一种整车质心和地面线的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种整车质心和地面线的设计方法，属于汽车前期开发技术领域，包括如下步骤：建立整车坐标系；参数化模型的建立；根据整备质量和前轴荷比，求出相关参数，最后根据前、后轮载荷及S9中求出的空载地面线，分别求出空载状态下X方向及Z方向的质心的位置；该设计方法基于CATIA软件知识工程模块完成整车质心和地面线的三维数据，该设计方法基于参数化的设计，运用TOP

A design method of vehicle centroid and ground line

The invention discloses a design method of vehicle centroid and ground line, which belongs to the technical field of vehicle early development, including the following steps: establishing the vehicle coordinate system; The establishment of parametric model; According to the curb weight and the front axle load ratio, calculate the relevant parameters. Finally, according to the front and rear wheel loads and the no-load ground line calculated in S9, calculate the position of the centroid in the X direction and Z direction under the no-load state respectively; This design method is based on CATIA software knowledge engineering module to complete the three-dimensional data of vehicle centroid and ground line. This design method is based on parametric design, using top

【技术实现步骤摘要】
一种整车质心和地面线的设计方法


[0001]本专利技术属于汽车前期开发
，具体涉及一种整车质心和地面线的设计方法。

技术介绍

[0002]目前，传统整车质心和地面线的计算模型是两个单独的模型，且大多是基于微软office办公软件中的Excel开发的，虽然能计算质心和地面线的位置，但是存在以下不足：
[0003]第一，由于传统整车质心和地面线模型是相互独立的，计算工程中，两者不能协同，计算精确不足；
[0004]第二，由于整车开发过程中，需要多个不同载荷下的质心和地面线，调整过程繁琐，工作量大；
[0005]第三，每次调整整车载荷，不能在CATIA中体现，可视化程度低，不能有力支撑整车开发工作；
[0006]因此，需要一种基于CATIA软件、全新开发的整车质心和地面线的计算模型以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种整车质心和地面线的设计方法，该模型是基于CATIA软件，运用TOP
‑
DOWN设计开发理念及参数化设计方法，具有较强可视化程度，整车质心和地面线能时时同步协同，高度融入整车设计全过程。
[0008]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0009]一种整车质心和地面线的设计方法，包括如下步骤：
[0010]步骤S1：建立整车坐标系；
[0011]步骤S2：参数化模型的建立；
[0012]进一步地，所述参数化模型的建立，具体参数包括整车空载质心位置、整备质量、整备质量状态下的前后轴荷比、前后轴荷长度、座椅数以及相应座椅R点、设计载荷前后轮心及行李质心位置，将上述参数输入到CATIA软件中，通过知识工程模块实现参数化模型的建立。
[0013]步骤S3：根据整备质量和前轴荷比，求出整备状态下前、后轴荷；
[0014]进一步地，所述整备状态下前轴荷＝整备质量*对应前轴荷比；
[0015]所述整备状态下后轴荷＝整备质量—整备状态下前轴荷；
[0016]步骤S4：根据整备质量、整备状态下后轴荷质量及设计载荷状态下的座椅承载形式，结合X方向力矩平衡理论，从而求出设计载荷及设计载荷状态下的前后轴荷、满载载荷及满载状态下的前后轴荷：
[0017]进一步地，所述设计载荷＝整备质量+75*(第一排人数的设计载荷+第二排人数的设计载荷)；
[0018]所述设计载荷状态下后轴荷＝整备状态下后轴荷+[75*第一排人数的设计载荷*第一排成员座椅R点距离前轮心X方向尺寸
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50mm)+(75*第二排人数的设计载荷*第二排成员座椅R点距离前轮心X方向尺寸)]/轴距尺寸；
[0019]所述设计载荷状态下前轴荷＝设计载荷
‑
设计载荷状态下后轴荷。
[0020]进一步地，所述满载载荷＝整备质量+75*(第一排人数的满载载荷+第二排人数的满载载荷+1)；
[0021]所述满载状态下后轴荷＝整备状态下后轴荷+{[75*第一排人数的满载载荷*(第一排成员座椅R点距离前轮心X方向尺寸
‑
50mm)]+75*第二排人数的满载载荷*第二排成员座椅R点距离前轮心X方向尺寸)+行李质心位置}/轴距尺寸；
[0022]所述满载状态下前轴荷＝满载载荷
‑
满载状态下后轴荷。
[0023]步骤S5：汽车前、后部分车身固有频率n1和n2可用下式表示：
[0024][0025]式中，c1、c2为前、后悬架刚度(N/cm)；m1和m2为前、后悬架簧上质量(kg)。
[0026]步骤S6：根据前、后悬架刚度，求出满载和空载状态下前、后轮心的Z方向位置；
[0027]进一步地，所述空载状态下前轮心＝(整备状态下前轴荷
‑
设计载荷状态下前轴荷)*9.8mm/前悬架刚度C1；
[0028]所述满载状态下前轮心＝(满载状态下前轴荷
‑
设计载荷状态下前轴荷)*9.8mm/前悬架刚度C1；
[0029]所述空载状态下后轮心＝(整备状态下后轴荷
‑
设计载荷状态下后轴荷)*9.8mm/后悬架刚度C2；
[0030]所述满载状态下后轮心＝(满载状态下后轴荷
‑
设计载荷状态下后轴荷)*9.8mm/后悬架刚度C2；
[0031]步骤S7：根据欧洲轮胎轮辋技术组织标准手册，求出轮胎静力半径及轮胎刚度；
[0032]进一步地，根据公式：
[0033]式中：
[0034]R
S
－理论静力半径
[0035]dr－轮辋名义直径
[0036]d－新胎设计外直径
[0037]F
R
－系数，为0.78(CT轮胎为0.70)
[0038]所述轮胎静力半径＝轮辋名义半径+0.78*(新胎设计外半径
‑
轮辋名义半径)；
[0039]所述轮胎刚度＝轮胎负荷*1mm/(轮胎自由半径
‑
轮胎静力半径)；
[0040]步骤S8：求出空载、设计载荷、满载三种载荷状态下的前、后轮胎半径：
[0041]进一步地，所述空载状态下前轮半径＝轮胎静力半径+(轮胎负荷
‑
整备状态下前轴荷/2)/轮胎刚度*1mm；
[0042]所述空载状态下后轮半径＝轮胎静力半径+(轮胎负荷
‑
整备状态下后轴荷/2)/轮胎刚度*1mm；
[0043]所述设计载荷状态下前轮半径＝轮胎静力半径+(轮胎负荷
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设计载荷状态下前轴荷/2)/轮胎刚度*1mm；
[0044]所述设计载荷状态下后轮半径＝轮胎静力半径+(轮胎负荷
‑
设计载荷状态下后轴荷/2)/轮胎刚度*1mm；
[0045]所述满载状态下前轮半径＝轮胎静力半径+(轮胎负荷
‑
满载状态下前轴荷/2)/轮胎刚度*1mm；
[0046]所述满载状态下后轮半径＝轮胎静力半径+(轮胎负荷
‑
满载状态下后轴荷/2)/轮胎刚度*1mm。
[0047]步骤S9：在Y0平面上，以步骤S6得到的前、后轮心为圆心，以步骤S8中得到的三种载荷状态下前、后轮半径为半径，在CATIA软件中分别画出前后轮的三个圆弧，圆弧的切线既为地面线；
[0048]步骤S10：根据前、后轮载荷及S9中求出的空载地面线，分别求出空载状态下X方向及Z方向的质心的位置：
[0049]进一步地，所述空载状态下质心距离前轴X方向的尺寸＝轴距尺寸*整备状态下后轴荷/整备质量；
[0050]将空载地面线沿着Z方向向上平移580mm后，即为空载质心Z方向位置；
[0051]步骤S11：根据前、后轮载荷及力矩平衡公式，分别求出设计载荷、满载状态下X方向及Z方向的质心的位置；
[0052]进一步地，步骤S11具体如下：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整车质心和地面线的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：建立整车坐标系；步骤S2：参数化模型的建立；步骤S3：根据整备质量和前轴荷比，求出整备状态下前、后轴荷；步骤S4：根据整备质量、整备状态下后轴荷质量及设计载荷状态下的座椅承载形式，结合X方向力矩平衡理论，从而求出设计载荷及设计载荷状态下的前后轴荷、满载载荷及满载状态下的前后轴荷；步骤S6：根据前、后悬架刚度，求出满载和空载状态下前、后轮心的Z方向位置；步骤S7：根据欧洲轮胎轮辋技术组织标准手册，求出轮胎静力半径及轮胎刚度；步骤S8：求出空载、设计载荷、满载三种载荷状态下的前、后轮胎半径；步骤S9：在Y0平面上，以步骤S6得到的前、后轮心为圆心，以步骤S8中得到的三种载荷状态下前、后轮半径为半径，在CATIA软件中分别画出前后轮的三个圆弧，圆弧的切线既为地面线；步骤S10：根据前、后轮载荷及S9中求出的空载地面线，分别求出空载状态下X方向及Z方向的质心的位置；步骤S11：根据前、后轮载荷及力矩平衡公式，分别求出设计载荷、满载状态下X方向及Z方向的质心的位置；步骤S12：在Y0平面上，以步骤S10中算出的设计载荷、满载状态下质心位置参数，在CATIA中画出质心；步骤S13：在Y0平面上，根据步骤S10中算出的设计载荷、满载状态下质心位置参数，在CATIA中测出各质心相应地面线的距离。2.如权利要求1所述的一种整车质心和地面线的设计方法，其特征在于，所述参数化模型的建立，具体参数包括整车空载质心位置、整备质量、整备质量状态下的前后轴荷比、前后轴荷长度、座椅数以及相应座椅R点、设计载荷前后轮心及行李质心位置，将上述参数输入到CATIA软件中，通过知识工程模块实现参数化模型的建立。3.如权利要求1所述的一种整车质心和地面线的设计方法，其特征在于，所述整备状态下前轴荷＝整备质量*对应前轴荷比；所述整备状态下后轴荷＝整备质量—整备状态下前轴荷。4.如权利要求1所述的一种整车质心和地面线的设计方法，其特征在于，所述设计载荷＝整备质量+75*(第一排人数的设计载荷+第二排人数的设计载荷)；所述设计载荷状态下后轴荷＝整备状态下后轴荷+[75*第一排人数的设计载荷*第一排成员座椅R点距离前轮心X方向尺寸
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50mm)+(75*第二排人数的设计载荷*第二排成员座椅R点距离前轮心X方向尺寸)]/轴距尺寸；所述设计载荷状态下前轴荷＝设计载荷
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设计载荷状态下后轴荷。5.如权利要求1所述的一种整车质心和地面线的设计方法，其特征在于，所述满载载荷＝整备质量+75*(第一排人数的满载载荷+第二排人数的满载载荷+1)；所述满载状态下后轴荷＝整备状态下后轴荷+{[75*第一排人数的满载载荷*(第一排成员座椅R点距离前轮心X方向尺寸
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50mm)]+75*第二排人数的满载载荷*第二排成员座椅R点距离前轮心X方向尺寸)+行李质心位置}/轴距尺寸；
所述满载状态下前轴荷＝满载载荷
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满载状态下后轴荷。6.如权利要求1所述的一种整车质心和地面线的设计方法，其特征在于，所述空载状态下前轮心＝(整备状态下前轴荷
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设计载荷状态下前轴荷)*9.8mm/前悬架刚度C1；所述满载状态下前轮心＝(满载状态下前轴荷
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设计载荷状态下前轴荷)*9.8mm/前悬架刚度C1；所述空载状态下后轮心＝(整备状态下后轴荷
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设计载荷状态下后轴荷)*9.8mm/...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕蒙蒙，张华鹏，祖斌，黄飞宇，李旭，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：