一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法，包括：根據(jù)所述汽車前轉(zhuǎn)向輪的輪跳及轉(zhuǎn)向最終耦合關(guān)系曲線，生成所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件；根據(jù)所選擇制定車輪輪胎型號，制作輪胎輪廓的靜態(tài)模型；建立一個只含有所述車輪輪廓的運動仿真模型，使所述車輪輪胎輪廓上相應(yīng)的坐標值按照所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件中軌跡曲線變化，使車輪所述進行仿真運動，對其運動空間進行包絡(luò)體掃掠，獲得所述車輪的運動包絡(luò)面。本發(fā)明專利技術(shù)所獲得的包絡(luò)面具有很高的可靠性和安全性，且能提高設(shè)計效率，降低了設(shè)計風(fēng)險和開發(fā)成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法
本專利技術(shù)涉及汽車
，尤其涉及一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法。
技術(shù)介紹
汽車的車輪運動包絡(luò)面，是指在整車的各種行駛工況下，車輪隨懸架上下跳動并轉(zhuǎn)向運動至各個極限位置的過程中，車輪輪胎所占據(jù)的運動空間。它決定了車輪輪罩和翼子板開孔形狀，同時還可以用來檢查車輪與周邊子系統(tǒng)及零部件的動態(tài)間隙及運動干涉情況，甚至還可能驅(qū)動整車架構(gòu)開發(fā)中的車輪輪距、車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑等的調(diào)整。因此，在整車項目的開發(fā)階段，在適當?shù)拈_發(fā)節(jié)點分析設(shè)計出較精確的輪包，對于降低設(shè)計風(fēng)險、減少后期設(shè)計更改、縮短開發(fā)周期以及降低開發(fā)成本都有著重要的作用和意義。車輪的運動包絡(luò)面決定于車輪的運動機理，其影響因素包括：懸架系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)（懸架類型）、幾何結(jié)構(gòu)（懸架系統(tǒng)硬點），車輪的輪跳和轉(zhuǎn)向關(guān)系，車輪定位參數(shù)，輪胎型號，輪胎靜態(tài)輪廓標準以及雪鏈應(yīng)用策略等。目前，汽車工程師在開發(fā)設(shè)計階段通常采用仿真軟件對懸架系統(tǒng)的運動進行仿真分析，模擬計算車輪在豎直方向的輪跳運動以及繞主銷軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向運動時所占用的空間，并以此來制作車輪包絡(luò)。然而，在懸架系統(tǒng)中，減震器上部、下控制臂和車身是通過橡膠襯套相連的，是一個多柔體系統(tǒng)。但在一般的懸架運動仿真中，常常采用簡單的剛體運動學(xué)模型，忽略了系統(tǒng)中由于橡膠襯套等柔性元件受力變形而導(dǎo)致的機構(gòu)位移，不能精確仿真出車輪的運動軌跡，所得的輪包結(jié)果并不能很好地與實際情況相符。因此，目前尚未有能夠精確仿真出車輪運動軌跡的生成車輪運動包絡(luò)面的方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于，本專利技術(shù)提出一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法，其可以反映車輪精確的運動軌跡，并且使生成的車輪包絡(luò)面光滑完整。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)實施例的一方面提供一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法，包括如下步驟：根據(jù)所述汽車前轉(zhuǎn)向輪的輪跳及轉(zhuǎn)向最終耦合關(guān)系曲線，通過第一運動學(xué)仿真軟件進行輪胎包絡(luò)面仿真分析，生成所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件；根據(jù)所選擇制定車輪輪胎型號，制作輪胎輪廓的靜態(tài)模型；進一步包括：制作所述輪胎在一般工況、制動工況及加速工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型；根據(jù)所制作的車輪輪胎輪廓的靜態(tài)模型，在第二運動學(xué)仿真軟件中，建立一個只含有所述車輪輪廓的運動仿真模型，并根據(jù)整車設(shè)計要求建立固定坐標系，其坐標系原點及坐標軸方向均與整車設(shè)定相同；在車輪上創(chuàng)建適當?shù)倪\動副和驅(qū)動，使車輪的位姿完全由車輪中心點以及中軸線上固定點的坐標值決定；編輯運動法則曲線，使所述車輪輪胎輪廓上相應(yīng)的坐標值按照所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件中軌跡曲線變化，使所述車輪進行仿真運動，對其運動空間進行包絡(luò)體掃掠，獲得所述車輪的運動包絡(luò)面；其中，所述制作所述輪胎在一般工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型具體為：根據(jù)ETRTO標準獲得某一型號的輪胎截面形狀圖，將所述輪輪胎截面形狀繞中心線旋轉(zhuǎn)一周，獲得所述輪胎輪廓的靜態(tài)模型；所述制作所述輪胎在制動工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型具體為：根據(jù)ETRTO標準獲得某一型號的輪胎截面形狀圖；以車輪中心線為軸線，將所述輪胎截面形狀從Ｙ軸正方向向Ｙ軸負方向旋轉(zhuǎn)180°形成輪胎模型最終尺寸的第一部分；以車輪中心線沿X坐標正方向平移一徑向變形量形成軸線P，以P為軸線，將輪胎截面從Ｙ軸正方向向Ｙ軸負方向旋轉(zhuǎn)180°形成輪胎模型最終尺寸的第二部分；將輪胎截面從中心線處平移至P處，形成輪胎模型最終尺寸的第三部分；把所述三部分合成，就得到了制動工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型。其中，所述制作所述輪胎在加速工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型具體為：根據(jù)ETRTO標準獲得某一型號的輪胎截面形狀圖；以車輪中心線為軸線，將所述輪胎截面形狀從Ｙ軸正方向向Ｙ軸負方向旋轉(zhuǎn)180°形成輪胎模型最終尺寸的第一部分；以車輪中心線沿X軸負方向平移一徑向變形量形成軸線P，以P為軸線，將輪胎截面從Ｙ軸正方向向Ｙ軸負方向旋轉(zhuǎn)180°形成輪胎模型最終尺寸的第二部分；將輪胎截面從中心線處平移至P處，形成輪胎模型最終尺寸的第三部分；把所述三部分合成，就得到了制動工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型。其中，所述最終耦合關(guān)系曲線包括多個坐標點，所述每個坐標點包括輪跳行程參數(shù)以及轉(zhuǎn)向齒條行程參數(shù)。其中，所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件至少包括：在仿真實驗過程中的各個時刻，所述前轉(zhuǎn)向輪的車輪中心點的x，y，z坐標的運動軌跡，以及車輪中軸線上與輪心距離為一固定值的某一點的x，y，z坐標的運動軌跡。其中，所述使所述車輪輪胎輪廓上相應(yīng)的坐標值按照所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件中軌跡曲線變化的步驟具體為：至少使所述車輪輪廓的靜態(tài)模型中心點的x，y，z坐標值以及中軸線上與中心點距離為一固定值的一點的x，z坐標值分別按照所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件中的相應(yīng)軌跡運動。其中，進一步包括：根據(jù)所制作的汽車前轉(zhuǎn)向輪的輪胎包絡(luò)面，模擬其與所述輪胎周邊零件的干涉關(guān)系。其中，所述第一運動學(xué)仿真軟件為ADAMS/Car軟件；所述第二運動學(xué)仿真軟件為CATIA/DMU軟件。實施本專利技術(shù)，具有如下的有益效果：在本專利技術(shù)實施例中，車輪的運動僅僅由車輪輪心坐標及中軸線上一點的坐標運動軌跡決定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，車輪的運動不再依賴于懸架及轉(zhuǎn)向機構(gòu)的運動。因此，應(yīng)用該技術(shù)方案制作車輪包絡(luò)面，只需要建立車輪的一個運動學(xué)模型就能夠適用于所有車型，不需要輸入車型的懸架幾何拓撲結(jié)構(gòu)以及硬點信息等，大大提高了工作效率；通過這種方法得到的運動包絡(luò)面，其結(jié)果綜合考慮了汽車在復(fù)雜工況下的機構(gòu)彈性變形、輪胎的制造和使用誤差等因素。使用該方法得到的車輪包絡(luò)面，可以測量和校核車輪與周邊零部件尤其是輪罩的間隙，所得結(jié)果具有很高的可靠性和安全性，解決了簡單的剛體模型仿真與實車試驗誤差較大的難題，降低了設(shè)計風(fēng)險，縮短了整車項目開發(fā)周期，也降低了整車開發(fā)成本。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法的主流程圖；圖2是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中所獲得的前轉(zhuǎn)向輪中心點X坐標的運動軌跡示意圖；圖3是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中所獲得的前轉(zhuǎn)向輪中心點Y坐標的運動軌跡示意圖；圖4是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中所獲得的前轉(zhuǎn)向輪中心點Z坐標的運動軌跡示意圖；圖5是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中所獲得的前轉(zhuǎn)向輪中軸線上某固定點X坐標的運動軌跡示意圖；圖6是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中所獲得的前轉(zhuǎn)向輪中軸線上某固定點Y坐標的運動軌跡示意圖；圖7是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中所獲得的前轉(zhuǎn)向輪中軸線上某固定點Z坐標的運動軌跡示意圖；圖8是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中采用的第一種輪胎CAD模型截面圖；圖9是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中采用的第二種輪胎CAD模型截面圖；圖10是本專利技術(shù)提供的一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法中采用圖9的輪胎CAD模型截面圖所獲得的特殊工況下的車輪的輪廓示意圖；圖11是本專利技術(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法，其特征在于，包括如下步驟：根據(jù)所述汽車前轉(zhuǎn)向輪的輪跳及轉(zhuǎn)向最終耦合關(guān)系曲線，通過第一動力仿真學(xué)軟件進行輪胎包絡(luò)面仿真分析，生成所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件；根據(jù)所選擇制定車輪輪胎型號，制作輪胎輪廓的靜態(tài)模型；根據(jù)所制作的車輪輪胎輪廓的靜態(tài)模型，在第二運動學(xué)仿真軟件中，建立一個只含有所述車輪輪廓的運動仿真模型，并根據(jù)整車設(shè)計要求建立固定坐標系，其坐標系原點及坐標軸方向均與整車設(shè)定相同；在車輪上創(chuàng)建適當?shù)倪\動副和驅(qū)動，使車輪的位姿完全由車輪中心點以及中軸線上固定點的坐標值決定，編輯運動法則曲線，使所述車輪輪胎輪廓上相應(yīng)的坐標值按照所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件中軌跡曲線變化，使所述車輪進行仿真運動，對其運動空間進行包絡(luò)體掃掠，獲得所述車輪的運動包絡(luò)面。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種制作汽車前轉(zhuǎn)向輪包絡(luò)面的方法，其特征在于，包括如下步驟：根據(jù)所述汽車前轉(zhuǎn)向輪的輪跳及轉(zhuǎn)向最終耦合關(guān)系曲線，通過第一運動學(xué)仿真軟件進行輪胎包絡(luò)面仿真分析，生成所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件；根據(jù)所選擇制定車輪輪胎型號，制作輪胎輪廓的靜態(tài)模型；進一步包括：制作所述輪胎在一般工況、制動工況及加速工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型；根據(jù)所制作的車輪輪胎輪廓的靜態(tài)模型，在第二運動學(xué)仿真軟件中，建立一個只含有所述車輪輪廓的運動仿真模型，并根據(jù)整車設(shè)計要求建立固定坐標系，其坐標系原點及坐標軸方向均與整車設(shè)定相同；在車輪上創(chuàng)建適當?shù)倪\動副和驅(qū)動，使車輪的位姿完全由車輪中心點以及中軸線上固定點的坐標值決定，編輯運動法則曲線，使所述車輪輪胎輪廓上相應(yīng)的坐標值按照所述前轉(zhuǎn)向輪的運動軌跡文件中軌跡曲線變化，使所述車輪進行仿真運動，對其運動空間進行包絡(luò)體掃掠，獲得所述車輪的運動包絡(luò)面；其中，所述制作所述輪胎在一般工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型具體為：根據(jù)ETRTO標準獲得某一型號的輪胎截面形狀圖，將所述輪輪胎截面形狀繞中心線旋轉(zhuǎn)一周，獲得所述輪胎輪廓的靜態(tài)模型；所述制作所述輪胎在制動工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型具體為：根據(jù)ETRTO標準獲得某一型號的輪胎截面形狀圖；以車輪中心線為軸線，將所述輪胎截面形狀從Ｙ軸正方向向Ｙ軸負方向旋轉(zhuǎn)180°形成輪胎模型最終尺寸的第一部分；以車輪中心線沿X坐標正方向平移一徑向變形量形成軸線P，以P為軸線，將輪胎截面從Ｙ軸正方向向Ｙ軸負方向旋轉(zhuǎn)180°形成輪胎模型最終尺寸的第二部分；將輪胎截面從中心線處平移至P處，形成輪胎模型最終尺寸的第三部分；把所述三部分合成，獲得所述制動工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型；所述制作所述輪胎在加速工況下的輪胎輪廓的靜態(tài)模型...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳保玉，王建宜，葉錦文，王瑞林，郭超，王彧，
申請(專利權(quán))人：廣州汽車集團股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44