[发明专利]一种基于骨架模型的前悬架‑转向运动的校核方法

说明书

技术领域

本发明属于整车和底盘设计技术领域，特别涉及一种基于骨架模型的前悬架-转向运动的校核方法。

背景技术

目前悬架-转向系统的运动校核主要是采用SAE的方法确定板簧主片中心的运动轨迹圆心，然后在二维图上进行校核，该方法比较简单，对于简单的悬架系统来说，使用该校核方法能够满足要求；而对于转向轮运动、悬架跳动等动态过程缺乏校核，二维校核就有了缺陷，无法在整车设计初期较全面地考核悬架-转向系统是否满足设计目标。而采用ADAMS校核，比较繁琐，且不利于概念设计阶段多方案设计的需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服AUTOCAD等二维设计软件难于表达三维空间上的运动关系的弱点，利用PROE三维软件的参数化特点，建立简单、有效的悬架-转向三维骨架模型，将悬架和转向系统关联起来，针对不同工况，系统地对前悬架-转向系统进行校核。通过参数化的控制，可以方便地更改硬点参数，降低采用ADAMS等专业软件进行校核的复杂程度，从而可以在整车概念设计阶段多方案选择的时候，高效地进行系统校核。首先分析悬架-转向系统的运动工况，悬架系统包括满载位置、空载位置、上跳(板簧反弓)、下跳、左右斜跳(转向工况)、板簧S变形(制动工况)等工况，转向系统包括中间位置、左转和右转等工况。可以看出，在建立悬架-转向关联的系统时，需要综合考虑以上工况，保证充分的自由度，同时在以上各种工况下，调整参数可以轻松的实现悬架-转向系统的模拟，从而进行系统校核。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于骨架模型的前悬架-转向运动的校核方法，具体步骤如下：

步骤一：建立悬架-转向运动系统的整车装配模型；

步骤二：明确悬架系统的输入和控制参数(如表1)、转向系统的输入和控制参数(如表2)以及系统校核需求的输出参数(即需要校核的参数)(如表3)；由于进行的是悬架-转向系统校核，因此重点考虑板簧、前轴、转向机、拉杆等零部件，其他无关零件不在考虑范围内。

表1悬架系统的输入和控制参数

表2转向系统的输入和控制参数

表3悬架-转向系统校核需求的输出参数

步骤三：建立悬架子装配三维模型；

基于PROE软件利用骨架进行控制的参数化设计方法在悬架子装配的骨架中绘制控制曲线；根据步骤二中提到的悬架系统定位参数和悬架系统自身结构参数绘制板簧控制曲线；综合考虑板簧的上跳、下跳、反弓及S变形工况，建立板簧的骨架曲线；对于等强度梯形弹簧，板簧近似为一段圆弧，输入参数定义为板簧的弧高和S变形角度，板簧中间夹紧部位为直段，两侧采用样条曲线进行构建，通过PROE中的“关系”工具进行编程将样条曲线控制成圆弧形状，这样可以模拟S变形工况；左、右板簧采用不同骨架驱动，并通过两条板簧骨架曲线构建出前轴安装坐标，这样可以模拟转向轮斜跳工况；然后通过左、右板簧的控制曲线得到前轴安装坐标，前轴安装坐标定义为前后对称面为X0，左右对称面为Y0,前轴上板簧座安装面为Z0；根据骨架模型的控制曲线绘制板簧的三维数据，从而保证板簧结构受控于骨架，形成悬架子装配三维模型；

步骤四：建立前轴装配三维模型；

将前轴总成的原始坐标做为前轴安装坐标，以此为基础进行骨架模型和三维模型的建立。在前轴装配模型中建立骨架，基于PROE软件利用骨架进行控制的参数化设计方法在骨架中绘制控制曲线；以左转向轮转角为控制参数，建立以主销中心线为轴的转向轮旋转面，该转向轮旋转面和基准面之间存在夹角关系，此夹角为左转向轮转角的控制值；根据步骤二中的转向系统定位参数和转向系统自身结构参数，绘制前轴主销、上节臂、下节臂及横拉杆骨架曲线及对应的连接点；连接点按照坐标点的型式绘制，基础坐标依托左轮绕主销旋转的坐标建立，从而可以保证各控制曲线可以随着转向轮转角变化而变化，与实际前轴运动过程一致；以横拉杆左侧安装点为圆心，以横拉杆长度为半径做横拉杆右侧安装点的包络面，以右侧主销为轴，下节臂长度为半径做包络线，相交即为横拉杆右侧的安装点，以此建立左、右侧车轮的关系，如此建立前轴总成的骨架模型，然后将零件按照骨架装配到前轴装配中来，形成前轴装配三维模型；

最后，将前轴装配三维模型按照前轴安装坐标装配到悬架骨架中的前轴安装坐标上，通过此方法将前轴和悬架建立关联；

步骤五：将转向机按照布置方案装配到悬架-转向运动系统的整车装配模型中；

转向机和悬架-转向系统校核相关的关键硬点为转向机的输出轴和与转向垂臂固定的法兰面；