CN107832554B - 一种基于catia参数化模块的麦弗逊悬架四轮参数校核方法 - Google Patents
一种基于catia参数化模块的麦弗逊悬架四轮参数校核方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及汽车计算机辅助设计领域，特别是一种基于CATIA参数化模块的麦弗逊悬架四轮参数校核方法，其基于CATIA平台搭建麦弗逊悬架零部件架构模型，设置参数变量和关系变量；根据实际情况修改参数变量，搭配出所需要模拟的状态；每种不同状态的参数变量设置完成后，系统会通过关系公式，即关系变量及时模拟出该状态所对应的四轮参数结果，并显示该结果与初设四轮参数值的具体差值；本发明只需要根据实际情况修改参数即可适用于不同车型；变量参数设置，涵盖了影响麦弗逊结构悬架四轮参数的所有关键因素，具有很强的通用性；也可以指导设计、生产部门或供应商修正某些尺寸来满足预设的四轮参数值。
Description
技术领域
本发明涉及汽车计算机辅助设计领域，特别是一种基于CATIA参数化模块的麦弗逊悬架四轮参数校核方法。
背景技术
CATIA已经成为欧洲、北美和亚洲顶尖汽车制造商所用的计算机辅助设计系统，CATIA在造型风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处，为各种车辆的设计和制造提供了端对端(end to end)的解决方案，CATIA涉及产品、加工和人三个关键领域，CATIA不仅能够为所有产品建模，还能够在现实行为背景下建模，在体验时代进行设计；依托于CATIA平台，不需要新开发基础软件即可实现功能，节省软件开发费用，计算结果准确、省时、省力，计算精度理论上可以达到千分之一。中国专利ZL201010134151.8公开了一种麦弗逊悬架的设计方法，该方法是通过麦弗逊悬架硬点和轮胎半径等参数来计算得出侧倾中心高度，从而可以在设计过程中方便调节侧倾中心高度，这种方法是通过公式计算或直接改动数模测量得出侧倾中心高度，对于特定车型或特定工况，可以较快得出所需数值，一旦车型或工况有所改变，就需要重新建模，工作量极大，这种方法也不能全面模拟所有影响变量，结果不准确且极容易出错，没有通用性，同时也没法测量四轮参数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种麦弗逊悬架四轮参数校核方法，同时具有通用性，可以运用于任何车型，具体来说涉及六个方面的内容：
(1)模型架构搭建方法，提取麦弗逊悬架模型中对四轮参数有贡献的关键信息，在此基础上简化并搭建模型，运用参数化方法使麦弗逊悬架模型更具通用性；
(2)不同工况下参数的设置方法；
(3)各个参数变量之间的关系；
(4)增加变量参数的设置，使可能影响四轮参数结果的变量数目增加；
(5)完善或增加装配工艺方面的影响因素设置，增加对工艺工况的变量设置；
(6)通过完善模型内各零部件之间的关系达到更高的通用性。
为了解决上述技术问题，本发明所述的基于CATIA参数化模块的麦弗逊悬架四轮参数校核方法的步骤如下：
第1步、基于CATIA平台搭建麦弗逊悬架零部件架构模型，零部件架构模型为麦弗逊悬架系统各个零部件简化后的装配体，模拟实物的关键形态；
第2步、设置参数变量，参数变量包括两部分内容，即零部件关键尺寸的变量和变量对应输出的四轮参数；
第3步、设置关系变量，变量关系是保证系统正常运行的多个不同控制程序，关系变量又分为三类：
第一类是用来约束零部件的关键参数，包括相对位置、坐标、尺寸、重量、刚度，以及这些关键参数和对应的变量之间的关系；
第二类是用来约束不同零部件之间的装配关系，主要是系统复原；
第三类是四轮参数求值及转换。
第4步、根据实际情况修改参数变量，搭配出所需要模拟的状态；
第5步、每种不同状态的参数变量设置完成后，系统会通过关系公式，即关系变量及时模拟出该状态所对应的四轮参数结果，并显示该结果与初设四轮参数值的具体差值。
搭建麦弗逊悬架零部件架构模型，主要是提取麦弗逊悬架模型中对四轮参数有贡献的关键信息，在此基础上简化并搭建模型。
对于参数变量的设置，具体的讲，即为工况设置，工况设置包括7类：
(1)车身安装孔偏差工况设置：根据车身安装孔对四轮参数实际影响作用的大小，设置车身上面关键安装孔相对车身基准点的偏差量；
(2)副车架上面的安装孔偏差工况设置：设置副车架上面关键安装孔坐标相对副车架基准点的偏差量；
(3)控制臂关键尺寸、角度偏差工况：设置控制臂上面关键安装尺寸和角度相对初始状态的偏差量；
(4)制动器(万向节)关键点、角度偏差工况：设置制动器(万向节)上面关键安装孔坐标相对制动器(万向节)基准点的偏差量；
(5)滑柱关键尺寸、角度偏差工况：设置滑柱上面关键安装孔尺寸、角度相对初始状态偏差量；
(6)悬架相关的刚度及轴荷偏差工况，这部分设置的变量参数包括：悬架杠杆比、弹簧初始刚度及变量、衬套对悬架刚度的贡献值及变量、弹簧自由高度及变量、弹簧设计高度及变量、轴荷变量；
(7)车间装配工艺工况：这部分主要模拟实际装配中不同工艺对装配结果的影响，这些变量参数需要根据实际情况设定一个范围；
(8)上述七种工况可以根据实际情况同时存在一种或几种。
本发明的积极效果在于:架构模型用于麦弗逊结构悬架，只需要根据实际情况修改参数即可适用于不同车型；依托于CATIA平台，不需要新开发基础软件即可实现功能，节省软件开发费用；计算结果准确、省时、省力，计算精度理论上可以达到千分之一；本发明所述的变量参数设置，涵盖了影响麦弗逊结构悬架四轮参数的所有关键因素，累计有三千多种工况搭配形式，数十万种参数匹配状态；可以根据实际情况搭配所需要模拟的各种状态，每种不同状态的参数变量设置完成后，系统会通过关系公式及时模拟出该状态所对应的四轮参数结果，并显示该结果与初设四轮参数值的具体差值；根据模拟结果及其对应的参数变量，可以快速确定零部件某个关键尺寸的偏差量，也可以指导设计、生产部门或供应商修正某些尺寸来满足预设的四轮参数值；模拟完成后，可以通过系统还原选项自动还原到模型预设状态。
附图说明
图1：麦弗逊悬架模型结构树形图
图2：参数变量图
图3：变量关系图
图4：车身安装孔偏差工况变量设置图
图5：副车架上面的安装孔偏差工况变量设置图
图6：控制臂关键尺寸、角度偏差工况变量设置图
图7：制动器或万向节关键点、角度偏差工况变量设置图
图8：滑柱关键尺寸、角度偏差工况变量设置图
图9：悬架相关的刚度及轴荷偏差工况变量设置图
图10：车间装配工艺工况变量设置图
图11：模拟结果窗口
具体实施方式
以下通过实施例来进一步描述本发明。
本发明所述的基于CATIA参数化模块的麦弗逊悬架四轮参数校核方法的步骤如下：
第1步、基于CATIA平台搭建麦弗逊悬架零部件架构模型，零部件架构模型为麦弗逊悬架系统各个零部件简化后的装配体，模拟实物的关键形态；
零部件架构模型包括：
前悬架硬点[suspension_hardpoint_front]
左前滑柱实物状态[strut_real_state_front_l]
右前滑柱实物状态[strut_real_state_front_r]
左前制动器或万向节实物状态[brake_real_state_front_l]
右前制动器或万向节实物状态[brake_real_state_front_r]
左前控制臂实物状态[control_arm_real_state_front_l]
右前控制臂实物状态[control_arm_real_state_front_r]
前副车架实物状态[subframe_real_state_front]
模型结构图见图1
第2步、设置参数变量，参数变量包括两部分内容，即零部件关键尺寸的变量和变量对应输出的四轮参数；
参数变量具体包括：
左侧外倾角[camber_angle_l]
右侧外倾角[camber_angle_r]
左侧外倾角差值[camber_angle_difference_l]
右侧外倾角差值[camber_angle_difference_r]
左侧前束角[toe_angle_l]
右侧前束角[toe_angle_r]
左侧前束角差值[toe_angle_difference_l]
右侧前束角差值[toe_angle_difference_r]
左侧主销后倾角[kingpin_caster_angle_l]
右侧主销后倾角[kingpin_caster_angle_r]
左侧主销后倾角差值[kingpin_caster_angle_difference_l]
右侧主销后倾角差值[kingpin_caster_angle_difference_r]
左侧主销内倾角[kingpin_inclination_angle_l]
右侧主销内倾角[kingpin_inclination_angle_r]
左侧主销内倾角差值[kingpin_inclination_angle_difference_l]
右侧主销内倾角差值[kingpin_inclination_angle_difference_r]
参数变量图见图2
第3步、设置关系变量，变量关系是保证系统正常运行的多个不同控制程序，关系变量又分为三类：
第一类是用来约束零部件的关键参数，包括相对位置、坐标、尺寸、重量、刚度，以及这些关键参数和对应的变量之间的关系；
第二类是用来约束不同零部件之间的装配关系，主要是系统复原；
第三类是四轮参数求值及转换；
关系变量具体包括：
滑柱变量关系[strut]
制动器或万向节变量关系[brake]
控制臂变量关系[control_arm]
副车架实物状态变量关系[subframe_real_state]
车身实物状态变量关系[car_body_real_state]
刚度及重量影响因素变量关系[C_G]
外倾角角度转换关系[camber_angle_l]
外倾角角度转换关系[camber_angle_r]
外倾角差值角度转换关系[camber_angle_difference_l]
外倾角差值角度转换关系[camber_angle_difference_r]
前束角角度转换关系[toe_angle_l]
前束角角度转换关系[toe_angle_r]
前束角差值角度转换关系[toe_angle_difference_l]
前束角差值角度转换关系[toe_angle_difference_r]
主销后倾角角度转换关系[kingpin_caster_angle_l]
主销后倾角角度转换关系[kingpin_caster_angle_r]
主销后倾角差值角度转换关系[kingpin_caster_angle_difference_l]
主销后倾角差值角度转换关系[kingpin_caster_angle_difference_r]
主销内倾角角度转换关系[kingpin_inclination_angle_l]
主销内倾角角度转换关系[kingpin_inclination_angle_r]
主销内倾角差值角度转换关系[kingpin_inclination_angle_difference_l]
主销内倾角差值角度转换关系[kingpin_inclination_angle_difference_r]
变量关系图见图3
第4步、根据实际情况修改参数变量，搭配出所需要模拟的状态；
第5步、每种不同状态的参数变量设置完成后，系统会通过关系公式，即关系变量及时模拟出该状态所对应的四轮参数结果，并显示该结果与初设四轮参数值的具体差值。
搭建麦弗逊悬架零部件架构模型，主要是结合对麦弗逊悬架结构的理解，提取包括悬架硬点、零部件关键尺寸、安装工艺、整车参数等麦弗逊悬架模型中对四轮参数有贡献的关键信息，在CATIA平台的“部件模块”里面通过点和线的形式将每个零部件的关键信息串联起来，然后在“产品模块”里面装配出系统模型。
对于参数变量的设置，具体的讲，即为工况设置，工况设置包括7类：
(1)车身安装孔偏差工况设置：根据车身安装孔对四轮参数实际影响作用的大小，设置车身上面关键安装孔相对车身基准点的偏差量，车身安装孔偏差工况设置顺序见图4；
(2)副车架上面的安装孔偏差工况设置：设置副车架上面关键安装孔坐标相对副车架基准点的偏差量，副车架上面的安装孔偏差工况设置见图5；
(3)控制臂关键尺寸、角度偏差工况：设置控制臂上面关键安装尺寸和角度相对初始状态的偏差量，控制臂关键尺寸、角度偏差工况设置见图6；
(4)制动器或万向节关键点、角度偏差工况：设置制动器或万向节上面关键安装孔坐标相对制动器或万向节基准点的偏差量，制动器或万向节关键点、角度偏差工况设置见图7；
(5)滑柱关键尺寸、角度偏差工况：设置滑柱上面关键安装孔尺寸、角度相对初始状态偏差量，滑柱关键尺寸、角度偏差工况设置见图8；
(6)悬架相关的刚度及轴荷偏差工况，这部分设置的变量参数包括：悬架杠杆比、弹簧初始刚度及变量、衬套对悬架刚度的贡献值及变量、弹簧自由高度及变量、弹簧设计高度及变量、轴荷变量，悬架相关的刚度及轴荷偏差工况设置见图9；
(7)车间装配工艺工况：这部分主要模拟实际装配中不同工艺对装配结果的影响，这些变量参数需要根据实际情况设定一个范围，车间装配工艺工况设置见图10；
(8)上述七种工况可以根据实际情况同时存在一种或几种。
本实施例中，所述七种工况共设置参数变量49个，涵盖了影响麦弗逊结构悬架四轮参数的所有关键因素，累计有三千多种工况搭配形式，数十万种参数匹配状态；可以根据实际情况搭配所需要模拟的各种状态，每种不同状态的参数变量设置完成后，系统会通过关系公式及时模拟出该状态所对应的四轮参数结果，并显示该结果与初设四轮参数值的具体差值，模拟结果窗口见图11，根据模拟结果及其对应的参数变量，可以快速确定零部件某个关键尺寸的偏差量，也可以指导设计、生产部门或供应商修正某些尺寸来满足预设的四轮参数值；模拟完成后，可以通过系统还原选项自动还原到模型预设状态。
Claims (2)
1.一种基于CATIA参数化模块的麦弗逊悬架四轮参数校核方法，其特征在于，参数校核的步骤如下：
第1步、基于CATIA平台搭建麦弗逊悬架零部件架构模型，零部件架构模型为麦弗逊悬架系统各个零部件简化后的装配体，模拟实物的关键形态；
第2步、设置参数变量，参数变量包括两部分内容，即零部件关键尺寸的变量和变量对应输出的四轮参数；
第3步、设置关系变量，变量关系是保证系统正常运行的多个不同控制程序，关系变量又分为三类：
第一类是用来约束零部件的关键参数，包括相对位置、坐标、尺寸、重量、刚度，以及关键参数和对应的变量之间的关系；
第二类是用来约束不同零部件之间的装配关系，装配关系包括系统复原；
第三类是四轮参数求值及转换；
第4步、根据实际情况修改参数变量，搭配出所需要模拟的状态；
第5步、每种不同状态的参数变量设置完成后，系统会通过关系公式，即关系变量及时模拟出该状态所对应的四轮参数结果，并显示该结果与初设四轮参数值的具体差值；
所述第2步，具体包括7类：
(1)车身安装孔偏差工况设置：根据车身安装孔对四轮参数实际影响作用的大小，设置车身上面关键安装孔相对车身基准点的偏差量；
(2)副车架上面的安装孔偏差工况设置：设置副车架上面关键安装孔坐标相对副车架基准点的偏差量；
(3)控制臂关键尺寸、角度偏差工况：设置控制臂上面关键安装尺寸和角度相对初始状态的偏差量；
(4)制动器或万向节关键点、角度偏差工况：设置制动器或万向节上面关键安装孔坐标相对制动器或万向节基准点的偏差量；
(5)滑柱关键尺寸、角度偏差工况：设置滑柱上面关键安装孔尺寸、角度相对初始状态偏差量；
(6)悬架相关的刚度及轴荷偏差工况，这部分设置的变量参数包括：悬架杠杆比、弹簧初始刚度及变量、衬套对悬架刚度的贡献值及变量、弹簧自由高度及变量、弹簧设计高度及变量、轴荷变量；
(7)车间装配工艺工况：这部分是模拟实际装配中不同工艺对装配结果的影响，变量参数需要根据实际情况设定一个范围；
上述七种工况根据实际情况同时存在一种或几种。
2.按照权利要求1所述的基于CATIA参数化模块的麦弗逊悬架四轮参数校核方法，其特征在于：搭建麦弗逊悬架零部件架构模型，是提取麦弗逊悬架模型中对四轮参数有贡献的关键信息，在此基础上简化并搭建模型。
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