CN111859719A - 一种动力总成悬置系统位移计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动力总成悬置系统位移计算方法，该方法包括下述步骤：将抗扭拉杆简化为单点悬置；计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数以及各个悬置的刚度曲线；根据各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵；计算动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况；根据刚度矩阵以及动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算动力总成悬置系统的位移。本发明可以有效提高动力总成悬置系统位移的计算效率。

Description

一种动力总成悬置系统位移计算方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种动力总成悬置系统位移计算方法及系统。

背景技术

目前抗扭拉杆作为悬置元件在动力总成隔振系统中得到了广泛应用。在动力总成悬置系统中，抗扭拉杆的一端与动力总成相连，另一端与车身或副车架相连，抗扭拉杆的两端均有橡胶衬套,带有抗扭拉杆的动力总成悬置系统有较好的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能，同时可以防止动力总成过大的俯仰运动。

目前带有抗扭拉杆的动力总成悬置系统计算各个工况下的位移时，一般利用adams等商业软件建立刚体动力学模型来进行计算，由于抗扭拉杆的杆体本身也属于一个刚体，因此带有抗扭拉杆的动力总成悬置系统的动力学模型中含有两个或两个以上的刚体，建模比较复杂，分析工作量较大，因此计算效率较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种动力总成悬置系统位移计算方法及系统，可以有效提高动力总成悬置系统位移的计算效率。

本发明提供的一种动力总成悬置系统位移计算方法，包括下述步骤：

将抗扭拉杆简化为单点悬置；

计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数以及各个悬置的刚度曲线；

根据所述各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵；

计算所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况；

根据所述刚度矩阵以及所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算所述动力总成悬置系统的位移。

优选地，将抗扭拉杆简化为单点悬置，具体为：

根据刚度合成方法、刚度试验以及有限元计算方法，将所述抗扭拉杆等效为单点悬置。

优选地，计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数，具体为：

建立动力总成质心坐标系，并计算得到所述各个悬置在所述动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，并将所述弹性中心坐标作为各个悬置的位置参数；其中，所述动力总成质心坐标系以所述动力总成悬置系统的质心为原点，且所述动力总成质心坐标系的坐标轴与整车坐标轴平行。

优选地，根据所述各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵，具体为：

通过下述公式建立刚度矩阵：

其中，[K]为所述刚度矩阵，

为所述各个悬置的位置转换矩阵，(x_i，y_i，z_i)为所述各个悬置在所述动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，

为所述各个悬置的局部刚度曲线矩阵。k_ui、k_vi、k_wi为所述各个悬置的与整车坐标轴平行的各向刚度曲线。

优选地，根据所述刚度矩阵以及所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算动力总成悬置系统的位移，具体为：

通过下述公式计算所述动力总成悬置系统的位移：

[K]{X}＝[F]

其中，X为所述动力总成悬置系统的位移，F为所述动力总成悬置系统的质心处所受的力。

本发明还提供一种动力总成悬置系统位移计算系统，包括：

拉杆简化模块，用于将抗扭拉杆简化为单点悬置；

位置参数及刚度曲线确定模块，用于计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数以及各个悬置的刚度曲线；

刚度矩阵构建模块，用于根据所述各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵；

受力计算模块，用于计算所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况；

位移计算模块，用于根据所述刚度矩阵以及所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算所述动力总成悬置系统的位移。

优选地，所述拉杆简化模块，进一步地用于：

根据刚度合成方法、刚度试验以及有限元计算方法，将所述抗扭拉杆等效为单点悬置。

优选地，所述位置参数及刚度曲线确定模块，进一步地用于：

建立动力总成质心坐标系，并计算得到所述各个悬置在所述动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，并将所述弹性中心坐标作为各个悬置的位置参数；其中，所述动力总成质心坐标系以所述动力总成悬置系统的质心为原点，且所述动力总成质心坐标系的坐标轴与整车坐标轴平行。

优选地，所述位置参数及刚度曲线确定模块，进一步地用于：

通过下述公式建立刚度矩阵：

其中，[K]为所述刚度矩阵，

为所述各个悬置的位置转换矩阵，(xⁱ，y_i，z_i)为所述各个悬置在所述动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，

为所述各个悬置的局部刚度曲线矩阵。k_ui、k_vi、k_wi为所述各个悬置的与整车坐标轴平行的各向刚度曲线。

优选地，所述位移计算模块，进一步地用于：

通过下述公式计算所述动力总成悬置系统的位移：

[K]{X}＝[F]

其中，X为所述动力总成悬置系统的位移，F为所述动力总成悬置系统的质心处所受的力。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明将动力总成悬置系统中的抗扭拉杆简化成单点悬置，然后将抗扭拉杆按照悬置来构建刚度曲线，再根据各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵，计算动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，最后计算动力总成悬置系统的位移。将抗扭拉杆简化为单点悬置，可以有效提高动力总成悬置系统位移的计算效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的动力总成悬置系统位移计算方法流程图。

图2是本发明提供的抗扭拉杆的结构示意图。

图3是本发明提供的带有抗扭拉杆的动力总成悬置系统简图。

具体实施方式

本发明提供一种动力总成悬置系统位移计算方法，如图1所示，其包括下述步骤：

将抗扭拉杆简化为单点悬置；

计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数以及各个悬置的刚度曲线；刚度曲线可以通过试验测试或者有限元计算或等效曲线方法得到；

根据各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵；

计算动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况；

根据刚度矩阵以及动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算动力总成悬置系统的位移。将动力总成悬置系统的位移计算出来之后，将位移的数值输出。

需要说明的是，这里各个悬置包含有抗扭拉杆简化得到的单点悬置。获取各个悬置的位置参数可以与将抗扭拉杆简化为单点悬置这个步骤同步进行，也可以在将抗牛拉杆简化为单点悬置之后，再获取各个悬置的位置参数。

其中：

将抗扭拉杆简化为单点悬置具体为：

根据刚度合成方法、刚度试验以及有限元计算方法，将抗扭拉杆等效为单点悬置。如图2所示，一个抗扭拉杆一般可分为两个衬套(包括小衬套1和大衬套3)和一个杆体2。通过两个衬套的位置关系及其刚度特性，根据刚度合成方法、刚度试验以及有限元计算等方法，等效为单点悬置的刚度，该单点悬置的弹性中心坐标取靠近动力总成处衬套的弹性中心坐标。单点悬置也即是单个弹性体。

计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数，具体为：

建立动力总成质心坐标系，并计算得到各个悬置在动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，并将弹性中心坐标作为各个悬置的位置参数，悬置的位置参数可以通过数模测量得到；其中，动力总成质心坐标系以动力总成悬置系统的质心为原点，且动力总成质心坐标系的坐标轴与整车坐标轴平行。如图3所示，动力总成质心坐标系的坐标系OXYZ，O₁UVW、O₂UVW、O₃UVW、O₄UVW均为各个悬置的局部坐标系20为动力总成，10的为抗扭拉杆简化得到的单点悬置。各个悬置在局部坐标系下的刚度曲线可以转化为动力总成质心坐标系下的刚度曲线，转换方法是本领域的常用手段，这里不做赘述。

进一步地，根据各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵，具体为：

通过下述公式建立刚度矩阵：

其中，[K]为刚度矩阵，

为各个悬置的位置转换矩阵，(x_i，y_i，z_i)为各个悬置在动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，

为各个悬置的局部刚度曲线矩阵。k_ui、k_vi、k_wi为各个悬置的与整车坐标轴平行的各向刚度曲线。

根据刚度矩阵以及动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算动力总成悬置系统的位移，该位移可以运用力步进法或者迭代算法等方法计算得到，具体为：

通过下述公式计算动力总成悬置系统的位移：

[K]{X}＝[F]

其中，X为动力总成悬置系统的位移，F为动力总成悬置系统的质心处所受的力。动力总成悬置系统的工况力可以结合实际试验工况来定义。

本发明还提供一种动力总成悬置系统位移计算系统，其包括：拉杆简化模块、位置参数及刚度曲线确定模块、刚度矩阵构建模块、受力计算模块、位移计算模块。

拉杆简化模块用于将抗扭拉杆简化为单点悬置。

位置参数及刚度曲线确定模块用于计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数以及各个悬置的刚度曲线。

刚度矩阵构建模块用于根据各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵。

受力计算模块用于计算动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况。

位移计算模块用于根据刚度矩阵以及动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算动力总成悬置系统的位移。

拉杆简化模块进一步地用于：

根据刚度合成方法、刚度试验以及有限元计算方法，将抗扭拉杆等效为单点悬置。

位置参数及刚度曲线确定模块进一步地用于：

建立动力总成质心坐标系，并计算得到各个悬置在动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，并将弹性中心坐标作为各个悬置的位置参数；其中，动力总成质心坐标系以动力总成悬置系统的质心为原点，且动力总成质心坐标系的坐标轴与整车坐标轴平行。

位置参数及刚度曲线确定模块进一步地用于：

通过下述公式建立刚度矩阵：

其中，[K]为刚度矩阵，

为各个悬置的位置转换矩阵，(x_i，y_i，z_i)为各个悬置在动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，

为各个悬置的局部刚度曲线矩阵。k_ui、k_vi、k_wi为各个悬置的与整车坐标轴平行的各向刚度曲线。

位移计算模块进一步地用于：

通过下述公式计算动力总成悬置系统的位移：

[K]{X}＝[F]

其中，X为动力总成悬置系统的位移，F为动力总成悬置系统的质心处所受的力。

综上，本发明将抗扭拉杆简化为动力总成悬置系统中其中一个零部件，采用本发明的计算方法，可以简化带有抗扭拉杆的动力总成悬置系统在各种中小载荷工况下的位移计算模型，有效提高计算效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种动力总成悬置系统位移计算方法，其特征在于，包括下述步骤：

将抗扭拉杆简化为单点悬置；

计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数以及各个悬置的刚度曲线；

根据所述各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵；

计算所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况；

根据所述刚度矩阵以及所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算所述动力总成悬置系统的位移。

2.根据权利要求1所述的动力总成悬置系统位移计算方法，其特征在于，将抗扭拉杆简化为单点悬置，具体为：

根据刚度合成方法、刚度试验以及有限元计算方法，将所述抗扭拉杆等效为单点悬置。

3.根据权利要求1所述的动力总成悬置系统位移计算方法，其特征在于，计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数，具体为：

建立动力总成质心坐标系，并计算得到所述各个悬置在所述动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，并将所述弹性中心坐标作为各个悬置的位置参数；其中，所述动力总成质心坐标系以所述动力总成悬置系统的质心为原点，且所述动力总成质心坐标系的坐标轴与整车坐标轴平行。

4.根据权利要求1所述的动力总成悬置系统位移计算方法，其特征在于，根据所述各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵，具体为：

通过下述公式建立刚度矩阵：

其中，[K]为所述刚度矩阵，

为所述各个悬置的位置转换矩阵，(x_i，y_i，z_i)为所述各个悬置在所述动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，

为所述各个悬置的局部刚度曲线矩阵。k_ui、k_vi、k_wi为所述各个悬置的与整车坐标轴平行的各向刚度曲线。

5.根据权利要求4所述的动力总成悬置系统位移计算方法，其特征在于，根据所述刚度矩阵以及所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算动力总成悬置系统的位移，具体为：

通过下述公式计算所述动力总成悬置系统的位移：

[K]{X}＝[F]

其中，X为所述动力总成悬置系统的位移，F为所述动力总成悬置系统的质心处所受的力。

6.一种动力总成悬置系统位移计算系统，其特征在于，包括：

拉杆简化模块，用于将抗扭拉杆简化为单点悬置；

位置参数及刚度曲线确定模块，用于计算动力总成悬置系统中各个悬置的位置参数以及各个悬置的刚度曲线；

刚度矩阵构建模块，用于根据所述各个悬置的位置参数以及刚度曲线建立刚度矩阵；

受力计算模块，用于计算所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况；

位移计算模块，用于根据所述刚度矩阵以及所述动力总成悬置系统在各种工况下的受力情况，计算所述动力总成悬置系统的位移。

7.根据权利要求6所述的动力总成悬置系统位移计算系统，其特征在于，所述拉杆简化模块，进一步地用于：

根据刚度合成方法、刚度试验以及有限元计算方法，将所述抗扭拉杆等效为单点悬置。

8.根据权利要求6所述的动力总成悬置系统位移计算系统，其特征在于，所述位置参数及刚度曲线确定模块，进一步地用于：

建立动力总成质心坐标系，并计算得到所述各个悬置在所述动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，并将所述弹性中心坐标作为各个悬置的位置参数；其中，所述动力总成质心坐标系以所述动力总成悬置系统的质心为原点，且所述动力总成质心坐标系的坐标轴与整车坐标轴平行。

9.根据权利要求6所述的动力总成悬置系统位移计算系统，其特征在于，所述位置参数及刚度曲线确定模块，进一步地用于：

通过下述公式建立刚度矩阵：

其中，[K]为所述刚度矩阵，

为所述各个悬置的位置转换矩阵，(x_i，y_i，z_i)为所述各个悬置在所述动力总成质心坐标系下的弹性中心坐标，

为所述各个悬置的局部刚度曲线矩阵。k_ui、k_vi、k_wi为所述各个悬置的与整车坐标轴平行的各向刚度曲线。

10.根据权利要求9所述的动力总成悬置系统位移计算系统，其特征在于，所述位移计算模块，进一步地用于：

通过下述公式计算所述动力总成悬置系统的位移：

[K]{X}＝[F]

其中，X为所述动力总成悬置系统的位移，F为所述动力总成悬置系统的质心处所受的力。

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