[发明专利]一种基于刚度矩阵的汽车底盘衬套匹配方法

说明书

一种基于刚度矩阵的汽车底盘衬套匹配方法，涉及汽车底盘系统。对于悬架各衬套刚度的确定，精确给出了要想满足目标弹性运动学性能，底盘各衬套刚度所有可能组合，这种方法改进了在衬套选取时依据经验、基于单个零件，缺乏对底盘衬套系统性认识的现状，避免了底盘悬架衬套匹配时的反复试错，极大减少了试验，优化了悬架开发匹配流程，在应用上可以节约大量成本，同时也满足了目前整车开发的虚拟样机化发展趋势，无需做出实车即可对底盘悬架的弹性运动学性能给出方向性优化，缩短了悬架匹配时间，加快了整车开发流程，并且可以实现由最少的衬套达到给定目标弹性运动学性能的最优解，剔除了底盘悬架衬套设计阶段的可能设计冗余，节约了整车成本。

技术领域

本发明涉及汽车底盘系统，特别涉及一种基于刚度矩阵的汽车底盘衬套匹配方法。

背景技术

底盘是汽车的四大核心系统之一，底盘系统的匹配是整车开发的核心内容与难点。汽车底盘性能的好坏直接影响汽车的行驶品质。而作为底盘系统的主要总成，悬架的好坏是影响汽车平顺性与操纵稳定性的最关键因素。底盘悬架各衬套的匹配对整车性能开发至关重要。

长期以来，对于悬架的匹配开发都集中于对于悬架主簧，减振器与稳定杆的匹配，而对汽车悬架性能影响显著的悬架各橡胶衬套的匹配工作却不够完备，其原因主要是底盘衬套数量多且角度位置关系复杂，依悬架结构形式的不同悬架单边衬套会达到5个以上，且各衬套刚度相互耦合，共同作用，影响底盘性能，因此衬套在整车开发阶段底盘悬架匹配时不能通过简单改变单一衬套刚度实现底盘悬架弹性运动学性能的改进，导致匹配难以进行。衬套的作用原理是通过底盘各衬套联合作用，提供合适的刚度，使汽车底盘在路面行驶时，路面给予轮胎并经过悬架传递到车身的各向激励不至于太剧烈，以保证行驶平顺性，同时不对整车操纵稳定性产生危害。由于悬架形式各有不同，衬套个数也有差异，在匹配时需将各衬套刚度作为一个系统来考虑。现有方法中,单纯的通过制作样件进行主客观测试的方法又极费时费力，而在衬套匹配时多套用结构形式相似的竞品车衬套刚度，这种开发方式显然难以让人满意。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于刚度矩阵的汽车底盘衬套匹配方法，其设计合理。

本发明所采用的技术方案是：一种基于刚度矩阵的汽车底盘衬套匹配方法，其技术要点是：

选择一款汽车作为标准车型，获取该标准车型的整车底盘系统的刚度；根据整车底盘系统的刚度，获取底盘各衬套的各向刚度；将获取的每个底盘衬套自身的刚度应用到其他的车型，进一步获取该车型整车底盘系统的刚度，若达到选定车型的整车底盘的刚度要求，则该整车各底盘衬套合格。

所述的整车底盘系统的刚度通过建立整车底盘悬架轮心刚度矩阵获得；整车底盘悬架轮心刚度矩阵则是通过基于目标车型的K&C试验或是仿真虚拟K&C试验的方式获得。

所述的获取底盘各衬套的各向刚度是通过建立整车底盘悬架衬套轮心刚度矩阵的方式获得的，具体为：首先应获取整车底盘悬架轮心刚度矩阵，再去除悬架主簧影响，即可获得整车底盘悬架衬套轮心刚度矩阵；其次，将获得所有衬套在轮心坐标系下的刚度矩阵求和，与所选定的整车底盘悬架衬套轮心刚度矩阵相等列出方程，计算获得各衬套刚度。

所述的整车底盘悬架轮心刚度矩阵是在车轮轮心处分别加载方向满足悬架轮心坐标系下各主方向的单位线位移和绕悬架轮心坐标系各主方向向单位角位移获取的；轮心坐标系的三个主方向定义为第一主方向在水平面从车头指向车尾，第三主方向竖直向上及第二主方向在水平面内满足右手定则，具体为：使用轮心坐标系，并分别沿坐标系各主方向及绕该坐标系各主方向施加单位位移激励，并在悬架轮心测得轮心坐标系各向响应力，通过矩阵运算求得选定的整车底盘悬架轮心刚度矩阵；再将底盘各衬套位置以轮心为原点、建立与整车坐标系方向相同的衬套坐标系，获得各个衬套位置坐标，通过坐标变换将所有衬套刚度变换至衬套坐标系中。

衬套局部坐标系选取时，依衬套结构，采用衬套弹性中心点作为原点。