MSC Adams助力Kiekert設計汽車兒童座椅鎖

 

MSC Adams助力Kiekert設計汽車兒童座椅鎖的圖1

Kiekert公司擁有 150 多年的設計、開發(fā)及制造定制化鎖系統(tǒng)的歷史,在車門鎖制造方面經(jīng)驗豐富。該公司的產(chǎn)品既有側門鎖、鎖模塊、后艙及發(fā)動機罩蓋鎖,也有用于側門、平移門、行李箱蓋的各種作動器及專業(yè)解決方案,其中最重要的是嵌入到后車門中的兒童安全座椅鎖。以前,兒童安全鎖嚙合時,只能從外部打開后門。但在新車型上,可利用側門鎖內(nèi)的小電機通過開關來電子激活或停用這種安全鎖,開關通常位于司機側的門鎖開關附近。


側門鎖是一個復雜的系統(tǒng),包括電纜、凸輪、杠桿機構、聯(lián)軸節(jié)、作動器、齒輪、棘爪及鎖閂。側門鎖通過激活棘爪和鎖閂來鎖住車門,使其繞著鎖扣夾緊。鎖扣為 U 形部件,固定在 C 柱上。而兒童安全鎖是必須通過側門鎖實現(xiàn)的眾多功能中的一個,它不僅能延長車輛壽命、在較大的溫度范圍內(nèi)工作、符合噪聲和振動要求,而且在出現(xiàn)碰撞時能夠保持車鎖的完整性。

過去,Kiekert的工程師采用運動學分析和工程手冊公式等手工方法來進行側門鎖機構的初步設計。由于未能考慮到機構的動態(tài)特性,并且手冊公式無法處理機構的具體幾何結構,運動學分析的作用有限。因此,初期的機構設計操作通常無法滿足設計要求。工程師完成初步設計并進行試驗,然后根據(jù)試驗結果進行反復設計,并制作出新樣機。每一輪樣機制作的高昂費用和冗長的研制周期都會增加設計新鎖的時間和成本。采用這種設計及試驗方法,設計一個鎖機構需要6 到 18個月。

 

MSC Adams助力Kiekert設計汽車兒童座椅鎖的圖2


Adams 里可以定義機構的各種參數(shù),以齒輪為例,可選擇齒輪類型、位置、傳動比、材料及連接方式。為加速鎖的研發(fā)過程,Kiekert最近應用了虛擬樣機技術,其關鍵特征是這種虛擬驗證過程可以準確地仿真機構的性能,其中包括運動學和動態(tài)特性,同時還能考慮到機構的整體幾何結構。Kiekert公司的仿真工程師Darius Schendzielorz首先將Catia中的原始設計模型導入到 Adams 中進行仿真,并通過輸入?yún)?shù)定義兒童鎖中的齒輪、軸承及電機。例如,他通過選擇齒輪類型、位置、傳動比、材料、連接方式及其它參數(shù)對機構中的齒輪進行了定義。對塑料桿的性能進行準確建模是至關重要的。借助最新的Adams功能,DariusSchendzielorz Adams View 中通過實體創(chuàng)建柔性體,為前面提及的桿創(chuàng)建了模態(tài)中性文件(MNF)。模態(tài)中性文件包含慣性矩陣、模態(tài)振型及模態(tài)頻率等信息。然后,仿真與有限元分析項目工程師 Stelian Borlodan 在整個設計條件范圍內(nèi)對兒童安全鎖機構的性能進行了仿真。對不同溫度下的性能、假設碰撞中的載荷以及制造偏差對機構性能的可能影響進行了全面的評估。通過仿真來確定用于驅(qū)動兒童安全鎖機構的電機規(guī)格,利用動畫來幫助診斷與機構有關的問題,幫助工程師通過重新設計找到滿足全部要求的設計。


通過采用多體動力學仿真技術,Kiekert將設計兒童安全鎖機構所需的時間大幅縮短到3星期左右,這意味著新型鎖在18 個月內(nèi)就可以面市。

MSC Adams助力Kiekert設計汽車兒童座椅鎖的圖3

 

 

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