命也會產(chǎn)生影響。在此情況下，有限元分析及輕量化在汽車產(chǎn)品研發(fā)中得到廣泛的應用。特別是對于結(jié)構(gòu)復雜的汽車零件，有限元分析和輕量化使得材料的潛能及鑄造的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮。每一種設計都需要進行實際的實踐分析，但是往往

4、實踐的成本是很高的，通過類似CATIA等軟件的三維造型，更快捷的變更尺寸，然后導入ABAQUS等相關(guān)有限元軟件中進行分析，進而可以有目的的改進和優(yōu)化，將最后得到的最優(yōu)設計投入實踐測試，這既節(jié)省了時間，又大大降低了研發(fā)成本。2、CAD造型2.1前橋的構(gòu)成本次造型的前橋為轉(zhuǎn)向橋，通過轉(zhuǎn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向系相連，能夠使轉(zhuǎn)向器輸出的轉(zhuǎn)向力傳遞到車輪以實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。前橋主要由前軸、主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動器總成、輪轂梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿總成等組成，如下圖所示。2.2前橋的測量本次測量為分組進行，各個小組根據(jù)測繪實物的不同，選取不同尺寸的測量工具進行測量。我們主要用到的是卷尺和游標卡尺。小組成員都有分工，測量和記錄同時

5、進行。以下是測量時的部分照片 圖2.2-1測量轉(zhuǎn)向推桿1 圖2.2-2測量轉(zhuǎn)向推桿2 圖2.2-測量輪轂手繪測量草圖：1）前梁草圖2）轉(zhuǎn)向節(jié)草圖2.3CATIA-前橋主要零件造型2.3.1前梁造型前梁通過鑄造制成，將通過熔煉的金屬液體澆注入鑄型內(nèi)，經(jīng)冷卻凝固后獲得所需形狀和性能的零件，之后通過多種熱處理，從而得到符合要求的力學性能。主要造型步驟：1）繪制掃掠曲線。即為前梁的彎曲曲線。2）繪制4條樣條線，即為前梁工字梁截面的輪廓面。3）根據(jù)輪廓面線和掃略線，掃掠出前梁截面。4）繪制出前梁的半部上截面，并在零件設計模式下，使用定義凸臺-第一限制-直到曲面-第二限制-直到曲面，做出前梁的實體。5）繪

6、制承載板簧截面，方法如同上一步。6）完成主銷孔制作，完善細節(jié)，板簧孔，倒角等，最后鏡像得到整個工字梁。前梁最終造型：2.3.2轉(zhuǎn)向拉桿轉(zhuǎn)向拉桿為鑄造件，在駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤后，通過轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)和助力機構(gòu)，推動轉(zhuǎn)向拉桿，轉(zhuǎn)向拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)，實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。主要造型步驟：1）繪制拉桿內(nèi)外表面輪廓線，通過拉伸命令，拉伸出內(nèi)外輪廓面。2）利用定義凸臺-第一限制-直到曲面-第二限制-直到曲面，做出拉桿實體。3）旋轉(zhuǎn)、凸臺、凹槽、螺紋、倒角等命令，完成最后的造型。轉(zhuǎn)向拉桿最終造型：2.3.3梯形臂梯形臂的存在，保證左右兩個車輪按照一定的關(guān)系轉(zhuǎn)過角度。主要造型步驟：1）建立3個點，使用樣條線工具依次連接，作為之

7、后掃掠的輪廓線。2）畫出第一個截面，使用肋命令拉伸出第一段實體。連接兩個截面的端點，凹槽命令刪掉多余的實體。3）做出旋轉(zhuǎn)體，并挖空槽。構(gòu)建第二段實體。連接兩個截面的端點，凹槽命令刪掉多余的實體。4）凸臺做出后半部分圓柱體，打螺紋，倒角，得到最終造型。梯形臂最終造型：2.3.4轉(zhuǎn)向節(jié)最終造型：2.3.5輪轂主要造型步驟：1）繪制出輪轂側(cè)面旋轉(zhuǎn)輪廓線。2）使用旋轉(zhuǎn)命令，做出輪轂大致實體。然后使用凹槽命令做出螺栓孔、定位孔、沉頭螺釘孔。3）使用凸臺、倒角、凹槽等命令，完善細節(jié)。輪轂最終造型：2.3.6法蘭盤最終造型：2.3.7橫拉桿橫拉桿最終造型：2.3.8前橋球頭及球頭銷前橋球頭最終造型：球頭銷最

8、終造型：2.4前橋的裝配前橋的左右輪轂總成的存在，所以前橋的裝配最優(yōu)的裝配方式是分為兩個左、右輪轂子裝配，然后將兩個子裝配與前梁、橫拉桿、轉(zhuǎn)向拉桿等其余零件進行總裝配。輪轂子裝配零件主要包括：輪轂、法蘭盤、裝向節(jié)、輪轂螺母、梯形臂、球頭和球頭銷。裝配的過程中，用到的主要命令有：軸對齊，面接觸，移動，固定，旋轉(zhuǎn)、偏移約束等。2.4.1輪轂子裝配裝配如圖所示 2.4.2前橋總裝配裝配如圖所示正視圖側(cè)視圖俯視圖軸測圖3、心得體會此次課設，給我最大的感受是CAE與CAD密切聯(lián)系的，CAD用來完成零件的造型，CAE做出各種有限元受力分析，根據(jù)結(jié)果再回去更新CAD的造型，從而得到最優(yōu)的設計。CAD造型的過

9、程中，首先要感謝陳老師不厭其煩的指導和講解。因為Solid Edge用多了，所以感覺CATIA中最順手的零件造型方式還是零件設計而不是創(chuàng)成式外形設計。CAD造型首先需要的零件的數(shù)據(jù)，我們在測繪時選的是前橋，它是上屆學長學姐沒有一個人選的課設對象，所以我們今年選前橋的這些同學沒有任何的參考資料，這使得前橋的造型和有限元分析困難重重。塞翁失馬，焉知非福。困難越大，我們的能力越能被調(diào)動起來。CATIA一開始困難的是無從下手，面對測繪的數(shù)據(jù)，不知道從哪里起第一筆。不過萬事開頭難，只要有了第一筆，其他的就好說了。再說，我們不怕錯誤，錯誤越多，越頻繁，我對他的影響也就越深刻。造型困難點在于前橋的零件多是一些不規(guī)則零件，不能簡單的通過凸臺、凹槽這些命令做出來。裝配又是一個大問題。裝配一開始是一個部件一個部件裝的，而不是采用子裝配的形式，又因為零件的配合問題，前前后后多次重新裝配，這個過程浪費了我大量的時間。整個課程設計，從面對實體零件測繪的無從下手，到裝配圖的出稿，這個過程苦惱過，無望過，但是還是告訴自己要善始善終。要感謝陳老師和身邊同學的幫助，才能讓我在規(guī)定時間內(nèi)完成課設。想放棄的時候，想想自己之后會不會因此而后悔。參考文獻1孫運柱.輕型卡車前橋前梁的設計