CN109684705A - 车身结构优化方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车身结构优化方法及系统，所述方法包括：获取车身的悬架物理结构，并根据该悬架物理结构搭建多体动力学模型；通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整；对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。该方法在设计阶段便能通过多体运动学分析确认悬架机构的运动特性，根据车辆参数信息重新优化设计衬套结构，在进行底盘开发过程中能够极大程度的借用已有的悬架结构，提升零件的通用性，有效降低底盘开发和优化成本，且能够极大提升车辆的性能。

Description

车身结构优化方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种车身结构优化方法及系统。
背景技术
随着经济和汽车工业的飞速发展和，人民的生活水平得到快速提高，汽车逐渐成为普通家庭的出行代步工具。
人们在驾驶汽车时，经常会遇到一些路况比较差的道路，例如坑洼、碎石等，汽车行驶在这些道路时，车辆的平顺性会收到极大影响，尤其是在车速较高时，驾驶员和乘客会收到较大的冲击力，影响驾驶和乘坐体验。
因此，在进行车辆开发过程中，需要对车辆的平顺性进行提升，但由于部分车型使用悬架技术较为陈旧，在对车身结构进行优化时，零件的通用性较差，导致底盘开发和优化的成本较高。
发明内容
为此，本发明的一个目的在于提出一种车身结构优化方法，以解决现有技术零件的通用性较差，导致底盘开发和优化的成本较高的问题。
一种车身结构优化方法，包括：
获取车身的悬架物理结构，并根据该悬架物理结构搭建多体动力学模型；
通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整；
对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
根据本发明提供的车身结构优化方法，通过悬架多体动力学分析的方法来判断悬架在进行跳动时车轮运动状况是否合理，前后车轮的运动关系是否匹配，通过悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整实现整车车轮运动状况的改善，通过对悬架平顺性衬套特性的优化，极大的弱化由车轮传递到车身的冲击能量，提升车辆的平顺性，该方法在设计阶段便能通过多体运动学分析确认悬架机构的运动特性，根据车辆参数信息重新优化设计衬套结构，在进行底盘开发过程中能够极大程度的借用已有的悬架结构，提升零件的通用性，有效降低底盘开发和优化成本，且能够极大提升车辆的性能。
另外，根据本发明上述的车身结构优化方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整的步骤包括：
获取拟调整硬点；
获取车轮跳动值与车轮前后移动值的基础车轮运动状态曲线，同时设定车轮跳动值与车轮前后移动值的目标车轮运动状态曲线；
对所述拟调整硬点进行调整，以将所述基础车轮运动状态曲线优化为所述目标车轮运动状态曲线。
进一步地，所述获取拟调整硬点的步骤包括：
对多体动力学模型进行同向双轮激振试验，模拟车轮上跳工况；
在多体动力学软件中新建目标对象，为后续分析进行准备；
进入Adams_Insight进行试验，并进行悬架敏感度分析；
选取相关硬点，设定为优化变量；
选取所述新建目标对象，并对此目标进行优化；
对已经选取的优化目标进行分析计算；
对优化目标的结果进行拟合；
查看敏感度分析结果，将影响度占比最大的硬点作为拟调整硬点。
进一步地，所述对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量的步骤包括：
获取衬套受力的原始状态曲线，同时设定衬套受力的目标状态曲线；
对悬架中的顺从性衬套的衬套特性的调整，以将所述原始状态曲线优化为所述目标状态曲线，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
进一步地，所述多体动力学仿真软件采用ADAMS软件。
本发明的另一个目的在于提出一种车身结构优化系统，以解决现有技术零件的通用性较差，导致底盘开发和优化的成本较高的问题。
一种车身结构优化系统，所述系统包括：
获取搭建模块，用于获取车身的悬架物理结构，并根据该悬架物理结构搭建多体动力学模型；
第一调整模块，用于通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整；
第二调整模块，用于对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
根据本发明提供的车身结构优化系统，通过悬架多体动力学分析的方法来判断悬架在进行跳动时车轮运动状况是否合理，前后车轮的运动关系是否匹配，通过悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整实现整车车轮运动状况的改善，通过对悬架平顺性衬套特性的优化，极大的弱化由车轮传递到车身的冲击能量，提升车辆的平顺性，该系统在设计阶段便能通过多体运动学分析确认悬架机构的运动特性，根据车辆参数信息重新优化设计衬套结构，在进行底盘开发过程中能够极大程度的借用已有的悬架结构，提升零件的通用性，有效降低底盘开发和优化成本，且能够极大提升车辆的性能。
另外，根据本发明上述的车身结构优化系统，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述第一调整模块包括：
第一获取单元，用于获取拟调整硬点；
第二获取单元，用于获取车轮跳动值与车轮前后移动值的基础车轮运动状态曲线，同时设定车轮跳动值与车轮前后移动值的目标车轮运动状态曲线；
第一调整单元，用于对所述拟调整硬点进行调整，以将所述基础车轮运动状态曲线优化为所述目标车轮运动状态曲线。
进一步地，所述第一获取单元具体用于：
对多体动力学模型进行同向双轮激振试验，模拟车轮上跳工况；
在多体动力学软件中新建目标对象，为后续分析进行准备；
进入Adams_Insight进行试验，并进行悬架敏感度分析；
选取相关硬点，设定为优化变量；
选取所述新建目标对象，并对此目标进行优化；
对已经选取的优化目标进行分析计算；
对优化目标的结果进行拟合；
查看敏感度分析结果，将影响度占比最大的硬点作为拟调整硬点。
进一步地，所述第二调整模块包括：
第三获取单元，用于获取衬套受力的原始状态曲线，同时设定衬套受力的目标状态曲线；
第二调整单元，用于对悬架中的顺从性衬套的衬套特性的调整，以将所述原始状态曲线优化为所述目标状态曲线，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
进一步地，所述多体动力学仿真软件采用ADAMS软件。
附图说明
本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的车身结构优化方法的流程图；
图2是某车型的悬架物理结构以及根据该悬架物理结构搭建的多体动力学模型图；
图3是图1中步骤S102的详细流程图；
图4是某车型的车轮退缩量曲线图；
图5是图1中步骤S103的详细流程图；
图6是某车型的衬套受力变形曲线图；
图7是根据本发明第二实施例的车身结构优化系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。
请参阅图1，本发明第一实施例提出的一种车身结构优化方法，包括步骤S101～S103。
S101，获取车身的悬架物理结构，并根据该悬架物理结构搭建多体动力学模型；
其中，可以参阅图2，针对某车型的悬架物理结构，可以使用ADAMS软件根据该悬架物理结构搭建多体动力学模型，搭建模型中使用的硬点参数可以见表1。
表1硬点参数表
S102，通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整；
其中，使用的多体动力学仿真软件例如为ADAMS软件。
请参阅图3，步骤S102具体可以包括S1021～S1023：
S1021，获取拟调整硬点；
S1022，获取车轮跳动值与车轮前后移动值的基础车轮运动状态曲线，同时设定车轮跳动值与车轮前后移动值的目标车轮运动状态曲线；
例如，可以请参阅图4，图中展示了本实施例的车型中，车轮跳动值与车轮前后移动值的基础车轮运动状态曲线，以及设定的车轮跳动值与车轮前后移动值的目标车轮运动状态曲线，图中，横坐标为车轮跳动值，纵坐标为车轮前后移动值，曲线反映的是车轮的退缩量，需要指出的是，目标车轮运动状态曲线可以根据车型的实际情况进行设定。
S1023，对所述拟调整硬点进行调整，以将所述基础车轮运动状态曲线优化为所述目标车轮运动状态曲线。
具体实施时，步骤S1021中，可以在ADAMS软件中采用以下方法获取拟调整硬点：
对多体动力学模型进行同向双轮激振试验，模拟车轮上跳工况；
在多体动力学软件中新建目标对象，为后续分析进行准备；
进入Adams_Insight进行试验，并进行悬架敏感度分析；
选取相关硬点，设定为优化变量；
选取所述新建目标对象，并对此目标进行优化；
对已经选取的优化目标进行分析计算；
对优化目标的结果进行拟合；
查看敏感度分析结果，将影响度占比最大的硬点作为拟调整硬点。
S103，对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
其中，请参阅图5，该步骤具体包括S1031～S1032：
S1031，获取衬套受力的原始状态曲线，同时设定衬套受力的目标状态曲线；
例如，可以请参阅图6，图中展示了本实施例的车型中，衬套受力的原始状态曲线，以及设定的衬套受力的目标状态曲线，图中，横坐标为衬套变形量，纵坐标为衬套受力值，曲线反映的是衬套受力的变形情况，需要指出的是，目标状态曲线可以根据车型的实际情况进行设定。
S1032，对悬架中的顺从性衬套的衬套特性的调整，以将所述原始状态曲线优化为所述目标状态曲线，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
根据本实施例提供的车身结构优化方法，通过悬架多体动力学分析的方法来判断悬架在进行跳动时车轮运动状况是否合理，前后车轮的运动关系是否匹配，通过悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整实现整车车轮运动状况的改善，通过对悬架平顺性衬套特性的优化，极大的弱化由车轮传递到车身的冲击能量，提升车辆的平顺性，该方法在设计阶段便能通过多体运动学分析确认悬架机构的运动特性，根据车辆参数信息重新优化设计衬套结构，在进行底盘开发过程中能够极大程度的借用已有的悬架结构，提升零件的通用性，有效降低底盘开发和优化成本，且能够极大提升车辆的性能。
请参阅图7，基于同一发明构思，本发明第二实施例提出的车身结构优化系统，所述系统包括：
获取搭建模块10，用于获取车身的悬架物理结构，并根据该悬架物理结构搭建多体动力学模型；
第一调整模块20，用于通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整；
第二调整模块30，用于对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
其中，所述第一调整模块20包括：
第一获取单元21，用于获取拟调整硬点；
第二获取单元22，用于获取车轮跳动值与车轮前后移动值的基础车轮运动状态曲线，同时设定车轮跳动值与车轮前后移动值的目标车轮运动状态曲线；
第一调整单元23，用于对所述拟调整硬点进行调整，以将所述基础车轮运动状态曲线优化为所述目标车轮运动状态曲线。
其中，所述第一获取单元21具体用于：
对多体动力学模型进行同向双轮激振试验，模拟车轮上跳工况；
在多体动力学软件中新建目标对象，为后续分析进行准备；
进入Adams_Insight进行试验，并进行悬架敏感度分析；
选取相关硬点，设定为优化变量；
选取所述新建目标对象，并对此目标进行优化；
对已经选取的优化目标进行分析计算；
对优化目标的结果进行拟合；
查看敏感度分析结果，将影响度占比最大的硬点作为拟调整硬点。
其中，所述第二调整模块30包括：
第三获取单元31，用于获取衬套受力的原始状态曲线，同时设定衬套受力的目标状态曲线；
第二调整单元32，用于对悬架中的顺从性衬套的衬套特性的调整，以将所述原始状态曲线优化为所述目标状态曲线，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
本实施例中，所述多体动力学仿真软件采用ADAMS软件。
根据本实施例提供的车身结构优化系统，通过悬架多体动力学分析的方法来判断悬架在进行跳动时车轮运动状况是否合理，前后车轮的运动关系是否匹配，通过悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整实现整车车轮运动状况的改善，通过对悬架平顺性衬套特性的优化，极大的弱化由车轮传递到车身的冲击能量，提升车辆的平顺性，该系统在设计阶段便能通过多体运动学分析确认悬架机构的运动特性，根据车辆参数信息重新优化设计衬套结构，在进行底盘开发过程中能够极大程度的借用已有的悬架结构，提升零件的通用性，有效降低底盘开发和优化成本，且能够极大提升车辆的性能。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种车身结构优化方法，其特征在于，所述方法包括：
获取车身的悬架物理结构，并根据该悬架物理结构搭建多体动力学模型；
通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整；
对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
2.根据权利要求1所述的车身结构优化方法，其特征在于，所述通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整的步骤包括：
获取拟调整硬点；
获取车轮跳动值与车轮前后移动值的基础车轮运动状态曲线，同时设定车轮跳动值与车轮前后移动值的目标车轮运动状态曲线；
对所述拟调整硬点进行调整，以将所述基础车轮运动状态曲线优化为所述目标车轮运动状态曲线。
3.根据权利要求2所述的车身结构优化方法，其特征在于，所述获取拟调整硬点的步骤包括：
对多体动力学模型进行同向双轮激振试验，模拟车轮上跳工况；
在多体动力学软件中新建目标对象，为后续分析进行准备；
进入Adams_Insight进行试验，并进行悬架敏感度分析；
选取相关硬点，设定为优化变量；
选取所述新建目标对象，并对此目标进行优化；
对已经选取的优化目标进行分析计算；
对优化目标的结果进行拟合；
查看敏感度分析结果，将影响度占比最大的硬点作为拟调整硬点。
4.根据权利要求1所述的车身结构优化方法，其特征在于，所述对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量的步骤包括：
获取衬套受力的原始状态曲线，同时设定衬套受力的目标状态曲线；
对悬架中的顺从性衬套的衬套特性的调整，以将所述原始状态曲线优化为所述目标状态曲线，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的车身结构优化方法，其特征在于，所述多体动力学仿真软件采用ADAMS软件。
6.一种车身结构优化系统，其特征在于，所述系统包括：
获取搭建模块，用于获取车身的悬架物理结构，并根据该悬架物理结构搭建多体动力学模型；
第一调整模块，用于通过多体动力学仿真软件分析车轮随悬架跳动时的运动状况，并根据悬架零件敏感度对车轮运动状况进行调整；
第二调整模块，用于对悬架主要衬套特性进行调整，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
7.根据权利要求6所述的车身结构优化系统，其特征在于，所述第一调整模块包括：
第一获取单元，用于获取拟调整硬点；
第二获取单元，用于获取车轮跳动值与车轮前后移动值的基础车轮运动状态曲线，同时设定车轮跳动值与车轮前后移动值的目标车轮运动状态曲线；
第一调整单元，用于对所述拟调整硬点进行调整，以将所述基础车轮运动状态曲线优化为所述目标车轮运动状态曲线。
8.根据权利要求7所述的车身结构优化系统，其特征在于，所述第一获取单元具体用于：
对多体动力学模型进行同向双轮激振试验，模拟车轮上跳工况；
在多体动力学软件中新建目标对象，为后续分析进行准备；
进入Adams_Insight进行试验，并进行悬架敏感度分析；
选取相关硬点，设定为优化变量；
选取所述新建目标对象，并对此目标进行优化；
对已经选取的优化目标进行分析计算；
对优化目标的结果进行拟合；
查看敏感度分析结果，将影响度占比最大的硬点作为拟调整硬点。
9.根据权利要求6所述的车身结构优化系统，其特征在于，所述第二调整模块包括：
第三获取单元，用于获取衬套受力的原始状态曲线，同时设定衬套受力的目标状态曲线；
第二调整单元，用于对悬架中的顺从性衬套的衬套特性的调整，以将所述原始状态曲线优化为所述目标状态曲线，使衬套吸收更多来自车轮的冲击能量。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的车身结构优化系统，其特征在于，所述多体动力学仿真软件采用ADAMS软件。
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