一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法及系统

技术领域

本发明涉及一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法及系统，具体为基于罗德里格旋转公式的上、下球头销摆动角度补偿方法。

背景技术

稳定杆对于汽车侧倾控制有重要的作用，根据稳定杆的工作原理，稳定杆的端头需要与摆臂或者转向节连接。当稳定杆连接杆与转向节连接时，由于转向节有上下跳动及绕主销的转动，此过程中，稳定杆连接杆球头销的角度摆动较大，而球头销的摆动角度受球销底座的限制，只能摆动一定的角度。因此，悬架设计时需要校核稳定杆连接杆球头销在悬架运动过程中的摆动角度是否满足设计要求。

稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核，目前存在以下问题：

1、汽车悬架空间校核主流在CATIA DMU模块下进行。由于稳定杆连接杆采用上下球头销连接，一般在CATIA DMU模块中采取一端用万向副、一端用球形副来模拟稳定杆连接杆的运动情况，导致球形副端球头销的摆动角度远大于万向副端球头销的摆动角度，无法准确判断稳定杆连接杆球头销摆动角度是否满足设计要求，因此无法准确地校核稳定杆连接杆球头销的摆动角度。

2、CATIA DMU模块下校核稳定杆连接杆球头销摆动角度，粗略的处理方法是将摆动角度大的部分直接补偿给摆动角度小的部分，取平均值与设计值进行对比用于粗略的判断稳定杆连接杆球头销摆动角度是否满足设计要求，但稳定杆连接杆实际的转动补偿并非线性关系，因此此种方法无法准确地校核稳定杆连接杆球头销的摆动角度。

3、Sim Designer中SD motion模块中的实体接触命令可以对稳定杆连接杆球头销摆角进行限制，当一端到达限位位置后，转交会自动补偿给另一端，可以解决CATIA DMU模块校核稳定杆连接杆球头销摆动角度不准确的问题，但建模过程中需要定义衬套刚度等参数，驱动命令控制非常复杂，此方向应用的非常少。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法、系统、设备及存储介质，本发明的校核方法基于罗德里格旋转公式，对上、下球头销摆动角度进行补偿，并利用EXCEL中的编程功能将其制作为宏，从而实现数字化、智能化的对汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度进行校核，提高开发效率。

本发明通过如下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法，包括如下步骤：

S1、基于动力学输出悬架硬点，在CATIA DMU模块搭建悬架DMU框架模型；

S2、以法则曲线驱动悬架DMU框架模型，激活传感器，输出悬架全行程下所需六个点的坐标，包括：稳定杆连接杆上球头销硬点、稳定杆连接杆上球头销理论轴线上螺母侧任意一点、稳定杆连接杆上球头销安装轴线上螺母侧任意一点、稳定杆连接杆下球头销硬点、稳定杆连接杆下球头销理论轴线上螺母侧任意一点、稳定杆连接杆下球头销安装轴线上螺母侧任意一点；

S3、在悬架全行程的任意位置以稳定杆连接杆上球头销硬点、稳定杆连接杆下球头销硬点所在的直线为轴，同时以任意θ角旋转稳定杆连接杆上球头销理论轴线上螺母侧点及稳定杆连接杆下球头销理论轴线上螺母侧点，记录悬架全行程下旋转后的坐标；

S4、基于输出的坐标点，计算悬架全行程下任意θ角上、下球头销摆角，依据计算结果判断稳定杆连接杆球头销摆动角度是否满足设计要求。

进一步地，步骤S2中，通过六个坐标点得出全局坐标系下悬架全行程中任意位置的六个点的向量，通过向量公式计算悬架全行程中任意位置的上、下球头销摆角。

进一步地，步骤S3中，通过罗德里格旋转公式计算悬架全行程中任意位置旋转任意θ角后的稳定杆连接杆上球头销理论轴线上螺母侧点及稳定杆连接杆下球头销理论轴线上螺母侧点的坐标，通过坐标点得出全局坐标系下悬架全行程中任意位置的旋转θ角后的两个点的向量。

第二方面，本发明还提供了一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核系统，用于实现上述方法，包括：

搭建模块，用于基于动力学输出悬架硬点，在CATIA DMU模块搭建悬架DMU框架模型；

输出模块，用于以法则曲线驱动悬架DMU框架模型，激活传感器，输出悬架全行程下所需点的坐标；

执行模块，用于在悬架全行程的任意位置以稳定杆连接杆上球头销硬点、稳定杆连接杆下球头销硬点所在的直线为轴，同时以任意θ角旋转稳定杆连接杆上球头销理论轴线上螺母侧点及稳定杆连接杆下球头销理论轴线上螺母侧点，并记录悬架全行程下旋转后的坐标；

计算及判断模块，用于基于输出的坐标点，计算悬架全行程下任意θ角上、下球头销摆角，依据计算结果判断稳定杆连接杆球头销摆动角度是否满足设计要求。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、在CATIA DMU模块下对稳定杆连接杆球头销摆动角度进行校核，解决了CATIADMU模块中采取一端用万向副、一端用球形副来模拟稳定杆连接杆的运动情况带来的球形副端球头销的摆动角度远大于万向副端球头销的摆动角度，无法准确判断稳定杆连接杆球头销摆动角度是否满足设计要求的问题。

2、在CATIA DMU模块下对稳定杆连接杆球头销摆动角度进行校核，规避了将摆动角度大的部分直接补偿给摆动角度小的部分导致的无法准确地校核稳定杆连接杆球头销的摆动角度的问题。

3、操作简便，仅需要将CATIA DMU模块的仿真结果导入到EXCEL中即可直接判断稳定杆连接杆球头销摆动角度校核结果，规避了Sim Designer中SD motion模块建模过程中需要定义衬套刚度等参数、驱动命令控制非常复杂的问题，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法的流程图；

图2是搭建的悬架DMU框架模型；

图3是模型关键参数示意图；

图4是所需6个点的坐标编号；

图5是所需6个点的坐标测量图示；

图6是初始位置6个点的坐标结果；

图7是旋转θ角示意图；

图8是程序计算界面示意图；

图9是实施例3中的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例1

如图1所示，为本发明一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法的流程图，所述方法具体包括如下步骤：

S1、基于动力学输出的硬点，在CATIA DMU模块搭建悬架DMU框架模型(图2)。模型由前副车架框架、前下控制臂框架、减振器框架、车轮框架、转向节框架、稳定杆框架、稳定杆连接杆框架、转向拉杆框架、转向机齿条框架、半轴框架组成。各框架间运动副设置见图3；

S2、以法则曲线驱动悬架DMU框架模型，激活传感器，输出稳定杆连接杆上球头销硬点(点1)、稳定杆连接杆上球头销理论轴线上螺母侧任意一点(点2)、稳定杆连接杆上球头销安装轴线上螺母侧任意一点(点3)、稳定杆连接杆下球头销硬点(点4)、稳定杆连接杆下球头销理论轴线上螺母侧任意一点(点5)、稳定杆连接杆下球头销安装轴线上螺母侧任意一点(点6)，总计六个点的坐标(图4、图5)，结果见图6；

S3、以球头销上下硬点为轴，同时以任意θ角旋转稳定杆连接杆上球头销理论轴线上螺母侧点及稳定杆连接杆下球头销理论轴线上螺母侧点，基于罗德里格旋转公式，具体如下：

P’＝Pcosθ+(V×P)sinθ+V(V·P)(1-cosθ)

P’:原始点坐标

P:P绕向量V旋转θ角后的坐标

θ:旋转角度

计算悬架全行程下旋转后的坐标(点2’、点4’)，见图7；

S4、基于输出的坐标点，依据向量公式计算悬架全行程下任意θ角稳定杆连接杆球头销理论轴线与稳定杆连接杆球头销安装轴线之间的角度(上、下球头销摆角)，依据计算结果判断稳定杆连接杆球头销摆动角度是否满足设计要求，见图8。

实施例2

本实施例提供了一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核系统，用于实现实施例1所述的方法，包括：

搭建模块，用于基于动力学输出悬架硬点，在CATIA DMU模块搭建悬架DMU框架模型；

输出模块，用于以法则曲线驱动悬架DMU框架模型，激活传感器，输出悬架全行程下所需点的坐标；

执行模块，用于在悬架全行程的任意位置以稳定杆连接杆上球头销硬点、稳定杆连接杆下球头销硬点所在的直线为轴，同时以任意θ角旋转稳定杆连接杆上球头销理论轴线上螺母侧点及稳定杆连接杆下球头销理论轴线上螺母侧点，并记录悬架全行程下旋转后的坐标；

计算及判断模块，用于基于输出的坐标点，计算悬架全行程下任意θ角上、下球头销摆角，依据计算结果判断稳定杆连接杆球头销摆动角度是否满足设计要求。

实施例3

图9为本发明实施例3中的一种计算机设备的结构示意图。图9示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图9显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图9所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图9未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图9中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。另外，本实施例中的计算机设备12，显示器24不是作为独立个体存在，而是嵌入镜面中，在显示器24的显示面不予显示时，显示器24的显示面与镜面从视觉上融为一体。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法。

实施例4

本发明实施例4提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的一种汽车稳定杆连接杆球头销摆动角度的校核方法。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。