CN103544348A - 一种汽车底盘零部件标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车底盘零部件标定方法，涉及汽车底盘技术领域，为提高汽车底盘零部件的标定结果的准确性而发明。所述汽车底盘零部件标定方法，包括以下步骤：采集汽车在行驶过程中的轮心六分力；将所述轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，获取待标定零部件的参考载荷；以预定的形式在所述参考载荷的范围内对所述待标定零部件加载输入载荷；以预定的采样频率采集待标定零部件上的输入载荷和应变值；对所述输入载荷和应变值进行拟合，从而得到可反映输入载荷和应变值变化关系的系数，所述系数既为所述待标定零部件的标定系数。本发明一种汽车底盘零部件标定方法用于标定汽车底盘零部件。

Description

一种汽车底盘零部件标定方法

技术领域

本发明涉及汽车底盘技术领域，尤其涉及一种汽车底盘零部件标定方法。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展，各种车型上市速度越来越快，要想最大程度的满足用户需求，就需要将用户的驾驶习惯、行驶路面、驾驶速度等转化成工程语言即转化成底盘各零部件实际载荷情况，根据零部件的实际受力情况进行零部件设计、虚拟仿真分析、整车台架试验、系统台架试验、零部件台架试验，从而生产出更具竞争力的车型。

目前，主要通过以下两种方案获取零部件的载荷：

方案一：采集整车轮心六分力数据，将采集到的六分力数据输入Adams悬架虚拟模型，利用Adams软件分解出各零部件的受力情况，从而达到获取零部件的载荷的目的。但此种方法也受到很大的限制，例如零部件许多参数都是借用软件自带或动力总成系统、传动系统无法模拟等，造成分解出的零部件力也存在一定的误差。

方案二：在目标零部件上粘贴应变片，利用标准的质量砝码进行加载，手动记录载荷和应变值，并利用载荷和应变值，在Excel表中进行拟合得到标定系数，再将此零部件安装到整车上到用户道路上进行数据采集，采集完成后将该零部件的应变值乘以标定系数，从而得到该零部件的实际载荷。此种方法没有找到零部件的最大载荷，加载时砝码可能超过零部件的最大承受载荷，造成零部件塑性变形，手动记录载荷和相应的应变值，再将数据输入到Excel表中进行拟合，没有进行标定系数误差分析，从而影响最终测定的载荷的准确性。

发明内容

本发明的实施例提供一种汽车底盘零部件标定方法，可提高零部件载荷的标定结果的准确性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，包括以下步骤：采集汽车在行驶过程中的轮心六分力；将采集到的所述轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，获取待标定零部件的参考载荷；以预定的形式在所述参考载荷的范围内对所述待标定零部件加载输入载荷；以预定的采样频率采集所述待标定零部件上的输入载荷和所述待标定零部件上的应变值；对采集到的所述输入载荷和所述应变值进行拟合，从而得到可反映所述输入载荷和所述应变值变化关系的系数，所述系数既为所述待标定零部件的标定系数。

进一步地，还包括误差分析步骤，所述误差分析步骤包括：将所述标定系数和所述待标定零部件的应变值相乘，得到所述待标定零部件的计算载荷；将所述输入载荷与所述待标定零部件的计算载荷进行比较，若所述输入载荷与所述待标定零部件的计算载荷间的误差在预定的误差范围内，则标定结果可用，若在预定的误差范围外，则标定结果不可用。

进一步地，所述将采集到的所述轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，获取待标定零部件的参考载荷包括：通过机械系统动态仿真分析软件建立所述汽车的悬架模型，并将所述轮心六分力数据加载到所述悬架模型的轮心上，驱动所述悬架模型进行模拟行驶，所述机械系统动态仿真分析软件可将所述轮心六分力数据分解到各个零部件上，从而得到待标定零部件的参考载荷；或根据汽车设计理论和力学理论，人工将所述轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，从而得到待标定零部件的参考载荷。

进一步地，对采集到的所述输入载荷和所述应变值进行拟合，从而得到可反映所述输入载荷和所述应变值变化关系的系数包括：根据采集到的所述输入载荷和所述的应变值，绘制反映所述输入载荷和所述应变值的拟合曲线图；根据所述拟合曲线图，得出反映所述输入载荷和所述应变值的拟合函数；计算所述拟合函数的系数，所述系数既为所述标定系数。

进一步地，所述以预定的采样频率采集所述待标定零部件上的输入载荷和所述待标定零部件上的应变值包括：读取待标定零部件上的输入载荷；根据所述待标定零部件的参考载荷，在所述待标定零部件上粘贴应变片，并将所述应变片组成应变电路，通过所述应变片采集所述待标定零部件上的应变值。

优选地，所述应变电路为全桥应变电路。

进一步地，所述预定的加载形式包括：在所述参考载荷的范围内，对所述待标定零部件以频率为0.2Hz的正弦波加载载荷。

具体地，在所述参考载荷的范围内，对所述待标定零部件以0.2Hz的正弦波加载载荷的次数为5次。

优选地，所述预定的采样频率为50Hz。

优选地，所述预定的误差范围为0～2%。

本发明实施例提供的汽车底盘零部件标定方法，通过分解汽车轮心六分力获取待标定零部件的参考载荷，在参考载荷范围内对待标定零部件加载输入载荷，根据采集到的输入载荷和待标定零部件应变值的关系，得出能反应输入载荷和应变值关系的标定系数，所述标定系数既为标定过程的结果，由于汽车轮心六分力可包括拉、压、扭、转等载荷形式及大小，因此在分解轮心六分力后得到的参考载荷可较为全面的反映待标定零部件的载荷情况，并可为加载的输入载荷提供范围，由此，避免了因加载的载荷过大而使待标定零部件产生塑性变形，损坏待标定零部件，且由于所述标定系数是通过分析所述输入载荷和所述应变值的关系得到的实验数据，相较于通过理论方法得到的理论数据更加准确。

附图说明

图1为本发明实施例汽车底盘零部件标定方法的流程图；

图2为本发明实施例汽车底盘零部件标定方法中的全桥应变电路图；

图3为本发明实施例汽车底盘零部件标定方法中输入载荷和应变值的拟合曲线图；

图4为本发明实施例汽车底盘零部件标定方法的输入载荷的误差分析图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例一种汽车底盘零部件标定方法进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，本发明实施例所述的汽车底盘零部件标定方法，包括以下步骤：

S1、采集汽车在行驶过程中的轮心六分力；

S2、将采集到的所述轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，获取待标定零部件的参考载荷；

S3、以预定的形式在所述参考载荷的范围内对所述待标定零部件加载输入载荷；

S4、以预定的采样频率采集所述待标定零部件上的输入载荷和所述待标定零部件上的应变值；

S5、对采集到的所述输入载荷和所述应变值进行拟合，从而得到可反映所述输入载荷和所述应变值变化关系的系数，所述系数既为所述待标定零部件的标定系数。

本发明实施例提供的汽车底盘零部件标定方法，通过分解汽车轮心六分力获取待标定零部件的参考载荷，在参考载荷范围内对待标定零部件加载输入载荷，根据采集到的输入载荷和待标定零部件应变值的关系，得出能反应输入载荷和应变值关系的标定系数，所述标定系数既为标定过程的结果，由于汽车轮心六分力可包括拉、压、扭、转等载荷形式及大小，因此在分解轮心六分力后得到的参考载荷可较为全面的反映待标定零部件的载荷情况，并可为加载的输入载荷提供范围，由此，避免了因加载的载荷过大而使待标定零部件产生塑性变形，损坏待标定零部件，且由于所述标定系数是通过分析所述输入载荷和所述应变值的关系得到的实验数据，相较于通过理论方法得到的理论数据更加准确，进而使得通过标定系数和应变值得出汽车底盘零部件的实际载荷更加准确。

为了提高标定结果的准确性，本发明实施例提供的汽车底盘零部件标定方法，还包括误差分析步骤，误差分析步骤可包括：

将标定系数与采集到的待标定零部件的应变值相乘，乘积即为待标定零部件的计算载荷；

将输入载荷与计算载荷进行比较，若输入载荷与计算载荷间的误差在预定的误差范围内，则标定结果可用，即标定系数可用于计算汽车底盘零部件的实际载荷，若在预定的误差范围外，则标定结果不可用，即标定系数不可用于计算汽车底盘零部件的实际载荷。

由于采集到的输入载荷和应变值为一系列离散的数据，且由于标定过程中可能存在误差，使得采集到的输入载荷和应变值的变化关系与经拟合得到的标定系数所反映的载荷和应变值的变化关系间存在偏差，即输入载荷与将标定系数与应变值相乘得到计算载荷间存在误差，参照图4，图4中横轴为输入载荷，纵轴为输入载荷与计算载荷间的误差，途中曲线可表示当对待标定零部件加载输入载荷时，计算载荷与输入载荷间的误差的变化趋势，因此可通过判断计算载荷与输入载荷间的误差是超出预定范围，来判断标定系数是否可用，若计算载荷与输入载荷间的误差超出预定的误差范围，则标定系数无法反映输入载荷和应变值间的关系，标定系数不可用于计算汽车底盘零部件的实际载荷，需要对标定过程进行检查，并重新进行标定，若计算载荷与输入载荷间的误差在预定的误差范围内，则标定系数可以反映输入载荷和应变值间的关系，标定系数可用于计算汽车底盘零部件的实际载荷。

将轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，并获取待标定零部件的参考载荷的方法可包括：

利用机械系统动态仿真分析软件，通过车型模型、轴套刚度、减震器刚度等建立汽车的悬架模型，并将轮心六分力数据加载到悬架模型的轮心上，再驱动悬架模型进行模拟行驶，机械系统动态仿真分析软件可将轮心六分力数据分解到汽车底盘的各个零部件上，从而得到待标定零部件的参考载荷；或

根据汽车设计理论和力学理论，人工将获取到的轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，从而得到待标定零部件的参考载荷。

由于汽车底盘结构较为复杂且零部件较多，直接采集每个零部件所承受的载荷难度较大，因此可通过机械系统动态仿真分析软件建立汽车悬架模型并分解汽车轮心六分力，进而获取待标定零部件的参考载荷，由于建立悬架模型时，利用了车型模型、轴套刚度、减震器刚度等数据，因此机械系统动态仿真分析软件可较为真实的模拟汽车的结构和行驶状态，并能对载荷进行分解，且操作简单，由此，可实现自动分解汽车轮心六分力，并获取待标定零部件的参考载荷的功能，并避免通过复杂的分析和计算分解轮心六分力的过程；还可通过理论方法分解汽车轮心六分力，并获取参考载荷，利用现有的汽车设计理论和力学理论，分解轮心六分力，通过人工分析和计算即可实现，不需要专门设备或软件，从而可降低成本。

对采集到的输入载荷和应变值进行拟合，从而得到可反映输入载荷和应变值变化关系的系数的方法可包括：

根据采集到的输入载荷和应变值，绘制反映输入载荷和应变值的拟合曲线图；

根据拟合曲线图，得出反映输入载荷和应变值的拟合函数；

计算拟合函数的系数，该系数即为标定系数。

由于采集到的输入载荷和应变值为一系列离散的数据，所以难以直接得到输入载荷和应变值的变化关系，因此可利用能反映输入载荷和应变值的拟合曲线图，得出拟合函数，再通过待定系数法计算得出函数的系数，即标定系数，参照图3，图3中横轴为应变值，纵轴为载荷，输入载荷和应变值的拟合曲线为通过原点的斜线，所属斜线的斜率既为标定系数，由此，便可通过标定系数反映输入载荷和应变值的对应关系。

以预定的采样频率采集待标定零部件上的输入载荷和应变值的方法可包括：

读取待标定零部件上的输入载荷；

根据待标定零部件的参考载荷，在待标定零部件上粘贴应变片，并将应变片组成应变电路，通过应变片采集待标定零部件上的应变值。

对待标定零部件进行加载输入载荷，可根据待标定零部件承受载荷的形式选择符合载荷形式的标定设备进行，因此，可直接从标定设备读取输入载荷，不用专门的设备对待标定零部件进行测量，使标定过程得以简化，同时，由于专门用于采集零部件应变的设备，成本较高，因此可通过组成应变电路的应变片采集应变，由此，可节约设备成本，且输入载荷和粘贴应变片的过程，操作简单，便于调节。

为进一步提高标定结果的准确性，应变电路的形式可为全桥应变电路或半桥应变电路，优选全桥应变电路。参照图2，图2中R1、R2、R3和R4为应变片，U_A为输入电压，U_B为输出电压，根据公式

可计算待测零部件的应变值，公式中ε₁、ε₂、ε₃和ε₄分别为R1、R2、R3和R4的应变值，ε₁-ε₂+ε₃-ε₄的值为待测零部件的应变值，K为应变系数，由于全桥应变电路采集应变的灵敏度高于半桥应变电路，因此全桥应变电路采集的应变的精度更高，使采集的应变更加准确，由此，可进一步提高标定结果的准确性。

预定的加载形式可优选在参考载荷的范围内，对待标定零部件以频率为0.2Hz的正弦波加载载荷。所述正弦波可为一个完整的正弦波形，也可为正的半正弦波或负的半正弦波，由于在实际行驶过程中，汽车底盘零部件所承受的载荷受各种因素影响，难以保持恒定，载荷的变化趋势与正弦波形较为接近，因此为了是标定结果更加准确，可在对待标定零部件加载变化的输入载荷，并可使输入载荷的变化趋势为频率为0.2Hz的完整正弦波或正的半正弦波或负的半正弦波，相较于恒定不变的输入载荷或其他变化趋势简单的输入载荷，变化趋势为频率为0.2Hz的完整正弦波或正的半正弦波或负的半正弦波的输入载荷更加接近汽车实际行驶过程中底盘跟零部件所述受的实际载荷的变化趋势，由此，可使标定结果更加准确。

为了使标定结果更加准确，并避免损坏零部件，可在所述参考载荷的范围内，对所述待标定零部件以0.2Hz的正弦波加载输入载荷的次数可大于等于5次。优选以0.2Hz的正弦波加载5次输入载荷，由于待标定零部件在标定设备上可能存在安装误差，标定设备本身在加载输入载荷时也可能存在误差，因此，加载的次数过少，加载过程中存在误差的可能性较大，使得难以给待标定零部件施加准确的输入载荷，加载的次数过多，则可能对待标定零部件造成损坏，由此，以0.2Hz的正弦波加载5次输入载荷，可在减误差的基础上，保证零件不被损坏。

采样频率可大于等于50Hz，优选预定的采样频率为50Hz。由于采样频率的大小影响采集到的输入载荷和应变值的数量，即采样频率越大采集到的输入载荷和应变值的数量越多，采样频率越小采集到的输入载荷和应变值的数量越少，若采集到的输入载荷和应变值的数量过多，则不利于充分利用所有采集到数据，若采集到的输入载荷和应变值的数量过少，则难以准确得到输入载荷和应变值的对应关系，因此可将采样频率设定为50Hz，由此，可充分利用采集的数据，并得到较为准确的输入载荷和应变值的对应关系。

优选预定的误差范围为0～2%。通过对汽车底盘零部件进行大量试验和分析可得到，若计算载荷与输入载荷间的误差不大于2%，则标定结果符合使用要求，即标定系数可用于计算汽车底盘零部件的实际载荷，由此，可选用0～2%作为预定的误差范围，为判定标定结果提供标准。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集汽车在行驶过程中的轮心六分力；

将采集到的所述轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，获取待标定零部件的参考载荷；

以预定的形式在所述参考载荷的范围内对所述待标定零部件加载输入载荷；

以预定的采样频率采集所述待标定零部件上的输入载荷和所述待标定零部件上的应变值；

对采集到的所述输入载荷和所述应变值进行拟合，从而得到可反映所述输入载荷和所述应变值变化关系的系数，所述系数既为所述待标定零部件的标定系数。

2.根据权利要求1所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，还包括误差分析步骤，所述误差分析步骤包括：

将所述标定系数和所述待标定零部件的应变值相乘，得到所述待标定零部件的计算载荷；

将所述输入载荷与所述待标定零部件的计算载荷进行比较，若所述输入载荷与所述待标定零部件的计算载荷间的误差在预定的误差范围内，则标定结果可用，若在预定的误差范围外，则标定结果不可用。

3.根据权利要求1所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，所述将采集到的所述轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，获取待标定零部件的参考载荷包括：

通过机械系统动态仿真分析软件建立所述汽车的悬架模型，并将所述轮心六分力数据加载到所述悬架模型的轮心上，驱动所述悬架模型进行模拟行驶，所述机械系统动态仿真分析软件可将所述轮心六分力数据分解到各个零部件上，从而得到待标定零部件的参考载荷；或

根据汽车设计理论和力学理论，人工将所述轮心六分力分解到汽车底盘的各个零部件上，从而得到待标定零部件的参考载荷。

4.根据权利要求1所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，对采集到的所述输入载荷和所述应变值进行拟合，从而得到可反映所述输入载荷和所述应变值变化关系的系数包括：

根据采集到的所述输入载荷和所述的应变值，绘制反映所述输入载荷和所述应变值的拟合曲线图；

根据所述拟合曲线图，得出反映所述输入载荷和所述应变值的拟合函数；

计算所述拟合函数的系数，所述系数既为所述标定系数。

5.根据权利要求1所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，所述以预定的采样频率采集所述待标定零部件上的输入载荷和所述待标定零部件上的应变值包括：

读取待标定零部件上的输入载荷；

根据所述待标定零部件的参考载荷，在所述待标定零部件上粘贴应变片，并将所述应变片组成应变电路，通过所述应变片采集所述待标定零部件上的应变值。

6.根据权利要求5所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，所述应变电路为全桥应变电路。

7.根据权利要求1所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，所述预定的加载形式包括：在所述参考载荷的范围内，对所述待标定零部件以频率为0.2Hz的正弦波加载载荷。

8.根据权利要求7所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，在所述参考载荷的范围内，对所述待标定零部件以0.2Hz的正弦波加载载荷的次数为5次。

9.根据权利要求1所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，所述预定的采样频率为50Hz。

10.根据权利要求2所述的汽车底盘零部件标定方法，其特征在于，所述预定的误差范围为0～2%。

Images