论文_UG二次开发在折迭门门泵优化设计中的应用_2008年..doc

UG二次开发在折叠门门泵优化设计中的应用 东风汽车有限公司商用车技术中心客车部车身科 郝守海 [摘要] 以UG为设计平台，利用UG的二次开发工具UG／Open GRIP对客车折叠门气动门泵进行优化设计，并建立折叠门与门泵的UG装配模型，进行运动校核。 [关键词] 折叠门 门泵 UG 二次开发 1 　前言 近年来，我国客车业迅猛发展，为适应激烈的市场竞争，各客车厂家不断推出新车型来满足客户的需求。同时在客车的设计阶段，要求对车身、底盘进行更多的结构优化分析和动态仿真分析。设计周期的缩短和工作重点的转移迫使设计者加快客车三维建模速度，提高设计效率。UG是一个优秀的机械CAD/CAE/CAM设计软件，它基于完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出任意复杂的产品模型，并提供了CAD/CAE/CAM业界最先进的编程工具集，以满足设计者二次开发的需要。GRIP（Graphics Interactive Programming）是UG内嵌的专用图形交互编程语言，用户通过GRIP语言编程能够自动完成在UG下进行的绝大部分操作。 2 　折叠门门泵设计 目前大多数轻型客车采用折叠式乘客门，其中又有大部分折叠门采用气动门泵给力（折叠门及门泵结构见图2）。设计时由于门泵布置位置不合理，导致折叠门受力不均衡，经常会出现折叠门关闭不严、门板扭曲、连接板拉裂等情况。为了解决这些问题，需要对折叠门门泵布置进行优化设计。 在设计时为了确定门泵的位置需要解决以下三个问题： 1）门泵主体相对于折叠门在高度方向上的位置； 2）门泵与折叠门连接的转轴中心B在水平方向上的位置（见图3）； 3）门泵支座转动轴心的位置，即图3中A点的位置。 第一点——门泵整体相对于门在高度方向上的位置——需要考虑到以下三点：（1）连接板固定在门拉手下方，不能与门拉手干涉；（2）门泵安装在门前座椅的下方；（3）连接板偏上安装对门受力有利，这些在设计时都比较容易解决。 第二点和第三点是相互关联的，连接转轴轴心B位置的不同会导致门泵底座水平转动轴A的位置的变化，两者关联性较强，这是布置门泵的难点所在。目前设计时，设计者往往需要先确定连接转轴轴心B点位置，然后根据折叠门开启和关闭时的状态推算出门泵底座水平转动轴A的位置。由于连接转轴轴心B点位置非常不确定，在设计过程中会产生多种结果，为了找到比较理想的布置方式，只能通过多次调节，逐渐缩小范围的方式来确定。这样手动操作方式需要许多重复工作，设计效率低，且容易导致力的分配不合理。 3 　优化设计思路及分析过程 为了改善设计效果，可通过B点位置的渐变来推算出A点位置的变动情况，从而找出两者的最佳位置。利用UG二次开发工具GRIP语言编程，就可以顺利完成定位任务。但在编程之前，先要了解一下门泵优化布置思路及运行过程。 该车门泵型号为MB50-170气动门泵（外形尺寸见附页1），泵体活塞直径D=50mm，工作行程S=170mm，压缩时水平转动轴A距连接转轴B为l1=340mm，伸展最大时水平转动轴A距连接转轴B为l2=l1+S=340mm+170mm=510mm。力的传动效率90%以上。 在气缸工作压力0.8Mpa的情况下，门泵推力计算值如下： 门泵推力 门泵拉动时气压换向，活塞有效面积受活塞杆影响，拉力T略小于推力F。 图1 折叠门门泵简图 为了方便各设计变量的论述，在此将折叠门结构进行简化（见图3），O点为折叠门转动轴轴心，B点为门泵与折叠门连接的转轴中心点，A点为门泵水平转轴中心点。线段L1与主动门平行，且L1到O点的距离为连接板上转轴孔心距O点的距离。L2为L1绕O点旋转θ（折叠门开启角度）所得，且平行于主动门的开启状态。B点为折叠门关闭时连接转轴轴心位置，B2点为折叠门开启时连接转轴轴心位置，则两点距折叠门转动轴轴心O点位置相等。 当折叠门关闭时，门泵拉伸，A点与B点最大距离为l2，以O点为圆心，l2为半径作一圆C2，则门泵支座A点必须在圆C2内。当折叠门开启时，门泵压缩，A点与B点最小距离为l1，以O点为圆心，l1为半径作一圆C3，则门泵支座A点必须在圆C3外。 图2 折叠门与门泵结构图 图3 折叠门与门泵结构图（俯视） 随着B点在L1线段上逐渐向O点方向移动，圆C2与圆C3之间 的关系经过三个阶段，分别是：两者相交、内切和圆C3在圆C2内部。分析过程如下： 圆C2与圆C3相交： 当连接板上转轴B点距折叠门转轴O点距离较远时，圆C2与圆C3相交，交点为O1和O2。为了保证门泵正常运行，门泵底座水平转动轴A点必须位于圆C2内，且位于圆C3外。从左图可以看出，此时门泵底座水平转动轴A点会处于车身外侧或上下车通道内，从实际考虑，这两种情况都不可能实现，也说明连接板上转轴B点的位置不合适，需