汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法技术

本发明专利技术提供一种汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法，所述方法包括以下步骤：S1)利用实体软件建立前桥动力学模型，前桥包括前轮、悬架板簧、减震器、转向桥、转向拉杆、以及转向节；S2)利用实体软件建立及验证前桥子系统动力学模型；以及S3)利用实体软件建立及验证车架动力学模型。本发明专利技术提供的汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法通过对前桥子系统进行动力学建模和验证来完成对整个前桥的动力学建模和验证，对车架动力学建模及验证，通过建立车架柔性体模型并对该模型进行验证以及对车架连接件的柔性体车架板簧和车架减震器分别建模并对所建模型进行验证，可以为后续的整车动力学建模提供依据并对整车进行刚柔耦合模型修正。

Dynamic Modeling and Model Verification of Automotive Front Axle and Frame

【技术实现步骤摘要】
汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法
本专利技术涉及汽车动力学建模领域，具体地，涉及一种汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法。
技术介绍
动力学分析与软件仿真随着计算机技术的发展而不断成熟，尤其是机械系统建模和仿真商业软件的出现，使得动力学分析与仿真技术在机械制造中得到越来越多的应用，特别是在汽车制造行业，动力学分析与仿真技术的样机的应用，可以简化产品的设计开发过程，大幅度的缩短产品的开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量，是当今汽车研发领域的一项关键技术。目前在汽车动力学分析与软件仿真方面，多数情况下，该行业研究人员主要针对汽车上的各个部件进行动力学建模和仿真，很少会对多个汽车部件进行动力学建模和仿真。
技术实现思路
本专利技术提供了一种汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法，所述方法包括以下步骤：S1)利用实体软件建立前桥动力学模型，所述前桥包括前轮、悬架板簧、减震器、转向桥、转向拉杆、以及转向节；S2)利用实体软件建立及验证前桥子系统动力学模型；以及S3)利用实体软件建立及验证车架动力学模型。优选地，所述建立及验证前桥子系统动力学模型包括：建立及验证前轮与减震器模型、建立前桥及前桥连接件运动副模型、建立前轮与路面连接运动副模型、以及建立前桥动力总成及转向直拉杆模型。优选地，建立前轮与减震器模型包括：建立右前轮胎模型、建立右前减震器模型、建立左前减震器模型、以及建立左前轮胎模型；验证前轮与减震器模型包括：使用前轮到车身的传递函数验证前轮模型；采用弹簧力模拟方式验证减震器模型。优选地，所述右前轮胎模型和左前轮胎模型为UA轮胎模型、Fiala轮胎模型和魔术轮胎模型中的任意一种。优选地，所述建立前桥及前桥连接件运动副模型包括：基于所述前桥动力学模型，建立前桥连接件运动副模型，所述前桥连接件运动副模型包括：板簧吊耳旋转副模型、转向节前端与轮胎旋转副模型、转向节旋转副模型、减震力模型、板簧吊耳后端移动副模型、对称侧结构模型、以及板簧与转向桥固定副模型。优选地，所述建立前轮与路面连接运动副模型包括：建立前轮动力学模型；基于所述前轮动力学模型，建立路面连接运动副模型，所述路面连接运动副模型包括：右前轮胎旋转副及扭矩力模型、右前减震器与板簧固定副模型、左前轮胎旋转副及扭矩力、前轮轮胎与路面相切点模型。优选地，所述建立前桥动力总成及转向直拉杆模型包括：建立动力总成右前衬套模型、建立动力总成质心模型、建立动力总成变速箱右侧端衬套模型、建立动力总成变速箱端左侧衬套模型、建立动力总成左前衬套模型、建立转向拉杆球铰模型、以及建立转向直拉杆与转向器球铰模型。优选地，步骤S3)利用实体软件建立及验证车架动力学模型包括：对车架进行柔性体建模，得到车架柔性体模型；通过验证所述车架柔性体模型的模态振型来验证所述车架柔性体模型，当验证结果为所述模态振型的频率误差在第一频率范围内且模态值误差小于等于第一阈值时，验证结束；对车架板簧进行柔性体建模，得到柔性体车架板簧模型；通过拟合所述柔性体车架板簧的刚度来验证所述柔性体车架板簧模型；建立车架减震器刚度阻尼模型，并对所述车架减震器刚度阻尼模型进行验证。优选地，所述第一频率范围为1-20Hz，所述第一阈值为5％。优选地，所述方法还包括：验证动力总成刚体模态、前桥悬架系统的偏频模态、转向桥模态、转向器模态、转向拉杆模态、以及板簧模态。本专利技术提供的汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法，通过对前桥子系统进行动力学建模和验证来完成对整个前桥的动力学建模和验证，对所述车架进行动力学建模及验证，通过建立车架柔性体模型并对该模型进行验证以及对车架连接件的柔性体车架板簧和车架减震器分别建模并对所建模型进行验证，可以为后续的整车动力学建模提供依据并对整车进行刚柔耦合模型修正。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的前桥结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的前轮与减震器模型示意图；图3是本专利技术实施例提供的前桥及前桥连接件运动副模型示意图；图4是本专利技术实施例提供的前轮与路面连接运动副模型示意图；图5是本专利技术实施例提供的前桥动力总成及转向直拉杆模型示意图；图6是本专利技术实施例提供的前桥动力总成结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的车架柔性体模型验证示意图；图8是本专利技术实施例提供的验证车架板簧刚度示意图；图9是本专利技术实施例提供的柔性体车架板簧模型验证示意图；图10是本专利技术实施例提供的前板簧满载状态刚度验证曲线图；图11是本专利技术实施例提供的后板簧空载状态刚度验证曲线图；图12是本专利技术实施例提供的后板簧满载状态刚度验证曲线图；以及图13是本专利技术实施例提供的车架减震器模型验证结果图表。附图标记说明1前轮2悬架板簧3减震器4转向桥5转向拉杆6转向节7车架101右前轮胎模型102右前减震器模型103左前减震器模型104左前轮胎模型111右前轮胎旋转副及扭矩力模型112右前减震器与板簧固定副模型113左前轮胎旋转副及扭矩力模型114前轮轮胎与路面相切点模型211右前衬套模型212动力总成质心模型213动力总成变速箱右侧端衬套模型214动力总成变速箱端左侧衬套模型215动力总成左前衬套模型216转向拉杆球铰模型217转向直拉杆与转向器球铰模型801板簧吊耳旋转副模型802转向节前端与轮胎旋转副模型803转向节旋转副模型804减震力模型805板簧吊耳后端移动副模型806对称侧结构模型807板簧与转向桥固定副模型具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。如图1所示，本专利技术提供一种汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法，所述方法包括以下步骤：S1)利用实体软件建立前桥动力学模型，所述前桥包括前轮1、悬架板簧2、减震器3、转向桥4、转向拉杆5、以及转向节6；S2)利用实体软件建立及验证前桥子系统动力学模型；以及S3)利用实体软件建立及验证车架动力学模型。优选地，所述建立及验证前桥子系统动力学模型包括：建立及验证前轮与减震器模型、建立前桥及前桥连接件运动副模型、建立前轮与路面连接运动副模型、以及建立前桥动力总成及转向直拉杆模型。在商用车中后轮为承重轮单侧双胎，前轮为转向轮，前桥为转向桥，而本专利技术的方案是前桥作为转向桥的动力学建模及模型验证。建立及验证前桥子系统动力学模型，如图2所示，优选地，建立前轮与减震器模型包括：建立右前轮胎模型101、建立右前减震器模型102、建立左前减震器模型103、以及建立左前轮胎模型104；验证前轮与减震器模型包括：使用前轮1到车身的传递函数验证前轮模型；采用弹簧力模拟方式验证减震器模型。在一个实施方式中，建立所述前轮与减震器模型的步骤中，建立右前轮胎模型101和左前轮胎模型104，优选地，所述右前轮胎模型104和左前轮胎模型104为UA轮胎模型、Fiala轮胎模型和魔术轮胎模型中的任意一种；在另一个实施方式中，采用模态轮胎对所述右前轮胎模型101和左前轮胎模型104进行定义，定义所述模态轮胎需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1)利用实体软件建立前桥动力学模型，所述前桥包括前轮、悬架板簧、减震器、转向桥、转向拉杆、以及转向节；S2)利用实体软件建立及验证前桥子系统动力学模型；以及S3)利用实体软件建立及验证车架动力学模型。

【技术特征摘要】
1.一种汽车前桥及车架动力学建模及模型验证方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1)利用实体软件建立前桥动力学模型，所述前桥包括前轮、悬架板簧、减震器、转向桥、转向拉杆、以及转向节；S2)利用实体软件建立及验证前桥子系统动力学模型；以及S3)利用实体软件建立及验证车架动力学模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立及验证前桥子系统动力学模型包括：建立及验证前轮与减震器模型、建立前桥及前桥连接件运动副模型、建立前轮与路面连接运动副模型、以及建立前桥动力总成及转向直拉杆模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，建立前轮与减震器模型包括：建立右前轮胎模型、建立右前减震器模型、建立左前减震器模型、以及建立左前轮胎模型；验证前轮与减震器模型包括：使用前轮到车身的传递函数验证前轮模型；采用弹簧力模拟方式验证减震器模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述右前轮胎模型和左前轮胎模型为UA轮胎模型、Fiala轮胎模型和魔术轮胎模型中的任意一种。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立前桥及前桥连接件运动副模型包括：基于所述前桥动力学模型，建立前桥连接件运动副模型，所述前桥连接件运动副模型包括：板簧吊耳旋转副模型、转向节前端与轮胎旋转副模型、转向节旋转副模型、减震力模型、板簧吊耳后端移动副模型、对称侧结构模型、以及板簧与转向桥固定副模型。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立前...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏锦涛，
申请(专利权)人：中国汽车工程研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50