CN109829188B

CN109829188B - 一种基于adams的汽车后背门开启力分析方法

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Publication number: CN109829188B
Application number: CN201811557471.7A
Authority: CN
Inventors: 宿佳敏; 李俊; 孙营; 宋峰; 田永义
Original assignee: Suzhou Autek Auto Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Autek Auto Technology Co ltd
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2038-12-19
Also published as: CN109829188A

Abstract

本发明揭示了一种基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法，其包括以下步骤，1)输入硬点坐标、气动撑杆特性曲线、后背门总成信息、转动惯量以及后背门总成的三维数模到ADAMS软件中；2)建立动力学模型：对所述后背门总成中的连接部件进行约束限定；3)建立测量：给所述后背门发出一个运动指令，使其以铰链为转动轴进行匀速旋转；设定若干个角度的采集点，并在每一个角度状态下，在所述后背门安装铰链处获得一个力矩；4)以角度和力矩为二位坐标得到开门角度力矩曲线，找到最大力矩I_max以及对应角度θ_*；5)计算开启力大小F_max＝I_max/L。本发明其能够快速高效的、科学合理并精准的分析后背门开启力大小是否符合要求，为汽车设计提供评判依据。

Description

一种基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法

【技术领域】

本发明属于汽车技术领域，特别是涉及一种基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法。

【背景技术】

后背门作为车辆的常用部件，其开启力是工程设计人员需要考虑的重要因素之一，后背门所需开启力过小会导致后背门自动开启，过大则会导致后背门开启困难；采用理论计算的方式计算后背门开启力时，需要运用大量公式计算后才能得出，而且在车辆设计过程中需要进行多轮分析，采用理论计算的方式不但增加设计时间，而且花费工程人员的大量精力。

因此，有必要提供一种新的基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法，其能够快速高效的、科学合理并精准的分析后背门开启力大小是否符合要求，为汽车设计提供评判依据。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法，其包括以下步骤，

1)设计输入：输入硬点坐标、气动撑杆特性曲线、后背门总成质量、后背门总成重心坐标、转动惯量以及后背门总成的三维数模到ADAMS软件中；

其中，所述后背门总成包括后背门、将所述后背门与车身连接的后背门安装铰链、撑开所述后背门的气动撑杆、将所述气动撑杆的一端铰接在所述后背门上的上安装支架以及将所述气动撑杆的另一端铰接在车身上的下安装支架；

2)建立动力学模型：对所述后背门总成中的连接部件进行约束限定；

3)建立测量：给所述后背门发出一个运动指令，使其以两个所述后背门安装铰链构成的直线为转动轴，以给定的速度逆时针或顺时针进行匀速旋转；设定若干个角度的采集点θ₁、θ₂、......θ_n，并在每一个角度θ_i(i＝1、2、……_n)状态下，通过ADAMS软件根据系统的力系平衡原理在所述后背门安装铰链处得到一个力矩I_i(i＝1、2、……n)；

4)制作开门力矩与开门角度的关系曲线：以角度θ_i和力矩I_i为X轴和Y轴绘制出开门角度力矩曲线，并找到最大力矩I_max以及对应的角度θ_*；

5)计算开启力大小：根据后背门总成的三维数模得到开启后背门的作用力臂L，从而得到后背门的开启力大小F_max＝I_max/L。

进一步的，所述硬点约束包括所述后背门安装铰链是固定在后背门上的，所述上安装支架是固定在后背门上的，所述下安装支架是固定在车身上的，且所述后背门安装铰链和所述下安装支架的坐标是固定的。

进一步的，所述连接关系约束的设置包括：在所述后背门与车身连接的所述后背门安装铰链处设置转动副铰接约束；在所述上安装支架与所述气动撑杆连接处设置球副铰接约束；在所述下安装支架与所述气动撑杆连接处设置球副铰接约束；在所述气动撑杆上下之间设置直线移动副升缩约束。

进一步的，在建立测量时，还包括对所述气动撑杆的长度变化进行测量，其方法为通过ADAMS软件测量所述上安装支架与所述下安装支架之间的长度变化。

与现有技术相比，本发明一种基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法的有益效果在于：巧妙的利用了ADAMS软件中的现有计算模块，通过后背门开启力的步骤动作分析，将设计人员设计好的后背门总成的三维数据直接导入软件中，并通过约束设计，建立动力学模型，使得建立好的动力学模型更加符合真实情况中后背门的开启动作，保障了分析结果的准确性和科学合理性；由于软件中不能够直接得到力的大小，利用力矩自动测量模块获取力矩大小，并通过设计角度数据采集点，形成多个角度状态下的力矩大小，形成角度力矩曲线，从而获得最大力矩，再根据后背门三维数据中的作用力臂，通过计算得到最大开启力，其方法设计巧妙；避免了繁琐的理论计算，大大缩短了分析时间，且利用ADAMS软件有效的避免了理论计算中非线性开启力的复杂计算，提高了分析效率和分析结果的精准度；采用动力学分析后背门开启力可以快速准确的分析出所设计的气动撑杆相关参数是否合理。

【附图说明】

图1为本发明实施例的步骤流程结构示意图

图2为本发明实施例中后背门总成其中一个角度的结构示意图；

图3为本发明实施例中后背门总成另一角度的结构示意图；

图中数字表示：

1后背门；2后背门安装铰链；3上安装支架；4气动撑杆；5下安装支架。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1，本实施例为基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法，其包括以下步骤：

1)设计输入：输入硬点坐标、气动撑杆特性曲线、后背门总成质量、后背门总成重心坐标、转动惯量以及后背门总成的三维数模到ADAMS软件中。所述气动撑杆特性曲线是指气动撑杆的拉伸压缩行程中力变化特性曲线。

其中，请参照图2-3，后背门总成包括后背门1、将后背门1与车身连接的后背门安装铰链2、撑开后背门1的气动撑杆4、将气动撑杆4的一端铰接在后背门1上的上安装支架3以及将气动撑杆4的另一端铰接在车身上的下安装支架5。

2)建立动力学模型：对后背门总成中的连接部件进行约束限定。

其中，包括硬点约束、连接关系约束；

所述硬点约束是指后背门总成中哪些点是固定的，其包括后背门安装铰链2是固定在后背门1上的、上安装支架3是固定在后背门1上的、下安装支架5是固定在车身上的；由于在设计输入时，没有车身的三维数据输入，因此，后背门安装铰链2和下安装支架5的坐标是固定的；

所述连接关系约束的设置包括：在后背门1与车身连接的后背门安装铰链2处设置铰接约束，在ADAMS软件中输入为转动副；在上安装支架3与气动撑杆4连接处设置球副铰接约束；在下安装支架5与气动撑杆4连接处设置球副铰接约束；在气动撑杆4上下之间设置直线移动副升缩约束。

3)建立测量：给后背门1发出一个运动指令，使其以两个后背门安装铰链2构成的直线为转动轴，以给定的速度(如10°/s～15°/s)逆时针或顺时针进行匀速旋转；设计若干个角度的采集点θ₁、θ₂、……、θ_n，并在每一个角度θ_i(i＝1，2，……，n)状态下，通过ADAMS软件根据系统的力系平衡原理在后背门安装铰链2处得到一个力矩I_i(i＝1，2，……，n)；

5)计算开启力大小：根据后背门总成的三维数模得到开启后背门的作用力臂L(即驾驶者作用后背门开启时的作用点至后背门安装铰链2的垂直距离)，从而得到后背门的开启力大小F_max＝I_max/L。

开启后背门的过程中，在刚开始时气动撑杆4产生的力矩应该略小于后背门本身重量产生的力矩，这样可以保证在开门时，门不会自动打开以避免打伤人，这个时候需要施加一个力即开门力，使背门往上开，一般要求开门力在30N到40N之间；在最大开度时，气动撑杆产生的力矩应比背门重量产生的力矩大，防止背门自行下降，因而在关门的时候也需要施加一个力即关门力，一般要求关门力在40N到50N之间。

6)判断F_max是否在规定范围内，若在，则后背门总成设计合理，若不在，则后背门总成结构中气动撑杆还需要进行优化，将分析结果通知设计部进行优化后再重新进行设计输入，重复上述步骤直到满足设计要求为止。

为了更加全面的评估后背门总成结构的合理性，在建立测量时，还可以对气动撑杆4的长度变化进行测量，具体的，通过ADAMS软件测量上安装支架3与下安装支架5之间的长度变化，判断该长度是否介于气动撑杆工作行程范围内。

本实施例为基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法的有益效果在于：巧妙的利用了ADAMS软件中的现有计算模块，通过后背门开启力的步骤动作分析，将设计人员设计好的后背门总成的三维数据直接导入软件中，并通过约束设计，建立动力学模型，使得建立好的动力学模型更加符合真实情况中后背门的开启动作，保障了分析结果的准确性和科学合理性；由于软件中不能够直接得到力的大小，利用力矩自动测量模块获取力矩大小，并通过设计角度数据采集点，形成多个角度状态下的力矩大小，形成角度力矩曲线，从而获得最大力矩，再根据后背门三维数据中的作用力臂，通过计算得到最大开启力，其方法设计巧妙；避免了繁琐的理论计算，大大缩短了分析时间，且利用ADAMS软件有效的避免了理论计算中非线性开启力的复杂计算，提高了分析效率和分析结果的精准度；采用动力学分析后背门开启力可以快速准确的分析出所设计的气动撑杆相关参数是否合理。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法，其特征在于：其包括以下步骤，

1）设计输入：输入硬点坐标、气动撑杆特性曲线、后背门总成质量、后背门总成重心坐标、转动惯量以及后背门总成的三维数模到ADAMS软件中；

2）建立动力学模型：对所述后背门总成中的连接部件进行约束限定；所述约束限定包括硬点约束和连接关系约束；

所述硬点约束包括所述后背门安装铰链是固定在后背门上的，所述上安装支架是固定在后背门上的，所述下安装支架是固定在车身上的，且所述后背门安装铰链和所述下安装支架的坐标是固定的；

所述连接关系约束的设置包括：在所述后背门与车身连接的所述后背门安装铰链处设置转动副铰接约束；在所述上安装支架与所述气动撑杆连接处设置球副铰接约束；在所述下安装支架与所述气动撑杆连接处设置球副铰接约束；在所述气动撑杆上下之间设置直线移动副升缩约束；

3）建立测量：给所述后背门发出一个运动指令，使其以两个所述后背门安装铰链构成的直线为转动轴，以给定的速度逆时针或顺时针进行匀速旋转；设定若干个角度的采集点θ₁、θ₂、……、θ_n，并在每一个角度θ_i，i=1,2,……,n，状态下，通过ADAMS软件根据系统的力系平衡原理在所述后背门安装铰链处得到一个力矩I_i，i=1,2,……,n；

4）制作开门力矩与开门角度的关系曲线：以角度θ_i和力矩I_i为X轴和Y轴绘制出开门角度力矩曲线，并找到最大力矩I_max以及对应的角度θ_*；

5）计算开启力大小：根据后背门总成的三维数模得到开启后背门的作用力臂L，所述作用力臂L为驾驶者作用后背门开启时的作用点至后背门安装铰链的垂直距离，从而得到后背门的开启力大小F_max=I_max/L；

6）判断F_max是否在规定范围内，若在，则后背门总成设计合理，若不在，则后背门总成结构中气动撑杆还需要进行优化，将优化后的后背门总成再重新进行设计输入，重复步骤1）-步骤5），直到满足设计要求为止。

2.如权利要求1所述的基于ADAMS的汽车后背门开启力分析方法，其特征在于：在建立测量时，还包括对所述气动撑杆的长度变化进行测量，其方法为通过ADAMS软件测量所述上安装支架与所述下安装支架之间的长度变化。