一种可调角度转向管柱的波动率优化及仿真方法技术

步骤

【技术实现步骤摘要】
一种可调角度转向管柱的波动率优化及仿真方法


[0001]本专利技术涉及汽车转向系统领域，具体公开一种可调角度转向管柱的波动率优化及仿真方法
。

技术介绍

[0002]汽车转向系统的结构如图1所示，转向机5的转向机输入轴通过第一万向节4与转向中间轴3转动连接，转向中间轴的上端通过第二万向节2与转向管柱1转动连接
。
在汽车转向系统的开发过程中，硬点设计一直是重中之重，设计一套高水平的底盘硬点，无异于如虎添翼，使得汽车的操稳更加流畅
。
但往往在转向系统硬点的设计过程中，经常遇到角度可调式转向管柱的硬点设计，需要在管柱的上极限
、
下极限
、
中间位置的工况中满足波动率小于
5%
的要求
。
这往往需要手动逐一分段进行尝试，经常遇到满足了上极限要求就不能满足下极限要求的情况，要使整个范围都满足，只能手动分段尝试可行性，一步一步去试验，重复工作比较繁琐，费时费力，结果还不一定是最优的
。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术公开一种可调角度转向管柱的波动率优化及仿真方法，该方法通过对转向机输入轴
、
中间轴
、
管柱轴线的布置优化，利用
EXCEL
公式编辑器，实现管柱波动率的实时显示，通过采用
ꢀ“
二分法”，可以使轴线布置快速满足转向管柱波动率小于
5%
的设计需求，使得转向中间轴布置达到最优，省时省力
。
[0004]一种可调角度转向管柱的波动率优化及仿真方法，包括如下步骤：步骤
1、
确定设计车型管柱轴线
、
旋转轴线
、
转向机输入轴的硬点数值；步骤
2、
画出步骤1中的所有点和轴线，根据轴线确定管柱或转向机输入轴的长度；步骤
3、
作出中间轴的极限位置边界；步骤
4、
利用“二分法”找到符合要求的硬点
。
[0005]步骤
5、
通过编制
EXCEL
小程序对上述角度轴线进行仿真校核
。
[0006]优选的，所述步骤3中，中间轴的极限位置边界具体作法如下：确定管柱与管梁之间的旋转轴安装位置，管柱绕此旋转轴旋转，得到管柱的两个极限端点，分别作出管柱在两个极限端点处时管柱与转向机输入轴之间的两条空间角平分线，两条空间角平分线与转向机输入轴相交，得到两个边界点，管柱极限端点与边界点之间的角平分线部分就是中间轴的极限位置边界
。
[0007]优选的， 所述空间角平分线的作法如下：1）
、
先作出管柱和转向机输入轴两条异面直线的公垂线；2）
、
在公垂线的中点处作出该公垂线的法向平面作为投影面，在投影面上分别做出管柱的投影线
、
输入轴的投影线和角平分线的垂线；3）
、
以角平分线的垂线与公垂线确定的第一平面为参考平面，过管柱的极限端点作第二平面，该第二平面平行于第一平面，第二平面与转向机输入轴的交点连线即为空间
角平分线
。
[0008]优选的，所述步骤4中硬点的确定过程如下：
a).
先在两个边界点之间取中点，分别与管柱的极限端点连接，作出中间轴线的上下极限工况位置，进行第一次迭代验证，
b).
利用公式编制计算波动率的
EXCEL
小程序，输入小程序中的参数（
、、、
），结合小程序判断上下极限位置时的波动率是否满足要求；
c).
当上下极限位置的参数输入后，调整，使当量夹角接近，若不满足波动率要求，则进入第二次迭代，观察和的数值，判断硬点的更改方向，作出第二次等分点，重复上述步骤，若仍不满足波动率，则进入第三次迭代，直至波动率小于
5%
；
d).
分别作出第三次等分点
、
第四次等分点
、
第五次等分点，观察波动率范围值
。
有益效果：本专利技术在以往仿真实践的基础上，基于
CATIA
软件的创成式设计模块和仿真模块，输入标杆车或设计车型的管柱（角度可调）及转向机硬点，根据空间布置条件先确定管柱或转向机输入轴的长度，再利用异面直线公垂线及空间角平分线，通过
ꢀ“
二分法”和一个波动率计算
EXCEL
小程序配合迭代就可以作出符合要求的布置硬点
。
仅需2‑3步的迭代，就能找到满足设计要求的最优解，为汽车转向系统的硬点的正向设计提供了一套省时省力的方法流程，节省了开发和验证时间
。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图
。
[0010]图1是本专利技术
技术介绍
中转向机构结构图
。
[0011]图2是管柱上下极限端点布置图
。
[0012]图3是车型输入硬点图
。
[0013]图4是空间角平分线及边界点设计图
。
[0014]图5是“二分法”设计图
。
[0015]图6是分步迭代优化设计图
。
[0016]图7是第五次迭代之后线图
。
[0017]图
8 是
1/4
周期内的波动率数据图
。
[0018]图9是第五次迭代上极限仿真曲线图
。
[0019]图
10
是第五次迭代下极限仿真曲线图
。
[0020]图中：
1、
转向管柱，
2、
管柱安装旋转轴，
3、
中间轴，
4、
转向机输入轴，
5、
转向机，
6、
管柱中间位置轴线，
7、
管柱上极限位置轴线，
8、
管柱下极限位置轴线，
9、
管柱旋转轴线
,10、
管柱长度设定点，
11、
转向机输入轴中心线，
12、
管柱长度设定点下极限位置，
13、
管柱长度设定点上极限位置，
14、
中间轴下极限边界（下极限角平分线），
15、
中间轴上极限边界（上极限角平分线），
16、
中间轴与输入轴交点（管柱下极限），
17、
中间轴与输入轴交点（管柱上极限），
18、
管柱中间轴线，
19、
第一次等分点，
20、<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可调角度转向管柱的波动率优化及仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
1、
确定设计车型管柱轴线
、
旋转轴线
、
转向机输入轴的硬点数值；步骤
2、
画出步骤1中的所有点和轴线，根据轴线确定管柱或转向机输入轴的长度；步骤
3、
作出中间轴的极限位置边界；步骤
4、
利用“二分法”找到符合要求的硬点；步骤
5、
通过编制
EXCEL
小程序对上述角度轴线进行仿真校核
。2.
根据权利要求1所述的一种可调角度转向管柱的波动率优化及仿真方法，其特征在于，所述步骤3中，中间轴的极限位置边界具体作法如下：确定管柱与管梁之间的旋转轴安装位置，管柱绕此旋转轴旋转，得到管柱的两个极限端点，分别作出管柱在两个极限端点处时管柱与转向机输入轴之间的两条空间角平分线，两条空间角平分线与转向机输入轴相交，得到两个边界点，管柱极限端点与边界点之间的角平分线部分就是中间轴的极限位置边界
。3.
根据权利要求2所述的一种可调角度转向管柱的波动率优化及仿真方法，其特征在于，所述空间角平分线的作法如下：1）
、
先作出管柱和转向机输入轴两条异面直线的公垂线；2）
、
在公垂线...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑福玉，李敏，王亮，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：