CN112329150A - 一种非独立悬架优化设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种非独立悬架优化设计方法，包括以下步骤，1)、建立三维模型；2)、检查各零部件之间的干涉情况；3)、对转向系进行结构简化；4)、添加驱动，进行运动仿真，确定动态测量的关键参数，判断动态测量的数值与实际理论数值是否相符，验证简化结构的准确性；5)、进行动态干涉分析，包括轮胎包络仿真分析，检查包络与周边部件的干涉情况，并找出问题，对悬架系统进行优化调整。本发明对模型进行简化后，通过运动仿真判断动态测量的数值与实际理论数值是否相符，从而对简化后模型的一些参数是否符合理论值进行验证，进而保证后续仿真过程的准确性。

Description

一种非独立悬架优化设计方法
技术领域
本发明涉及汽车计算机辅助设计领域，特别是涉及一种非独立悬架优化设计方法。
背景技术
汽车行业发展以来，从上世纪90年代起，计算机技术、信息技术、CAE、CAD、CAM技术等发展迅速，各个行业都得以飞猛发展，当然，这些技术也逐渐被广泛的应用到汽车行业中，这让汽车产品各个层次都有了很大程度的进步，尤其在设计水平和开发设计上，也很大程度上降低了关于新车型的开发周期。仿真分析技术、造型设计技术等在汽车悬架系统设计层面，也得到了大面积的推广应用。
目前对汽车悬架系统优化设计过程中，基本步骤包括模型建立、简化、运动仿真，但在对模型简化这一步骤中，大多通过经验以及计算分析等方式进行，而模型的简化是否准确对后续的优化设计具有重要影响，怎样保证模型简化的准确性以减小模型简化对后续步骤造成的误差，从而保证整个优化设计过程的准确性，是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种非独立悬架优化设计方法，以解决上述现有技术存在的问题，在对模型进行简化后，通过运动仿真判断动态测量的数值与实际理论数值是否相符，从而对简化后模型的一些参数是否符合理论值进行验证，进而保证后续仿真过程的准确性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种非独立悬架优化设计方法，包括以下步骤，
1)、根据预先确定的设计目标，确定悬架系统的关键零部件的主要参数，建立悬架系统的三维模型，同时建立车轮、车架、转向系和制动系的三维模型，并进行装配，得到整体三维模型；
2)、检查各零部件之间的干涉情况，确保各零部件之间无干涉后进行下一步操作；
3)、对所述转向系进行结构简化，得到具有简化转向系的整体三维模型；
4)、在所述具有简化转向系的整体三维模型中添加驱动，进行运动仿真，确定动态测量的关键参数，判断动态测量的数值与实际理论数值是否相符，若相符，则简化转向系满足要求，若不相符，分析并找出形成误差的结构，进行所述简化转向系结构的优化调整，并再次通过运动仿真进行验证，直至所述简化转向系满足要求；
5)、对步骤4)中最终得到的具有满足要求的简化转向系的整体三维模型进行动态干涉分析，包括轮胎包络仿真分析，检查包络与周边部件的干涉情况，若没有干涉，则所述悬架系统满足要求，若有干涉，则进行悬架系统的优化调整后再次通过轮胎包络仿真分析进行验证，直至所述悬架系统满足要求。
优选地，步骤1)中的所述关键零部件包括导向装置、减震器和弹性元件。
优选地，步骤3)中对所述转向系进行结构简化后，仅保留能够实现转向的核心传动部分。
优选地，对所述转向系的简化原则是方向盘正转反转范围一圈半，传动比1:18，轮胎角度45度以内，能够实现运动。
优选地，对所述转向系的简化为将锥齿轮机构、转向器机构、空间四杆机构简化为直齿轮机构、平面四杆机构。
优选地，步骤4)中涉及的关键参数包括方向盘的旋转角度与车轮的旋转角度的比值。
优选地，步骤1)～步骤5)应用CATIA软件操作，其中步骤4)～步骤5)应用CATIA软件的DMU模块。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
在对转向系的三维模型进行简化后，通过运动仿真判断动态测量的数值与实际理论数值是否相符，从而对简化后模型的一些参数是否符合理论值进行验证，从而保证转向系的结构虽进行了简化，但仍能够很准确的保证其相关功能的准确性，并与理论数值保持一致，因为转向系作为后续仿真过程很重要的一部分，保证转向系的准确性才能进一步保证后续仿真过程的准确性，进而保证优化结构的准确性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为非独立悬架优化设计方法流程图；
图2为转向系简化前结构示意图；
图3为转向系简化后结构示意图；
图4为运动仿真过程中车轮转向结构示意图；
图5为轮胎包络图；
其中，1、转向器机构；2、空间四杆机构；3、直齿轮机构；4、平面四杆机构。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种非独立悬架优化设计方法，以解决现有技术存在的问题，在对模型进行简化后，通过运动仿真判断动态测量的数值与实际理论数值是否相符，从而对简化后模型的一些参数是否符合理论值进行验证，进而保证后续仿真过程的准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图5所示，本实施例提供一种非独立悬架优化设计方法，包括以下步骤，
1)、本实施例中对公交车的非独立悬架进行优化设计，根据预先确定的设计目标，确定悬架系统的关键零部件的主要参数，包括导向装置、减震器和弹性元件的主要参数，建立悬架系统的三维模型，同时还需建立非独立悬架运动仿真所需具备的行驶系其他零件如车轮、车架以及转向系和制动系的三维模型，各部分零件建模好后进行装配，得到整体三维模型，如图2所示，在各个零件之间的装配过程中，注意必须在整车坐标系下进行；
2)、检查各零部件之间的干涉情况，确保各零部件之间无干涉后进行下一步操作；
3)、如图3所示，对转向系进行结构简化，仅保留能够实现转向的核心传动部分，将转向系中内部包括锥齿轮机构的转向器机构1、空间四杆机构2简化为直齿轮机构3、平面四杆机构4，简化原则是方向盘正转反转范围一圈半，传动比1:18，轮胎角度45度以内，能够实现运动，这些基本的转向功能需保证其准确性，得到具有简化转向系的整体三维模型；
4)、在具有简化转向系的整体三维模型中添加驱动，进行运动仿真，确定动态测量的关键参数，判断动态测量的数值与实际理论数值是否相符，若相符，则简化转向系满足要求，若不相符，分析并找出形成误差的结构，进行简化转向系结构的优化调整，并再次通过运动仿真进行验证，直至简化转向系满足要求；
如本实施例中，运动仿真过程中，在转向时，左车轮和右车轮的转角是不相同的，这一点与理论相符；同时还通过动态测量得到方向盘的旋转角度与车轮的旋转角度，并且得到方向盘的旋转角度与车轮的旋转角度大致呈线性关系比例14:1，但一般公交车方向盘的旋转角度与车轮的旋转角度之间的比值为12:1左右，因此，这个比值是与实际理论值不相符的，需要找出形成误差的原因并进行改进；
经对简化后的转向系进行分析，如传动比、转向范围等是符合条件的，那么对简化后的平面四杆机构4进行分析、计算后，将杆长进行改进，改进后，再次通过运动仿真进行验证，得到的比例值接近12:1，因此，改进后的简化转向系满足要求，可进行下一步的操作，通过这一步骤的验证，保证了简化转向系的准确性，从而减小对后续仿真过程的影响，保证后续仿真结构的准确性，进而保证悬架系统优化结果的准确性；
5)、对步骤4)中最终得到的具有满足要求的简化转向系的整体三维模型进行动态干涉分析，检查悬架系统各零部件之间以及与其他零件之间是否存在干涉，若有干涉，则进行悬架系统的优化调整后再次进行验证，直至满足要求；同时还包括轮胎包络仿真分析，如图5所示，检查包络与周边部件的干涉情况，若没有干涉且满足间隙基准，则悬架系统满足要求，若有干涉或不满足间隙基准，则进行悬架系统的优化调整后再次通过轮胎包络仿真分析进行验证，直至悬架系统满足要求。
进一步的，本实施例中步骤1)～步骤5)应用CATIA软件操作，其中步骤4)～步骤5)应用CATIA软件的DMU模块。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种非独立悬架优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤，
1)、根据预先确定的设计目标，确定悬架系统的关键零部件的主要参数，建立悬架系统的三维模型，同时建立车轮、车架、转向系和制动系的三维模型，并进行装配，得到整体三维模型；
2)、检查各零部件之间的干涉情况，确保各零部件之间无干涉后进行下一步操作；
3)、对所述转向系进行结构简化，得到具有简化转向系的整体三维模型；
4)、在所述具有简化转向系的整体三维模型中添加驱动，进行运动仿真，确定动态测量的关键参数，判断动态测量的数值与实际理论数值是否相符，若相符，则简化转向系满足要求，若不相符，分析并找出形成误差的结构，进行所述简化转向系结构的优化调整，并再次通过运动仿真进行验证，直至所述简化转向系满足要求；
5)、对步骤4)中最终得到的具有满足要求的简化转向系的整体三维模型进行动态干涉分析，包括轮胎包络仿真分析，检查包络与周边部件的干涉情况，若没有干涉，则所述悬架系统满足要求，若有干涉，则进行悬架系统的优化调整后再次通过轮胎包络仿真分析进行验证，直至所述悬架系统满足要求。
2.根据权利要求1所述的一种非独立悬架优化设计方法，其特征在于：步骤1)中的所述关键零部件包括导向装置、减震器和弹性元件。
3.根据权利要求2所述的一种非独立悬架优化设计方法，其特征在于：步骤3)中对所述转向系进行结构简化后，仅保留能够实现转向的核心传动部分。
4.根据权利要求3所述的一种非独立悬架优化设计方法，其特征在于：对所述转向系的简化原则是方向盘正转反转范围一圈半，传动比1:18，轮胎角度45度以内，能够实现运动。
5.根据权利要求4所述的一种非独立悬架优化设计方法，其特征在于：对所述转向系的简化为将锥齿轮机构、转向器机构、空间四杆机构简化为直齿轮机构、平面四杆机构。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种非独立悬架优化设计方法，其特征在于：步骤4)中涉及的关键参数包括方向盘的旋转角度与车轮的旋转角度的比值。
7.根据权利要求1所述的一种非独立悬架优化设计方法，其特征在于：步骤1)～步骤5)应用CATIA软件操作，其中步骤4)～步骤5)应用CATIA软件的DMU模块。
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