[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

摘要

本发明公开了一种基于骨架模型的前悬架‑转向运动的校核方法，属于整车和底盘设计技术领域，本发明的校核方法基于PROE软件，建立简单、参数化的悬架‑转向三维骨架模型，将悬架和转向系统关联起来，可以在整车设计初期高效地、系统地对前悬架‑转向系统进行校核。考虑转向轮转角、悬架跳动等主要输入参数，根据实际前悬架和转向零部件装配尺寸，直观地建立三维骨架模型，校核目标主要为转向垂臂转角，也可以较全面地校核转向系统本身的相关设计目标参数。本发明的校核方法突破二维图校核的限制；不同的悬架系统、转向系统尺寸可以通过改变相关输入参数很容易实现变型，从而大大提高多方案校核效率。

主权项

一种基于骨架模型的前悬架‑转向运动的校核方法，其特征在于，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，如表3；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；步骤六：将前轴和转向机建立关联；在悬架子装配的骨架中复制前轴上节臂和转向垂臂的复制几何，通过前轴纵拉杆前球头销点运动包络面和转向垂臂对应的球头销点包络线相交得到转向纵拉杆前球头销点运动轨迹点，此点即为转向垂臂和转向纵拉杆的连接点，从而得到转向垂臂和转向纵拉杆的连接骨架；然后将转向垂臂和转向纵拉杆按照骨架装配到悬架‑转向运动系统的整车装配模型中，这样就建立了悬架‑转向相关联的完整整车三维模型，建立前轴和转向垂臂的关联骨架，从而将转向机和前轴建立关联；步骤七：调试；悬架‑转向运动系统的整车装配模型三维中有板簧弧高、S变形角度和左转向轮转角三个控制参数，调整这些控制参数，观察悬架、转向系统的变化情况，保证悬架‑转向运动系统的整车装配模型三维不会出现装配异常、再生失败情况，则说明本整车三维是可以用的；步骤八：运动校核；在进行多方案设计时，首先调整悬架、前轴的定位参数、自身结构参数，至某一个特定工况；然后调整板簧弧高、S变形角度和左转向轮转角三个控制参数，至某个特定工况，对输出参数进行测量；也可以应用PROE敏感度分析工具，确定控制参数的变化范围，通过PROE计算，得出输出参数随控制参数变化的曲线。