CN116167155A - 一种通用快速提取悬架k&c仿真指标的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，涉及悬架设计技术领域。所述应用方法包括在ABD试验报告中的工况中筛选出主要K&C指标、确定试验曲线各个指标的拟合区间、编制通用仿真工况文件、辨析试验和仿真曲线横、纵坐标，确定正方向定义、编制仿真绘图plt格式文件，分工况导出仿真数据、编写Matlab数据处理程序、处理完成的指标自动写入悬架性能指标表。本发明克服了现有技术的不足，有效消除人为误差，提升数据精准性的同时，提升其通用性，便于实际的应用。

Description

一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法

技术领域

本发明涉及悬架设计技术领域，具体涉及一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法。

背景技术

悬架K&C特性：K(Kinematic)特性，即运动学特性，在不考虑力和质量时，分析悬架系统在车身垂向运动、侧倾运动、方向盘角输入等工况下车轮定位参数的变化，考察的是悬架硬点布置的合理性，只与悬架几何有关；C(Compliance)特性，即弹性运动学特性，分析整车在加速、制动、转弯等工况下车轮受到来自地面的力和力矩时，车轮定位参数的变化，考察的是悬架弹性元件以及弹性特性设计的合理性。悬架K&C指标影响整车操纵稳定性和乘适性，对后续整车调校具有指导意义，所以准确、快速获取K&C特性至关重要。

在汽车底盘正向开发流程中，通常有两个阶段需要获取悬架K&C指标。首先是设计仿真阶段，使用概念数据，通过动力学仿真软件Adams/Car搭建悬架仿真模型，在Adams/PostProcessor模块中获取悬架K&C指标；其次是在工程样车阶段，通过ABD悬架K&C试验台，得到实车的K&C特性。

在仿真阶段，获取悬架K&C指标的常规方法是在Adams/PostProcessor模块中，将各个工况需要提取的多个K&C指标以曲线的方式逐一绘出，手动提取曲线斜率或初始值，作为悬架的K&C指标。

现有技术中仿真获取K&C指标时，需要手动提取每个指标，耗时长且容易出错；且对于同一个动力学模型，不同工程师会因设置的仿真步长不同，使提取出的K&C指标略有差异，数据不具备唯一性；对于部分指标，仿真和ABD试验台的提取方式尚不统一，提取出的指标差异较大；并且因仿真软件Adams/Car和ABD试验台对于部分指标的正方向定义不同，仿真和试验数据对比时需要转换方向，较为繁琐。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，有效消除人为误差，提升数据精准性的同时，提升其通用性，便于实际的应用。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，所述应用方法包括以下步骤：

(1)在ABD试验报告中的工况中筛选出主要K&C指标；

(2)确定试验曲线各个指标的拟合区间；

(3)编制通用仿真工况文件；

(4)辨析试验和仿真曲线横、纵坐标，确定正方向定义；

(5)编制仿真绘图plt格式文件，分工况导出仿真数据；

(6)编写Matlab数据处理程序；

(7)处理完成的指标自动写入悬架性能指标表。

优选的，所述步骤(1)中ABD试验报告包括以下工况：同向轮跳工况、侧倾工况、制动力工况、驱动力工况、同向侧向力工况、反向侧向力工况、同向回正力矩工况、反向回正力矩工况、前悬架转向工况。

优选的，所述各个工况中筛选的K&C指标如下所示：

(a)同向轮跳工况：悬架刚度、轮边刚度、跳动转向、跳动外倾、跳动后倾、轮心侧向位移、轮心纵向位移、轮距变化、侧倾中心变化率、弹簧杠杆比、减振器杠杆比，共11个指标；

(b)侧倾工况：侧倾刚度、侧倾转向、侧倾外倾、侧倾中心高度，共4个指标；

(c)制动力工况：轮心纵向柔度、制动力转向、制动力外倾、制动力后倾、抗点头角，共5个指标；

(d)驱动力工况：轮心纵向柔度、驱动力转向、驱动力外倾、驱动力后倾、抗抬头角，共5个指标；

(e)同向侧向力工况：轮心侧向柔度、侧向力转向、侧向力外倾，共3个指标；

(f)反向侧向力工况：轮心侧向柔度、侧向力转向、侧向力外倾，共3个指标；

(g)同向回正力矩工况：回正力矩转向、回正力矩外倾，共2个指标；

(h)反向回正力矩工况：回正力矩转向、回正力矩外倾，共2个指标；

(i)前悬架转向工况：内轮最大转角、外轮最大转角、内轮30°阿克曼百分比、内轮最大转角阿克曼百分比、转向传动比、方向盘总圈数、最小转弯直径、转向外倾、主销内倾角、磨胎半径、主销偏移距、主销后倾角、机械拖距、主销后倾偏距，共14个指标。

优选的，所述悬架中的前悬架和后悬架均包括以下工况：同向轮跳工况、侧倾工况、制动力工况、驱动力工况、同向侧向力工况、反向侧向力工况、同向回正力矩工况、反向回正力矩工况；且前悬架还包括前悬架转向工况，即前悬架共计9个工况、49个K&C指，后悬架8个工况、35个K&C指标。

优选的，所述步骤(2)中的拟合区间为以BD试验报告不同工况曲线图的横坐标为基础确定。

优选的，所述步骤(3)中编制通用仿真工况文件的方式为：根据确定好的拟合区间，利用Adams/Car编制仿真工况文件，仿真工况文件设置轮跳行程、力加载、力矩加载、转向加载、仿真步长等仿真参数，设置的仿真范围需要大于确定的拟合区间，每个工况对应一个驱动工况文件。

优选的，所述步骤(4)中辨析试验和仿真曲线横、纵坐标，确定正方向定义的方式为根据筛选出的试验K&C指标，汇总各个工况曲线图的横、纵坐标，在Adams/PostProcessor模块中找到与之对应的变量，或者通过其它参数构造出和试验指标等效的变量，并且确定试验和仿真变量的正方向定义，对编制仿真绘图plt文件时进行数据修正。

优选的，所述步骤(5)中在Adams/PostProcessor模块中将汇总的所有仿真变量按照顺序绘制在一张曲线图上，按照方向定义修改横纵坐标的正负号，前后悬架分别绘制绘图文件。

优选的，所述编写的Matlab数据处理程序主要包括以下步骤：

①设定指标的初始位置，以及拟合区间上、下限值；

②通过Matlab读取该指标的tab文件，并定义名称为data的包含30列数据的矩阵；

③在上述数据矩阵中找到该指标所需的变量位置，并赋值；

④计算K&C指标：悬架K&C指标的提取方式主要分为两类，斜率和初值。

本发明提供一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，与现有技术相比优点在于：

(1)本发明结合Matlab软件处理仿真数据，不再需要手动量取Adams/PostProcessor中曲线的斜率或初始值，消除人为误差，保证数据的准确性；

(2)本发明仿真时使用仿真工况文件，保证了仿真设置的一致性，提取出的指标具有唯一性；

(3)本发明因试验更具有客观性，所以参考ABD试验台确定仿真时K&C指标的提取方式，使仿真和试验高度统一；并且按照ABD试验台的方向定义，转换仿真数据的方向，在数据对比时使用统一坐标系，可读性更强；

(4)本发明提出的方法适用于不同的悬架形式，以及不同仿真工况，具有通用性；

(5)本发明通过生成绘图文件，可以批量导出仿真数据；

(6)本发明K&C指标可以通过Matlab自动写入到悬架性能指标表中，便于对比查看。

附图说明：

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明使用plt绘图文件绘制的仿真曲线图；

图3位本发明悬架性能指标表示意图。

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，下面结合本发明实施例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作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。

实施例1：

通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法：

1.ABD试验台所出具的实车K&C试验报告包括多个工况，并且每个工况都包含多个K&C指标、拟合曲线，在实际底盘悬架项目开发应用中没有必要全部复现出试验报告中的K&C指标，根据工程经验从每个工况中选取主要指标进行评价即可。使用Adams/Car进行悬架K&C仿真时，所提取的仿真指标和筛选出的试验指标保持一致。各个工况提取指标如下：

(a)同向轮跳工况：悬架刚度、轮边刚度、跳动转向、跳动外倾、跳动后倾、轮心侧向位移、轮心纵向位移、轮距变化、侧倾中心变化率、弹簧杠杆比、减振器杠杆比，共11个指标。

(b)侧倾工况：侧倾刚度、侧倾转向、侧倾外倾、侧倾中心高度，共4个指标。

(c)制动力工况：轮心纵向柔度、制动力转向、制动力外倾、制动力后倾、抗点头角，共5个指标。

(d)驱动力工况：轮心纵向柔度、驱动力转向、驱动力外倾、驱动力后倾、抗抬头角，共5个指标。

(e)同向侧向力工况：轮心侧向柔度、侧向力转向、侧向力外倾，共3个指标。

(f)反向侧向力工况：轮心侧向柔度、侧向力转向、侧向力外倾，共3个指标。

(g)同向回正力矩工况：回正力矩转向、回正力矩外倾，共2个指标。

(h)反向回正力矩工况：回正力矩转向、回正力矩外倾，共2个指标。

(i)前悬架转向工况：内轮最大转角、外轮最大转角、内轮30°阿克曼百分比、内轮最大转角阿克曼百分比、转向传动比、方向盘总圈数、最小转弯直径、转向外倾、主销内倾角、磨胎半径、主销偏移距、主销后倾角、机械拖距、主销后倾偏距，共14个指标。

前悬架共计9个工况、49个K&C指标；后悬架除了没有转向工况之外，其余工况和指标同前悬架一致，即8个工况、35个K&C指标。

2、ABD试验报告不同工况曲线图横、纵坐标不同，大部分K&C指标是通过曲线线性区间的斜率表达的，所以需要以横坐标为基础确定拟合区间，如下表1所示：

表1：

3、根据前文确定好的拟合区间，利用Adams/Car编制仿真工况文件，仿真工况文件可以设置轮跳行程、力加载、力矩加载、转向加载、仿真步长等仿真参数，设置的仿真范围需要大于上文中确定的拟合区间，每个工况对应一个驱动工况文件，该文件可以直接驱动悬架模型进行仿真，前后悬架以及不同悬架形式可以通用此文件，每次进行悬架仿真时均可以使用此文件，不再需要重复设置仿真参数，在批量仿真时尤为方便，如下表2所示：

表2

4、根据筛选出的试验K&C指标，汇总各个工况曲线图的横、纵坐标，在Adams/PostProcessor模块中找到与之对应的变量，或者通过其它参数构造出和试验指标等效的变量，并且确定试验和仿真变量的正方向定义，以便在编制仿真绘图plt文件时进行数据修正，一个plt绘图文件中包含30个变量，附图2为使用plt绘图文件绘制的仿真曲线图。

5、在Adams/PostProcessor模块中将上一步汇总的所有仿真变量按照顺序绘制在一张曲线图上，按照方向定义修改横纵坐标的正负号，前后悬架分别绘制绘图文件，各个工况均可以使用该plt绘图文件。

每个工况仿真之后用plt文件画出曲线图，并导出tab格式的仿真数据，在导出仿真数据文件时，Adams/PostProcessor中的仿真曲线变成了.tab文件中一个个离散的数据点，点的个数取决于仿真步长，每一个.tab文件包括30列数据，列的顺序和编制的plt文件变量的顺序一致。前悬架共9个文件，后悬架8个文件，每个文件包含所有提取悬架K&C指标所需的变量，如下表3所示：

表3：

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6、Matlab进行数据处理，以提取同向轮跳工况的K&C指标为例，具体过程如下：

①设定同向轮跳提取指标的初始位置，以及拟合区间上、下限值。通常情况下，因为车辆为设计状态硬点，仿真初始位置为轮心Z向位移为0的位置，拟合区间上、下限值在步骤2中已经确定，即轮心Z向位移上限为25mm，下限为-25mm；

②通过Matlab读取VB_F_SUS.tab文件，定义名称为VB_F_SUS_data数据矩阵，该矩阵包含30列数据；

③在VB_F_SUS_data数据矩阵中找到平行轮跳工况所需的如前束、外倾、后倾等变量的位置，并赋值，例如前束在数据矩阵中的第5列，即前束变量为VB_toe＝VB_F_SUS_data(:,5)；轮心Z向位移在数据矩阵中的第3列，即轮心Z向位移VB_wheel_travel＝

VB_F_SUS_data(:,3)；

④计算K&C指标：悬架K&C指标的提取方式主要分为两类，斜率和初值。斜率类指标通过公式Tar＝Dy/Dx计算得到，以跳动前束指标为例计算公式如下，Tar_toe＝D(toe)/D(wheel_travel)，首先计算D(wheel_travel)，因平行轮跳工况拟合区间为±25mm，在VB_wheel_travel中找到+25和-25所在的行分别为a，b，D(wheel_travel)＝VB_wheel_travel(a)-VB_wheel_travel(b)；因仿真数据格式固定，数据各行存在对应关系，所以D(toe)＝VB_toe(a)-VB_toe(b)，进而可以计算跳动转向指标。初值类指标提取的是对应某一轮心Z向位移位置，相应纵坐标的值，方法和确定VB_wheel_travel(a)相同。

⑤其他工况的K&C指标计算原理和步骤④相同。

7.所有悬架K&C指标计算完成后，统一自动写入到悬架性能指标表中，图3为前悬架示例，后悬架无转向工况指标。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于，所述应用方法包括以下步骤：

(1)在ABD试验报告中的工况中筛选出主要K&C指标；

(2)确定试验曲线各个指标的拟合区间；

(3)编制通用仿真工况文件；

(4)辨析试验和仿真曲线横、纵坐标，确定正方向定义；

(5)编制仿真绘图plt格式文件，分工况导出仿真数据；

(6)编写Matlab数据处理程序；

(7)处理完成的指标自动写入悬架性能指标表。

2.根据权利要求1所述的一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于：所述步骤(1)中ABD试验报告包括以下工况：同向轮跳工况、侧倾工况、制动力工况、驱动力工况、同向侧向力工况、反向侧向力工况、同向回正力矩工况、反向回正力矩工况、前悬架转向工况。

3.根据权利要求2所述的一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于：所述各个工况中筛选的K&C指标如下所示：

(a)同向轮跳工况：悬架刚度、轮边刚度、跳动转向、跳动外倾、跳动后倾、轮心侧向位移、轮心纵向位移、轮距变化、侧倾中心变化率、弹簧杠杆比、减振器杠杆比，共11个指标；

(b)侧倾工况：侧倾刚度、侧倾转向、侧倾外倾、侧倾中心高度，共4个指标；

(c)制动力工况：轮心纵向柔度、制动力转向、制动力外倾、制动力后倾、抗点头角，共5个指标；

(d)驱动力工况：轮心纵向柔度、驱动力转向、驱动力外倾、驱动力后倾、抗抬头角，共5个指标；

(e)同向侧向力工况：轮心侧向柔度、侧向力转向、侧向力外倾，共3个指标；

(f)反向侧向力工况：轮心侧向柔度、侧向力转向、侧向力外倾，共3个指标；

(g)同向回正力矩工况：回正力矩转向、回正力矩外倾，共2个指标；

(h)反向回正力矩工况：回正力矩转向、回正力矩外倾，共2个指标；

(i)前悬架转向工况：内轮最大转角、外轮最大转角、内轮30°阿克曼百分比、内轮最大转角阿克曼百分比、转向传动比、方向盘总圈数、最小转弯直径、转向外倾、主销内倾角、磨胎半径、主销偏移距、主销后倾角、机械拖距、主销后倾偏距，共14个指标。

4.根据权利要求3所述的一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于：所述悬架中的前悬架和后悬架均包括以下工况：同向轮跳工况、侧倾工况、制动力工况、驱动力工况、同向侧向力工况、反向侧向力工况、同向回正力矩工况、反向回正力矩工况；且前悬架还包括前悬架转向工况，即前悬架共计9个工况、49个K&C指，后悬架8个工况、35个K&C指标。

5.根据权利要求1所述的一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于：所述步骤(2)中的拟合区间为以BD试验报告不同工况曲线图的横坐标为基础确定。

6.根据权利要求1所述的一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于：所述步骤(3)中编制通用仿真工况文件的方式为：根据确定好的拟合区间，利用Adams/Car编制仿真工况文件，仿真工况文件设置轮跳行程、力加载、力矩加载、转向加载、仿真步长等仿真参数，设置的仿真范围需要大于确定的拟合区间，每个工况对应一个驱动工况文件。

7.根据权利要求1所述的一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于：所述步骤(4)中辨析试验和仿真曲线横、纵坐标，确定正方向定义的方式为根据筛选出的试验K&C指标，汇总各个工况曲线图的横、纵坐标，在Adams/PostProcessor模块中找到与之对应的变量，或者通过其它参数构造出和试验指标等效的变量，并且确定试验和仿真变量的正方向定义，对编制仿真绘图plt文件时进行数据修正。

8.根据权利要求1所述的一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于：所述步骤(5)中在Adams/PostProcessor模块中将汇总的所有仿真变量按照顺序绘制在一张曲线图上，按照方向定义修改横纵坐标的正负号，前后悬架分别绘制绘图文件。

9.根据权利要求1所述的一种通用快速提取悬架K&C仿真指标的应用方法，其特征在于：所述编写的Matlab数据处理程序主要包括以下步骤：

①设定指标的初始位置，以及拟合区间上、下限值；

②通过Matlab读取该指标的tab文件，并定义名称为data的包含30列数据的矩阵；

③在上述数据矩阵中找到该指标所需的变量位置，并赋值；

④计算K&C指标：悬架K&C指标的提取方式主要分为两类，斜率和初值。

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