面向离合器大批量定制的虚拟设计仿真平台研究

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随着国际制造业向中国转移的速度进-步加快 ，当前，各行各业都在寻求更快更经济的发展模式。大批量定制的按订单设计产品是时代追求多样化发展的要求和必然趋势。离合器是汽车传动系统中与发动机相关联的重要零部件，传统设计方法是在接到客户订单后，经过行业专家对该离合器产品进行繁杂的分析计算和经验对比，分析得出各种设计参数，然后由设计人员进行二维图、三维模型设计。根据设计图纸，由相关人员制造出对应的物理样机”，经过多轮的反复试验与试制，最后得到满足客户需求的离合器产品。该过程设计周期长，成本高。通过采用数字化功能样机技术，建立起离合器总成系统的仿真模型，合理应用CAD、ANSYS、ADAMS等软件系统，全面采用数字化设计、测试与制造技术，利用虚拟样机分析收稿日期：2012-1O8作者简介：赵 澎(1990-)，男，山西大同人，主要从事车辆工程方面的研究.E-mail：376048314###qq.COrfl通信联系人：龚友平，男，讲师，博士.E-mail：gypcad###163.COITI机 电 工 程 第3O卷技术建立汽车离合器动力学分析及试验平台，能够比较真实地模拟离合器的工作状况，并按照行业标准完成综合性能模拟测试，为汽车离合器的优化设计提供依据，最终达到节省产品设计经费，缩短产品设计周期的目的。

本研究提出面向离合器大批量定制的虚拟设计仿真平台，从参数化设计、变型设计、基于ADAMS的虚拟样机设计和基于ANSYS的结构分析等4个系统探讨面向离合器大批量定制的虚拟设计仿真平台的思路及可行性。

1 离合器大批量定制的虚拟设计仿真流程1.1 离合器大批量定制的开发设计当今，由于大批量生产方式无法快速提供符合客户个性化需求的离合器 ，大批量定制技术被引入，其基本思路是：基于相似性原理、全局性原理和重用性原理，使定制离合器的生产问题通过过程重组和产品重组转化或部分转化为批量生产问题 ，通过尽可能减少离合器的内部多样化 ，增加离合器的外部多样化 ，实现以大批量的高质量、低成本和短交货期向客户提供个性化的离合器产品。该项技术包括开发设计技术、管理技术、制造技术，其中开发设计技术包括离合器产品的开发设计技术与过程的开发设计技术。

开发”是-个创造性的过程，主要任务是 ：根据产品市场预测，确定离合器新产品的工作原理；进行离合器新产品的概念设计；进行标准化、规范化；建立面向离合器大批量定制的产品模型和过程模型。

设计”的主要任务是 ：根据客户的订单需求 ，迅速提供相对正确的报价 ；利用开发过程中建立的离合器产品模型和过程模型，选用标准零部件，快速设计离合器产品和制造过程，缩短离合器产品的交货周期。

1.2 虚拟设计仿真平台总体思路本研究所述面向离合器大批量定制的虚拟设计仿真平台过程如图2所示。当接到客户的离合器产品订单时，笔者先从PDM系统实例库中查询，若有相同离合器产品实例则选择现有零部件进行制造；若无 ，则根据订单要求在相似实例的基础上进行智能化计算，并将计算结果返回系统平台，利用计算得出的相关参数驱动事物特性表和实例库中的离合器CAD模型进行变型设计，进而根据系统设定的工作流程，对图1 离合器大批量定制的基本思路编码库 · -l离合器客户订单I上离合器0 模型参数 · 智能化计算主模型库 上离合器模型变型设计蚕 Jr： 库I- i[nOnMSl ANSY有限l - 耋 元分析， l 实例库1 rl 数据库 l图2 面向离合器大批量定制的虚拟设计仿真平台过程图变型设计得到的模型进行动力学仿真及结构静力学分析 ，优化设计结果。最终将新模型导人系统数据库。在虚拟设计仿真过程中使用到的相关数据可以从基础数据库(编码库、主模型库、事物特性表(sML)库、实例库)中获龋该平台是基于PDM软件来实现离合器开发过程中数据处理和管理的。

面向大批量定制的虚拟设计仿真平台的界面如图3所示，针对虚拟仿真测试技术在离合器数字化设计过程中的应用，该平台可以实现离合器参数快速计算、离合器3D模型的自动建立，以及离合器虚拟仿真模型的自动生成，并能对虚拟测试数据和试验仿真数据进行管理。研究者进入专家系统进行离合器参数计算后，该平台界面中具有整体装配、虚拟仿真等菜单，可以通过点击相关菜单，自动跳出对应对话框，同时打开Pro/E、ADMAS、ANSYS等相关软件界面，离合器相关数据通过二次开发的软件接 口互相传输 ，实现整个离合器的数字化设计过程。