汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖屬于發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的附件，是具有獨(dú)立功能的部件。其功能旨在使其安全鎖閉，并保證機(jī)罩與車身的相對(duì)位置在行車中不得自動(dòng)開啟辐芍。發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的結(jié)構(gòu)包括鎖本體、內(nèi)開機(jī)構(gòu)和安全鎖三部分辫扯。發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖按其鎖體結(jié)構(gòu)劃分橡周，可分為鉤子鎖碗昭、舌簧鎖及卡板鎖三種形式。本文以某種車型的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖為例進(jìn)行研究膊向，該車型的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖屬于卡板鎖体笨，它的工作原理是：發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖靠鉤扣定位，采用輔助掛鉤與卡板雙重鎖緊機(jī)構(gòu)糙娃。其優(yōu)點(diǎn)在于：使用可靠烧啊，不易自動(dòng)脫開，大大提高了汽車行駛的安全性憎抡。發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖相對(duì)于汽車門鎖等端杂，其發(fā)展還具有一定差距。如何突破機(jī)械結(jié)構(gòu)的局面性湿，并向人性化纬傲、數(shù)字化的方向發(fā)展，將成為發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的發(fā)展前景肤频。

　　虛擬樣機(jī)技術(shù)（Virtual Prototype Technology）是在計(jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)叹括、分析與制造的技術(shù)，強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品投產(chǎn)之前完成設(shè)計(jì)與制造過程的相關(guān)分析宵荒，保證制造實(shí)施的可行性汁雷。在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域，虛擬樣機(jī)技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)里應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件建立樣車模型并對(duì)之進(jìn)行一系列的性能模擬仿真报咳。其中虛擬樣機(jī)（virtual prototyping侠讯，VP）就是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，建立與物理樣機(jī)相似的模型暑刃，通過優(yōu)化厢漩、集成和仿真測(cè)試得到關(guān)于該樣機(jī)的性能描述。虛擬樣機(jī)技術(shù)是在數(shù)字化設(shè)計(jì)的背景中得以實(shí)現(xiàn)的稍走，它依賴于三維數(shù)字模型的準(zhǔn)確性和參數(shù)化特性袁翁，從而可以快速地進(jìn)行分析仿真,來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。它強(qiáng)調(diào)數(shù)字化的產(chǎn)品模型及其產(chǎn)生過程现辰，將二維圖紙表達(dá)的設(shè)計(jì)構(gòu)思演變成基于三維實(shí)體模型的虛擬產(chǎn)品（虛擬樣機(jī)），建立起數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)牺闪。因?yàn)榇隧?xiàng)技術(shù)在汽車開發(fā)上的巨大作用托捆，使其在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。在汽車行業(yè)里扼漓，很多汽車制造商從虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用中獲得了巨大的收益媒卑。

　　本文以UG軟件為設(shè)計(jì)研究平臺(tái)，UG軟件是集CAD/CAM/CAE功能于一體的軟件集成系統(tǒng)醒屠。運(yùn)用其復(fù)合建模躲窜、鈑金建模鞠抑、虛擬裝配等相關(guān)參數(shù)化設(shè)計(jì)方法靠鸦，建立發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的虛擬樣機(jī)模型，并運(yùn)用UG的Motion模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析尿旅，發(fā)揮虛擬樣機(jī)軟件的特長(zhǎng)。虛擬樣機(jī)技術(shù)可以減少實(shí)物模型和樣機(jī)的投入畅廷，避免設(shè)計(jì)缺陷捕阅，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本和制造成本麸塞。

　　1 蓋鎖虛擬樣機(jī)模型的建立

　　本文研究的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖屬于卡板鎖秃臣，主要由鎖體、卡板哪工、輔助掛鉤奥此、鎖緊手柄、鎖環(huán)雁比、輔助掛鉤回位彈簧得院、鎖緊手柄回位彈簧、卡板回位彈簧和卡板回位彈簧鉤塊組成章贞。虛擬樣機(jī)技術(shù)的核心問題是虛擬樣機(jī)模型的建立祥绞，虛擬樣機(jī)模型應(yīng)是參數(shù)化的實(shí)體模型，只有這樣才能滿足用戶不斷修改從而最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)設(shè)計(jì)或變形產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求鸭限。本文首先對(duì)已有車型卡板鎖實(shí)物模型的工作原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析蜕径，對(duì)其主要部件進(jìn)行測(cè)量，然后通過UG軟件建立各個(gè)部件的三維實(shí)體模型败京。準(zhǔn)確的物理模型和方便的建模方法是應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵兜喻。在各個(gè)部件的建模過程中，主要運(yùn)用了建立草圖（Sketch）冒侧、成型特征（Form Feature）硫缓、自由形狀特征（Free Form Feature）以及鈑金特征（Sheet Metal Feature）等功能。

　　1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的鎖體模型建立

　　汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的鎖體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜阿赞，是典型的鈑金部件恭隧。利用UG鈑金設(shè)計(jì)模塊創(chuàng)建和制作了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的鎖體模型。Sheet Metal Feature（板金特征）菜單中的General Flange（通用彎邊）特征漩跋、Sheet Metal Bend（鈑金折彎）特征啃极、Sheet Metal Punch（鈑金沖壓）特征、Sheet Metal Bead（鈑金筋槽）阁檀、Sheet Metal Bridge（鈑金橋接）特征等功能被廣泛地運(yùn)用到了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的鎖體建模中粘榕。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的鎖體模型。應(yīng)用UG軟件的參數(shù)化建模方法建立各個(gè)部件的參數(shù)化實(shí)體模型羞喻，為后續(xù)的設(shè)計(jì)分析伴零、修改模型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)千覆，從而不斷提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量。

　　1．2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的虛擬裝配

　　應(yīng)用UG軟件的虛擬裝配模塊建立汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的虛擬樣機(jī)模型感桌。完成發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的各個(gè)部件的虛擬樣機(jī)模型的建立后姑裂，就可以進(jìn)行虛擬裝配了。本文采用自底向上的方法進(jìn)行虛擬裝配梦皮，使用配對(duì)約束炭分、對(duì)齊約束、正交約束剑肯、角度約束捧毛、平行約束、中心對(duì)齊約束让网、距離約束等約束條件建立配對(duì)條件呀忧，這樣一旦部件的虛擬樣機(jī)模型改變，產(chǎn)品的虛擬裝配模型即汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的虛擬樣機(jī)模型將隨著改變溃睹，實(shí)現(xiàn)了真正意義的參數(shù)化設(shè)計(jì)而账。

　　2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的虛擬分析

　　本文主要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖進(jìn)行虛擬運(yùn)動(dòng)分析，為了方便研究和分析因篇，建立了四個(gè)運(yùn)動(dòng)分析方案scenario1泞辐、scenario2、scenario3竞滓、scenario4咐吼。每種分析方案對(duì)應(yīng)著一個(gè)裝配排列。分析時(shí)若發(fā)現(xiàn)干涉或間隙過大等問題瞧佃，可以及時(shí)修改虛擬樣機(jī)模型搔献，然后在進(jìn)行分析直至滿意為止，充分發(fā)揮虛擬樣機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)袭甲，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期榛瞪，降低產(chǎn)品開發(fā)成本。

　　2．1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的運(yùn)動(dòng)模擬

　　UG的Motion模塊具有強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)仿真及分析功能赊蚁，形象的運(yùn)動(dòng)模擬很好地體現(xiàn)了虛擬樣機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用窟诈。運(yùn)動(dòng)模擬仿真的全過程大致可以分為以下幾個(gè)步驟：創(chuàng)建連桿、建立運(yùn)動(dòng)付郊片、定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)度籍、創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)模擬仿真四個(gè)步驟。本文所研究的卡板鎖的運(yùn)動(dòng)方式如下：發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板由開啟位置落下撞到輔助掛鉤焚惰，此時(shí)蓋板所帶有的勢(shì)能在鎖鉤撞擊輔助掛鉤時(shí)全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而使鎖鉤能頂開輔助掛鉤形成第一重鎖止课丢。但此時(shí)蛆存，鎖鉤所具有的動(dòng)能還不足以推動(dòng)卡板帶動(dòng)它一起運(yùn)動(dòng)步氏。這時(shí)候就需要人用手用力的按住發(fā)動(dòng)機(jī)蓋往下運(yùn)動(dòng)直到鎖構(gòu)進(jìn)入第二重鎖止位置為止；最后人手松開徒爹，鎖緊手柄在回位彈簧作用下回到初始位置并封住卡板回位的趨勢(shì)荚醒。為了方便研究和分析，本文建立了四個(gè)運(yùn)動(dòng)分析方案scenario1隆嗅、scenario2界阁、scenario3、scenario4胖喳。在四個(gè)運(yùn)動(dòng)方案中泡躯，所定義的連桿及運(yùn)動(dòng)付如表1所示。在不同的方案中丽焊，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖中各個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)主要是以旋轉(zhuǎn)為主较剃，所以應(yīng)分別為發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、卡板技健、輔助掛鉤及鎖緊手柄加上旋轉(zhuǎn)付写穴，并在運(yùn)動(dòng)付上施加恒定驅(qū)動(dòng)為運(yùn)動(dòng)函數(shù)。當(dāng)創(chuàng)建好連桿雌贱、運(yùn)動(dòng)付星肤，定義好運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)之后，就可以創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)模擬仿真了爸桨。本文采用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的方式來模擬機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)溢牡。關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析的優(yōu)點(diǎn)在于可以同時(shí)使多個(gè)運(yùn)動(dòng)付運(yùn)動(dòng)，并且每一個(gè)運(yùn)動(dòng)付所給定的步數(shù)和步長(zhǎng)可以不同肯窜。

　　2．2 裝配排列

　　由于不同的運(yùn)動(dòng)分析方案所對(duì)應(yīng)的虛擬樣機(jī)模型的裝配位置各不相同钥忌，因此應(yīng)為每一種運(yùn)動(dòng)分析方案建立相應(yīng)的裝配模型即虛擬樣機(jī)模型。裝配排列屬于UG軟件的虛擬裝配模塊纹茫，可在一個(gè)裝配模型中為組件提供多個(gè)可選組件位置虏爸，從而方便用戶在一個(gè)裝配模型中不同的可選組件位置之間進(jìn)行切換∽怨牛可以根據(jù)需要保存多個(gè)排列角雅，這樣就不必在打開裝配時(shí)分別指定所要參考的可變位置，還可以定義裝配排列來為部件中一個(gè)或多個(gè)組件指定可選位置价秉，并將這些可選位置與部件存儲(chǔ)在一起材光。裝配排列是UG NX2.0所特有的一項(xiàng)功能，它可以確定：任何子組件的可變組件定位（Variable Component Positioning 鹦赎，VCP）谍椅。運(yùn)用裝配排列功能，可以建立多個(gè)組件的不同裝配位置，為實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)分析方案奠定基礎(chǔ)雏吭。本文根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的運(yùn)動(dòng)情況锁施，設(shè)置了四種裝配排列位置。建立好四種裝配排列之后杖们，可以在裝配導(dǎo)航器中根據(jù)需要任意地切換不同的裝配排列悉抵。本文建立的虛擬樣機(jī)模型包括四個(gè)裝配排列，每個(gè)裝配排列對(duì)應(yīng)著一種運(yùn)動(dòng)分析方案摘完。

　　2．3 MPEG電影文件的生成

　　在UG的Motion模塊中提供了將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真轉(zhuǎn)化為可以播放的MPEG電影文件的功能姥饰。輸出MPEG文件的過程可以分為創(chuàng)建UG/Photo Animation照相機(jī)路徑和生成運(yùn)動(dòng)仿真的MPEG文件兩個(gè)步驟[3]。由于UG/Photo Animation必須在分析部件文件中創(chuàng)建孝治，而不能在主裝配模型中創(chuàng)建列粪。所以本文對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的四個(gè)運(yùn)動(dòng)分析方案，分別創(chuàng)建了UG/Photo Animation照相機(jī)的視點(diǎn)或路徑荆秦，再打開MPEG Output（輸出）開關(guān)篱竭，分別生成MPEG電影文件：scenario1.mpg、scenario2.mpg蚜宠、scenario3.mpg厘乱、scenario4.mpg。

　　因?yàn)榉謩e生成了四個(gè)MPEG電影文件极炎，雖然我們可以分別在各個(gè)方案中看到蓋鎖零件在不同運(yùn)動(dòng)位置的運(yùn)動(dòng)模擬潭女，但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的整個(gè)工作運(yùn)動(dòng)過程被分解在四個(gè)運(yùn)動(dòng)分析方案中，無法串聯(lián)成全程模擬嫩柑，所以使整個(gè)運(yùn)動(dòng)顯得很不連貫捍秃。而一般的播放器，如Windows操作系統(tǒng)自帶的Windows Media Player等舌捡，都只能單個(gè)的播放MPEG電影印洒，為了解決這一難題，使蓋鎖零件的全程工作運(yùn)動(dòng)直觀地展現(xiàn)在讀者面前渐位，本文選擇了超級(jí)解霸3000作為播放器瞒谱，按順序選擇所生成的MPEG電影文件：scenario1.mpg 、scenario2.mpg栋昙、scenario3.mpg萤榔、scenario4.mpg，即可將整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鎖的四個(gè)運(yùn)動(dòng)模擬仿真串聯(lián)起來鲸阻，形成電影動(dòng)畫跋涣，進(jìn)行播放。

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