CN102087670A

CN102087670A - 基于多体动力学的汽车悬架与减振系统仿真试验及设计平台

Info

Publication number: CN102087670A
Application number: CN2009101997399A
Authority: CN
Inventors: 李维佳; 严辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-08

Abstract

本发明主要是涉及一种基于多体动力学的汽车悬架与减振系统仿真试验及设计平台，及其分析方法，其步骤是通过ADMAS/View软件界面从三维参数化标准模型库中选择汽车悬架或整车的三维参数化模型；然后从轮胎文件库和道路文件库中选择适当的轮胎文件的道路文件；再修改设计参数；最后选择仿真试验条件，进行仿真分析，输出仿真分析结果；利用分析结果确定优化设计目标，对设计变量进行优化设计。本发明有益的效果是：首先本发明综合利用计算机技术、多体动力学理论和汽车试验标准，实现虚拟环境下的汽车性能仿真分析；其次利用参数化建模技术，实现汽车仿真分析的模型重用；并应用优化设计理论，实现汽车设计参数的优化设计。有益于提高汽车设计效率和质量，快速响应快速多变的国际国内市场。

Description

基于多体动力学的汽车悬架与减振系统仿真试验及设计平台

技术领域

本发明涉及计算机技术中的仿真分析技术领域，主要是利用虚拟样机技术的一种计算机辅助的轿车仿真分析方法。传统的轿车试验在物理样车试制后进行，利用计算机技术和轿车物理试验方法结合起来构成一种计算机辅助的国画真伪鉴别方法，有助于设计师提高设计质量、提高设计效率。

背景技术

传统的轿车设计与制造过程中，为了验证设计，需制造样车进行试验，当通过试验发现缺陷时，再修改设计并再用样机验证。因此设计周期长，对市场的反应慢，制造成本高。随着计算机技术的发展，计算机仿真分析技术正逐渐用于轿车设计，使设计师在设计阶段就能了解轿车的各种使用性能，不仅可以缩短产品的开发周期，而且还能极大地提高产品的设计质量，从而提升企业的竞争优势。

目前，市场提供的动力学仿真软件是面向所有机械产品仿真分析的通用软件，对于轿车分析而言，针对性差，系统操作复杂，建模工作量大，而且对使用者有很高的专业技术要求，很难实现流畅的人机交互，限制了设计师在短时间内对众多的设计方案进行全面、综合地考察。

因此，结合计算机技术、动力学仿真技术和轿车试验标准的计算机辅助的轿车仿真分析方法，具有很大的市场潜力。

发明内容

本发明要解决通用仿真分析软件技术所存在的不能很好地支持快速建模和快速仿真分析的弊端，提供一种基于参数化技术的计算机辅助轿车仿真分析方法，提高设计质量和设计效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案。这种计算机辅助的轿车仿真分析方法，其步骤如下：(1)通过ADMAS/View软件界面从三维参数化标准模型库中选择轿车悬架或整车的三维参数化模型；(2)从轮胎文件库和道路文件库中选择适当的轮胎文件的道路文件；(3)修改设计参数；(4)选择仿真试验条件，进行仿真分析；(5)输出仿真分析结果；(6)确定优化设计目标，对设计变量进行优化设计。

本发明有益的效果是：首先本发明综合利用计算机技术、多体动力学理论和轿车试验标准，实现虚拟环境下的轿车性能仿真分析；其次利用参数化建模技术，实现轿车仿真分析的模型重用；并应用优化设计理论，实现轿车设计参数的优化设计。有益于提高轿车设计效率和质量，快速响应快速多变的国际国内市场。

附图说明

图1是本发明轿车仿真分析的流程图；

图2是本发明三维参数化模型的结构图；

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步介绍：

一、本发明的整体思想：

传统的物理样车的试验方法成本高、周期长，严重影响了轿车设计的发展；动力学仿真技术的发展，极地的弥补了上述不足，但由于系统操作复杂，建模工作量大，对使用者有很高的专业技术要求，使其在轿车设计领域的应用有一定的局限。我们利用三维参数化建模和参数化仿真技术，实现快速建模和快速分析；使用专业化的菜单和对话框，方便用户在轿车设计过程中进行仿真分析；并应用优化设计理论，对涉及参数进行优化设计。

二、本发明所述的这种基于参数化模型的计算机辅助轿车仿真分析方法，其流程图如图1所示，其步骤如下：

1、选取悬架或整车三维参数化模型

悬架和整车的三维参数化模型结构图如1所示。以设计点的坐标值(x_i，y_i，z_i)为变量，表征零件形状、尺寸的变量写成各设计点坐标的函数，实现零件、部件和悬架、整车的参数化；在通过约束连接，构建各零件之间的运动关系。

2、选取轮胎文件和道路文件

在轮胎设定或修改对话框中，选择设计选用轮胎的轮胎文件以及对应试验选用的道路等级的道路文件。轮胎文件和道路文件以.tpf和.rdf的格式储存于标准数据库中。

3、输入设计参数

根据设计师的设计结果，在修改设计参考点对话框中，输入各设计点的坐标值(x_i，y_i，z_i)，软件根据建立参数化模型是建立的参数化规则，快速实现悬架或整车的快速建模。并已指定的连接方式确定零部件的运动学关系。

4、选择试验条件进行仿真分析

根据悬架或整车的试验要求，在仿真分析菜单中选择试验条件，进行运动学或动力学仿真分析，获得仿真分析结果。

5、优化分析

优化分析是软件提供的一种复杂的高级分析工具。在优化分析过程中，可以设定设计变量的变化范围，施加一定的限制以保证最优化设计处于合理的取值范围。通常，优化分析问题可以归结为：在满足各种设计条什和在指定的变量变化范围内，通过自动地选择设计变量，由分析程序求取目标函数的最大值或最小值。

在优化设计对话框中，构造优化设计的目标函数，该函数是设计者的设计目标，可以表示为设计变量的函数；再次对话框中，进一步设定需限定的设计变量的约束条件，在优化分析过程中，程序能自动地调整设计变量，以获得最大或最小的目标函数值。析过程中，程序能自动地调整设计变量，以获得最大或最小的目标函数值。

下面举例说明本方法定时器的使用方法：

假设某款轿车前悬架选用的是麦弗逊悬架，那么，可以在标准模型库中选择此种标准三维参数化模型，并按设计要求修改摆臂、减振器、转向机、转向节、弹簧等零部件的位置点和其它设计参数，获得与设计师设计的悬架一致的仿真分析悬架模型；然后再仿真分析菜单中，选择所要进行的分析试验要求，进行虚拟环境下的仿真分析试验，得到相应的不同测量函数的变化曲线。最后，可以根据设计者的意图，以某一测量值或某些测量的函数作为优化目标，对选定的设计变量进行优化设计。

整车仿真分析的过程与悬架仿真分析的过程相似。

Claims

1.一种基于多体动力学理论的计算机辅助汽车仿真设计和分析方法，

其特征是：首先建立不同轿车悬架和整车的三维参数化标准模型库，建立用于虚拟仿真分析的轮胎标准文件库和道路标准文件库，上述标准库可以扩展，用户可以在上述不同的标准库中，选取相应的悬架模型、轮胎文件、和道路文件，并采用用户化的仿真分析菜单和对话框，修改设计参数，建立仿真分析模型，选择实验条件，实现不同试验要求下的悬架和整车仿真分析。

2.根据权利要求1所述的基于多体动力学理论的计算机辅助汽车仿真设计和

分析方法，计算机辅助的轿车仿真分析方法，其特征在于：实现的主要步骤：

1)用户通过软件界面从三维参数化标准模型库中，选择不同的悬架或整车参数化模型，获得虚拟环境下的可视化三维模型；

2)利用对话框或菜单，输入各设计参数修改标准库的默认值，得到用户设计的仿真分析模型：

3)从道理标准文件库中选择道路文件，在仿真分析菜单中选择中，选择仿真分析的内容，进行仿真分析，并显示分析结果。