一种汽车悬架动力学模型校准方法
【专利摘要】本发明提供一种汽车悬架动力学模型校准方法，包括如下步骤：确定当前悬架模型的整车参数，并调整簧下质量；对所述悬架模型进行静平衡加载仿真，通过循环迭代方式调整弹簧预载以及衬套预载，对所述悬架动力学模型进行校准，使所述校准后的悬架动力学模型满足预定的检验条件。实施本发明，采用设定弹簧预载和设定衬套预载相结合的方法调整汽车悬架动力学模型的设计状态，能快速提高模型校准效率与精度。
【专利说明】
一种汽车悬架动力学模型校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车的数字化设计领域，尤其涉及一种汽车悬架动力学模型校准方法。
【背景技术】
[0002]悬架动力学模型是研究悬架运动性及顺应性(Kinematics and Compliance, K&C)特性、整车操纵稳定性的基础，而模型的精度是整个动力学分析工作的前提，在汽车项目概念设计阶段定义悬架系统动力学性能及设计参数至关重要。
[0003]影响悬架动力学模型精度的主要因素主要有三方面:首先是，底盘硬点的准确性；其次是底盘弹性件特性的准确性；另外是模型的校准精度。其中前两点因素为客观因素，即硬点与弹性件特性的准确与否，其能被较好的被控制。而模型的校准没有固定的方法，很多公司甚至不做校准，仅设置完相关的整车参数后就进行仿真分析工作，实际上得到的K&C和整车操稳分析结果与实车常有较大差异，提高悬架动力学模型精度的关键步骤就是对模型的校准工作。
[0004]目前，行业内对机械系统运动学和动力学仿真软件/汽车模块(Adams/Car)所生成的悬架动力学模型的校准工作，大多仅仅只设置弹簧的预载，使悬架的轴荷达到设计状态，实际上这是无法让模型与实车达到一致状态，分析得到的K&C特性及整车操稳结果存在一定误差。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种悬架动力学模型校准方法，这种方法能调整悬架模型达到更精准、与实车更接近的程度，使悬架K&C、整车操稳分析结果精度更高，结果更准确可靠，能更好的指导设计。
[0006]为了解决上述技术问题,本发明实施例的一方面提供一种汽车悬架动力学模型校准方法，用于对汽车悬架动力学模型进行校准，包括如下步骤:
确定当前汽车悬架动力学模型的整车参数，并调整簧下质量，其中，所述整车参数包括:轮胎自由半径、轮胎径向刚度、轮胎质量、簧上质量、质心高、轴距、制动分配比、驱动分配比、前束角、外倾角、齿轮齿条传动比；
对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，获得弹簧预载以及衬套预载；对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡加载仿真，并通过循环迭代方式调整所述弹簧预载以及所述衬套预载，根据所述调整后的弹簧预载以及衬套预载对所述汽车悬架动力学模型进行校准，使所述校准后的汽车悬架动力学模型满足预定的检验条件。
[0007]其中，所述确定当前汽车悬架动力学模型的整车参数，并调整簧下质量的步骤进一步包括:
将所述汽车悬架动力学模型中所有弹簧及衬套的预载荷设定为O牛顿或O牛顿.米； 对所述汽车悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真，在所述平行轮跳工况仿真中，使其仿真轮跳行程通过设计O点位置；
在仿真结果中获得所述设计位置处轮胎接地轮荷，将所述单边轮荷转换为质量作为单边簧下质量，判断所述簧下质量是否满足设计目标；
若所述簧下质量不满足设计目标，则调整所述汽车悬架动力学模型中悬架相关部件的质量参数，并重复上述步骤，直到使所述簧下质量满足设计目标，将所述最终簧下质量作为当前汽车悬架动力学模型的簧下质量。
[0008]其中，对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，获得弹簧预载以及衬套预载的步骤进一步包括:
对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡加载仿真，其中，在所述汽车悬架动力学模型中左右轮胎接地点处，垂向向上施加设计载荷；
查看仿真结果中弹簧受力，将所述仿真结果中弹簧受力作为汽车悬架动力学模型中当前的弹簧预载；
重复前述步骤，直至所述弹簧受力收敛，则将最后一次静平衡加载仿真结果中的弹簧受力设定为弹簧预载。
[0009]其中，对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，获得弹簧预载以及衬套预载步骤进一步包括:
将所述最后一次静平衡加载仿真结果中的各个衬套的衬套受力，对应作为所述汽车悬架动力学模型的各个衬套的衬套预载。
[0010]其中，所述对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡加载仿真，并通过循环迭代方式调整所述弹簧预载以及所述衬套预载，根据所述调整后的弹簧预载以及衬套预载对所述汽车悬架动力学模型进行校准，使所述校准后的汽车悬架动力学模型满足预定的检验条件的步骤进一步包括:
对所述汽车悬架动力学模型静平衡加载仿真，为所述悬架模型施加设计载荷，检查所述仿真结果是否满足预定的检验条件；
如果所述仿真结果不满足预定的检验条件，则将所述仿真结果中的得到的弹簧受力作为弹簧预载，并重复所述为所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，设定弹簧预载以及衬套预载的步骤，对所述汽车悬架动力学模型进行校准，直至所述仿真结果满足预定的检验条件。
[0011]其中，所述仿真结果是否满足预定的检验条件为:
当对所述校准后的悬架动力学模型施加设计载荷时，其仿真结果同时满足以下条件，则判定所述模型校准完成:
对所述汽车悬架动力学模型进行仿真的仿真结果中的弹簧受力与所设定的弹簧预载之间相差在3牛顿以内；
对所述汽车悬架动力学模型进行仿真的仿真结果中的车轮轮心跳动量在土 0.1毫米内；
对所述汽车悬架动力学模型进行仿真的仿真结果中的前束角及外倾角与设定的前束角及外倾角之间相差在0.01度以内。
[0012]其中，在所述确定当前汽车悬架动力学模型的整车参数，并调整簧下质量的步骤之前进一步包括:
确定所述汽车悬架的设计载荷、所述汽车悬架动力学模型的设计状态，以及弹簧刚度和衬套特性。
[0013]其中，所述方法在Adams/Car软件中实现。
[0014]实施本发明实施例，具有如下的有益效果:
采用迭代法，可以快速准确地对汽车悬架动力学模型设定弹簧预载，提高了微调模型的效率。
[0015]采用设定弹簧预载和设定衬套预载相结合的方法调整汽车悬架动力学模型的设计状态，可以快速提高模型校准效率与精度。
[0016]使用本发明实施例的方法校准的汽车悬架动力学模型更接近实车状态，使K&C及整车仿真分析结果更可靠，模型精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本发明提供的一种汽车悬架动力学模型校准方法的一个实施例的主流程示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0020]如图1所示，是本发明提供的一种汽车悬架动力学模型校准方法的一个实施例的主流程示意图。在该实施例中，该方法包括如下步骤:
步骤S10、明确设计载荷、弹簧、衬套等特性；
在汽车悬架动力学模型校准前，首先要确定设计载荷、模型的设计状态。其次根据偏频设定好弹簧刚度以及衬套特性；其中，偏频为悬架设计的具体内容，而弹簧刚度及衬套特性影响偏频，所以在设计前期会根据车型定义设定好偏频，以确定弹簧及衬套特性。可以理解的是，不同车型的汽车悬架具有不同的设计载荷以及偏频等特征，故该步骤是汽车悬架动力学模型校准的基础，只有确定了这些特性，才能在Adams/Car软件中对选定的汽车悬架动力学模型进行校准，获得符合该车型特征的汽车悬架动力学模型；
步骤S11、为当前汽车悬架动力学模型设定整车参数，并调整簧下质量；
基于Adams/Car软件，对汽车悬架动力学模型中的以下整车参数进行设定:轮胎自由半径、轮胎径向刚度、轮胎质量、簧上质量、质心高、轴距、制动分配比、驱动分析比、前束角、外倾角、齿轮齿条传动比等，这些参数都是动力学仿真分析结果真实可靠的前提，对这些整车参数设置的越准确，通过Adams/Car软件得出的仿真结果越接近真实值； 另外，需要设定簧下质量，该簧下质量的设定决定了弹簧及其它弹性件的预载受力情况，是悬架模型准确与否的前提。具体设定方法如下:
将所述汽车悬架动力学模型中所有弹簧及衬套的预载设定为O牛顿或O牛顿.米；对所述汽车悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真，在所述平行轮跳工况仿真中，使其仿真轮跳行程通过设计O点位置；
在仿真结果中获得设计位置处轮胎接地轮荷，将所述单边轮荷转换为质量作为单边簧下质量，判断所述簧下质量是否满足设计目标。其中，该设计目标一般是在汽车开发前期，为便于前期设计定义的目标值；
若所述簧下质量不满足设计目标，则调整所述汽车悬架动力学模型中悬架相关部件的质量参数，并重复上述仿真步骤，直到使所述簧下质量满足设计目标，将所述最终簧下质量作为当前汽车悬架动力学模型的簧下质量。
[0021]步骤S12、对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，获得弹簧预载以及衬套预载；
在簧下质量设定后，需要开始对悬架模型进行静平衡仿真分析，以设定弹簧预载，确保正确的整车姿态。
[0022]弹簧预载为整车装配后在设计载荷下的弹簧预压缩量，可以用弹簧的自由长度表征或弹簧装配后的压缩变形受力表征，在本实施例中，用弹簧受力来表征弹簧预载，该步骤S12具体包括如下步骤:
对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡加载仿真，对所述车悬架动力学模型中左右轮胎接地点处，垂向向上施加设计载荷；
查看仿真结果中弹簧受力，将所述仿真结果中弹簧受力作为汽车悬架动力学模型中的当前弹簧预载；
重复前述步骤，即通过若干次迭代仿真，仿真结果中的弹簧受力最后会稳定在一个固定的值，也即弹簧受力不变且等于汽车悬架动力学模型中的当前弹簧预载，此时称之为弹簧受力收敛。则将最后一次静平衡加载仿真的仿真结果中的弹簧受力最终设定为弹簧预载。
[0023]将前述最后一次静平衡加载仿真结果中的各个衬套的衬套受力，对应作为所述汽车悬架动力学模型的各个衬套的衬套预载。
[0024]步骤S13、对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡加载仿真，获得仿真结果。具体地，对所述汽车悬架动力学模型静平衡加载仿真，为所述悬架模型施加设计载荷，获得仿真结果，该仿真结果包括诸如弹簧受力、车轮跳动量、车轮前束角及外倾角等信息。
[0025]步骤S14，判断该仿真结果是否满足预定的检验条件，具体是将仿真结果中的弹簧受力与所设定的弹簧预载进行比较，看两者之间的差值是否在3牛顿以内；同时判断仿真结果中的车轮轮心跳动量是否在±0.1毫米内；以及将仿真结果中的前束角及外倾角分别与设定的前束角及外倾角进行比较，看两者之间相差是否在0.01度以内。
[0026]如果上述三种条件均满足，则认为此次汽车悬架动力学模型的校准工作已完成，否则仍需要对当前汽车悬架动力学模型进行进一步的校准，流程转至步骤S15 ；
在步骤S15中，将该次静平衡加载仿真的仿真结果中的弹簧受力设定为弹簧预载，将流程转至步骤S12，按照步骤S12的方法，重新确定弹簧预载以及衬套预载。
[0027]重复步骤S13以及步骤S14，直至仿真结果同时满足上述预定的三个检验条件，从而使汽车悬架动力学模型的校准完成。
[0028]上述的校准过程我们称之为循环迭代方式(也称为迭代收敛法)，即在本发明的实施例中，通过循环迭代方式调整所述弹簧预载以及所述衬套预载，并根据调整后的弹簧预载以及衬套预载以对所述汽车悬架动力学模型进行校准，使所述校准后的汽车悬架动力学模型满足预定的检验条件。在实际的应用中，一般循环2次即可满足条件。
[0029]实施本发明实施例，具有如下的有益效果:
采用迭代法，可以快速准确地对汽车悬架动力学模型设定弹簧预载，提高了微调模型的效率。
[0030]采用设定弹簧预载和设定衬套预载相结合的方法调整汽车悬架动力学模型的设计状态，可以快速提高模型校准效率与精度。
[0031]使用本发明实施例的方法校准的汽车悬架动力学模型更接近实车状态，使K&C及整车仿真分析结果更可靠，模型精度更高。
[0032]可以理解的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，该存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory, RAM)等。
[0033]以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种汽车悬架动力学模型校准方法，用于对汽车悬架动力学模型进行校准，其特征在于，包括如下步骤: 确定当前汽车悬架动力学模型的整车参数，并调整簧下质量，其中，所述整车参数包括:轮胎自由半径、轮胎径向刚度、轮胎质量、簧上质量、质心高、轴距、制动分配比、驱动分配比、前束角、外倾角、齿轮齿条传动比； 对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，获得弹簧预载以及衬套预载； 对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡加载仿真，并通过循环迭代方式调整所述弹簧预载以及所述衬套预载，根据所述调整后的弹簧预载以及衬套预载对所述汽车悬架动力学模型进行校准，使所述校准后的汽车悬架动力学模型满足预定的检验条件。
2.如权利要求1所述的汽车悬架动力学模型校准方法，其特征在于，所述确定当前汽车悬架动力学模型的整车参数，并调整簧下质量的步骤进一步包括: 将所述汽车悬架动力学模型中所有弹簧及衬套的预载荷设定为O牛顿或O牛顿.米； 对所述汽车悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真，在所述平行轮跳工况仿真中，使其仿真轮跳行程通过设计O点位置； 在仿真结果中获得所述设计位置处轮胎接地轮荷，将所述单边轮荷转换为质量作为单边簧下质量，判断所述簧下质量是否满足设计目标； 若所述簧下质量不满足设计目标，则调整所述汽车悬架动力学模型中悬架相关部件的质量参数，并重复上述步骤，直到使所述簧下质量满足设计目标，将所述最终簧下质量作为当前汽车悬架动力学模型的簧下质量。
3.如权利要求1所述的汽车悬架动力学模型校准方法，其特征在于，对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，获得弹簧预载以及衬套预载的步骤进一步包括: 对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡加载仿真，其中，在所述汽车悬架动力学模型中左右轮胎接地点处，垂向向上施加设计载荷； 查看仿真结果中弹簧受力，将所述仿真结果中弹簧受力作为汽车悬架动力学模型中当前的弹簧预载； 重复前述步骤，直至所述弹簧受力收敛，则将最后一次静平衡加载仿真结果中的弹簧受力设定为弹簧预载。
4.如权利要求3所述的汽车悬架动力学模型校准方法，其特征在于，对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，获得弹簧预载以及衬套预载步骤进一步包括: 将所述最后一次静平衡加载仿真结果中的各个衬套的衬套受力，对应作为所述汽车悬架动力学模型的各个衬套的衬套预载。
5.如权利要求4所述的汽车悬架动力学模型校准方法，其特征在于，所述对所述汽车悬架动力学模型进行静平衡加载仿真，并通过循环迭代方式调整所述弹簧预载以及所述衬套预载，根据所述调整后的弹簧预载以及衬套预载对所述汽车悬架动力学模型进行校准，使所述校准后的汽车悬架动力学模型满足预定的检验条件的步骤进一步包括: 对所述汽车悬架动力学模型静平衡加载仿真，为所述悬架模型施加设计载荷，检查所述仿真结果是否满足预定的检验条件； 如果所述仿真结果不满足预定的检验条件，则将所述仿真结果中的得到的弹簧受力作为弹簧预载，并重复所述为所述汽车悬架动力学模型进行静平衡仿真分析，设定弹簧预载以及衬套预载的步骤，对所述汽车悬架动力学模型进行校准，直至所述仿真结果满足预定的检验条件。
6.如权利要求5所述的汽车悬架动力学模型校准方法，其特征在于，所述仿真结果是否满足预定的检验条件为: 当对所述校准后的悬架动力学模型施加设计载荷时，其仿真结果同时满足以下条件，则判定所述模型校准完成: 对所述汽车悬架动力学模型进行仿真的仿真结果中的弹簧受力与所设定的弹簧预载之间相差在3牛顿以内； 对所述汽车悬架动力学模型进行仿真的仿真结果中的车轮轮心跳动量在土 0.1毫米内； 对所述汽车悬架动力学模型进行仿真的仿真结果中的前束角及外倾角与设定的前束角及外倾角之间相差在0.0l度以内。
7.如权利要求1-6任何一项所述的汽车悬架动力学模型校准方法,其特征在于,在所述确定当前汽车悬架动力学模型的整车参数，并调整簧下质量的步骤之前进一步包括: 确定所述汽车悬架的设计载荷、所述汽车悬架动力学模型的设计状态，以及弹簧刚度和衬套特性。
8.如权利要求7所述的汽车悬架动力学模型校准方法，其特征在于，所述方法在Adams/Car软件中实现。
【文档编号】G06F17/50GK104462625SQ201310432441
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】段守焱, 王黎明, 王彧, 陈龙, 弓振鹏, 刘波, 郭国盛 申请人:广州汽车集团股份有限公司