一种基于传递路径的悬架载荷优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于传递路径的悬架载荷优化方法及系统，涉及汽车CAE仿真的技术领域，包括构建汽车悬架总成的多体模型，设置若干个轮心力向量；设置激励信号，根据激励信号和轮心力向量对汽车悬架总成的多体模型进行虚拟仿真，获得响应信号；根据响应信号和激励信号的功率谱密度，计算载荷传递函数；根据载荷传递函数，获得汽车悬架总成的多体模型的载荷传递路径；对载荷传递路径进行解析，实现对汽车悬架总成的载荷优化。本发明专利技术通过明确悬架载荷传递机理，利用载荷传递路径对悬架载荷进行正向优化，从源头上降低汽车悬架耐久风险，为汽车悬架设计和载荷优化提供有效依据。为汽车悬架设计和载荷优化提供有效依据。为汽车悬架设计和载荷优化提供有效依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于传递路径的悬架载荷优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及汽车CAE仿真的
，更具体地，涉及一种基于传递路径的悬架载荷优化方法及系统。

技术介绍

[0002]悬架的作用是传递车轮与车身或车架之间产生的力和力矩，并缓冲来自于不平路面的冲击载荷。悬架几何构型不同、悬架中性能部件的参数不同，道路载荷经由悬架的传递路径也将不同。对于几何和性能部件参数确定的悬架系统，道路载荷经由悬架的传递必然是相同的。目前，行业内通过建立悬架系统的多体动力学模型进行道路载荷的分解，获得各种耐久路面工况下底盘零部件和车身的载荷，从而进行疲劳耐久分析。在这个过程中，悬架系统被当作了一个黑盒子，工程师被动接收系统所输出的载荷，无法知道载荷传递的机理，也无法正向优化载荷传递路径，从而实现从源头上降低耐久风险。悬架系统载荷传递路径表达的是地面与轮胎接触所产生的载荷在经过轮胎后如何向转向节各连接点传递，更进一步的，在经过转向节后，又如何向摆臂、支柱、转向拉杆等零部件传递。掌握悬架的载荷传递路径后，工程师们便可量化轮心到零部件的载荷传递关系，有目的性地优化传递路径，以减小悬架系统所输出的载荷，提升结构部件的疲劳耐久性能。
[0003]现有技术公开了一种整车悬架总成道路模拟试验方法及试验系统，包括：提取悬架总成虚拟载荷谱或自定义生成信号，将虚拟载荷谱或自定义生成信号作为道路模拟试验用的期望响应信号；辨析道路模拟试验用的系统传递函数；求解系统传递函数的逆函数；将系统传递函数的逆函数作为初始驱动信号，对道路模拟试验用的期望响应信号进行迭代，获取道路模拟试验用目标驱动信号；根据目标驱动信号驱动整车悬架总成道路模拟试验系统进行耐久试验，考核整车悬架总成的耐久性。该现有技术无法准确获取汽车悬架系统的载荷传递路径，并基于载荷传递路径对悬架载荷进行合理优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于提供一种基于传递路径的悬架载荷优化方法，以克服上述现有技术无法准确获取汽车悬架系统的载荷传递路径，并利用载荷传递路径对悬架载荷进行合理优化的缺陷；目的之二在于提供一种基于传递路径的悬架载荷优化系统；目的之三在于提供一种计算机设备。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种基于传递路径的悬架载荷优化方法，包括：
[0007]构建汽车悬架总成的多体模型，并设置若干个轮心力向量；
[0008]设置激励信号，根据所述激励信号和所述轮心力向量对所述汽车悬架总成的多体模型进行虚拟仿真，获得响应信号；
[0009]根据所述响应信号和所述激励信号的功率谱密度，计算载荷传递函数；
[0010]根据所述载荷传递函数，获得汽车悬架总成的多体模型的载荷传递路径；
[0011]对汽车悬架总成的多体模型的载荷传递路径进行解析，实现对汽车悬架总成的载荷优化。
[0012]优选地，所述构建汽车悬架总成的多体模型的具体方法为：
[0013]利用多体动力学软件，根据汽车实车前后悬架的结构建立汽车悬架总成的多体模型；所述汽车悬架总成的多体模型包括悬架子系统、转向子系统和稳定杆子系统；对于汽车悬架总成的多体模型各子系统包括的每个零部件，均基于力单元或运动副预设零部件连接点，并建立预设零部件连接点载荷的测量函数。
[0014]利用机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，ADAMS)多体动力学软件，根据汽车实车前后悬架的结构建立除车轮和轮胎外的汽车悬架总成的多体模型。对于实车有稳定杆的悬架系统，必须包含稳定杆；对于前悬架或者具有后轮转向功能的后悬架，必须包含转向系统；对于载荷传递所经过的每一个零部件连接点，都要基于衬套、弹簧、球副等力单元或运动副建立预设零部件连接点载荷的测量函数。汽车悬架总成的多体模型所包含的硬点坐标、零部件质量和惯量、零部件之间的运动关系、弹性元件属性、阻尼元件属性与实车准确对应；尤其对于衬套连接，要采用能考虑频率特性和阻尼特性的频率衬套模型或通用衬套模型，以良好表达衬套的动态特性。
[0015]优选地，所述预设零部件连接点包括：转向节与车轮连接点、转向节与摆臂连接点、转向节与减振器连接点、转向节与拉杆连接点、摆臂与副车架连接前点、摆臂与副车架连接后点、减振器与弹簧连接点、连接杆与减振器连接点、连接杆与稳定杆连接点、稳定杆与副车架连接点和转向器与副车架连接点。
[0016]优选地，所述设置若干个轮心力向量的具体方法为：
[0017]在汽车悬架总成的多体模型的左、右轮心处分别构建与多体模型坐标系方向相同的六个方向的轮心力向量；所述六个方向的轮心力向量包括轮心垂向力向量、轮心侧向力向量、轮心纵向力向量、轮心侧翻力矩向量、轮心制动力矩向量和轮心回正力矩向量；
[0018]其中轮心垂向力向量的初始值设置为：使汽车悬架总成的多体模型在静平衡状态下的弹簧长度等于汽车实车在静平衡状态下的弹簧长度的载荷值；轮心侧向力向量、轮心纵向力向量、轮心侧翻力矩向量、轮心制动力矩向量和轮心回正力矩向量的初始值均设置为0。
[0019]优选地，所述设置激励信号的具体方法为：
[0020]根据汽车实车的实际轴荷设置幅值，利用噪声生成软件生成若干段随机粉红噪声信号作为激励信号；所述随机粉红噪声信号与轮心力向量一一对应，根据实际道路载荷频率设置随机粉红噪声信号的频率，根据实际常规耐久轮心力峰值设置随机粉红噪声信号的幅值。
[0021]根据整车耐久分析所关注的道路载荷频率特点，设置随机粉红噪声信号的频率为0.3～40赫兹，幅值不低于常规耐久路面轮心力峰值的20％，采样频率不低于512赫兹，时间不少于60秒。
[0022]优选地，根据所述激励信号和所述轮心力向量对所述汽车悬架总成的多体模型进行虚拟仿真，获得响应信号的具体方法为：
[0023]汽车悬架总成的多体模型的左、右轮心处均具有六个方向的轮心力向量，每个轮心力向量对应一个载荷通道，即左轮心垂向力向量、左轮心侧向力向量、左轮心纵向力向
量、左轮心侧翻力矩向量、左轮心制动力矩向量、左轮心回正力矩向量、右轮心垂向力向量、右轮心侧向力向量、右轮心纵向力向量、右轮心侧翻力矩向量、右轮心制动力矩向量、右轮心回正力矩向量；
[0024]将若干段激励信号以样条曲线的形式导入汽车悬架总成的多体模型中，设置每段激励信号的加载时段；在相应的加载时段单独加载每段激励信号，利用插值函数读取样条曲线形式的激励信号，与对应载荷通道的轮心力向量的初始值相加，获得最终激励信号；利用最终激励信号对汽车悬架总成的多体模型从静平衡状态开始进行模拟仿真，获得响应信号。
[0025]为了避免激励信号之间耦合作用对响应信号的影响，所有的激励信号需单独加载，所以每段信号要在时间轴上错开，依次加载。如每段激励信号的时长为T，则设置与第一载荷通道左轮心垂向力向量相加的激励信号的加载时段为0～T，与第二载荷通道左轮心侧向力向量相加的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于传递路径的悬架载荷优化方法，其特征在于，包括：构建汽车悬架总成的多体模型，并设置若干个轮心力向量；设置激励信号，根据所述激励信号和所述轮心力向量对所述汽车悬架总成的多体模型进行虚拟仿真，获得响应信号；根据所述响应信号和所述激励信号的功率谱密度，计算载荷传递函数；根据所述载荷传递函数，获得汽车悬架总成的多体模型的载荷传递路径；对汽车悬架总成的多体模型的载荷传递路径进行解析，实现对汽车悬架总成的载荷优化。2.根据权利要求1所述的基于传递路径的悬架载荷优化方法，其特征在于，所述构建汽车悬架总成的多体模型的具体方法为：利用多体动力学软件，根据汽车实车前后悬架的结构建立汽车悬架总成的多体模型；所述汽车悬架总成的多体模型包括悬架子系统、转向子系统和稳定杆子系统；对于汽车悬架总成的多体模型各子系统包括的每个零部件，均基于力单元或运动副预设零部件连接点，并建立预设零部件连接点载荷的测量函数。3.根据权利要求2所述的基于传递路径的悬架载荷优化方法，其特征在于，所述预设零部件连接点包括：转向节与车轮连接点、转向节与摆臂连接点、转向节与减振器连接点、转向节与拉杆连接点、摆臂与副车架连接前点、摆臂与副车架连接后点、减振器与弹簧连接点、连接杆与减振器连接点、连接杆与稳定杆连接点、稳定杆与副车架连接点和转向器与副车架连接点。4.根据权利要求1所述的基于传递路径的悬架载荷优化方法，其特征在于，所述设置若干个轮心力向量的具体方法为：在汽车悬架总成的多体模型的左、右轮心处分别构建与多体模型坐标系方向相同的六个方向的轮心力向量；所述六个方向的轮心力向量包括轮心垂向力向量、轮心侧向力向量、轮心纵向力向量、轮心侧翻力矩向量、轮心制动力矩向量和轮心回正力矩向量；其中轮心垂向力向量的初始值设置为：使汽车悬架总成的多体模型在静平衡状态下的弹簧长度等于汽车实车在静平衡状态下的弹簧长度的载荷值；轮心侧向力向量、轮心纵向力向量、轮心侧翻力矩向量、轮心制动力矩向量和轮心回正力矩向量的初始值均设置为0。5.根据权利要求4所述的基于传递路径的悬架载荷优化方法，其特征在于，所述设置激励信号的具体方法为：根据汽车实车的实际轴荷设置幅值，利用噪声生成软件生成若干段随机粉红噪声信号作为激励信号；所述随机粉红噪声信号与轮心力向量一一对应，根据实际道路载荷频率设置随机粉红噪声信号的频率，根据实际常规耐久轮心力峰值设置随机粉红噪声信号的幅值。6.根据权利要求5所述基于传递路径的悬架载荷优化方法，其特征在于，根据所述激励信号和所述轮心力向量对所述汽车悬架总成的多体模型进行虚拟仿真，获得响应信号的具体方法为：汽车悬架总成的多体模型的左、右轮心处均具有六个方向的轮心力向量，每个轮心力向量对应一个载荷通道，即左轮心垂向力向量、左轮心侧向力向量、左轮心纵向力向量、左轮心侧翻力矩向量、左轮心制动力矩向量、左轮心回正力矩向量、右轮心垂向力向量、右轮
心侧向力向量、右轮心纵向力向量、右轮心侧翻力矩向量、右轮心制动力矩向量和右轮心回正力矩向量；将若干段激励信号以样条曲线的形式导入汽车悬架总成的多体模型中，设置每段激励信号的加载时段；在相应的加载时段单独加载每段激励信号，利用插值函数读取样条曲线形式的激励信号，与对应载荷通道的轮心力向量的初始值相加，获得最终激励信号；利用最终激励信号对汽车...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵建，曾庆强，禹慧丽，毛显红，周云平，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：