基于CATIA软件的带板簧后桥侧倾工况仿真方法、系统及存储

技术领域

本发明涉及轻型车带板簧后桥运动仿真领域，具体是一种基于CATIA软件的带板簧后桥侧倾工况仿真方法、系统及存储。

背景技术

悬架是使车轮(或车桥)与汽车车架(或承载式车身)之间具有弹性联系并且能够传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节车身位置等有关装置的总称。悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，缓和不平路面对车身的冲击并衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车行驶的平顺性。

在汽车轻量化和节约材料的发展趋势下，在轻型车上普遍采用的板簧悬架中，少片变截面和渐变刚度等新型钢板弹簧逐渐取代了普通多片簧，以其优良的性能而被广泛应用。

而在开发轻型车板簧配置带整体式后桥的悬架的过程中，对于后桥的运动仿真，以往只有平跳的运动仿真，缺少侧倾工况仿真模型的搭建，输出轮胎包络及杆系包络时，需要手动放置后桥的侧倾工况，工作比较繁琐。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于CATIA软件的带板簧后桥侧倾工况仿真方法、系统及存储来实现带侧倾工况的仿真模型且不需手动输入位置。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：包括以下步骤：输入车型参数和侧倾度数值；利用CATIA草图对涉及数据施加尺寸的公式约束及约束副并输出板簧中心点轨迹线；搭建带板簧后桥侧倾工况仿真模型；确定带板簧后桥侧倾工况的输入角度；通过模型输出轮胎包络及杆系包络；根据得到的模型及包络进行DMU间隙校核。

优选的，所述车型参数度数值包括标杆车型或设计车型的硬点及板簧卷耳直径、吊耳长度数值。

优选的，所述数据包括硬点、线段及吊耳、卷耳、主片簧、板簧主片中心点轨迹，所述对数据施加尺寸包括硬点固定约束、夹紧长度及吊耳长度约束、卷耳与主片相切约束，所述公式约束包括：角度＝弧长/半径。

优选的，所述板簧主片中心点轨迹具体为用曲率半径约束驱动主片圆弧进行跳动，得到板簧主片中心点轨迹。

优选的，所述约束副包括：板簧和中平面、及板簧轨迹线是固定零件，采用固定约束副；后桥中心点与中平面、后桥左侧与板簧中心点重合的点与轨迹线的Y向拉伸面采用点在面上约束副；第一辅助零件与后桥采用旋转副连接；第二辅助零件与第一辅助零件采用菱形约束并设定悬架的上跳行程和下跳行程数值；第二辅助零件与固定零件板簧采用平面结合约束；减震器上部与减震器下部采用菱形约束；减震器上部与固定零件板簧采用球面约束；减震器下部与后桥带车轮采用通用结合约束；右侧的约束副添加与左侧相同。

优选的，所述侧倾工况的输入角度为5度。

优选的，所述通过模型输出轮胎包络及杆系包络具体为通过模型输出平跳、侧倾、制动等工况下的轮胎包络及杆系包络。

优选的，所述进行DMU间隙校核具体为需调整硬点的坐标值，并重复上述步骤，直至满足零部件的间隙布置要求将硬点锁定并进行发布。

一种基于CATIA软件的带板簧后桥侧倾工况仿真系统，包括数据采集模块、数据处理模块和数据输出模块，所述数据采集模块用于对上述车型参数和侧倾度数值进行采集并输入，所述数据处理模块用于对采集到的车型参数和侧倾度数值进行处理，所述数据输出模块用于完成对数据的处理后输出带板簧后桥侧倾工况仿真模型。

一种基于CATIA软件的带板簧后桥侧倾工况仿真的存储介质，存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述权利要求1～8任一项所述的基于CATIA软件的带板簧后桥侧倾工况仿真方法。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明方法在以往仿真实践的基础上，基于CATIA软件仿真模块，通过添加辅助零件进行仿真自由度转化，实现了后桥的侧倾工况的仿真，并可进行各种侧倾角度的仿真，并输出包括平跳工况在内的，以及各种侧倾工况的位置包络，为系列车型的DMU间隙校核提供设计依据。

附图说明

图1是本发明的板簧运动模型骨架图。

图2是本发明的后桥侧倾工况的仿真模型图。

图3是本发明的自动扫掠输出轮胎包络图。

图4是本发明的板簧中心点轨迹绘制图。

图5是本发明的各零件约束副添加图。

图6是本发明的轮胎包络及减震器包络图。

图7是本发明的侧倾工况角度确定图。

图8是本发明的参数输入对照图。

附图中所示标号：

1、车轮；2、板簧；3、减震器；4、第二辅助零件；5、第一辅助零件；6、后桥；7、吊耳板；8、板簧中心轨迹点；9、上极限；10、空载；11、后桥中点；12、左侧车轮高度约束；13、右侧车轮高度约束；14、中平面；15、左轮包络；16、右轮包络；17、减震器包络。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例：

1、如图8所示输入标杆车型或设计车型的板簧安装硬点及吊耳板硬点，板簧卷耳直径等参数；

2、如图3-4所示利用CATIA草图中，对图中的硬点、线段及吊耳、卷耳、主片簧施加约束，确保板簧的弧长保持不变，用曲率半径约束驱动，得到板簧主片中心点轨迹；

3、如图1-2及图5所示添加辅助零件，实现自由度的转换，对左右车轮两侧添加高度约束，实现侧倾工况模型仿真模型，其中约束副如下：

(1)板簧和中平面、及板簧轨迹线是固定零件，采用固定约束副；

(2)后桥中心点与中平面、后桥左侧与板簧中心点重合的点与轨迹线的Y向拉伸面采用点在面上约束副；

(3)第一辅助零件与后桥采用旋转副连接，用以转换左右两侧车轮的高度自由度变化；

(4)第二辅助零件与第一辅助零件采用菱形约束，用以转换左右轮的高度驱动自由度；

(5)第二辅助零件与固定零件板簧采用平面结合约束，用来限制后桥的自转；

(6)减震器上部与减震器下部采用菱形约束；

(7)减震器上部与固定零件板簧采用球面约束；

(8)减震器下部与后桥带车轮采用通用结合约束；

(9)右侧的约束副添加与左侧相同，在(4)步骤中的菱形约束中设定悬架的上跳行程和下跳行程数值(本案中上跳为112mm,下跳为70mm)。

至此，仿真模型搭建完成，模型中含有左右两侧车轮的高度约束命令，即可实现后桥在设定行程范围内的任何角度的侧倾仿真。

4、确定侧倾工况的输入角度；

如图7所示，根据主观评价及客观测试的实践，侧倾工况的最大经验角度一般为5度，本案例按5度进行设计(此时左轮轮心Z向高度为112mm,右轮轮心按2.5mm进行跳动)。

5、如图6所示，通过模型输出平跳、侧倾、制动等工况下的轮胎包络及杆系包络。

6、根据得到的模型及包络进行DMU间隙校核，如不可行，则及时调整硬点直至满足要求。

相应于上面的方法实施例，本申请提供了一种基于CATIA软件的带板簧后桥侧倾工况仿真系统，包括数据采集模块、数据处理模块和数据输出模块，所述数据采集模块用于对上述车型参数和侧倾度数值进行采集并输入，所述数据处理模块用于对采集到的车型参数和侧倾度数值进行处理，所述数据输出模块用于完成对数据的处理后输出带板簧后桥侧倾工况仿真模型。

相应于上面的方法实施例，本申请实施例还提供了一种基于CATIA软件的带板簧后桥侧倾工况仿真的存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述外接存储介质方法的步骤。

本实施例中应用了具体个例对本申请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申请的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。