CN104216755A

CN104216755A - 对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真以及制作包络面的方法

Info

Publication number: CN104216755A
Application number: CN201310220242.7A
Authority: CN
Inventors: 王建宜; 吴保玉; 叶锦文; 王瑞林; 郭超; 王彧
Original assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: CN104216755B

Abstract

本发明提供一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法，包括：获得汽车前转向轮的轮跳及转向第一耦合关系曲线；获得考虑弹性件形变的前转向轮的轮跳及转向第二耦合关系曲线；结合所述第一耦合关系曲线与所述第二耦合关系曲线，获得所述汽车前转向轮的轮跳及转向最终耦合关系曲线；根据所述最终耦合关系曲线，生成所述前转向轮的运动轨迹文件。本发明还相应提供了一种制作汽车前转向轮包络面的方法。本发明所获得的前向轮的运动轨迹能够反映更加精确的车轮轨迹，更加接近实际情况；所获得的包络面具有很高的可靠性和安全性。

Description

对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真以及制作包络面的方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真以及制作包络面的方法。

背景技术

汽车的车轮运动包络面，是指在整车的各种行驶工况下，车轮随悬架上下跳动并转向运动至各个极限位置的过程中，车轮轮胎所占据的运动空间。它决定了车轮轮罩和翼子板开孔形状，同时还可以用来检查车轮与周边子系统及零部件的动态间隙及运动干涉情况，甚至还可能驱动整车架构开发中的车轮轮距、车辆最小转弯半径等的调整。因此，在整车项目的开发阶段，在适当的开发节点分析设计出较精确的轮包，对于降低设计风险、减少后期设计更改、缩短开发周期以及降低开发成本都有着重要的作用和意义。

车轮的运动包络面决定于车轮的运动机理，其影响因素包括：悬架系统的拓扑结构（悬架类型）、几何结构（悬架系统硬点），车轮的轮跳和转向关系，车轮定位参数，轮胎型号，轮胎静态轮廓标准以及雪链应用策略等。

目前，汽车工程师在开发设计阶段通常采用仿真软件对悬架系统的运动进行仿真分析，模拟计算车轮在竖直方向的轮跳运动以及绕主销轴线旋转的转向运动时所占用的空间，并以此来制作车轮包络。然而，在悬架系统中，减震器上部、下控制臂和车身是通过橡胶衬套相连的，是一个多柔体系统。但在一般的悬架运动仿真中，常常采用简单的刚体运动学模型，忽略了系统中由于橡胶衬套等柔性元件受力变形而导致的机构位移，不能精确仿真出车轮的运动轨迹，所得的轮包结果并不能很好地与实际情况相符。

因此，目前尚未有能够精确仿真出车轮运动轨迹的生成车轮运动包络面的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，本发明提出一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真以及制作包络面的方法，其可以反映车轮精确的运动轨迹，并且使生成的车轮包络面光滑完整。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的一方面提供一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法，包括如下步骤：

获得汽车前转向轮的轮跳及转向第一耦合关系曲线，所述第一耦合关系曲线包括多个坐标点，每个坐标点包括减震器行程参数及第一转向齿条行程参数；

通过第一动力学仿真软件，获得考虑弹性件形变的前转向轮的轮跳及转向第二耦合关系曲线，所述第二耦合关系曲线包括与所述第一耦合关系曲线相对应的坐标点，且每个坐标点包括轮跳行程参数及第二转向齿条行程参数；

结合所述第一耦合关系曲线与所述第二耦合关系曲线，获得所述汽车前转向轮的轮跳及转向最终耦合关系曲线，其中，所述最终耦合关系曲线上每一坐标点的轮跳行程参数为所述第一耦合关系曲线中对应坐标点的减震行程参数与所述第二耦合关系曲线中对应坐标点的轮跳行程参数中的较大值；

根据所述汽车前转向轮的轮跳及转向最终耦合关系曲线，通过所述第一动力仿真学软件进行轮胎包络面仿真分析，生成所述前转向轮的运动轨迹文件。

其中，所述第一耦合关系曲线中每个坐标点的所述减震器行程参数为减震器当前行程与减震器极限行程的百分比，所述第一转向齿条行程参数为转向齿条当前行程与转向齿条极限行程的百分比，其中减震器行程参数作为纵坐标值，第一转向齿条行程参数作为横坐标值。

其中，所述获得考虑弹性件形变的前转向轮的轮跳及转向第二耦合关系曲线的步骤包括：

通过第一动力学仿真软件建立所述汽车的前悬架系统仿真模型，包含了悬架系统的几何拓扑结构，以及衬套连接和刚度特性，所述连接包括球铰或者橡胶衬套；

对所述汽车的前悬架系统进行运动仿真，并使悬架的运动路径包括多个坐标点，其与所述第一耦合关系曲线中的坐标点一一对应，在仿真运动中，测量各坐标点的车轮轮心与设计状态时车轮轮心沿垂直地面方向上的距离作为当前轮跳行程，以刚性悬架系统在不转向时车轮上、下跳极限位置的车轮轮心与设计状态时车轮轮心沿垂直地面方向上的距离作为上、下轮跳极限行程，计算各坐标点当前轮跳行程与轮跳极限行程的百分比并作为纵坐标值，以当前转向齿条行程与转向齿条行极限行程的百分比作为横坐标值，形成所述第二耦合关系曲线。

其中，所述前转向轮的运动轨迹文件至少包括：在仿真实验过程中的各个时刻，所述前转向轮的车轮中心点的x，y，z坐标的运动轨迹，以及车轮中轴线上与轮心距离为一固定值的某一点的x，y，z坐标的运动轨迹。

其中，所述汽车前转向轮的轮跳及转向第一耦合关系曲线通过预先对大量的样车进行测试获得。

其中，所述获得考虑弹性件形变的前转向轮的轮跳及转向第二耦合关系曲线的步骤进一步包括：

通过第一动力学仿真软件获得在制动或加速等特殊工况下，所述前转向轮的轮跳及转向的耦合关系曲线。

作为本发明实施例的另一方面，还提供了一种制作汽车前转向轮包络面的方法，其包括前述获得所述前转向轮的运动轨迹文件的步骤，并进一步包括如下步骤：

根据所选择制定车轮轮胎型号，制作轮胎轮廓的静态模型；

根据所制作的车轮轮胎轮廓的静态模型，在第二运动学仿真软件中，建立一个只含有所述车轮轮廓的运动仿真模型，并根据整车设计要求建立固定坐标系，其坐标系原点及坐标轴方向均与整车设定相同；

在车轮上创建适当的运动副和驱动，使车轮的位姿完全由车轮中心点以及中轴线上固定点的坐标值决定；

编辑运动法则曲线，使所述车轮轮胎轮廓上相应的坐标值按照所述前转向轮的运动轨迹文件中轨迹曲线变化，使车轮所述进行仿真运动，对其运动空间进行包络体扫掠，获得所述车轮的运动包络面。

其中，所述根据所选择制定车轮轮胎型号，制作轮胎轮廓的静态模型的步骤进一步包括：

制作所述轮胎在一般工况、制动工况及加速工况下的轮胎轮廓的静态模型。

其中，其特征在于，进一步包括：

根据所制作的汽车前转向轮的轮胎包络面，模拟其与所述轮胎周边零件的干涉关系。

其中，所述第一运动学仿真软件为ADAMS/Car软件；所述第二运动学仿真软件为CATIA/DMU软件。

实施本发明，具有如下的有益效果：

本发明在对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的过程中，对悬架模型考虑了橡胶衬套等弹性元件的性能，比起常用的刚性体模型，能够反映更加精确的车轮轨迹，更加接近实际情况。

通过这种方法得到的运动包络面，其结果综合考虑了汽车在复杂工况下的机构弹性变形、轮胎的制造和使用误差等因素。使用该方法得到的车轮包络面，可以测量和校核车轮与周边零部件尤其是轮罩的间隙，所得结果具有很高的可靠性和安全性，解决了简单的刚体模型仿真与实车试验误差较大的难题，降低了设计风险，缩短了整车项目开发周期，也降低了整车开发成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法的一个实施例的主流程图；

图2是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中一个实施例的悬架Roof图的示意图；

图3是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中一种车型的前车轮Roof意图；

图4是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中一种车型在特殊工况下的前转向轮Roof意图；

图5是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中所获得的前转向轮中心点X坐标的运动轨迹示意图；

图6是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中所获得的前转向轮中心点Y坐标的运动轨迹示意图；

图7是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中所获得的前转向轮中心点Z坐标的运动轨迹示意图；

图8是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中所获得的前转向轮中轴线上某固定点X坐标的运动轨迹示意图；

图9是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中所获得的前转向轮中轴线上某固定点Y坐标的运动轨迹示意图；

图10是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中所获得的前转向轮中轴线上某固定点Z坐标的运动轨迹示意图；

图11是本发明提供的一种制作汽车前转向轮包络面的方法的主流程图；

图12是本发明提供的一种制作汽车前转向轮包络面的方法中采用的第一种轮胎CAD模型截面图；

图13是本发明提供的一种制作汽车前转向轮包络面的方法中采用的第二种轮胎CAD模型截面图；

图14是本发明提供的一种制作汽车前转向轮包络面的方法中采用图13的轮胎CAD模型截面图所获得的特殊工况下的车轮的轮廓示意图；

图15是本发明提供的一种制作汽车前转向轮包络面的方法中所获得的前转向轮的包络面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，示出了本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法的一个实施例的主流程图；从中可以看出，该对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法包括如下步骤：

步骤S10：获得汽车前转向轮的轮跳及转向第一耦合关系曲线，所述第一耦合关系曲线包括多个坐标点，每个坐标点包括减震器行程参数及第一转向齿条行程参数，其中，所述第一耦合关系曲线中每个坐标点的所述减震器行程参数为减震器当前行程与减震器极限行程的百分比，所述第一转向齿条行程参数为转向齿条当前行程与转向齿条极限行程的百分比，其中减震器行程参数作为纵坐标注，第一转向齿条行程参数作为横坐标，其中，所述汽车前转向轮的轮跳及转向第一耦合关系曲线可以通过预先对大量的样车进行测试获得；

步骤S11：通过动力学仿真软件，获得考虑弹性件形变的前转向轮的轮跳及转向第二耦合关系曲线，所述第二耦合关系曲线包括与所述第一耦合关系曲线相对应的坐标点，且每个坐标点包括轮跳行程参数及第二转向齿条行程参数，具体地，包括：

通过动力学仿真软件建立所述汽车的前悬架系统仿真模型，包含了悬架系统的几何拓扑结构，以及衬套连接和刚度特性，所述连接包括球铰或者橡胶衬套；

对所述汽车的前悬架系统进行运动仿真，并使悬架的运动路径包括多个坐标点，其与所述第一耦合关系曲线中的坐标点一一对应，在仿真运动中，测量各坐标点的车轮轮心与设计状态时车轮轮心沿垂直地面方向上的距离作为当前轮跳行程，以刚性悬架系统在不转向时车轮上、下跳极限位置的车轮轮心与设计状态时车轮轮心沿垂直地面方向上的距离作为上、下轮跳极限行程，计算各坐标点当前轮跳行程与轮跳极限行程的百分比并作为纵坐标值，以当前转向齿条行程与转向齿条行极限行程的百分比作为横坐标值，形成所述第二耦合关系曲线；

另外，在一些实施例中，需要通过动力学仿真软件获得在制动或加速等特殊工况下，所述前转向轮的轮跳及转向的耦合关系曲线；

步骤S12：结合所述第一耦合关系曲线与所述第二耦合关系曲线，获得所述汽车前转向轮的轮跳及转向最终耦合关系曲线，其中，所述最终耦合关系曲线上每一坐标点的轮跳行程参数为所述第一耦合关系曲线中对应坐标点的减震行程参数与所述第二耦合关系曲线中对应坐标点的轮跳行程参数中的较大值；

步骤S13：根据所述汽车前转向轮的轮跳及转向最终耦合关系曲线，通过动力仿真学软件进行轮胎包络面仿真分析，生成所述前转向轮的运动轨迹文件，其中，所述前转向轮的运动轨迹文件至少包括：在仿真实验过程中的各个时刻，所述前转向轮的车轮中心点的x，y，z坐标的运动轨迹，以及车轮中轴线上与轮心距离为一固定值的某一点的x，y，z坐标的运动轨迹。

下述通过结合图2至图10，详细说明本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法的一个实施例的具体实施过程。

如图2所示，是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中一个实施例的悬架Roof图的示意图。

在汽车行驶过程中，由于悬挂系统的约束，汽车的前转向轮既能够上下跳动，又能够绕主销转动实现转向。因此，车轮的运动表现为轮跳和转向的耦合。在一般情况下，汽车在行驶过程中，其车轮并不会同时到达轮跳上跳极限和转向极限。为了描述一款车型的车轮可能到达的极限位置，需要获得车轮轮跳和转向耦合的关系曲线（即前述所称的第一耦合关系曲线），而车轮的跳动可以用减震器的轴向行程来反映。图2中示出了某款汽车转向齿条行程与减震器行程之间的第一耦合关系曲线，因为其形状与屋顶形状相似，因此又称之为屋顶（Roof）图，我们把第一耦合关系曲线称为悬架Roof图。其中，横坐标轴表示转向齿条当前行程与转向齿条极限行程的百分比，反映车轮的转向；纵坐标轴表示减震器当前行程与减震器极限行程的百分比，反映了车轮的上下跳动。由图2可以看出，该款汽车在行驶过程中，当转向行程达到极限行程的100%时，轮跳上跳行程不会超过极限行程的80%。

具体地，悬架Roof图可以通过大量的样车测试得到。在试验中，先在轮罩内填上泡沫，在试车场上通过过坑、制动、最大转向和爬坡等最恶劣的试验工况来体现轮胎的运动极限。试验完成后测量或做逆向计算得出轮胎的运动轮廓。在大量的试验数据基础上，结合仿真分析和设计经验的调整，最终得出悬架Roof图。该悬架Roof图Roof图中，每个坐标点由两个参数组成，两个参数分别为减震器行程参数与第一转向齿条行程参数，其中，第一耦合关系曲线中每个坐标点的减震器行程参数为减震器当前行程与减震器极限行程的百分比，第一转向齿条行程参数为转向齿条当前行程与转向齿条极限行程的百分比。

如图3所示，是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中一种车型的前车轮Roof意图；

借助动力学仿真软件，考虑底盘系统的几何机构运动特性及弹性件运动特性，调整修正图2中得到的悬架Roof图，得到车轮Roof图。

图2中确定的悬架Roof图反映的是转向齿条行程与减震器行程之间的耦合关系，其没有考虑底盘系统弹性件运动特性。为了设计更加精准的前轮轮胎包络，还需要在此悬架Roof图基础上，借助动力学仿真软件（如ADAMS/Car等），计算出考虑弹性件形变的车轮轮跳—转向关系曲线（即第二耦合关系曲线），并定义为车轮Roof图。该实现过程具体为：

在动力学仿真软件（如，ADAMS/Car）的模块中，建立该车型的前悬架系统仿真模型。该仿真模型中包含了悬架系统的几何拓扑结构，并且悬架的结构件之间根据实车情况采用球铰或者橡胶衬套连接。其中，橡胶衬套的刚度特性能够根据实际测量结果通过修改其属性文件来模拟。该基于动力学仿真软件进行的仿真模拟了悬架系统的几何运动特性以及弹性件运动特性，其能更接近实车运动情况；

对该车型的前悬架系统进行运动仿真，并使悬架的运动路径包括多个坐标点，每个坐标点由减震器行程及齿条行程两个参数组成。其仿真运动路径的坐标点需与图2中的悬架Roof图的坐标点一一对应，且对应的两个坐标点其齿条行程均一致。在仿真运动中，测量各坐标点的车轮轮心与设计状态时车轮轮心沿垂直地面方向（z方向）上的距离作为当前轮跳行程。以刚性悬架系统在不转向时车轮上、下跳极限位置的车轮轮心与设计状态时车轮轮心沿垂直地面方向（z方向）上的距离作为上、下轮跳极限行程。计算各坐标点当前轮跳行程与轮跳极限行程的百分比（即轮跳行程参数）并作为纵坐标值，以转向齿条行程与极限行程的百分比（即第二转向齿条行程参数）作为横坐标值，形成如图3中所示的仿真车轮Roof图。

最后，再对悬架Roof图和仿真车轮Roof图进行整合，取两者每一坐标点处的绝对值较大者，生成最终的车轮Roof图（即最终耦合关系曲线），在该最终耦合关系曲线上每一坐标点的轮跳行程参数为所述第一耦合关系曲线中该坐标点的减震器行程参数与所述第二耦合关系曲线中相对应处的坐标点的轮跳行程参数中的较大值，该最终耦合关系曲线上每一坐标点的转向齿条行程参数为第一耦合关系曲线对应坐标点的第一转向齿条行程参数或第二耦合关系曲线对应坐标点的第二转向齿条行程参数，可以理解的是，在对应坐标点处第一转向齿条行程参数和第二转向齿条行程参数相等。

由于在动力学仿真软件中所进行的动力学仿真中，包含了橡胶衬套等弹性元件的属性，因此得到的最终的车轮Roof图综合了其刚性机构的运动特性以及弹性件的弹性力学特性，使仿真运动更接近汽车的真实状况。

如图4所示，是本发明提供的一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法中一种车型在特殊工况下的前转向轮Roof意图；

在制动或加速等特殊工况下，车轮的运动空间会有所变化，图4示出了汽车在制动或加速工况下的特殊Roof图（即特殊工况下的前转向轮的轮跳及转向的耦合关系曲线），该特殊Roof图可以通过在特殊工况下的样车试验数据基础上结合仿真分析和经验得出。

根据图3中的汽车车轮轮跳及转向最终耦合关系曲线（车轮Roof图），可以通过动力学仿真软件，输出前转向轮胎运动轨迹文件。

根据该车型的车轮Roof图，在动力学仿真软件（如Adams/Car）中进行轮胎包络面（Wheel Envelope）仿真分析。通过该仿真，可以生成车轮的运动轨迹文件。该些运动轨迹文件包括在仿真实验过程中的各个时刻，车轮中心点的x，y，z坐标以及车轮中轴线上与轮心距离为一固定值的一点的x，y，z坐标的运动轨迹，该六个坐标的运动轨迹可参见图5至图10所示。

如图11所示，是本发明提供的一种制作汽车前转向轮包络面的方法的主流程图；该一种制作汽车前转向轮包络面的方法在前述图1的步骤上，进一步包括如下步骤：

步骤S110：根据所选择制定车轮轮胎的型号，制作轮胎CAD模型；

具体地，包括：

根据汽车使用需要，选择合适的车轮轮胎型号；

制作轮胎CAD模型；

具体地，在一个实施例中，采用欧洲轮胎技术组织（TRTO European Tyre and Rim Technical Organization，ETRTO）标准制作轮胎的CAD模型。其中，各尺寸参数均根据所选轮胎型号查阅ETRTO-2010标准得到。该标准中，轮胎模型截面的最大外形尺寸均是最大使用尺寸，是包含车轮正常使用时产生的形变量和轮胎最大公差值的，既保证了充分考虑各家供应商的制造误差等因素，又不冗余设计。具体建模方法参见ETRTO—2010标准。图12和图13示出了两种轮胎的截面形状，其中，图12中的轮胎截面中的参数满足A+2（B_max+4）>=s_G，而图13中的轮胎截面中的参数满足A+2（B_max+4）<= s_G。将图12或图13中的轮胎截面形状绕中心线旋转一周，就得到了轮胎的CAD模型。

另外，在制动或加速等特殊工况下，需要考虑制动及加速情况下车轮的径向变形量。其中，径向变形量是指车轮在受到地面作用力以及悬挂弹性元件受力变形的影响下，车轮中心点在径向的位移量，亦即沿着X轴正方向或X轴负方向的位移量。如图14所示，是本发明提供的一种制作汽车前转向轮包络面的方法中采用图13的轮胎CAD模型截面图所获得的特殊工况下的车轮的轮廓示意图；车轮的轮廓的CAD模型通过如下方式获得：

以车轮中心线（C.R.）为轴线，将如图13所示的轮胎截面从A点（从Ｙ轴正方向）到B点（Ｙ轴负方向）旋转180°形成轮胎模型最终尺寸的第一部分；在制动工况下，以车轮中心线（C.R.）沿X轴正方向平移一径向变形量（n毫米）形成轴线P，以P为轴线，将轮胎截面从C点（从Ｙ轴正方向）到D点（Ｙ轴负方向）旋转180°形成轮胎模型最终尺寸的第二部分；在加速工况下，轴线P则由车轮中轴线沿X轴负方向平移径向变形量形成，且同样以P为轴线，将轮胎截面从C点（从Ｙ轴正方向）到D点（Ｙ轴负方向）旋转180°形成轮胎模型最终尺寸的第二部分；将轮胎截面从中心线（C.R.）处平移至P处，形成轮胎模型最终尺寸的第三部分；最后，把这三部分合成，就得到了制动（或加速）工况下的车轮CAD模型。其中，在一个实施例中，该轮胎径向变形量为10mm，其为一经验值，可以理解的是，也可以根据CAE仿真结果确定此变形量。

步骤S111：根据所述车轮轮廓的静态模型，并结合前转向轮的运协轨迹文件，制作车轮运动包络面：

由于在步骤S110中已经得到了车轮轮廓的静态CAD模型，在运动学仿真软件（如CATIA/DMU）模块中，建立一个只含有车轮轮廓的运动仿真模型，并根据整车设计要求建立固定坐标系，其坐标系原点及坐标轴方向均与整车设定相同。在空间运动学分析上，车轮具有6个空间运动自由度。由于车轮轮胎绕其中轴线的旋转运动并不影响其占据的空间位置，因此，车轮在某一时刻的位置与姿态可以由一组包含5个独立参数的数组决定，这5个独立参数包括由图1中步骤S13得到的车轮中心点的x，y，z坐标值以及中轴线上与中心点距离为一固定值的一点的x，z坐标值。在运动学仿真软件（如CATIA/DMU）模块中，在车轮上创建适当的运动副和驱动，使车轮的位姿完全由车轮中心点以及中轴线上固定点的坐标值决定。编辑运动法则曲线，使所述车轮轮廓的静态CAD模型上相应的坐标值按照由步骤S13得到的轨迹曲线变化，就能使车轮按照步骤S13中的仿真试验中的空间轨迹运动，具体地，使所述车轮轮廓的静态CAD模型中心点的x，y，z坐标值以及中轴线上与中心点距离为一固定值的一点的x，z坐标值分别按照前述的运动轨迹文件（图6－图10）中的轨迹运动。对该车轮轮廓的运动空间进行包络体扫掠（Swept Volume），就得到了细致光滑的车轮运动包络面，如图15所示。

该技术方案中，车轮的运动仅仅由车轮轮心及中轴线上一点的坐标轨迹决定。与现有技术相比，车轮的运动不再依赖于悬架及转向机构的运动。因此，应用该技术方案制作车轮包络面，只需要建立车轮的一个运动学模型就能够适用于所有车型，不需要输入车型的悬架几何拓扑结构以及硬点信息等，大大提高了工作效率。

步骤S112、使用轮胎运动包络面校核车轮与周边零部件的间隙。

综上，本发明结合运用了两种运动学仿真软件CATIA及ADAMS软件，在悬架动力学模型的建立及仿真中考虑了橡胶衬套等弹性元件的性能，在运动仿真试验中考虑了由于弹性元件受力变形以及特殊工况对车轮运动的影响。因此，比起一般常用的刚性体模型仿真，本发明的实施例中得到的车轮运动包络，能够反映更加精确的车轮运动轨迹。另外，利用CATIA/DMU模块，本发明实施提出了方便快捷精确的制作轮胎运动包络面的方法，所获得的运动包络面光滑完整。

使用本发明实施例所获得的车轮运动包络进行车轮与周边零部件的间隙校核，其结果综合考虑了汽车在复杂工况下的机构弹性变形、轮胎的制造和使用误差等因素，所得结果更加接近实际情况，具有很高的可靠性和安全性。

另外，在本发明实施例中，车轮的运动仅仅由车轮轮心及中轴线上一点的坐标轨迹决定。与现有技术相比，车轮的运动不再依赖于悬架及转向机构的运动。因此，应用该技术方案制作车轮包络面，只需要建立车轮的一个运动学模型就能够适用于所有车型，不需要输入车型的悬架几何拓扑结构以及硬点信息等，大大提高了工作效率。

可以理解的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法，其特征在于，所述第一耦合关系曲线中每个坐标点的所述减震器行程参数为减震器当前行程与减震器极限行程的百分比，所述第一转向齿条行程参数为转向齿条当前行程与转向齿条极限行程的百分比，其中减震器行程参数作为纵坐标值，第一转向齿条行程参数作为横坐标值。

3.如权利要求1所述的对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法，其特征在于，所述获得考虑弹性件形变的前转向轮的轮跳及转向第二耦合关系曲线的步骤包括：

4.如权利要求1至3任一项所述的对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法，其特征在于，所述前转向轮的运动轨迹文件至少包括：在仿真实验过程中的各个时刻，所述前转向轮的车轮中心点的x，y，z坐标的运动轨迹，以及车轮中轴线上与轮心距离为一固定值的某一点的x，y，z坐标的运动轨迹。

5.如权利要求4所述的对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法，其特征在于，所述汽车前转向轮的轮跳及转向第一耦合关系曲线通过预先对大量的样车进行测试获得。

6.如权利要求5所述的对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法，其特征在于，所述获得考虑弹性件形变的前转向轮的轮跳及转向第二耦合关系曲线的步骤进一步包括：

7.一种制作汽车前转向轮包络面的方法，其特征在于，包括通过权利要求1-6任一项所述的对汽车前转向轮运动轨迹进行仿真的方法获得所述前转向轮的运动轨迹文件的步骤，并进一步包括如下步骤：

根据所选择制定车轮轮胎型号，制作轮胎轮廓的静态模型；

8.如权利要求7所述的制作汽车前转向轮包络面的方法，其特征在于，所述根据所选择制定车轮轮胎型号，制作轮胎轮廓的静态模型的步骤进一步包括：

9.如权利要求7或8所述的制作汽车前转向轮包络面的方法，其特征在于，进一步包括：

10.如权利要求9所述的制作汽车前转向轮包络面的方法，其特征在于，所述第一运动学仿真软件为ADAMS/Car软件；所述第二运动学仿真软件为CATIA/DMU软件。