CN111209649A - 一种驱动轴跳动校核方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆设计技术领域，公开了一种驱动轴跳动校核方法，通过CATIA软件搭建悬架DMU模型；设定内节和外节的节型，确定理论内节点坐标和第一设定点坐标；将外节搭建到DMU模型中，跳动DMU模型，得到理论外节点坐标和第二设定点的坐标；求解得到多个不同的跳动工况下的实际内节点坐标；根据对应坐标求解得到多个不同的跳动工况下内节点的滑移量、内节夹角和外节夹角；调节轴杆长度，使得外节夹角在外节夹角许用值内，滑移‑摆角曲线位于滑移‑摆角安全边界线的中部。本发明中，采用CATIA软件对驱动轴进行跳动校核，只需搭建一次悬架模型，且无需逐个驱动轴长度进行模拟试验，能够快速准确的进行驱动轴校核。

Description

一种驱动轴跳动校核方法
技术领域
本发明涉及车辆设计技术领域，尤其涉及一种驱动轴跳动校核方法。
背景技术
驱动轴跳动校核是乘用车设计过程中重要的步骤，驱动轴长度、角度设计不合理，可能会导致驱动轴卡死、脱出、破损等严重后果。
现有技术中一般通过CATIA软件中的DMU(Digital Mockup)模块进行驱动轴跳动校核，校核时需要逐个跳动点校核，驱动轴长度逐个试验，这种校核方法往往耗时较长，难以找到最优解，且可能存在校核不准确的情况。
除使用CATIA软件外，现有技术中还有采用ADMAS软件进行驱动轴校核的方式，通过配置参数的设定，测量、仿真模拟完成对驱动轴滑移距离、摆角的校核分析，此种方法存在以下三个不足：1、汽车结构设计工程师一般使用CATIA设计软件进行结构设计，而ADMAS软件是一种结构分析软件，设计工程师可能存在不会使用或者使用不熟练的情况，使用上不够便利；2、在分析时需要在ADMAS中建立悬架的DMU模型，汽车悬架设计时，已经采用CATIA建立了悬架的DMU模型，如果仅仅针对驱动轴设计，再次建立悬架模型，存在工作重复的弊端；3、通过ADMAS软件进行内节点位置、转角、外节点转角均需要进行测量导出到数据处理软件(例如Excel)中再次进行分析，存在使用不便的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驱动轴跳动校核方法，能够快速准确的进行驱动轴校核。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种驱动轴跳动校核方法，包括：
通过CATIA软件搭建悬架DMU模型；
设定驱动轴上与变速器相配合的内节以及与轮毂相配合的外节的节型，根据变速器的位置，确定理论内节点坐标(X2,Y2,Z2)以及内节点内侧内节轴杆轴线上第一设定点坐标(X1,Y1,Z1)；
将外节搭建到DMU模型中，跳动DMU模型，得到多个不同的跳动工况下对应的理论外节点坐标(U1,V1,W1)以及外节点外侧外节轴杆轴线上第二设定点的坐标(U2,V2,W2)；
设定轴杆长度L，将设定的轴杆长度L、理论内节点坐标(X2,Y2,Z2)、第一设定点坐标(X1,Y1,Z1)和理论外节点坐标(U1,V1,W1)代入方程一
Figure BDA0002312178070000021
中，求解得到多个不同的跳动工况下的实际内节点坐标(X,Y,Z)；
将对应坐标代入公式一
Figure BDA0002312178070000022
中，求解得到多个不同的跳动工况下内节点的滑移量t；
将对应坐标代入公式二
Figure BDA0002312178070000023
中，求解得到多个不同的跳动工况下内节夹角θ；
将对应坐标代入公式三
Figure BDA0002312178070000024
中，求解得到多个不同的跳动工况下外节夹角
Figure BDA0002312178070000025
根据多个不同的跳动工况下内节点的滑移量t和内节夹角θ绘制得到滑移-摆角曲线，根据多个不同的跳动工况下外节夹角
Figure BDA0002312178070000031
绘制得到工况-夹角曲线；
调节轴杆长度L，使得外节夹角在外节夹角许用值内，滑移-摆角曲线位于滑移-摆角安全边界线的中部。
作为优选，DMU模型中不包含驱动轴。
作为优选，根据整车的NVH性能要求、可靠性要求和成本要求设定驱动轴上的内节以及外节的节型。
作为优选，对于不可转向的悬架，设计11个跳动工况，对于具有转向功能的悬架，设计33个跳动工况。
作为优选，初始的设定轴杆长度L为内外节点的连线长度。
作为优选，每个跳动工况下，通过方程一求得两个解，根据工程实际，保留真实解。
作为优选，内节滑入内节槽中时，内节点的滑移量t为负值，内节远离内节槽时，内节点的滑移量t为正值。
作为优选，设定安全余量，滑移-摆角安全边界线为滑移-摆角极限边界与安全余量的差值。
作为优选，方程一、公式一、公式二和公式三写入数据处理软件中，由数据处理软件对数据坐标进行统一处理。
作为优选，数据处理软件为Excel软件。
本发明的有益效果：
本发明的驱动轴跳动校核方法中，采用CATIA软件和数据处理软件对驱动轴进行跳动校核，只需搭建一次悬架模型，且无需逐个驱动轴长度进行模拟试验，在模块仿真完成后，只需要在数据处理软件中对驱动轴长度进行调节即可得到符合设计要求的驱动轴，从而能够快速准确的进行驱动轴校核。
附图说明
图1是本发明实施例所述的驱动轴跳动校核方法的流程图；
图2是本发明实施例所述的滑移-摆角曲线图；
图3是本发明实施例所述的工况-夹角曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明提供了一种驱动轴跳动校核方法，包括如下步骤：
步骤一、通过CATIA软件搭建悬架DMU模型。
在此步骤中，运用CATIA软件中的DMU(Digital Mockup)模块搭建悬架DMU模型进行模拟仿真，DMU模型中不包含驱动轴。
步骤二、设定驱动轴上与变速器相配合的内节以及与轮毂相配合的外节的节型，根据变速器的位置，确定理论内节点坐标(X2,Y2,Z2)以及内节点内侧内节轴杆轴线上第一设定点坐标(X1,Y1,Z1)。
在此步骤中，根据整车的NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能要求、可靠性要求、成本要求以及其它的设计和工程实际的需求设定驱动轴上的内节以及外节的节型，依据减速器布置位置，确定内节位置，进而确定理论内节点坐标(X2,Y2,Z2)，并确定内节点以内减速器侧内节轴杆轴线上的第一设定点坐标(X1,Y1,Z1)，第一设定点一般选用减速器输出轴线上的任一点。
步骤三、将外节搭建到DMU模型中，跳动DMU模型，得到多个不同的跳动工况下对应的理论外节点坐标(U1,V1,W1)以及外节点外侧外节轴杆轴线上第二设定点的坐标(U2,V2,W2)。
在此步骤中，将外节搭建到DMU模型中，跳动DMU模型，得到跳动后的理论外节点坐标(U1,V1,W1)以及外节点外部在外节轴杆轴线上的第二设定点的坐标(U2,V2,W2)，第二设定点为外节轴杆轴线上的任一点坐标，具体的跳动工况的个数，即输出点数，可以根据实际需要确定，输出点数越多，校核越精准，输出点数的增多并不会增加校核的难度和时间。
在本实施例中，按照下述表一中的输出坐标点即可满足设计要求，对于可转向的前悬架，按表1输出33个点坐标，对于不可转向的后悬架，输出前11个点坐标即可，若对于某些高级车型，后悬架有转向功能，仍按照33个点输出。
表一
Figure BDA0002312178070000061
Figure BDA0002312178070000071
步骤四、设定轴杆长度L，将设定的轴杆长度L、理论内节点坐标(X2,Y2,Z2)、第一设定点坐标(X1,Y1,Z1)和理论外节点坐标(U1,V1,W1)代入方程一
Figure BDA0002312178070000072
中，求解得到多个不同的跳动工况下的实际内节点坐标(X,Y,Z)。
在此步骤中，初始的设定轴杆长度L为内外节点的连线长度。
具体地，每个跳动工况下，通过方程一可以求得两个解，根据工程实际，保留真实解作为实际内节点坐标(X,Y,Z)。
步骤五、将对应坐标代入公式一
Figure BDA0002312178070000073
中，求解得到多个不同的跳动工况下内节点的滑移量t。
在此步骤中，内节滑入内节槽中时，内节点的滑移量t为负值，内节远离内节槽时，内节点的滑移量t为正值。
步骤六、将对应坐标代入公式二
Figure BDA0002312178070000081
中，求解得到多个不同的跳动工况下内节夹角θ。
步骤七、将对应坐标代入公式三
Figure BDA0002312178070000082
中，求解得到多个不同的跳动工况下外节夹角
Figure BDA0002312178070000083
步骤八、根据多个不同的跳动工况下内节点的滑移量t和内节夹角θ绘制得到滑移-摆角曲线，根据多个不同的跳动工况下外节夹角
Figure BDA0002312178070000084
绘制得到工况-夹角曲线。
步骤九、调节轴杆长度L，使得外节夹角在外节夹角许用值内，滑移-摆角曲线位于滑移-摆角安全边界线的中部。
在此步骤中，设定安全余量，滑移-摆角安全边界线为滑移-摆角极限边界与安全余量的差值。
具体地，滑移-摆角极限边界由驱动轴供应商制造工艺和制造规格而提供，在提供有滑移-摆角极限边界的基础上，由校核操作人员设定安全余量，最终可得到滑移-摆角安全边界线。
如图2所示，为滑移-摆角曲线图，其横轴指示滑移量(mm)，其纵轴指示摆角度数，图中显示有滑移-摆角极限边界、滑移-摆角安全边界线以及通过本发明的驱动轴跳动校核方法校核一个轴杆长度时所得到的无转向跳动校核曲线、右打死跳动校核曲线和左打死跳动校核曲线。
如图3所示，为工况-夹角曲线图，其横轴指示跳动工况，其纵轴指示外节夹角度数，其外节夹角许用值同样由驱动轴供应商，在外节夹角许用值为50°时，图中显示有通过本发明的驱动轴跳动校核方法校核一个轴杆长度时所得到的无转向外节夹角曲线、右打死外节夹角曲线和左打死外节夹角曲线。
可选择地，方程一、公式一、公式二和公式三写入数据处理软件中，由数据处理软件对数据坐标进行统一处理。
在本实施例中，数据处理软件为Excel软件，在Excel软件中设计表格，每设定一轴杆长度L，将校核操作人员设定的以及CATIA软件模拟得到的数值和坐标统一导入Excel软件的表格中，直观地进行计算和显示，逐渐对轴杆长度L进行调整，最终达到设计要求。
本发明的驱动轴跳动校核方法中，采用CATIA软件和数据处理软件对驱动轴进行跳动校核，只需搭建一次悬架模型，且无需逐个驱动轴长度进行模拟试验，在模块仿真完成后，只需要在数据处理软件中对驱动轴长度进行调节即可得到符合设计要求的驱动轴，从而能够快速准确的进行驱动轴校核。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驱动轴跳动校核方法，其特征在于，包括：
通过CATIA软件搭建悬架DMU模型；
设定驱动轴上与变速器相配合的内节以及与轮毂相配合的外节的节型，根据变速器的位置，确定理论内节点坐标(X2,Y2,Z2)以及内节点内侧内节轴杆轴线上第一设定点坐标(X1,Y1,Z1)；
将外节搭建到DMU模型中，跳动DMU模型，得到多个不同的跳动工况下对应的理论外节点坐标(U1,V1,W1)以及外节点外侧外节轴杆轴线上第二设定点的坐标(U2,V2,W2)；
设定轴杆长度L，将设定的轴杆长度L、理论内节点坐标(X2,Y2,Z2)、第一设定点坐标(X1,Y1,Z1)和理论外节点坐标(U1,V1,W1)代入方程一
Figure FDA0002312178060000011
中，求解得到多个不同的跳动工况下的实际内节点坐标(X,Y,Z)；
将对应坐标代入公式一
Figure FDA0002312178060000012
中，求解得到多个不同的跳动工况下内节点的滑移量t；
将对应坐标代入公式二
Figure FDA0002312178060000013
中，求解得到多个不同的跳动工况下内节夹角θ；
将对应坐标代入公式三
Figure FDA0002312178060000014
中，求解得到多个不同的跳动工况下外节夹角
Figure FDA0002312178060000015
根据多个不同的跳动工况下内节点的滑移量t和内节夹角θ绘制得到滑移-摆角曲线，根据多个不同的跳动工况下外节夹角
Figure FDA0002312178060000021
绘制得到工况-夹角曲线；
调节轴杆长度L，使得外节夹角在外节夹角许用值内，滑移-摆角曲线位于滑移-摆角安全边界线的中部。
2.根据权利要求1所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，DMU模型中不包含驱动轴。
3.根据权利要求1所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，根据整车的NVH性能要求、可靠性要求和成本要求设定驱动轴上的内节以及外节的节型。
4.根据权利要求1所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，对于不可转向的悬架，设计11个跳动工况，对于具有转向功能的悬架，设计33个跳动工况。
5.根据权利要求1所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，初始的设定轴杆长度L为内外节点的连线长度。
6.根据权利要求1所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，每个跳动工况下，通过方程一求得两个解，根据工程实际，保留真实解。
7.根据权利要求1所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，内节滑入内节槽中时，内节点的滑移量t为负值，内节远离内节槽时，内节点的滑移量t为正值。
8.根据权利要求1所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，设定安全余量，滑移-摆角安全边界线为滑移-摆角极限边界与安全余量的差值。
9.根据权利要求1-8任一所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，方程一、公式一、公式二和公式三写入数据处理软件中，由数据处理软件对数据坐标进行统一处理。
10.根据权利要求9所述的驱动轴跳动校核方法，其特征在于，数据处理软件为Excel软件。
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