CN117436188A - 一种系列化平衡悬架动态仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系列化平衡悬架动态仿真方法，包括以下步骤：S1：输入相应车型悬架相关参数；S2：建立平衡悬架骨架几何模型；S3：建立几何模型与参数之间的关系；S4：创建设计表；S5：编辑平衡悬架系列化参数表；S6：发布点线面几何；S7：建立车架、桥、轮、推力杆、传动轴及辅助系统的点线面几何模型；S8：建立各零件之间的运动副，并进行机械装置自由度判断；S9：建立零部件装配修饰；S10：进行悬架系统仿真分析。本发明使用硬点表建立参数化的零件点线模型，并以此搭建点线DMU模型，实现使用硬点表驱动悬架系统DMU模型的功能，即只需更改文本格式的硬点表即可快速更新悬架系统的DMU模型。

Description

一种系列化平衡悬架动态仿真方法

技术领域

本发明属于汽车悬架技术领域，具体涉及一种平衡悬架动态仿真方法。

背景技术

平衡悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的传力装置的总称，可确保多轴车的所有车轮同时接地,避免车轮及车桥受力不均现象，被普遍用在6×4、8×4和6×6等多轴驱动重型汽车的后悬架，以改善汽车行驶性能。

如图1所示。目前，现有技术的平衡悬架动态仿真建模流程为：第一步根据车型开发要求，分别建立车架、桥、轮胎、推力杆、传动轴等30多种零件数模；第二步按零件装配关系，完成平衡悬架系统三维数模装配；第三步结合悬架系统装配关系，分析各零件之间运动关系，施加相应的运动副，同时判断机械装置自由度是否为0，如不为0，返回修改运动副或零件数模，直至机械装置自由度为0；第四步进行平衡悬架系统仿真分析。采用该技术方案，设计工程师无法在短时间内准确完成仿真模型搭建，当新车型设计或悬架结构形式变更时，需重复以上流程才可以完成平衡悬架仿真模型建立；如进行悬架系统多方案论证分析时，多个硬点变更时，必须返回第一步修改相应的零件数模，然后搭建不同方案的数模进行分析，设计重复性工作多，使得设计人员工作效率低，进而降低了产品开发效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明专利提供一种系列化平衡悬架动态仿真方法，提高了平衡悬架仿真建模效率，可快速进行多个悬架系统方案分析，具有系列化和通用化的优点，减少设计人员工作量。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明所采用的技术方案为：

一种系列化平衡悬架动态仿真方法，包括以下步骤：

S1：输入相应车型悬架相关参数；

S2：建立平衡悬架骨架几何模型；

S3：建立几何模型与参数之间的关系；

S4：创建设计表；

S5：编辑平衡悬架系列化参数表；

S6：发布点线面几何；

S7：建立车架、桥、轮、推力杆、传动轴及辅助系统的点线面几何模型；

S8：建立各零件之间的运动副，并进行机械装置自由度判断；

S9：建立零部件装配修饰；

S10：进行悬架系统仿真分析。

进一步的，所述S1中，在仿真软件中输入车型、悬架相关参数，如轴距、悬架高度、硬点坐标等。

进一步地，所述S2中，在仿真软件中首先建立Product模型，再建立平衡悬架的点、线、面Part几何模型。

进一步地，所述S3中，在仿真软件中通过公式编辑器关联第二步建立的Part几何模型之间的驱动关系。

进一步地，所述S4中，在仿真软件中创建DesignTable设计表，使该设计表中参数与S2所建立的Part关联，该设计表中参数名称在DesignTable中编辑。

进一步地，所述S5中，在输出的EXCEL文件中存放系列化车型悬架参数，可根据悬架形式变更时选择相应的参数即可。

进一步地，所述S6中，在仿真软件工具菜单发布S2建立的子零件相关的点、线、面几何。

进一步地，所述S7中，在仿真软件中复制相应子零件的发布几何，建立车架、桥、轮、推力杆、传动轴及辅助系统等子零件模型，所有子零件统一装配至一个Product模型树下。

进一步地，所述S8中，建立各子零件之间的运动副，然后在中后桥左右轮端施加驱动，直至机械装置自由度为0。

进一步地，所述S9中，将相应车型平衡悬架的实体模型与S8已建立的几何仿真模型进行机械装置修饰。

进一步地，所述S10中，进行平衡悬架系统侧倾、平跳工况校核，以便动态检查与周边零件间隙，避免干涉风险。

本发明的有益效果为：

本发明使用硬点表建立参数化的零件点线模型，并以此搭建点线DMU模型，实现使用硬点表驱动悬架系统DMU模型的功能，即只需更改文本格式的硬点表即可快速更新悬架系统的DMU模型。

附图说明

图1是现有技术平衡悬架仿真建模流程图。

图2是本发明的平衡悬架仿真建模流程图。

图3是本发明的平衡悬架运动骨架模型图。

图4是本发明的DesignTable设计表创建示意图。

图中：1-中桥；2-第一上推力杆；3-第二上推力杆；4-后桥；5-传动轴；6-后桥右车轮；7-后桥右下推力杆；8-后桥左车轮；9-后桥左下推力杆；10-中桥左下推力杆；11-中桥左车轮；12-中桥右车轮；13-中桥右下推力杆。

具体实施方式

下面结合附图及附图标记对本发明作进一步阐述。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1：

如图2所示，一种系列化平衡悬架动态仿真方法，包括以下步骤：

S1：输入相应车型悬架相关参数；

S2：建立平衡悬架骨架几何模型；

S3：建立几何模型与参数之间的关系；

S4：创建设计表；

S5：编辑平衡悬架系列化参数表；

S6：发布点线面几何；

S7：建立车架、桥、轮、推力杆、传动轴及辅助系统的点线面几何模型；

S8：建立各零件之间的运动副，并进行机械装置自由度判断；

S9：建立零部件装配修饰；

S10：进行悬架系统仿真分析。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述S1具体为：在仿真软件中通过公式编辑器f(x)建立车型识别代号、轴距、悬架高度、上下推力杆长度、推力杆与车架连接点的X、Y、Z方向坐标值、推力杆与中后桥连接点的X、Y、Z方向坐标值、平衡轴坐标点、传动轴输入和输出法兰坐标点、左右轮距、车桥仰角等参数。

实施例3：

在实施例2的基础上，所述S2具体为：在仿真软件中首先建立平衡悬架的Product，再建立part格式的虚拟主骨架模型，采用点、线、面等几何元素表达中后桥、轮胎、上下推力杆及传动轴等虚拟零部件，其中硬点用来确定空间位置，轴线和平面用来建立运动副。

虚拟主骨架模型包括中桥1、第一上推力杆2、第二上推力杆3、后桥4、传动轴5、后桥右车轮6、后桥右下推力杆7、后桥左车轮8、后桥左下推力杆9、中桥左下推力杆10、中桥左车轮11、中桥右车轮12、中桥右下推力杆13等虚拟零部件。

实施例4：

在实施例3的基础上，所述S3具体为：在仿真软件中通过公式编辑器f(x)建立S1建立的参数表与主骨架的中坐标点、轴距、轮距、车桥仰角之间的关联关系，更改S1步的参数时可对主骨架进行实时驱动。

实施例5：

在实施例4的基础上，如图4所示，所述S4具体为：在仿真软件中选择使用当前的参数值创建DesignTable设计表，过滤器类型中选择用户参数，将S1步建立的参数导入设计表中，使得参数与DesignTable设计表之间关联，同步生成可编辑的EXCEL表格。

实施例6：

在实施例5的基础上，所述S5具体为：在输出的EXCEL文件中增加不同车型的车型识别代号、轴距、悬架高度、上下推力杆长度、推力杆与车架连接点的X、Y、Z方向坐标值、推力杆与中后桥连接点的X、Y、Z方向坐标值、平衡轴坐标点、传动轴输入和输出法兰坐标点、左右轮距、车桥仰角等参数等具体参数值，完成系列化车型平衡悬架参数库建立。

实施例7：

在实施例6的基础上，所述S6具体为：在S2建立的主骨架part中，选择S2建立的车架、推力杆、车桥、轮胎、传动轴及辅助系统等虚拟几何，在仿真软件工具菜单窗口中逐一将点、线、面几何元素发布。

实施例8：

在实施例7的基础上，所述S7具体为：在仿真软件中新建多个子零件part，分别将车架、桥、轮、推力杆、传动轴及辅助系统等发布的几何元素复制到相应的part零件中，点击右键选择性粘贴，选与原文档相关联的结果，建立所有子零件与主骨架part的关联关系。

实施例9：

在实施例8的基础上，所述S8中具体为：建立各子零件之间的运动副，其中各零件之间的约束副为：

中后桥左右轮胎分别与虚拟车架采用圆柱约束副；

左右轮胎分别与中后车桥采用点曲面约束副和平面约束副；

下推力杆两端分别与车架、车桥连接点采用球面约束副；

下推力杆分别与中桥、后桥分别建立U型约束副；

上推力杆两端分别与车架、车桥连接点采用球面约束副；

上推力杆两端分别与车架、车桥两端还需增加辅助零件，采用旋转运动副；

传动轴需建立两个虚拟传动轴，一个虚拟传动轴的一端与中桥传动轴输出法兰连接，采用球面约束副；另外一个虚拟传动轴一端与后桥传动轴法兰的输入连接，采用球面约束副；两个虚拟传动轴之间采用圆柱约束副；两个虚拟传动轴分别与中桥、后桥之间建立U型约束副。

为了使上推力杆可绕车架上下扭转和左右摆动，在上推力杆与车架连接时设置辅助零件，辅助零件分别与上推力杆与车架之间采用旋转运动副。

以上约束副建立完成后，在中桥左右轮端、后桥左右轮端圆柱运动副分别输入悬架上跳、下跳限值，机械装置自由度为0后，系统显示可以模拟机械装置。

实施例10：

在实施例9的基础上，所述S9具体为：将已完成的平衡悬架的实体模型与S8步建立的虚拟几何仿真模型中的part零件逐一进行机械装置修饰，建立虚拟零件与实体模型的链接。

实施例11：

在实施例10的基础上，如图3所示，所述S10具体为：在仿真软件中DMU运动机构，点击使用命令进行模拟调出运动仿真驱动窗口，输入悬架系统跳动值，激活相应的传感器，进行平衡悬架系统侧倾、平跳工况校核，可实时显示设计需求关注点的仿真值，也可实时查看干涉点。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：输入相应车型悬架相关参数；

S2：建立平衡悬架骨架几何模型；

S3：建立几何模型与参数之间的关系；

S4：创建设计表；

S5：编辑平衡悬架系列化参数表；

S6：发布点线面几何；

S7：建立车架、桥、轮、推力杆、传动轴及辅助系统的点线面几何模型；

S8：建立各零件之间的运动副，并进行机械装置自由度判断；

S9：建立零部件装配修饰；

S10：进行悬架系统仿真分析。

2.根据权利要求1所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S1中，在仿真软件中通过公式编辑器f(x)建立车型识别代号、轴距、悬架高度、上下推力杆长度、推力杆与车架连接点的X、Y、Z方向坐标值、推力杆与中后桥连接点的X、Y、Z方向坐标值、平衡轴坐标点、传动轴输入和输出法兰坐标点、左右轮距、车桥仰角的参数。

3.根据权利要求1所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S2中，在仿真软件中首先建立平衡悬架的Product，再建立part格式的虚拟主骨架模型，采用点、线、面几何元素表达中后桥、轮胎、上下推力杆及传动轴等虚拟零部件，其中硬点用来确定空间位置，轴线和平面用来建立运动副；

所述虚拟主骨架模型包括中桥(1)、第一上推力杆(2)、第二上推力杆(3)、后桥(4)、传动轴(5)、后桥右车轮(6)、后桥右下推力杆(7)、后桥左车轮(8)、后桥左下推力杆(9)、中桥左下推力杆(10)、中桥左车轮(11)、中桥右车轮(12)、中桥右下推力杆(13)。

4.根据权利要求2所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S3中，在仿真软件中通过公式编辑器f(x)建立S1建立的参数表与主骨架的中坐标点、轴距、轮距、车桥仰角之间的关联关系，更改S1步的参数时对主骨架进行实时驱动。

5.根据权利要求1所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S4具体为：在仿真软件中选择使用当前的参数值创建DesignTable设计表，过滤器类型中选择用户参数，将S1步建立的参数导入设计表中，使得参数与DesignTable设计表之间关联，同步生成可编辑的EXCEL表格。

6.根据权利要求5所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S5具体为：在输出的EXCEL文件中增加不同车型的车型识别代号、轴距、悬架高度、上下推力杆长度、推力杆与车架连接点的X、Y、Z方向坐标值、推力杆与中后桥连接点的X、Y、Z方向坐标值、平衡轴坐标点、传动轴输入和输出法兰坐标点、左右轮距、车桥仰角具体参数值，完成系列化车型平衡悬架参数库建立。

7.根据权利要求3所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S6具体为：在S2建立的主骨架part中，选择S2建立的车架、推力杆、车桥、轮胎、传动轴及辅助系统的虚拟几何，在仿真软件工具菜单窗口中逐一将点、线、面几何元素发布。

8.根据权利要求3所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S7具体为：在仿真软件中新建多个子零件part，分别将车架、桥、轮、推力杆、传动轴及辅助系统发布的几何元素复制到相应的part零件中，选与原文档相关联的结果，建立所有子零件与主骨架part的关联关系。

9.根据权利要求3所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S8中具体为：建立各子零件之间的运动副，其中各零件之间的约束副为：

中后桥左右轮胎分别与虚拟车架采用圆柱约束副；

左右轮胎分别与中后车桥采用点曲面约束副和平面约束副；

下推力杆两端分别与车架、车桥连接点采用球面约束副；

下推力杆分别与中桥、后桥分别建立U型约束副；

上推力杆两端分别与车架、车桥连接点采用球面约束副；

上推力杆两端分别与车架、车桥两端还需增加辅助零件，采用旋转运动副；

传动轴需建立两个虚拟传动轴，一个虚拟传动轴的一端与中桥传动轴输出法兰连接，采用球面约束副；

另外一个虚拟传动轴一端与后桥传动轴法兰的输入连接，采用球面约束副；

两个虚拟传动轴之间采用圆柱约束副；

两个虚拟传动轴分别与中桥、后桥之间建立U型约束副。

10.根据权利要求9所述的系列化平衡悬架动态仿真方法，其特征在于：所述S9具体为：将已完成的平衡悬架的实体模型与S8步建立的虚拟几何仿真模型中的part零件逐一进行机械装置修饰，建立虚拟零件与实体模型的链接。