本發(fā)明屬于汽車數(shù)字化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種提升麥弗遜前懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真精度的建模方法。

背景技術(shù)：

1、懸架動(dòng)力學(xué)主要是用來研究懸架k&c特性，而懸架k&c特性是懸架的靈魂，是決定整車操縱性、穩(wěn)定性和平順性的基石。k：kinematic，幾何運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，主要是分析懸架在垂向運(yùn)動(dòng)、側(cè)傾運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)的車輪定位參數(shù)變化的特性，主要由懸架硬點(diǎn)布置參數(shù)決定；c：compliance，彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，主要是分析輪胎在受到側(cè)向力、回正力矩和縱向力等作用下而引起的車輪定位參數(shù)變化的特性，主要與懸架的彈性元件的彈性特性和零部件的柔性變形有關(guān)。隨著計(jì)算機(jī)硬件和有限元仿真技術(shù)的發(fā)展，在車輛開發(fā)階段越來越多的使用動(dòng)力學(xué)軟件(如adams、motionview、carsim等)來仿真預(yù)測(cè)車輛的操縱性、穩(wěn)定性和平順性，以縮短整車開發(fā)周期、減少實(shí)車調(diào)校次數(shù)和縮減調(diào)校范圍。為了達(dá)成以上目標(biāo)，首先需要建立高精度的懸架系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)模型。尤其對(duì)于采用麥弗遜式懸架和c-eps轉(zhuǎn)向助力的前懸架系統(tǒng)來說，減振器不僅需要用來控制車輛的垂向運(yùn)動(dòng)，還要用來提供懸架的側(cè)向支撐，減振器的側(cè)向柔性變形直接影響懸架在受力時(shí)的c特性；c-eps由于是在轉(zhuǎn)向管柱上作用助力，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部的零部件產(chǎn)生的柔性變形直接影響懸架在受力時(shí)的c特性。目前，大多數(shù)的研究者和工程師在進(jìn)行懸架動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，往往通過試驗(yàn)獲取大量數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理來獲得最終分析結(jié)果，這種方式不僅耗時(shí)長(zhǎng)同時(shí)也存在一定的誤差。所以，如何快速高效地利用有限元的方法對(duì)麥弗遜式的前懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析顯得尤為重要。

2、公開號(hào)為cn116595679a的專利提供了一種等效模擬減振器柔性變形的建模方法，雖然能一定程度上模擬減振器的柔性變形，但建模過程復(fù)雜且方案變更時(shí)模型不易調(diào)試，且并未對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的其它部件進(jìn)行柔性化等效建模。

3、公開號(hào)為cn104462625a的專利提供了一種使用分步迭代校準(zhǔn)的方法，通過調(diào)試輸入的動(dòng)力學(xué)參數(shù)來提升模型精度。主要是介紹模型參數(shù)調(diào)整的步驟，并未對(duì)建模的精度進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供了一種提升麥弗遜前懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真精度的建模方法。本發(fā)明的目的是提供一種提高懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真精度的一種懸架動(dòng)力學(xué)模型建模方法。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供第一項(xiàng)所述的建模方法的改進(jìn)型技術(shù)手段，以進(jìn)一步提高模型的仿真精度。

2、需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

4、一種提升麥弗遜前懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真精度的建模方法，包括如下步驟：

5、s1、獲取用于動(dòng)力學(xué)模型建模的整車參數(shù)和零件拓?fù)溥B接關(guān)系；

6、s2、按零件的拓?fù)溥B接關(guān)系，在adams/car的template界面中建立麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)模板模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模板模型、穩(wěn)定桿動(dòng)力學(xué)模板模型；

7、s3、在所述麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)模板模型中，將部件輪轂軸與部件軸承座之間的旋轉(zhuǎn)副修改替換成球鉸副，并在兩個(gè)部件之間以并聯(lián)方式創(chuàng)建襯套連接；

8、s4、在所述麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)模板模型中，將部件轉(zhuǎn)向拉桿拆分成部件外拉桿和部件內(nèi)拉桿，并在外拉桿和內(nèi)拉桿之間以并聯(lián)方式創(chuàng)建移動(dòng)副和襯套連接；

9、s5、在所述麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)模板模型中，在減振器上安裝點(diǎn)位置建立部件啞物體；

10、s6、在所述麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)模板模型中，在安裝部件車身與部件啞物體之間建立襯套連接；

11、s7、在所述麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)模板模型中，修改安裝部件車身與部件上減振器之間的襯套連接，將安裝部件車身修改替換為部件啞物體；

12、s8、在所述麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)模板模型中，修改部件下減振器與安裝部件車身之間的力元彈簧連接，將安裝部件車身修改替換為部件啞物體；

13、s9、在所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模板模型中，在左、右轉(zhuǎn)向拉桿內(nèi)點(diǎn)連線的中點(diǎn)位置上建立部件啞物體，在部件齒條與部件啞物體之間建立襯套連接，在部件啞物體與部件轉(zhuǎn)向機(jī)殼體之間建立移動(dòng)副連接；

14、s10、在所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模板模型中，修改部件小齒輪相對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)殼體的旋轉(zhuǎn)副與轉(zhuǎn)向齒條相對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)殼體的移動(dòng)副之間的減速齒輪副，將輸出鉸接由齒條相對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)殼體的移動(dòng)副修改為部件啞物體相對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)殼體的移動(dòng)副；

15、s11、將adams/car切換到standard界面中，分別用麥弗遜懸架動(dòng)力學(xué)模板模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模板模型、穩(wěn)定桿動(dòng)力學(xué)模板模型創(chuàng)建麥弗遜懸架子系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)模型、穩(wěn)定桿子系統(tǒng)模型；

16、s12、在所述麥弗遜懸架子系統(tǒng)模型中，將力元damper替換成力元strut；

17、s13、在adams/car的standard界面中，將上述麥弗遜懸架子系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)模型、穩(wěn)定桿子系統(tǒng)模型組合創(chuàng)建為懸架裝配體模型。

18、進(jìn)一步地，在步驟s3中，建立襯套及設(shè)置襯套的剛度特性的方法為：在輪心坐標(biāo)位置使用前束角和外傾角建立構(gòu)造坐標(biāo)系；接著以輪心坐標(biāo)為位置，以構(gòu)造坐標(biāo)系為方向，在部件輪轂軸與部件軸承座之間建立襯套，將襯套的3個(gè)線剛度設(shè)為0n/mm，繞構(gòu)造坐標(biāo)系z(mì)軸旋轉(zhuǎn)剛度設(shè)為0nmm/deg，繞構(gòu)造坐標(biāo)系x軸、y軸的旋轉(zhuǎn)剛度根據(jù)軸承彎曲剛度的設(shè)計(jì)值或者試驗(yàn)標(biāo)定值輸入，初始參考值為5.0e+06nmm/deg；建立的襯套與修改獲得的球鉸副以并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)車輪的旋轉(zhuǎn)及柔性彎曲變形。

19、進(jìn)一步地，在步驟s4中，將轉(zhuǎn)向拉桿拆分為內(nèi)拉桿和外拉桿，以轉(zhuǎn)向拉桿中點(diǎn)為位置，以內(nèi)點(diǎn)、外點(diǎn)連線為方向建立內(nèi)、外拉桿之間的移動(dòng)副；以轉(zhuǎn)向拉桿中點(diǎn)為位置，以內(nèi)點(diǎn)、外點(diǎn)連線方向?yàn)閦向建立襯套，將襯套的3個(gè)扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)為0nmm/deg，將襯套沿x軸、y軸的線剛度設(shè)定為0n/mm，將襯套沿z軸的線剛度按設(shè)計(jì)值或者試驗(yàn)標(biāo)定值輸入，初始參考值為10000n/mm；移動(dòng)副與襯套以并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向拉桿二力桿方向的柔性變形。

20、進(jìn)一步地，在步驟s6中，以減振器上安裝點(diǎn)為位置，減振器上點(diǎn)、下點(diǎn)連線方向?yàn)閦向建立襯套，將襯套3個(gè)線剛度按車身局部剛度設(shè)計(jì)值或試驗(yàn)標(biāo)定值輸入，初始參考值為1.0e+05n/mm，襯套3個(gè)扭轉(zhuǎn)剛度的初始參考值為1.0e+05nmm/deg。

21、進(jìn)一步地，在步驟s9中，在左、右轉(zhuǎn)向拉桿內(nèi)點(diǎn)連線的中點(diǎn)位置建立啞物體；以左、右轉(zhuǎn)向拉桿內(nèi)點(diǎn)連線的中點(diǎn)為位置，且左、右轉(zhuǎn)向拉桿內(nèi)點(diǎn)連線方向?yàn)閦向建立部件齒條與部件啞物體之間的襯套連接，將襯套3個(gè)扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)為0nmm/deg，將襯套沿x軸、y軸的線剛度設(shè)定為0n/mm，將襯套沿z軸的線剛度按試驗(yàn)標(biāo)定值輸入，初始參考值為4000n/mm或12000n/mm；在轉(zhuǎn)向拉桿左、右內(nèi)點(diǎn)連線中間位置，且以左、右內(nèi)點(diǎn)連線方向建立部件啞物體與部件轉(zhuǎn)向機(jī)殼體之間的移動(dòng)副。

22、進(jìn)一步地，在步驟s12中，將力元damper替換成力元strut，將修改替換后的力元strut連接，打開屬性編輯對(duì)話框，damping?method區(qū)域選擇nonlinear，damping?curve曲線編輯器輸入減振器的力-速度數(shù)據(jù)，gas?preload默認(rèn)選擇none，strut?bending區(qū)域選擇simple，top?strut?length/bottom?strut?length按零件結(jié)構(gòu)測(cè)量輸入活塞桿長(zhǎng)度和減振器筒安裝長(zhǎng)度，bending?stiffness按設(shè)計(jì)要求值或試驗(yàn)標(biāo)定值輸入，初始參考值為1350n/mm，bending?damping使用默認(rèn)值25n·s/mm。

23、進(jìn)一步地，所述部件啞物體指質(zhì)量為0kg的部件。

24、一種裝置，包括一個(gè)或多個(gè)處理器；

25、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序；

26、當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如上所述的方法。

27、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：

29、本發(fā)明提供了一種在adams/car軟件中近似模擬懸架系統(tǒng)內(nèi)部的減振器柔性變形、輪邊總成柔性變形、車身局部安裝部位柔性變形和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)柔性變形的建模方法。采用該方法建立的麥弗遜前懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型在輸入正確的整車參數(shù)和彈性元件性能參數(shù)后，可仿真輸出具有高精度結(jié)果的懸架k&c特性，以指導(dǎo)車型的概念開發(fā)，減少開發(fā)階段的試錯(cuò)成本和縮短項(xiàng)目開發(fā)周期。