一种汽车制动踏板的优化方法与流程

1.本发明属于汽车产品开发中的制动踏板布置技术领域，具体涉及一种汽车制动踏板的优化方法。


背景技术：

2.汽车制动系是汽车安全控制系统的重要组成部分，汽车制动系是指在汽车上设置的一套或多套能由驾驶员控制的、产生与汽车行驶方向相反外力的专门装置。其使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行适时减速、停车以及保持汽车下坡行驶速度的稳定性，制动系统作为汽车十分关键的组成部分，是汽车驾驶安全的保证。而制动踏板的方案设计，除了直接影响制动系统的匹配计算及整车制动性能，更是作为人机交互的关键部件，不仅要求制动器能刹住车，也要兼顾良好的制动踏板感体验。因此，制动踏板的设计是制动系统设计过程中的重要环节。
3.当前，对制动踏板方案进行设计及优化的普遍做法是根据杠杆比、踏点及踏平面位置、主缸行程等外部输入条件依次确定踏板臂旋转中心、制动主缸连接点，绘制制动踏板、踏板臂，定位制动主缸等。在进行设计优化过程时，需要对中间多个步骤进行反复、多次调整，其中包括但不限于以下内容：1、制动主缸位置调整，踏板臂旋转中心位置、踏板臂、踏板臂运动行程均需要适应性更新；2、踏板臂旋转中心位置调整，杠杆比等制动系统参数也需重新计算确认，踏板臂、制动主缸位置、踏板臂运动行程等需重新绘制。
4.此方法由于踏板整体方案与仪表板、机舱零部件、前围及地毯等零件联系较密切，在设计过程中需要经过多轮确认及优化，每轮优化需对多个特征元素进行操作及确认，调整过程繁琐、工作量大。且不易平衡性能与布置之间的关系，找到最优化方案难度增加。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于提供一种汽车制动踏板的优化方法，以解决现有踏板在设计优化过程需对多个特征元素进行操作及确认，调整过程繁琐、工作量大，且不易平衡性能与布置之间的关系的问题。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种汽车制动踏板的优化方法，包括如下步骤：
8.s1、创建驾驶员踏点及踏平面，建立制动系统参数与踏点和踏平面的关系，使制动系统参数能对踏板臂旋转中心进行驱动控制；
9.s2、以踏板臂旋转中心作为输入，建立踏板杠杆比及制动主缸行程等参数与踏点极限位置关系，使制动系统参数能对踏点极限位置进行驱动控制；
10.s3、基于踏点初始及极限位置、踏板臂旋转中心，建立踏板杠杆比与制动主缸连接点的关系，生成主缸轴线以及与踏板臂连接点初始及极限位置；
11.s4、根据踏点初始位置，结合踏板面宽参数，绘制制动踏板三维数据；
12.s5、基于踏点、踏板臂旋转中心位置及踏板数据，建立制动系统参数与踏板臂的关
系，绘制踏板臂三维数据；
13.s6、结合踏板与踏板臂三维数据，建立制动主缸行程参数与踏板和踏板臂的关系，生成踏板及踏板臂极限位置三维数据；
14.s7、结合s3中确定的制动主缸连接点位置及主缸轴线，建立主缸安装面距旋转中心距离参数与主缸固定面的关系，确定主缸位置及绘制主缸固定面数据；
15.s8、经过以上步骤，建立起了各主参数与设计特征元素的参数关系，实现了通过对各主参数的调整，直接得到制动踏板初始及极限位置的三维数据并对其是否满足设计要求进行评估及校核。
16.进一步地，步骤s1，具体包括以下步骤：
17.s11、在catia中创建驾驶员踏点坐标和踏平面位置参数；
18.s12、创建1个通过踏点的y平面，在此平面上通过踏板臂长度及踏点位置确定踏板臂旋转中心所在圆弧位置；
19.s13、创建1个平行于踏点x平面的平行平面，结合s2中所创建圆弧位置和主缸偏移距参数，共同确定踏板臂旋转中心；
20.s14、建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏板臂旋转中心点的驱动控制。
21.进一步地，步骤s2，具体包括以下步骤：
22.s21、基于踏板臂旋转中心点，创建通过中心点的y向平面，进而创建通过中心点的平面法向直线作为踏板臂旋转轴；
23.s22、基于踏板臂旋转轴，结合踏板臂长度创建踏点运动包络圆弧；
24.s23、基于踏点初始位置，创建圆弧与踏点运动包络相交，确定踏点极限位置；
25.s24、建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏点极限位置的驱动控制。
26.进一步地，步骤s3，具体包括以下步骤：
27.s31、基于上述创建的特征元素，结合踏板杠杆比参数，创建主缸连接点初始位置的点特征元素；
28.s32、基于踏点初始及极限位置，结合制动系统性能参数，创建主缸连接点极限位置的点特征元素；
29.s33、基于主缸连接点的初始及极限点特征元素，创建主缸连接轴线；
30.s34、建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对主缸轴线及主缸连接点位置的驱动控制。
31.进一步地，步骤s5，具体包括以下步骤：
32.s51、基于踏平面、踏板臂旋转轴、踏点、主缸连接点，结合踏板角度参数，创建踏板臂初始位置的曲面特征元素；
33.s52、根据踏板臂曲面特征元素，创建踏板臂初始位置的实体特征元素；
34.s53、建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏板臂数据的驱动控制。
35.进一步地，步骤s6，具体包括以下步骤：
36.s61、基于s4及s5中创建的踏板与踏板臂实体特征元素，结合主缸行程及踏板杠杆
比等参数，生成踏板及踏板臂的极限位置实体特征元素；
37.s62、建立主缸行程及踏板杠杆比参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏板及踏板臂运动包络的驱动控制。
38.进一步地，步骤s7，具体包括以下步骤：
39.s71、通过s3中生成的主缸轴线及连接点位置，结合主缸安装面距转轴距参数，创建主缸安装平面特征元素；
40.s72、通过助力器螺栓横间距及竖间距参数，创建主缸安装孔中心的点特征元素；
41.s73、基于s72和s72中确定的特征元素，完成主缸安装平面的实体特征元素创建；
42.s74、建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对主缸固定面数据的驱动控制。
43.进一步地，杠杆比为3.2，踏板臂长为310mm，主缸长度为42mm，主缸倾角为0deg，主缸偏移距为120mm，主缸安装面距转轴距为130mm，踏板面宽为120mm，空行程2mm。
44.进一步地，活塞支点位置为转轴下，支点换算系数为1，车身厚度为3mm，助力器螺栓横间距为85mm，助力器螺栓竖间距为85mm，助力器过孔直径为70mm，踏板轴线x向偏移百分比为0.45。
45.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
46.本发明汽车制动踏板方案优化设计方法，基于catia软件，通过参数化编程及知识工程模块的关联，实现了只需对制动系统主参数进行调整即可自动完成制动踏板方案的生成和更新，无需对各过程设计特征元素进行手动调整及确认，最终通过调整制动系统主参数得到满足系统性能及布置要求的踏板方案；该优化设计方法大大减少了重复性工作，提高了工作效率，降低了出错概率，同时由于优化过程大大简化，容易平衡性能与布置件的关系，易找到制动踏板的最优化方案。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
48.图1汽车制动踏板的优化示意图；
具体实施方式
49.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
50.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
51.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.本发明汽车制动踏板的优化方法，包括如下步骤：
53.s1、创建驾驶员踏点及踏平面，并通过编辑公式建立制动系统参数与踏点和踏平面的关系，使制动系统参数能对踏板臂旋转中心进行驱动控制；
54.s2、以踏板臂旋转中心作为输入，并通过编辑公式建立踏板杠杆比及制动主缸行程等参数与踏点极限位置关系，使制动系统参数能对踏点极限位置进行驱动控制；
55.s3、基于踏点初始及极限位置、踏板臂旋转中心，通过编辑公式建立踏板杠杆比与制动主缸连接点的关系，生成主缸轴线以及与踏板臂连接点初始及极限位置；
56.s4、根据踏点初始位置，结合踏板面宽参数，绘制制动踏板三维数据；
57.s5、基于踏点、踏板臂旋转中心位置及踏板数据，并通过编辑公式建立制动系统参数与踏板臂的关系，绘制踏板臂三维数据；
58.s6、结合踏板与踏板臂三维数据，通过编辑公式建立制动主缸行程参数与踏板和踏板臂的关系，生成踏板及踏板臂极限位置三维数据；
59.s7、结合s3中确定的制动主缸连接点位置及主缸轴线，通过编辑公式建立主缸安装面距旋转中心距离参数与主缸固定面的关系，确定主缸位置及绘制主缸固定面数据；
60.s8、经过以上步骤，建立起了各主参数与设计特征元素的参数关系，实现了通过对各主参数的调整，直接得到制动踏板初始及极限位置的三维数据并对其是否满足设计要求进行评估及校核。
61.本发明通过参数化编程及知识工程模块的关联，实现了只需对制动系统主参数进行调整即可自动完成制动踏板方案的生成和更新，无需对各过程设计特征元素进行手动调整及确认，最终通过调整制动系统主参数得到满足系统性能及布置要求的踏板方案。
62.实施例1
63.一种汽车制动踏板的优化方法，包括如下步骤：
64.s1、创建驾驶员踏点及踏平面，并通过编辑公式建立制动系统参数与踏点和踏平面的关系，使制动系统参数能对踏板臂旋转中心进行驱动控制。
65.s11、在catia中创建驾驶员踏点坐标和踏平面位置参数；
66.s12、创建1个通过踏点的y平面，在此平面上通过踏板臂长度及踏点位置确定踏板臂旋转中心所在圆弧位置；
67.s13、创建1个平行于踏点x平面的平行平面，结合s2中所创建圆弧位置和主缸偏移距参数，共同确定踏板臂旋转中心；
68.s14、通过编辑公式建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏板臂旋转中心点的驱动控制。
69.s2、以踏板臂旋转中心作为输入，并通过编辑公式建立踏板杠杆比及制动主缸行程等参数与踏点极限位置关系，使制动系统参数能对踏点极限位置进行驱动控制。
70.s21、基于踏板臂旋转中心点，创建通过中心点的y向平面，进而创建通过中心点的平面法向直线作为踏板臂旋转轴；
71.s22、基于踏板臂旋转轴，结合踏板臂长度创建踏点运动包络圆弧；
72.s23、基于踏点初始位置，创建圆弧与踏点运动包络相交，确定踏点极限位置；
73.s24、通过编辑公式建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏点极限位置的驱动控制。
74.s3、基于踏点初始及极限位置、踏板臂旋转中心，通过编辑公式建立踏板杠杆比与
制动主缸连接点的关系，生成主缸轴线以及与踏板臂连接点初始及极限位置。
75.s31、基于上述创建的特征元素，结合踏板杠杆比参数，创建主缸连接点初始位置的点特征元素；
76.s32、基于踏点初始及极限位置，结合制动系统性能参数，创建主缸连接点极限位置的点特征元素；
77.s33、基于主缸连接点的初始及极限点特征元素，创建主缸连接轴线；
78.s34、通过编辑公式建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对主缸轴线及主缸连接点位置的驱动控制。
79.s4、根据踏点初始位置，结合踏板面宽参数，绘制制动踏板三维数据。
80.s41、基于踏点及踏平面位置，结合踏点y平面及踏板面宽参数，创建踏板初始位置边界点特征元素；
81.s42、根据踏板边界点特征，创建踏板初始位置的实体特征元素；
82.s43、通过编辑公式建立踏板面宽参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏板数据的驱动控制。
83.s5、基于踏点、踏板臂旋转中心位置及踏板数据，并通过编辑公式建立制动系统参数与踏板臂的关系，绘制踏板臂三维数据。
84.s51、基于踏平面、踏板臂旋转轴、踏点、主缸连接点，结合踏板角度参数，创建踏板臂初始位置的曲面特征元素；
85.s52、根据踏板臂曲面特征元素，创建踏板臂初始位置的实体特征元素；
86.s53、通过编辑公式建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏板臂数据的驱动控制。
87.s6、结合踏板与踏板臂三维数据，通过编辑公式建立制动主缸行程参数与踏板和踏板臂的关系，生成踏板及踏板臂极限位置三维数据。
88.s61、基于s4及s5中创建的踏板与踏板臂实体特征元素，结合主缸行程及踏板杠杆比等参数，生成踏板及踏板臂的极限位置实体特征元素；
89.s62、通过编辑公式建立主缸行程及踏板杠杆比参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对踏板及踏板臂运动包络的驱动控制。
90.s7、结合s3中确定的制动主缸连接点位置及主缸轴线，通过编辑公式建立主缸安装面距旋转中心距离参数与主缸固定面的关系，确定主缸位置及绘制主缸固定面数据。
91.s71、通过s3中生成的主缸轴线及连接点位置，结合主缸安装面距转轴距参数，创建主缸安装平面特征元素；
92.s72、通过助力器螺栓横间距及竖间距参数，创建主缸安装孔中心的点特征元素；
93.s73、基于s72和s72中确定的特征元素，完成主缸安装平面的实体特征元素创建；
94.s74、通过编辑公式建立制动系统性能参数与上述特征元素的参数化关系，实现使用性能参数对主缸固定面数据的驱动控制。
95.s8、经过以上步骤，建立起了各主参数与设计特征元素的参数关系，实现了通过对各主参数的调整，直接得到制动踏板初始及极限位置的三维数据并对其是否满足设计要求进行评估及校核。
96.本实施例中，杠杆比为3.2，踏板臂长为310mm，主缸长度为42mm，主缸倾角为0deg，
主缸偏移距为120mm，主缸安装面距转轴距为130mm，踏板面宽为120mm，空行程2mm，活塞支点位置为转轴下，支点换算系数为1，车身厚度为3mm，助力器螺栓横间距为85mm，助力器螺栓竖间距为85mm，助力器过孔直径为70mm，踏板轴线x向偏移百分比为0.45。
97.本实施例中，所用公式如下：
98.踏板可行\平面.3\偏移＝主缸长度*杠杆比*踏板轴线x向偏移百分比公式(1)；
99.踏板可行\平移.1\长度＝踏板臂长公式(2)；
100.踏板可行\平移.2\长度＝主缸偏移距公式(3)；
101.踏板可行\圆.1\半径＝(主缸长度+空行程)*杠杆比公式(4)；
102.踏板可行\平移.3\长度＝踏板臂长/杠杆比*支点换算系数公式(5)；
103.踏板可行\旋转.1\角度＝主缸倾角*支点换算系数公式(6)；
104.踏板可行\直线.12\结束＝主缸安装面距转轴距公式(7)；
105.踏板可行\平移.5\长度＝主缸安装面距转轴距公式(8)；
106.踏板可行\平移.8\长度＝踏板宽度/2公式(9)；
107.踏板可行\平移.9\长度＝踏板宽度/2-10mm公式(10)；；
108.踏板可行\拉伸.4\限制1＝踏板宽度/2公式(11)
109.踏板可行\拉伸.4\限制2＝踏板宽度/2公式(12)；
110.踏板可行\平移.10\长度＝踏板臂长/杠杆比公式(13)；
111.踏板可行\旋转.5\角度＝主缸倾角公式(14)；
112.踏板可行\直线.18\结束＝主缸安装面距转轴距公式(15)；
113.踏板可行\直线.19\角度＝90deg-踏板可行\角度.4\角度公式(16)；
114.踏板可行\平移.24\长度＝主缸偏移距公式(17)；
115.踏板可行\平移.26\长度＝踏板可行\平移.12\长度-1mm公式(18)；
116.踏板可行\平移.27\长度＝车身厚度公式(19)；
117.踏板可行\平移.28长度＝助力器螺栓横间距/2公式(20)；
118.踏板可行\平移.29长度＝助力器螺栓竖间距/2公式(21)；
119.踏板可行\圆.6\半径＝助力器过孔直径/2公式(22)。
120.其中，汽车制动踏板优化特征元素为：
121.外部条件：制动踏板中心点和踏平面；
122.踏板可行约束包括：平面.1、平面.2、平面.3、直线.2、平面.4、平移.1、旋转.1、相交.1、平移.2、直线.3、直线.4、旋转.2、圆.1。
123.其中，平面.3中：偏移＝-60.48mm＝主缸长度*杠杆比*踏板轴线x向偏移百分比；
124.平移.1中：长度＝310mm＝踏板臂长；
125.平移.2中：长度＝-120mm＝主缸偏移距；
126.圆.1中：半径＝140.8mm＝(主缸长度+空行程)*杠杆比。
127.本发明的关键点是基于参数化设计理念，通过参数化编程的方法，建立起了制动系统性能参数与各设计特征元素之间的关系，并通过建立制动系统性能参数与各设计特征元素的关系，实现了制动系统性能对整个制动踏板方案优化设计过程的完全驱动。本发明创新之处在于：首先是运用参数化的方法实现了制动系统性能参数驱动所有设计特征元素，进而达成仅需对制动系统性能参数进行调整即可生成制动踏板方案及运动包络数据；
其次是整个优化过程可以自动完成生成更新，不再需要对中间过程进行人为干预、确认。
128.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。