CN105718615B - 汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，包括：测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据；根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况；对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件；将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络。本发明还提供了一种汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统。本发明能快速有效地生成弹簧的运动包络，具有自动化生成效率高和准确度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车设计技术领域，尤其涉及一种汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法及系统。
背景技术
汽车悬架弹簧是汽车悬架系统中常用的弹性元件，它的一端与车架连接，另一端与汽车悬架系统连接，起到缓冲的作用。利用弹簧的伸长压缩特性，吸收汽车经过不平路面时产生的弹跳，可以保证悬架系统与车架之间的相对运动。弹簧运动包络可作为弹簧周边件的设计输入，而准确的弹簧运动包络能有效地指导周边件的设计。
在悬架系统与车架相对运动过程中，弹簧既发生伸缩，又发生摆转，因此在设计阶段，现有技术在利用CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)软件工具校准弹簧与周边静止件(如车架、车身、挡泥板等)的间隙时，常用的方法是将弹簧的运动情况分割成两个部分，一部分随车架运动，一部分随悬架系统运动，进而模拟其伸长压缩和摆转情况，从而更进一步地利用CAD自带的工具生成弹簧的运动包络以便校核间隙和指导其他汽车设计。
上述的弹簧运动包络生成方法实际上是用分割后的两部分弹簧的相对运动来代替弹簧的伸长压缩运动和摆转运动。但对于渐进型弹簧(曲率半径会改变)，现有技术获得的弹簧运动包络与实际的弹簧运动变形情况存在一定的差异，从而会影响的校核和设计的结果。另外，通过设计人员根据各个时刻下弹簧的伸缩量和位置对弹簧的多个状态进行逐一生成，会占用设计人员的大量时间和精力，弹簧运动包络生成效率和准确度低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方案，能够实时获得弹簧在汽车底盘悬架运动过程中的伸缩情况和摆转情况，快速、方便地生成准确的弹簧运动包络。
为解决以上技术问题，一方面，本发明实施例提供一种汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，包括：
测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据；
根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况；
对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件；
将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络。
在一种可实现的方式中，所述测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据，包括：
建立用于模拟各个时刻的汽车底盘悬架弹簧的空间运动的数字样机模型；
根据弹簧的实际安装情况，在所述数字样机模型中确定弹簧的上安装点、下安装点以及与所述上安装点和所述下安装点不共线的方向点的测量项；
通过监测所述上安装点和所述下安装点的运动情况获取所述弹簧的轴线及伸缩情况；通过监测所述方向点的运动情况获取所述弹簧在汽车底盘悬架运动过程中摆转情况；
利用所述数字样机模型对汽车底盘悬架运动过程进行仿真，记录仿真过程中所述弹簧在所述上安装点、所述下安装点以及与所述方向点的运动数据。
进一步地，所述根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况，包括：
测量汽车底盘悬架初始状态下的弹簧长度L0和在汽车底盘悬架运动过程i时刻的弹簧的上安装点和下安装点之间的距离，作为在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li；i＞0；
将在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li与初始状态下的弹簧长度L0的比Li/L0作为所述弹簧在i时刻的伸缩率；
根据所述弹簧的上安装点、下安装点和方向点的位置，确定所述固连坐标系的原点和三个方向轴；
将初始状态下的弹簧固连坐标系进行旋转和平移变换，使初始状态下的弹簧固连坐标系与在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧固连坐标系重合；
记录所述弹簧的移动轨迹数据，获得所述弹簧在汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况。
进一步地，所述根据所述弹簧的上安装点、下安装点和方向点的位置，确定所述固连坐标系的原点和三个方向轴，具体为：
将弹簧在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的所述上安装点作为所述固连坐标系的原点；
将所述原点至所述下安装点的方向作为所述固连坐标系的Z轴的正方向；
将所述原点至所述下安装点的向量叉乘所述原点至所述方向点的向量所获得的向量，作为所述固连坐标系的Y轴正方向的向量；将所述Y轴正方向的向量叉乘所述原点到所述方向点的向量后获得的向量，作为所述固连坐标系的X轴正方向的向量；所述方向点在所述固连坐标系的XZ平面上；
根据所述固连坐标系的原点、Z轴的正方向、所述Y轴正方向的向量以及所述X轴正方向的向量，确定汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的固连坐标系。
在一种可实现的方式中，记录所述弹簧的移动轨迹数据，获得所述弹簧在汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况，包括：
逐一记录所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值；
分别将所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值，形成维度为12的弹簧摆转矩阵；
在所述维度为12的弹簧摆转矩阵中添加所述弹簧的伸缩率，形成在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的维度为13的弹簧运动矩阵。
进一步地，所述对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件，包括：
对弹簧的零件信息进行设置；所述零件信息包括零件的名称、弹簧截面半径、所述伸缩率和所述弹簧运动矩阵的文件所在位置；
根据所述弹簧的零件信息，控制所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程为：先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置；
将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件。
优选地，所述宏文件采用循环框架，则所述先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置，包括：
在汽车底盘悬架运动过程中i时刻，建立伸缩坐标系，对弹簧进行伸缩变形；并建立摆转坐标系，对伸缩变形后的弹簧进行摆转；
对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，对弹簧进行n次伸缩变形后，再建立n个摆转坐标系，对n个伸缩变形后的弹簧进行摆转变换，n≥i。
进一步地，将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络，包括：
在汽车底盘悬架运动过程i时刻，根据所述弹簧运动矩阵生成所述弹簧的中线；
根据所述中线的生成过程获取生成弹簧中线的宏文件；
对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，将各个时刻的生成弹簧中线的宏文件导入所述零件模型中进行编译运行，获得n个时刻的弹簧位移的集合，形成所述弹簧的运动包络，其中i＞0，n≥i。
优选地，所述在汽车底盘悬架运动过程i时刻生成所述弹簧的中线，具体为：
在汽车底盘悬架运动过程i时刻对所述弹簧进行面提取，获得弹簧轮廓面；将所述弹簧轮廓面进行分解，得到弹簧的两条轮廓线；
在其中一条轮廓线上进行等分操作，获得多个等分点的集合；依次在各个等分点上作所述等分点所在的轮廓线的法平面，获得所述法平面与另一条轮廓线的交点；
将所述等分点和与其相应的交点的连线的中点作为弹簧中线上的点，各个中点的连线构成所述弹簧中线。
进一步地，所述汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法还包括：
对所述弹簧的运动包络中的多个弹簧运动轨迹叠加时的重叠部分进行简化，减小所得到的弹簧包络的文件大小。
进一步地，所述汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法还包括：建立用户界面，将所述宏文件的生成过程集成在所述用户界面中。
另一方面，本发明实施例还提供了一种汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，包括：
弹簧运动测量单元，用于测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据；
弹簧伸缩与摆转确定单元，用于根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况；
宏文件生成单元，用于对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件；以及，
运动包络生成单元，用于将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络。
在一种可实现的方式中，所述弹簧运动测量单元，包括：
建模单元，用于建立用于模拟各个时刻的汽车底盘悬架弹簧的空间运动的数字样机模型；
弹簧测量项选取单元，用于根据弹簧的实际安装情况，在所述数字样机模型中确定弹簧的上安装点、下安装点以及与所述上安装点和所述下安装点不共线的方向点的测量项；通过监测所述上安装点和所述下安装点的运动情况获取所述弹簧的轴线及伸缩情况；通过监测所述方向点的运动情况获取所述弹簧在汽车底盘悬架运动过程中摆转情况；
运动仿真单元，用于利用所述数字样机模型对汽车底盘悬架运动过程进行仿真，记录仿真过程中所述弹簧在所述上安装点、所述下安装点以及与所述方向点的运动数据。
进一步地，所述弹簧伸缩与摆转确定单元，包括：
弹簧长度测量单元，用于测量汽车底盘悬架初始状态下的弹簧长度L0和在汽车底盘悬架运动过程i时刻的弹簧的上安装点和下安装点之间的距离，作为在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li；i＞0；
弹簧伸缩率计算单元，用于将在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li与初始状态下的弹簧长度L0的比Li/L0作为所述弹簧在i时刻的伸缩率；
坐标系构建单元，用于根据所述弹簧的上安装点、下安装点和方向点的位置，确定所述固连坐标系的原点和三个方向轴；
坐标移动单元，用于将初始状态下的弹簧固连坐标系进行旋转和平移变换，使初始状态下的弹簧固连坐标系与在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧固连坐标系重合；
摆转数据记录单元，用于记录弹簧在所述坐标移动单元中发生的移动轨迹数据，获得所述弹簧在汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况。
进一步地，所述坐标系构建单元，具体用于：
将弹簧在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的所述上安装点作为所述固连坐标系的原点；
将所述原点至所述下安装点的方向作为所述固连坐标系的Z轴的正方向；
将所述原点至所述下安装点的向量叉乘所述原点至所述方向点的向量所获得的向量，作为所述固连坐标系的Y轴正方向的向量；将所述Y轴正方向的向量叉乘所述原点到所述方向点的向量后获得的向量，作为所述固连坐标系的X轴正方向的向量；所述方向点在所述固连坐标系的XZ平面上；
根据所述固连坐标系的原点、Z轴的正方向、所述Y轴正方向的向量以及所述X轴正方向的向量，确定汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的固连坐标系。
进一步地，所述摆转数据记录单元，包括：
方向分量记录单元，用于逐一记录所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值；
摆转矩阵构建单元，用于分别将所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值形成维度为12的弹簧摆转矩阵；
弹簧运动矩阵构建单元，用于在所述维度为12的弹簧摆转矩阵中添加所述弹簧的伸缩率，形成在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的维度为13的弹簧运动矩阵。
进一步地，所述宏文件生成单元，包括：
设置单元，用于对弹簧的零件信息进行设置；所述零件信息包括零件的名称、弹簧截面半径、所述伸缩率和所述弹簧运动矩阵的文件所在位置；
弹簧变形控制单元，用于根据所述弹簧的零件信息，对所述弹簧先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置；
宏记录单元，用于将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件。
优选地，所述宏文件采用循环框架，则所述弹簧变形控制单元还用于：
在汽车底盘悬架运动过程中i时刻，建立伸缩坐标系，对弹簧进行伸缩变形；并建立摆转坐标系，对伸缩变形后的弹簧进行摆转；以及，
对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，对弹簧进行n次伸缩变形后，再建立n个摆转坐标系，对n个伸缩变形后的弹簧进行摆转变换，n≥i。
进一步地，所述运动包络生成单元，包括：
弹簧中线生成单元，用于在汽车底盘悬架运动过程i时刻，根据所述弹簧运动矩阵生成所述弹簧的中线；
中线宏文件生成单元，用于根据所述弹簧中线生成单元中的弹簧中线的生成过程，获取生成弹簧中线的宏文件；
宏文件编译单元，用于对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，将各个时刻的生成弹簧中线的宏文件导入所述零件模型中进行编译运行，获得n个时刻的弹簧位移的集合，形成所述弹簧的运动包络。
进一步地，所述弹簧中线生成单元，具体用于：
在汽车底盘悬架运动过程i时刻对所述弹簧进行面提取，获得弹簧轮廓面；将所述弹簧轮廓面进行分解，得到弹簧的两条轮廓线；
在其中一条轮廓线上进行等分操作，获得多个等分点的集合；依次在各个等分点上作所述等分点所在的轮廓线的法平面，获得所述法平面与另一条轮廓线的交点；
将所述等分点和与其相应的交点的连线的中点作为弹簧中线上的点，各个中点的连线构成所述弹簧中线。
优选地，所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统还包括：
弹簧运动包络简化单元，用于对所述弹簧的运动包络中的多个弹簧运动轨迹叠加时的重叠部分进行简化，减小所得到的弹簧包络的文件大小。
进一步地，所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统还包括：
用户界面，用于集成所述宏文件的生成过程。
本发明实施例提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方案，通过测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据，作为获取汽车底盘悬架弹簧在实际运动的基础数据，根据测量获得的运动数据计算出弹簧的伸缩率和摆转情况，并将上述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件，一方面可以根据弹簧的伸缩情况和摆转情况很好地解决渐进型弹簧的包络生成问题，另一方面，可以利用宏文件快速有效地成弹簧运动包络，克服手工控制生成弹簧运动包络的效率与准确度低的缺陷。本发明实施例提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方案，首先，考虑了弹簧的伸缩情况和摆转情况，因而可以生成更为精确的弹簧运动包络；其次，利用弹簧的伸缩率(维度为1)和固连坐标系(多个维度)记录弹簧的运动状态，可以批量生成弹簧在运动过程中的各个时刻下的状态数据；此外，利用宏文件的形式将本方案中弹簧运动包络的生成流程进行固化，只需修改宏文件内部的少数几个变量和记录弹簧运动的矩阵文件，即可运行生成弹簧的运动包络，快捷有效地获得弹簧的运动包络。
附图说明
图1是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法的一个实施例的步骤流程图。
图2是本发明实施例提供的测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据的一种可实现方式的步骤流程图。
图3是本发明实施例提供的弹簧上的三个测量点的一种选取方式的位置示意图。
图4是本发明实施例提供的获取弹簧伸缩率和摆转情况的一种实现方式的步骤流程图。
图5是本发明实施例提供的弹簧运动矩阵的一个示意图。
图6是本发明实施例提供的宏文件运行的步骤流程图。
图7是本发明提供的通过图1实施例获得的弹簧运动包络图。
图8是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法的又一个实施例的步骤流程图。
图9是本发明提供的通过图8实施例获得的简化后的弹簧运动包络图。
图10是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统的一个实施例的结构示意图。
图11是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统的又一个实施例的结构示意图。
图12是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统的一个实施例的结构示意图。
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。
参见图1，是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法的一个实施例的步骤流程图。
在本实施例中，所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法主要包括以下四个步骤S1～S4：
步骤S1：测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据。
步骤S2：根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况。
步骤S3：对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件。
步骤S4：将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络。
参看图2，是本发明实施例提供的测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据的一种可实现方式的步骤流程图。
在一种可实现的方式中，所述步骤S1，即所述测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据的执行过程中，参看图2，具体包括以下步骤S11～S13：
步骤S11：建立用于模拟各个时刻的汽车底盘悬架弹簧的空间运动的数字样机模型。具体实施时，所述数字样机模型可以在CATIA(Computer Aided Tri-DimensionalInterface Application，计算机辅助三维界面应用)工具的DMU(Digital Mock-up，电子样机)中建立，此时数字样机模型可简称DMU模型。
本发明实施例优选在CATIA工具中提出的一种弹簧运动包络的生成方法，并利用步骤S3中提供的宏文件中的宏命令，可以方便地利用CATIA工具自动生成准确弹簧包络，解决了仅依靠原CATIA工具自带命令生成的汽车底盘悬架弹簧运动包络，特别是生成渐进型弹簧运动包络准确度低的问题，提高汽车开发设计阶段与汽车底盘悬架弹簧相关的间隙校核精度，并能为其他汽车设计提供必要的支持。需要说明的是，本发明实施例提供的数字样机模型在生成弹簧运动包络时，可以基于包括但不限于CATIA工具进行构建数字样机模型，针对具体的汽车设计与开发情况可以对其他工具进行选取。
步骤S12：根据弹簧的实际安装情况，在所述数字样机模型中确定弹簧的上安装点、下安装点以及与所述上安装点和所述下安装点不共线的方向点的测量项。
参看图3，是本发明实施例提供的弹簧上的三个测量点的一种选取方式的位置示意图。
具体地，为了准确地反映弹簧的运动情况，在弹簧上选取三个不共线的测量点时，如图3所示，在弹簧的顶部中间选取上安装点A，在弹簧的底部中间选取下安装点B，并选取与所述上安装点A、下安装点B不共线的第三个点作为方向点C。具体实施时，通过监测所述上安装点A和所述下安装点B的运动情况获取所述弹簧的轴线及伸缩情况；通过监测所述方向点C的运动情况获取所述弹簧在汽车底盘悬架运动过程中摆转情况。
步骤S13：利用所述数字样机模型对汽车底盘悬架运动过程进行仿真，记录仿真过程中所述弹簧在所述上安装点A、所述下安装点B以及与所述方向点C的运动数据。具体地，可以根据预设的汽车底盘悬架运动进行DMU仿真，记录下仿真过程中弹簧上的三个测量点(即上安装点A、下安装点B和方向点C)的测量值，利用CATIA工具将三个测量点的实时数据输出到EXCEL文件中，得到汽车底盘悬架运动过程中弹簧上三个不共线的点的运动数据，以作为弹簧在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据。
参看图4，是本发明实施例提供的获取弹簧伸缩率和摆转情况的一种实现方式的步骤流程图。
在一种可实现的方式中，所述步骤S2，即根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况，可以采用以下步骤S21～S25进行实现：
其中，在计算弹簧的伸缩率时，包括：
步骤S21：测量汽车底盘悬架初始状态下的弹簧长度L0和在汽车底盘悬架运动过程某一时刻(定义为i时刻；i＞0)的弹簧的上安装点和下安装点之间的距离，作为在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li；
步骤S22：将在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li与初始状态下的弹簧长度L0的比Li/L0作为所述弹簧在i时刻的伸缩率H，即H＝Li/L0，i＞0。伸缩率H为一个大于0的实数。当伸缩率H大于1时表示弹簧伸长；反之，伸缩率H小于1时表示弹簧压缩。具体实施时，对步骤S13中输出EXCEL文件中各个时刻的上安装点A和下安装点B的运动数据进行上述步骤S22的计算，可以得到汽车底盘悬架运动过程中弹簧的在各个时刻的伸缩率。
而在确定弹簧的固连坐标系时，包括：
步骤S23：根据所述弹簧的上安装点A、下安装点B和方向点C的位置，确定所述固连坐标系的原点O和三个方向轴。
步骤S24：将初始状态下的弹簧固连坐标系进行旋转和平移变换，使初始状态下的弹簧固连坐标系与在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧固连坐标系重合。
步骤S25：记录所述弹簧的移动轨迹数据，获得所述弹簧在汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况。
其中，所述步骤S23，在一种可实现的方式中，具体为：
固连坐标系的原点O定义为与弹簧和车身的安装点重合，可以优选将弹簧在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的所述上安装点A作为所述固连坐标系的原点O，对于其他情况，下述确定弹簧固连坐标系的方法同样适用。具体地，将所述原点O至所述下安装点B的方向作为所述固连坐标系的Z轴的正方向；将所述原点O至所述下安装点B的向量叉乘所述原点O至所述方向点C的向量所获得的向量，作为所述固连坐标系的Y轴正方向的向量；将所述Y轴正方向的向量叉乘所述原点O到所述方向点C的向量后获得的向量，作为所述固连坐标系的X轴正方向的向量；所述方向点C在所述固连坐标系的XZ平面上。其中X轴、Y轴、Z轴分别是固连坐标系三个方向轴。
根据所述固连坐标系的原点O、Z轴的正方向、所述Y轴正方向的向量以及所述X轴正方向的向量，确定汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的固连坐标系，如此类推，即获得了各个时刻下的弹簧的固连坐标系。
在本实施例中，弹簧的摆转情况利用固连坐标系所记录的信息来表示，将初始(设计)状态时的弹簧固连坐标系通过旋转和平移变换后，使其与运动后的弹簧固连坐标系重合，即可将弹簧移动到运动后的位置，从而产生用于表示弹簧摆转情况的数据。
因此，在一种可实现的方式中，所述步骤S25具体为：
步骤S251：逐一记录所述固连坐标系的原点O、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值。
步骤S252：分别将所述固连坐标系的原点O、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值，形成维度为12的弹簧摆转矩阵。具体实施时，每一个参量在汽车底盘悬架运动过程中某一时刻i弹簧的x、y、z三个值可以采用一个1行3列(1×3)的矩阵进行表示，因此，四个参量在汽车底盘悬架运动过程中某一时刻i可用四个1行3列(1×3)的矩阵进行表示。这四个矩阵分别为固连坐标系的原点O、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量的x、y、z值，其中原点O和X方向单位向量、Y方向单位向量已由所述步骤23测得，Z方向单位向量亦可以通过X方向单位向量和Y方向单位向量的叉乘获得。因此表示弹簧摆转情况的弹簧摆转矩阵的维度为4×3＝12。
步骤S253：在所述维度为12的弹簧摆转矩阵中添加所述弹簧的伸缩率H，形成在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的维度为13的弹簧运动矩阵。
参看图5，是本发明实施例提供的弹簧运动矩阵的一个示意图。
具体地，任意时刻i的固连坐标系的原点O的x、y、z值分别表示为Ox、Oy、Oz；X方向单位向量的x、y、z值分别表示为Xx、Xy、Xz；Y方向单位向量的x、y、z值分别表示为Yx、Yy、Yz；Z方向单位向量的x、y、z值分别表示为Zx、Zy、Zz；再加上伸缩率H，则可以组成13维度的弹簧运动矩阵。
对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，弹簧的运动则可以用(n×13)的矩阵来记录，如图5所示。
具体实施时，可以采用弹簧的伸缩率H(维度为1)和固连坐标系，共计13个维度来记录弹簧的运动状态，分别对应伸缩变形和摆转运动，从而能够批量生成弹簧各个时刻下的运动数据。特别地，固连坐标系中可以采用至少9个维度来记录弹簧的摆转运动状态，当选择9个维度时，固连坐标系的第三个方向向量可由另两个方向向量的叉乘得到。
进一步地，在一种可实现的方式中，所述步骤S3，即所述对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件，具体可以采用以下步骤进行实现：
对弹簧的零件信息进行设置；所述零件信息包括零件的名称、弹簧截面半径、所述伸缩率和所述弹簧运动矩阵的文件所在位置；根据所述弹簧的零件信息，控制所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程为：先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置；将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件。
优选地，所述宏文件采用循环框架，则所述先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置，包括：
在汽车底盘悬架运动过程中i时刻，建立伸缩坐标系，对弹簧进行伸缩变形；并建立摆转坐标系，对伸缩变形后的弹簧进行摆转；对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，对弹簧进行n次伸缩变形后，再建立n个摆转坐标系，对n个伸缩变形后的弹簧进行摆转变换，n≥i。
本实施例采用先伸缩后摆转的优势在于，只需要建立一个伸缩坐标系，伸缩坐标系的建立是为了确定弹簧压缩的方向，因此伸缩坐标系的其中一个方向轴与弹簧的轴线重合，在伸缩变形时只需要改变伸缩率即可。而采用循环框架的宏文件，可以有效避免宏文件行数过大导致宏文件无法运行的问题。
参看图6，是本发明实施例提供的宏文件运行的步骤流程图。
本实施例将所有n个时刻的一个流程循环完后再进行下一个流程，如图6所示，先通过步骤S61建立伸缩坐标系，在步骤S62中进行弹簧伸缩变形，通过步骤S63来判断弹簧是否已经完成伸缩变形，在完成伸缩变形后再通过步骤S64和步骤S65在每个时刻为弹簧运动建立摆转坐标系，通过步骤S66和步骤S67循环执行所有的弹簧摆转运动。即进行n次压缩变形后，再建立n个摆转坐标系，最后对n个压缩后的弹簧进行摆转变换。当宏文件中对所有n个时刻进行了上述的操作后循环结束。
具体实施时，上述的伸缩变形和摆转运动是针对弹簧的中线进行的。当所述零件模型中的弹簧中线为已知信息时，可以执行宏文件直接针对弹簧中线进行伸缩变形和摆转运动。但是，当弹簧零件模型中未包含有弹簧中线信息时，需要首先获取弹簧的中线的数据，才可以通过执行宏文件来控制弹簧中线执行伸缩变形和摆转，从而获得弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络。
在一种可实现的方式中，所述步骤S4，即将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络，可以通过以下方式实现，包括：
a、在汽车底盘悬架运动过程i时刻生成所述弹簧的中线；根据所述中线的生成过程获取生成弹簧中线的宏文件。优选地，所述在汽车底盘悬架运动过程i时刻生成所述弹簧的中线，具体为：在汽车底盘悬架运动过程i时刻对所述弹簧进行面提取，获得弹簧轮廓面；将所述弹簧轮廓面进行分解，得到弹簧的两条轮廓线，如图3所示。在其中一条轮廓线上进行等分操作，获得多个等分点的集合；依次在各个等分点上作所述等分点所在的轮廓线的法平面，获得所述法平面与另一条轮廓线的交点；将所述等分点和与其相应的交点的连线的中点作为弹簧中线上的点，各个中点的连线构成所述弹簧中线。
b、对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，将各个时刻的生成弹簧中线的宏文件导入所述零件模型中进行编译运行，获得n个时刻的弹簧位移的集合，形成所述弹簧的运动包络，其中i＞0，n≥i。
具体实施时，弹簧中线的精确程度与等分点的数量有关，因此等分点不宜过少，为了解决等分点多时操作繁琐的问题，本实施例根据上述生成弹簧中线的过程提供了生成弹簧中线的宏文件，只需对宏文件进行简单修改即可循环使用。将得到的宏文件复制到CATIA工具的宏编译器中运行，直到宏文件执行完毕，可以得到各个时刻下的弹簧集合，如图7所示，该集合是n个时刻的弹簧运动后产生的位移的叠加。
本实施例提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，通过测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据，作为获取汽车底盘悬架弹簧在实际运动的基础数据，根据测量获得的运动数据计算出弹簧的伸缩率和摆转情况，并将上述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件，一方面可以根据弹簧的伸缩情况和摆转情况很好地解决渐进型弹簧的包络生成问题，另一方面，可以利用宏文件快速有效地成弹簧运动包络，克服手工控制生成弹簧运动包络的效率与准确度低的缺陷。具体地，本实施例提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法具有以下有益效果：首先，考虑了弹簧的伸缩情况和摆转情况，因而可以生成更为精确的弹簧运动包络；其次，利用弹簧的伸缩率和固连坐标系记录弹簧的运动状态，可以批量生成弹簧在运动过程中的各个时刻下的状态数据；此外，利用宏文件的形式将本方案中弹簧运动包络的生成流程进行固化，只需修改宏文件内部的少数几个变量和记录弹簧运动的矩阵文件，即可运行生成弹簧的运动包络，快捷有效地获得弹簧的运动包络。
参看图8，是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法的又一个实施例的步骤流程图。
本实施例与图1提供的实施例的区别点在于：本实施例在图1实施例的基础上，进一步地，还包括：对所述弹簧的运动包络中的多个弹簧运动轨迹叠加时的重叠部分进行简化，减小所得到的弹簧包络的文件大小。
其中，本实施例中的步骤S801～步骤S804与图1实施例的步骤S1～步骤S4一一对应相同，且其具体的优选实现方式也相同，在此不再赘述。而步骤S804(或图1中的步骤S4)中得到的弹簧运动包络文件实际上包含了多个弹簧的运动数据，因此文件占据容量会比较大。为了缩小输出文件的大小，可以建立一个简单的DMU直线运动模型，即可利用CATIA工具中生成包络的命令生成弹簧的运动包络，如图9所示，所生成的包络将n个弹簧叠加时重叠的部分进行了简化，所以通过增加步骤S805，可以有效地减小所得到的弹簧运动包络的文件大小。
进一步地，本实施例还可以建立用户界面，将所述宏文件的生成过程集成在所述用户界面中。具体地，将步骤S802中计算弹簧伸缩率和固连坐标系、步骤S803中生成记录弹簧运动状态的矩阵文件和生成宏文件的过程集成到该用户界面中，实现只需要通过步骤S801获得的三个测量点n个时刻的测量数据和一些基本信息，即可生成可在CATIA工具中运行的宏文件，在CATIA中运行该宏文件即可得到弹簧n个时刻的运动集合，从而简化用户的操作，避免繁琐的计算工作。
因此，本实施例提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法可以获得图1实施例的有益效果，并进一步简化了宏文件的生成过程以及有效地减小所得到的弹簧运动包络的文件大小，从而简化了弹簧运动包络的生成流程和提高了弹簧运动包络的生成效率，获得有效的弹簧运动包络可作为弹簧周边件的设计输入，而准确的弹簧运动包络能有效地指导周边件的设计，从而降低汽车周边件与弹簧的干涉问题，缩短产品设计周期。
参看图10，是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统的一个实施例的结构示意图。
具体地，所述汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，包括：
弹簧运动测量单元101，用于测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据；
弹簧伸缩与摆转确定单元102，用于根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况；
宏文件生成单元103，用于对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件；以及，
运动包络生成单元104，用于将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络。
在本实施例中，本实施例的弹簧运动测量单元101的功能以及工作原理与上述实施例步骤S1所记载的内容相同，弹簧伸缩与摆转确定单元102的功能以及工作原理与上述实施例步骤S2所记载的内容相同；宏文件生成单元103的功能以及工作原理与上述实施例步骤S3所记载的内容相同；运动包络生成单元104的功能以及工作原理与上述实施例步骤S4所记载的内容相同，在此不再赘述。
参看图11，是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统的又一实施例的结构示意图。
本实施例在图10实施例的基础上，进一步地，所述弹簧运动测量单元101，包括：
建模单元1011，用于建立用于模拟各个时刻的汽车底盘悬架弹簧的空间运动的数字样机模型；
弹簧测量项选取单元1012，用于根据弹簧的实际安装情况，在所述数字样机模型中确定弹簧的上安装点、下安装点以及与所述上安装点和所述下安装点不共线的方向点的测量项；通过监测所述上安装点和所述下安装点的运动情况获取所述弹簧的轴线及伸缩情况；通过监测所述方向点的运动情况获取所述弹簧在汽车底盘悬架运动过程中摆转情况；
运动仿真单元1013，用于利用所述数字样机模型对汽车底盘悬架运动过程进行仿真，记录仿真过程中所述弹簧在所述上安装点、所述下安装点以及与所述方向点的运动数据。
在一种可实现的方式中，所述弹簧伸缩与摆转确定单元102，包括：
弹簧长度测量单元1021，用于测量汽车底盘悬架初始状态下的弹簧长度L0和在汽车底盘悬架运动过程i时刻的弹簧的上安装点和下安装点之间的距离，作为在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li；i＞0；
弹簧伸缩率计算单元1022，用于将在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li与初始状态下的弹簧长度L0的比Li/L0作为所述弹簧在i时刻的伸缩率；
坐标系构建单元1023，用于根据所述弹簧的上安装点、下安装点和方向点的位置，确定所述固连坐标系的原点和三个方向轴；
坐标移动单元1024，用于将初始状态下的弹簧固连坐标系进行旋转和平移变换，使初始状态下的弹簧固连坐标系与在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧固连坐标系重合；
摆转数据记录单元1025，用于记录弹簧在所述坐标移动单元1024中发生的移动轨迹数据，获得所述弹簧在汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况。
进一步地，所述坐标系构建单元1023，具体用于：
将弹簧在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的所述上安装点作为所述固连坐标系的原点；将所述原点至所述下安装点的方向作为所述固连坐标系的Z轴的正方向；将所述原点至所述下安装点的向量叉乘所述原点至所述方向点的向量所获得的向量，作为所述固连坐标系的Y轴正方向的向量；将所述Y轴正方向的向量叉乘所述原点到所述方向点的向量后获得的向量，作为所述固连坐标系的X轴正方向的向量；所述方向点在所述固连坐标系的XZ平面上；根据所述固连坐标系的原点、Z轴的正方向、所述Y轴正方向的向量以及所述X轴正方向的向量，确定汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的固连坐标系。
进一步地，所述摆转数据记录单元1025，包括：
方向分量记录单元，用于逐一记录所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值；
摆转矩阵构建单元，用于分别将所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值形成维度为12的弹簧摆转矩阵；
弹簧运动矩阵构建单元，用于在所述维度为12的弹簧摆转矩阵中添加所述弹簧的伸缩率，形成在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的维度为13的弹簧运动矩阵。
在一种可实现的方式中，所述宏文件生成单元103，包括：
设置单元1031，用于对弹簧的零件信息进行设置；所述零件信息包括零件的名称、弹簧截面半径、所述伸缩率和所述弹簧运动矩阵的文件所在位置；
弹簧变形控制单元1032，用于根据所述弹簧的零件信息，对所述弹簧先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置；
宏记录单元1033，用于将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件。
优选地，所述宏文件采用循环框架，则所述弹簧变形控制单元1032还用于：
在汽车底盘悬架运动过程中i时刻，建立伸缩坐标系，对弹簧进行伸缩变形；并建立摆转坐标系，对伸缩变形后的弹簧进行摆转；以及，对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，对弹簧进行n次伸缩变形后，再建立n个摆转坐标系，对n个伸缩变形后的弹簧进行摆转变换，n≥i。
在一种可实现的方式中，所述运动包络生成单元104，包括：
弹簧中线生成单元1041，用于在汽车底盘悬架运动过程i时刻生成所述弹簧的中线；
中线宏文件生成单元1042，用于根据所述弹簧中线生成单元中的弹簧中线的生成过程，获取生成弹簧中线的宏文件；
宏文件编译单元1043，用于对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，将各个时刻的生成弹簧中线的宏文件导入所述零件模型中进行编译运行，获得n个时刻的弹簧位移的集合，形成所述弹簧的运动包络。
进一步地，所述弹簧中线生成单元1041，具体用于：
在汽车底盘悬架运动过程i时刻对所述弹簧进行面提取，获得弹簧轮廓面；将所述弹簧轮廓面进行分解，得到弹簧的两条轮廓线；
在其中一条轮廓线上进行等分操作，获得多个等分点的集合；依次在各个等分点上作所述等分点所在的轮廓线的法平面，获得所述法平面与另一条轮廓线的交点；
将所述等分点和与其相应的交点的连线的中点作为弹簧中线上的点，各个中点的连线构成所述弹簧中线。
具体实施时，本实施例提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统的各个功能单元的工作原理与图1实施例及其各个步骤的实现方式的工作原理对应相同，在此不再赘述。
本发明实施例提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，通过构建各个功能单元，监测弹簧伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件，通过编译运行宏文件自动化生成弹簧的运动包络，考虑了弹簧的伸缩情况和摆转情况，因而可以生成更为精确的弹簧运动包络；并且利用弹簧的伸缩率和固连坐标系记录弹簧的运动状态，可以批量生成弹簧在运动过程中的各个时刻下的状态数据；此外，利用宏文件的形式将本方案中弹簧运动包络的生成流程进行固化，只需修改宏文件内部的少数几个变量和记录弹簧运动的矩阵文件，即可运行生成弹簧的运动包络，快捷有效地获得弹簧的运动包络。
参见图12，是本发明提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统的又一个实施例的结构示意。
本实施例在图11实施例的基础上，进一步地，所述汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统还包括：
弹簧运动包络简化单元105，用于对所述弹簧的运动包络中的多个弹簧运动轨迹叠加时的重叠部分进行简化，减小所得到的弹簧包络的文件大小。
并且，所述汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统还包括：用户界面106，用于集成所述宏文件的生成过程，将弹簧伸缩与摆转确定单元102和宏文件生成单元103集成一体化装置。具体实施时，本实施例中的各个功能单元与图8实施例提供的方法的各个步骤的工作原理对应相同，在此不再赘述。
同理，本实施例提供的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统除了可以获得图11实施例的有益效果，还进一步通过用户界面简化了宏文件的生成过程，并通过弹簧运动包络简化单元有效地减小所得到的弹簧运动包络的文件大小，从而简化了弹簧运动包络的生成流程和提高了弹簧运动包络的生成效率，获得有效的弹簧运动包络可作为弹簧周边件的设计输入，而准确的弹簧运动包络能有效地指导周边件的设计，从而降低汽车周边件与弹簧的干涉问题，缩短产品设计周期。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (22)
1.一种汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，包括：
测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据；
根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况；
对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件；
将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络。
2.如权利要求1所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，所述测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据，包括：
建立用于模拟各个时刻的汽车底盘悬架弹簧的空间运动的数字样机模型；
根据弹簧的实际安装情况，在所述数字样机模型中确定弹簧的上安装点、下安装点以及与所述上安装点和所述下安装点不共线的方向点的测量项；
通过监测所述上安装点和所述下安装点的运动情况获取所述弹簧的轴线及伸缩情况；通过监测所述方向点的运动情况获取所述弹簧在汽车底盘悬架运动过程中摆转情况；
利用所述数字样机模型对汽车底盘悬架运动过程进行仿真，记录仿真过程中所述弹簧在所述上安装点、所述下安装点以及与所述方向点的运动数据。
3.如权利要求2所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，所述根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况，包括：
测量汽车底盘悬架初始状态下的弹簧长度L0和在汽车底盘悬架运动过程i时刻的弹簧的上安装点和下安装点之间的距离，作为在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li；i＞0；
将在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li与初始状态下的弹簧长度L0的比Li/L0作为所述弹簧在i时刻的伸缩率；
根据所述弹簧的上安装点、下安装点和方向点的位置，确定所述固连坐标系的原点和三个方向轴；
将初始状态下的弹簧固连坐标系进行旋转和平移变换，使初始状态下的弹簧固连坐标系与在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧固连坐标系重合；
记录所述弹簧的移动轨迹数据，获得所述弹簧在汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况。
4.如权利要求3所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，所述根据所述弹簧的上安装点、下安装点和方向点的位置，确定所述固连坐标系的原点和三个方向轴，具体为：
将弹簧在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的所述上安装点作为所述固连坐标系的原点；
将所述原点至所述下安装点的方向作为所述固连坐标系的Z轴的正方向；
将所述原点至所述下安装点的向量叉乘所述原点至所述方向点的向量所获得的向量，作为所述固连坐标系的Y轴正方向的向量；将所述Y轴正方向的向量叉乘所述原点到所述方向点的向量后获得的向量，作为所述固连坐标系的X轴正方向的向量；所述方向点在所述固连坐标系的XZ平面上；
根据所述固连坐标系的原点、Z轴的正方向、所述Y轴正方向的向量以及所述X轴正方向的向量，确定汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的固连坐标系。
5.如权利要求4所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，记录所述弹簧的移动轨迹数据，获得所述弹簧在汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况，包括：
逐一记录所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值；
分别将所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值，形成维度为12的弹簧摆转矩阵；
在所述维度为12的弹簧摆转矩阵中添加所述弹簧的伸缩率，形成在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的维度为13的弹簧运动矩阵。
6.如权利要求5所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，所述对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件，包括：
对弹簧的零件信息进行设置；所述零件信息包括零件的名称、弹簧截面半径、所述伸缩率和所述弹簧运动矩阵的文件所在位置；
根据所述弹簧的零件信息，控制所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程为：先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置；
将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件。
7.如权利要求6所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，所述宏文件采用循环框架，则所述先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置，包括：
在汽车底盘悬架运动过程中i时刻，建立伸缩坐标系，对弹簧进行伸缩变形；并建立摆转坐标系，对伸缩变形后的弹簧进行摆转；
对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，对弹簧进行n次伸缩变形后，再建立n个摆转坐标系，对n个伸缩变形后的弹簧进行摆转变换，n≥i。
8.如权利要求7所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络，包括：
在汽车底盘悬架运动过程i时刻，根据所述弹簧运动矩阵中的数据生成所述弹簧的中线；
根据所述中线的生成过程获取生成弹簧中线的宏文件；
对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，将各个时刻的生成弹簧中线的宏文件导入所述零件模型中进行编译运行，获得n个时刻的弹簧位移的集合，形成所述弹簧的运动包络，其中i＞0，n≥i。
9.如权利要求8所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，所述在汽车底盘悬架运动过程i时刻生成所述弹簧的中线，具体为：
在汽车底盘悬架运动过程i时刻对所述弹簧进行面提取，获得弹簧轮廓面；将所述弹簧轮廓面进行分解，得到弹簧的两条轮廓线；
在其中一条轮廓线上进行等分操作，获得多个等分点的集合；依次在各个等分点上作所述等分点所在的轮廓线的法平面，获得所述法平面与另一条轮廓线的交点；
将所述等分点和与其相应的交点的连线的中点作为弹簧中线上的点，各个中点的连线构成所述弹簧中线。
10.如权利要求1～9任一项所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述弹簧的运动包络中的多个弹簧运动轨迹叠加时的重叠部分进行简化，减小所得到的弹簧包络的文件大小。
11.如权利要求10所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成方法，其特征在于，所述方法还包括：建立用户界面，将所述宏文件的生成过程集成在所述用户界面中。
12.一种汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，包括：
弹簧运动测量单元，用于测量弹簧上的三个不共线的点在汽车底盘悬架运动过程中的运动数据；
弹簧伸缩与摆转确定单元，用于根据所述运动数据获得所述弹簧上的三个不共线的点的伸缩率，并通过建立固连坐标系，确定汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况；
宏文件生成单元，用于对弹簧的零件信息进行设置，将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件；以及，
运动包络生成单元，用于将所述宏文件输入至零件模型中并通过对所述宏文件的编译运行，获得所述弹簧在不同时刻的运动状态，生成所述弹簧的运动包络。
13.如权利要求12所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述弹簧运动测量单元，包括：
建模单元，用于建立用于模拟各个时刻的汽车底盘悬架弹簧的空间运动的数字样机模型；
弹簧测量项选取单元，用于根据弹簧的实际安装情况，在所述数字样机模型中确定弹簧的上安装点、下安装点以及与所述上安装点和所述下安装点不共线的方向点的测量项；通过监测所述上安装点和所述下安装点的运动情况获取所述弹簧的轴线及伸缩情况；通过监测所述方向点的运动情况获取所述弹簧在汽车底盘悬架运动过程中摆转情况；
运动仿真单元，用于利用所述数字样机模型对汽车底盘悬架运动过程进行仿真，记录仿真过程中所述弹簧在所述上安装点、所述下安装点以及与所述方向点的运动数据。
14.如权利要求13所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述弹簧伸缩与摆转确定单元，包括：
弹簧长度测量单元，用于测量汽车底盘悬架初始状态下的弹簧长度L0和在汽车底盘悬架运动过程i时刻的弹簧的上安装点和下安装点之间的距离，作为在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li；i＞0；
弹簧伸缩率计算单元，用于将在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧长度Li与初始状态下的弹簧长度L0的比Li/L0作为所述弹簧在i时刻的伸缩率；
坐标系构建单元，用于根据所述弹簧的上安装点、下安装点和方向点的位置，确定所述固连坐标系的原点和三个方向轴；
坐标移动单元，用于将初始状态下的弹簧固连坐标系进行旋转和平移变换，使初始状态下的弹簧固连坐标系与在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的弹簧固连坐标系重合；
摆转数据记录单元，用于记录弹簧在所述坐标移动单元中发生的移动轨迹数据，获得所述弹簧在汽车底盘悬架运动各个时刻的弹簧摆转情况。
15.如权利要求14所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述坐标系构建单元，具体用于：
将弹簧在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的所述上安装点作为所述固连坐标系的原点；
将所述原点至所述下安装点的方向作为所述固连坐标系的Z轴的正方向；
将所述原点至所述下安装点的向量叉乘所述原点至所述方向点的向量所获得的向量，作为所述固连坐标系的Y轴正方向的向量；将所述Y轴正方向的向量叉乘所述原点到所述方向点的向量后获得的向量，作为所述固连坐标系的X轴正方向的向量；所述方向点在所述固连坐标系的XZ平面上；以及，
根据所述固连坐标系的原点、Z轴的正方向、所述Y轴正方向的向量以及所述X轴正方向的向量，确定汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的固连坐标系。
16.如权利要求15所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述摆转数据记录单元，包括：
方向分量记录单元，用于逐一记录所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值；
摆转矩阵构建单元，用于分别将所述固连坐标系的原点、X方向单位向量、Y方向单位向量和Z方向单位向量四个参量在汽车底盘悬架运动过程中i时刻弹簧的x、y、z三个值形成维度为12的弹簧摆转矩阵；
弹簧运动矩阵构建单元，用于在所述维度为12的弹簧摆转矩阵中添加所述弹簧的伸缩率，形成在汽车底盘悬架运动过程中i时刻的维度为13的弹簧运动矩阵。
17.如权利要求16所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述宏文件生成单元，包括：
设置单元，用于对弹簧的零件信息进行设置；所述零件信息包括零件的名称、弹簧截面半径、所述伸缩率和所述弹簧运动矩阵的文件所在位置；
弹簧变形控制单元，用于根据所述弹簧的零件信息，对所述弹簧先进行伸缩变形获得所述伸缩率，再将变形后的弹簧摆转至预设的位置；
宏记录单元，用于将所述伸缩率和弹簧摆转情况的形成过程生成宏文件。
18.如权利要求17所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述宏文件采用循环框架，则所述弹簧变形控制单元还用于：
在汽车底盘悬架运动过程中i时刻，建立伸缩坐标系，对弹簧进行伸缩变形；并建立摆转坐标系，对伸缩变形后的弹簧进行摆转；以及，
对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，对弹簧进行n次伸缩变形后，再建立n个摆转坐标系，对n个伸缩变形后的弹簧进行摆转变换，n≥i。
19.如权利要求18所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述运动包络生成单元，包括：
弹簧中线生成单元，用于在汽车底盘悬架运动过程i时刻，根据所述弹簧运动矩阵生成所述弹簧的中线；
中线宏文件生成单元，用于根据所述弹簧中线生成单元中的弹簧中线的生成过程，获取生成弹簧中线的宏文件；
宏文件编译单元，用于对于共有n个时刻组成的汽车底盘悬架运动过程，将各个时刻的生成弹簧中线的宏文件导入所述零件模型中进行编译运行，获得n个时刻的弹簧位移的集合，形成所述弹簧的运动包络。
20.如权利要求19所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述弹簧中线生成单元，具体用于：
在汽车底盘悬架运动过程i时刻对所述弹簧进行面提取，获得弹簧轮廓面；将所述弹簧轮廓面进行分解，得到弹簧的两条轮廓线；
在其中一条轮廓线上进行等分操作，获得多个等分点的集合；依次在各个等分点上作所述等分点所在的轮廓线的法平面，获得所述法平面与另一条轮廓线的交点；
将所述等分点和与其相应的交点的连线的中点作为弹簧中线上的点，各个中点的连线构成所述弹簧中线。
21.如权利要求12～20任一项所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述系统还包括：
弹簧运动包络简化单元，用于对所述弹簧的运动包络中的多个弹簧运动轨迹叠加时的重叠部分进行简化，减小所得到的弹簧包络的文件大小。
22.如权利要求21所述的汽车底盘悬架弹簧的运动包络的生成系统，其特征在于，所述系统还包括：
用户界面，用于集成所述宏文件的生成过程。
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