一种密封条异响正向设计方法

技术领域

本发明涉及车门密封条技术领域，是一种密封条异响正向设计方法。

背景技术

噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。这是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。车辆的NVH问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关系，而各大公司有近20％的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。

汽车NVH是客户感受最直接的方面，各大公司车型开发也越来越重视汽车的振动噪声水平。为了更好的NVH体验，越来越多的动力吸振器被使用在汽车的各个部件中，比如动力总成、副车架、后桥、驱动轴和传动轴等，用来降低振动，减小噪声。在一款新车型开发过程中，产生振动噪声问题时，更改零部件设计来解决NVH问题，不仅耗时耗力，拖慢开发周期，而且新的设计也可能引起新的振动噪声问题。此时，动力吸振器的应用，不仅能快速解决问题，还能最小程度的不改变原有设计，减少开发的时间和经费。

NVH特性的研究不仅仅适用于整个汽车新产品的开发过程，而且适用于改进现有车型乘坐舒适性的研究。这是一项针对汽车的某一个系统或总成进行建模分析，找出对乘坐舒适性影响最大的因素，通过改善激励源振动状况(降幅或移频)或控制激励源振动噪声向车室内的传递来提高乘坐舒适性。

车门密封条异响是汽车各类异响问题中较为高发的一项问题，是公认的行业难题，由于影响因素较多，如果不在前期设计中提高设计鲁棒性，一旦在样车阶段批量出现，后期解决较为困难，主要通过优化密封条表面摩擦特性和提高车门和车身制造精度来减弱异响问题，难以解决彻底，且花费的成本较高。当前针对车门密封条异响问题行业中缺少预测分析手段，特别是缺少前期分析中所必需的压缩荷载、滑移距离(车身与车门间的相对位移)等精确输入条件，现有技术主要是针对密封条摩擦异响进行测试，以判断密封条摩擦特性的好坏，没有结合整车条件形成系统的前期预测分析方法。

现有专利CN113343363 A描述了一种车门密封条异响风险测方法、存储介质、设备及装置，主要涉及密封条切向变形量的获取方法、通过模拟摩擦测试获取密封条最小黏滑位移的方法，进而通过车门密封条切向变形量以及最小黏滑位移进行对比，进行异响风险的判定方法。该技术从理论上提供了一种异响风险的判断方法，但没有考虑实际车辆制造过程车门内间隙偏差导致的密封条法向荷载偏差以及车身和车门与车身相对位移量安全系数，同时没有提供针对不同风险情况的正向设计方法。

又如专利CN 113761663 A根据密封条异响发生机理，对异响产生的原因进行系统分析，通过失效库、材料匹配库、密封条数据库以及试验和仿真分析，为项目开发初期密封条异响问题解决提供一些优选方案和数据积累方法，该方法只涉及密封条异响原因的系统分解方法及优选方案，不是一种异响风险识别及优化设计方法。

又如专利CN114646382描述了一种密封条异响位移测试装置和测试方法，主要涉及密封条最小异响位移的测试装置及测试方法，为密封条异响控制提供一种基础参数测量方式。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，本发明提供一种密封条异响正向设计方法。

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。

本发明提供了一种密封条异响正向设计方法，本发明提供了以下技术方案：

一种密封条异响正向设计方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定用户全使用工况和生产装配因素的模型和参数；

步骤2：模拟车辆在各种真实使用工况下的荷载，进行全场景密封条滑移分析；

步骤3：根据滑移分析结果进行密封条截面优化选型和涂层选型。

优选地，所述步骤1具体为：包括以下步骤：

步骤1.1：利用平台车或相近车型进行道路谱采集，道路谱必须具有能够代表用户使用场景的各种典型极限工况，具有在整车坐标系下X方向、Y方向和Z方向最大位移量的路面特征；

步骤1.2：利用整车模型及整车虚拟仿真软件计算各种道路谱工况下，车门与车身之间的相对位移量，取所有路面工况下X方向、Y方向和Z方向的最大相对位移，记为X

步骤1.3：考虑到整车生产装配及设计富余量，对上述步骤1.2获取的X方向、Y方向和Z方向的最大相对位移进行修正，记为X

X

Z

Y

其中，n为考虑设计富余量的安全系数，根据经验取大取1的某个值，d

步骤1.4：基于平台车型或者相似车型，选取未出现问题的密封条截面形式和涂层，做为密封条的初始选型。

优选地，步骤1.2通过使用平台车或相似尺寸车型在各种用户使用路面实车测量最大相对位移，记为X

优选地，包括以下步骤：

步骤2.1：利用专用材料参数测试系统，获取密封条的本构关系参数，如刚度、质量密度、体积模量等；

步骤2.2：利用Marc.Mentat和Hypermesh软件，依据不同材料及本构参数，采用Herrmann、任意四边形平面应变单元结构，建立密封条与对手件的有限元模型和计算模型；

步骤2.3：加载条件和计算方法确认，利用步骤2.2建立的有限元模型，依据下面载荷条件和加载方向施加动态位移载荷，分析密封条与对手件之间的移荷情况；设在整车状态下，车门密封条在设计状态的预压缩量为S

在步骤2.2的计算模型中，分别在施加S

在步骤2.2的计算模型中，分别在施加S

优选地，包括以下步骤：

步骤3.1：根据计算的密封条与对手件之间的滑移分析结果，当两者之间不产生相对滑移，则不产生摩擦异响，锁定初始选型方案的密封条截面形状和涂层；当产生滑移则需要依据截面优化原则进行进一步的截面优化；

步骤3.2：依据截面优化支承系统进行密封条截面优化，截面优化支承系统支承进一步的截面优化，让密封条与对手件间不产生滑移，

步骤3.3：对优化后的截面按步骤2.2和2.3重新进行密封条滑移分析，当两者之间不产生滑移，锁定优化后的密封条截面形状；如果产生滑移则代表从多轮截面优化上无法避免密封条和对手件的滑移，锁定密封条截面形状；

步骤3.4：采用步骤3.2中优化后的最终截面形状，更换大摩擦系数涂层，按步骤2.2和2.3重新进行密封条滑移分析，当两者之间不产生滑移，锁定优化后的大摩擦系数密封条涂层；当产生滑移则采用摩擦系数尽可能小的密封条涂层，使密封条与对手件即便产生滑移也不至于或者尽量少的产生粘滞。

优选地，所述步骤3.2具体为：

建立密封条截面库，优选滑移趋势小的截面；

密封条的泡型应该对称均匀地压在对手件上；

密封条泡型应该压在对手件的平面上，避免压在对手件的圆角、棱角或不平面。

一种密封条异响正向设计系统，所述系统包括：

模型建立模块，所述模型建立模块确定用户全使用工况和生产装配因素的模型和参数；

分析模块，所述分析模块模拟车辆在各种真实使用工况下的荷载，进行全场景密封条滑移分析；

优化模块，所述优化模块根据滑移分析结果进行密封条截面优化选型和涂层选型。

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，以用于实现一种密封条异响正向设计方法。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种密封条异响正向设计方法。

一种车辆，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如一种密封条异响正向设计方法。

本发明具有以下有益效果：

本发明旨在为防止汽车用车门密封条行驶异响提供一种正向设计方法，指导密封条的结构优化和涂层选择等。针对车门密封条摩擦异响问题行业内当前缺少在虚拟样机阶段的系统分析方法，仅是基于过往失效经验进行密封条的断面优化、涂层选择，同时考虑更多的是气密封、耐久性功能，异响考虑的较少。本发明提供一套适用于产品开发前期，即虚拟样车阶段的密封条防异响正向设计方法，涉及密封条压缩荷载、载荷方向及滑移距离等输入条件的确认方法以及密封条截面和涂层的选取原则等维度的系统设计方法，本发明的实施可以更精准地获取密封条的真实荷载，并从方法上提升设计的鲁棒性，减少密封条异响的发生风险。对于解决密封条异响这一行业难题有着重要意义。

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，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为正向设计方法流程如图；

图2为整车坐标系；

图3为一种测量车门与车身之间相对位移量的微型拉线位移传感器、辅具及存贮装置；

图4为全场景密封条滑移分析模型及加载示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

具体实施例一：

根据图1至图4所示，本发明为解决上述技术问题采取的具体优化技术方案是：本发明涉及一种密封条异响正向设计方法。

一种密封条异响正向设计方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定用户全使用工况和生产装配因素的模型和参数；

步骤2：模拟车辆在各种真实使用工况下的荷载，进行全场景密封条滑移分析；

步骤3：根据滑移分析结果进行密封条截面优化选型和涂层选型。

本发明旨在为防止汽车用车门密封条行驶异响提供一种正向设计方法，指导密封条的结构优化和涂层选择等。首先在考虑用户全使用工况和生产因素的条件下确定车门与车身相对位移量，并利用平台车数据库初选密封条截面和涂层，以此做为计算模型和参数的输入，进行全场景密封条滑移分析，依据滑移分析结果的不同触发不同的分析开发过程，从而达到最优的设计结果。主要涉及三大部分：第一部分是考虑用户全使用工况和生产装配因素的模型和参数确定方法；第二部分是全场景的密封条滑移分析方法；第三部分是依据滑移分析结果进行密封条截面优化选型和涂层选型的方法。整个正向设计方法流程如图1所示。

具体实施例二：

本申请实施例二与实施例一的区别仅在于：

所述步骤1具体为：包括以下步骤：

步骤1.1：利用平台车或相近车型进行道路谱采集，道路谱必须具有能够代表用户使用场景的各种典型极限工况，具有在整车坐标系下X方向、Y方向和Z方向最大位移量的路面特征；

步骤1.2：利用整车模型及整车虚拟仿真软件计算各种道路谱工况下，车门与车身之间的相对位移量，取所有路面工况下X方向、Y方向和Z方向的最大相对位移，记为X

步骤1.3：考虑到整车生产装配及设计富余量，对上述步骤1.2获取的X方向、Y方向和Z方向的最大相对位移进行修正，记为X

X

Z

Y

其中，n为考虑设计富余量的安全系数，根据经验取大取1的某个值，d

步骤1.4：基于平台车型或者相似车型，选取未出现问题的密封条截面形式和涂层，做为密封条的初始选型。

具体实施例三：

本申请实施例三与实施例二的区别仅在于：

步骤1.2通过使用平台车或相似尺寸车型在各种用户使用路面实车测量最大相对位移，记为X

具体实施例四：

本申请实施例四与实施例三的区别仅在于：

所述步骤2具体为：包括以下步骤：

步骤2.1：利用专用材料参数测试系统，获取密封条的本构关系参数，如刚度、质量密度、体积模量等；

步骤2.2：利用Marc.Mentat和Hypermesh软件，依据不同材料及本构参数，采用Herrmann、任意四边形平面应变单元结构，建立密封条与对手件的有限元模型和计算模型；

步骤2.3：加载条件和计算方法确认，利用步骤2.2建立的有限元模型，依据下面载荷条件和加载方向施加动态位移载荷，分析密封条与对手件之间的移荷情况；设在整车状态下，车门密封条在设计状态的预压缩量为S

在步骤2.2的计算模型中，分别在施加S

在步骤2.2的计算模型中，分别在施加S

具体实施例五：

本申请实施例五与实施例四的区别仅在于：

所述步骤3具体为：包括以下步骤：

步骤3.1：根据计算的密封条与对手件之间的滑移分析结果，当两者之间不产生相对滑移，则不产生摩擦异响，锁定初始选型方案的密封条截面形状和涂层；当产生滑移则需要依据截面优化原则进行进一步的截面优化；

步骤3.2：依据截面优化支承系统进行密封条截面优化，截面优化支承系统支承进一步的截面优化，让密封条与对手件间不产生滑移，

步骤3.3：对优化后的截面按步骤2.2和2.3重新进行密封条滑移分析，当两者之间不产生滑移，锁定优化后的密封条截面形状；如果产生滑移则代表从多轮截面优化上无法避免密封条和对手件的滑移，锁定密封条截面形状；

步骤3.4：采用步骤3.2中优化后的最终截面形状，更换大摩擦系数涂层，按步骤2.2和2.3重新进行密封条滑移分析，当两者之间不产生滑移，锁定优化后的大摩擦系数密封条涂层；当产生滑移则采用摩擦系数尽可能小的密封条涂层，使密封条与对手件即便产生滑移也不至于或者尽量少的产生粘滞。

具体实施例六：

本申请实施例六与实施例五的区别仅在于：

所述步骤3.2具体为：

建立密封条截面库，优选滑移趋势小的截面；

密封条的泡型应该对称均匀地压在对手件上；

密封条泡型应该压在对手件的平面上，避免压在对手件的圆角、棱角或不平面。

具体实施例七：

本申请实施例七与实施例六的区别仅在于：

本发明提供一种密封条异响正向设计系统，所述系统包括：

模型建立模块，所述模型建立模块确定用户全使用工况和生产装配因素的模型和参数；

分析模块，所述分析模块模拟车辆在各种真实使用工况下的荷载，进行全场景密封条滑移分析；

优化模块，所述优化模块根据滑移分析结果进行密封条截面优化选型和涂层选型。

具体实施例八：

本申请实施例八与实施例七的区别仅在于：

本发明提供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，以用于实现如一种密封条异响正向设计方法。

具体实施例九：

本申请实施例九与实施例八的区别仅在于：

本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其所述处理器执行所述计算机程序时实现一种密封条异响正向设计方法。

具体实施例十：

本申请实施例十与实施例九的区别仅在于：

本发明提供一种车辆，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权一种密封条异响正向设计方法。

方法包括：第一部分用户全使用工况和生产装配因素的模型和参数确定方法

进行密封条与对手件(如钣金或车门饰板)之间滑移分析的关键是提供正确的能代表整车运行状态的真实载荷条件，即车门和车身之间的相对位移量，同时也需要考虑生产装配公差以及设计富余量，具体实施步骤如下：

步骤S1利用平台车或相近车型进行道路谱采集，道路谱必须具有能够代表用户使用场景的各种典型极限工况，具有在整车坐标系下X方向、Y方向和Z方向最大位移量的路面特征，如铁轨路的X向冲击位移，台阶扭曲路的Y向或Z向位移，失修坑的Z向位移，整车坐标系数图2所示。

步骤S2利用整车模型及整车虚拟仿真软件计算各种道路谱工况下，车门与车身之间的相对位移量，取所有路面工况下X方向、Y方向和Z方向的最大相对位移，记为X

步骤S3考虑到整车生产装配及设计富余量，对上述S2获取的X方向、Y方向和Z方向的最大相对位移进行修正，记为X

X

Z

Y

注：n为考虑设计富余量的安全系数，根据经验取大取1的某个值

d

步骤S4基于平台车型或者相似车型，选取未出现问题的密封条截面形式和涂层，做为密封条的初始选型。

第二部分全场景密封条滑移分析方法；

只有模拟车辆在各种真实使用工况下的荷载，并适当考虑设计富余量及生产装配条件才能确保密封条异响设计的鲁棒性。其实现方法如下：

步骤S5利用专用材料参数测试系统，获取密封条的本构关系参数，如刚度、质量密度、体积模量等.

步骤S6利用Marc.Mentat和Hypermesh软件，依据不同材料及本构参数，采用Herrmann、任意四边形平面应变单元结构，建立密封条与对手件的有限元模型和计算模型。

步骤S7加载条件和计算方法确认

利用S6部建立的限元模型，依据下面载荷条件和加载方向施加动态位移载荷，分析密封条与对手件之间的移荷情况，滑移分析模型如图4所示。

设在整车状态下，车门密封条在设计状态的预压缩量为S

在S6步的计算模型中，分别在施加S

在S6步的计算模型中，分别在施加S

第三部分依据滑移分析结果进行密封条截面优化选型和涂层选型的方法

步骤S8依据S7计算的密封条与对手件之间的滑移分析结果，确定下一步设计工作，当两者之间不产生相对滑移，则不可能产生摩擦异响，锁定初始选型方案的密封条截面形状和涂层；如果产生滑移则需要依据截面优化原则进行进一步的截面优化。

步骤S9依据截面优化支承系统进行密封条截面优化，截面优化支承系统支承进一步的截面优化，以便尽可能让密封条与对手件间不产生滑移，核心的有三点，1)建立密封条截面库，优选滑移趋势小的截面；2)密封条的泡型应该对称均匀地压在对手件上；3)密封条泡型应该压在对手件的平面上，避免压在对手件的圆角、棱角或不平面。

步骤S10对优化后的截面按步骤S6和S7重新进行密封条滑移分析，针对分析结果确定下一步工作，当两者之间不产生滑移，锁定优化后的密封条截面形状；如果产生滑移则代表从多轮截面优化上无法避免密封条和对手件的滑移，锁定密封条截面形状。

步骤S11采用S9步中优化后的最终截面形状，更换大摩擦系数涂层，按步骤S6和S7重新进行密封条滑移分析，针对分析结果确定下一步工作，当两者之间不产生滑移，锁定优化后的大摩擦系数密封条涂层；如果产生滑移则采用摩擦系数尽可能小的密封条涂层，使密封条与对手件即便产生滑移也不至于或者尽量少的产生粘滞。

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N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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

以上所述仅是一种密封条异响正向设计方法的优选实施方式，一种密封条异响正向设计方法的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。