自行车链传动仿真的自动化建模
自行车变速器性能可从两个方面评价：其一与运动相关，比如如何顺利、准确地进行换挡；再一个与能量有关，如换挡过程需要的人力是多大，换挡过程的能量损失是多少。自行车链条包含许多链节，准确仿真自行车变速器需要精确计算链轮和所有链节间的接触。然而每个变速器仿真模型都需要创建许多元素，手动建模非常麻烦，尤其是需要为每个链节定义复杂的接触，极为耗时。同时，任何组件的更改设计都需要创建新的仿真模型。基于RecurDyn二次开发通过C语言编写脚本来自动化建模，可快速创建自行车传动链模型，通过优化接触建模，可缩减模型的仿真求解时间。通过定制开发，可有效地对链节的各种形状、链轮的安装角度以及链轮和销间的公差进行建模、仿真和分析。
Customer Challenges 面临的挑战
- 样机制造很难顾及零件几何形状的改变
- 物理测试存在难以测量的数据
- 链节形状的每次改变均需创建新的模型
- 大量的零件及零件间的接触，可能造成过长的仿真时间
Solutions 解决方案
- 基于C#的ProcessNet脚本自动化建模过程，在链节或链轮形状发生改变时可以通过复用实现快速建模
- 使用链节特定表面（非整个表面）的接触，可大大减少仿真计算时间
- 采用并行计算（例如8 cores）求解提升仿真速度
Process 流程
- 导入包括链节在内的自行车变速器所有部件的CAD数据
- 使用C#编写的ProcessNet脚本自动完成Bushing力、链节接触面及链轮和链节间接触的创建
- 对各个角度链轮的性能进行评价
- 对各种链节形状的性能进行评价
Key Technologies for Analysis 关键技术
- 采用强大的MBD求解器和接触算法，精确仿真包含大量零件及接触（109个链节和其它零件，648个接触）的模型
- 内置自定义脚本，可自动执行创建、修改等重复性操作
- 通过Bushing力正确表达链条的属性
- 并行计算提高计算速度
Outcomes 效果
- 使用内置的自动化定制工具快速创建自行车变速器模型
- 变速器位置、链轮安装角度、链节形状和完成换档所需时间的关系通过仿真得以成功确定
- 验证了链条脱落的可能性
- 获得了链节与其它零件间的接触力
- 确定了换档所需的力和扭矩