汽配裝置運(yùn)轉(zhuǎn)力學(xué)性能剖析和運(yùn)用
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2018-11-14
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關(guān)鍵詞：汽配裝置運(yùn)轉(zhuǎn)力學(xué)性能剖析和運(yùn)用
1理論分析手段及方法
汽車車輪定位的設(shè)計(jì)和懸架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析密不可分。通過長期的理論和實(shí)踐，各個(gè)汽車公司都形成了相對成熟的懸架結(jié)構(gòu)，其中，麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)是目前眾多車型采用的比較成熟的類型。以下從實(shí)際應(yīng)用的角度，著重介紹如何采用逆向工程的思想，消化吸收現(xiàn)有的成熟結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成優(yōu)化和匹配的能力和實(shí)驗(yàn)手段。這樣的過程對車輪定位設(shè)計(jì)自主設(shè)計(jì)優(yōu)化具有更加廣闊的應(yīng)用價(jià)值。
1.1懸架各空間關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)分析
底盤零件的設(shè)計(jì)坐標(biāo)原點(diǎn)通常和整車坐標(biāo)系不同，因此，為了對懸架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析，首先要將懸架裝配零部件統(tǒng)一到整車坐標(biāo)系中。根據(jù)麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析需要，可以簡化為下擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)柱、轉(zhuǎn)向橫拉桿和副車架部分。
針對每一個(gè)零部件，通過現(xiàn)有圖紙或測量手段，獲取和此模型相關(guān)的零件尺寸，使用CAD手段，將相關(guān)的簡化零件裝配，使用catia/mechanic模塊將整個(gè)裝配模型的狀態(tài)調(diào)整到所需的設(shè)計(jì)位置（如），獲取懸架的空間關(guān)鍵點(diǎn)在設(shè)計(jì)位置的三維坐標(biāo)（如），以實(shí)現(xiàn)下一步懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析。
1.2懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析
將以上關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入，使用Adams動(dòng)力學(xué)專用軟件進(jìn)行有關(guān)車輪定位的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析（），在軟件中針對前束、外傾、主銷內(nèi)傾角和主銷后傾角定義方法如下：
關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)XYZ1、210.54521.54562.493、4-146.89572.45297.85、7144.78337.5-52.356、8-175.02337.5-41.44916.5149.4295.841016.514.4295.8411、12-25.4653.75-47.25前束：arctan[（X0-X0）/（Y0-Y0）]車輪外傾角：arctan[（Z0-Z0）/（Y0-Y0）]主銷內(nèi)傾角：arctan[（Y11-Y1）/（Z1-Z11）]主銷后傾角：arctan[（X11-X1）/（Z1-Z11）]車輪定位定義圖示通過此懸架模型，理論分析車輪定位參數(shù)隨車輪跳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。
2臺架實(shí)驗(yàn)和道路實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
關(guān)于相關(guān)關(guān)鍵點(diǎn)的空間坐標(biāo)，可以使用便攜式三坐標(biāo)測量儀（法國Romer測量機(jī)公司Romer6軸）來測量。該設(shè)備可以精確測量關(guān)鍵點(diǎn)的空間位置。根據(jù)測量結(jié)果，與CAD計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果校對，通過CAD數(shù)據(jù)裝配和實(shí)際測量的比較，既可以分析出實(shí)際生產(chǎn)的質(zhì)量水平，也可以為分析車輛現(xiàn)有裝配狀態(tài)對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性提供數(shù)據(jù)。
車橋運(yùn)動(dòng)學(xué)特性可以通過MTS的KC懸架試驗(yàn)來進(jìn)行測量，。通過試驗(yàn)臺架測量結(jié)果和計(jì)算特性曲線對比分析，確定現(xiàn)有平臺車橋的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，為下一步優(yōu)化匹配提供一個(gè)科學(xué)的依據(jù)。
3懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析的實(shí)際應(yīng)用
通過以上車輪運(yùn)動(dòng)分析，可以真實(shí)得到現(xiàn)有成熟懸架結(jié)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，包括前束、車輪外傾、主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。在汽車廠商的實(shí)際生產(chǎn)過程中，通常車輪外傾角、主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角是不能調(diào)整的。但是，針對同一平臺上的不同車型，要對車輪前束進(jìn)行優(yōu)化匹配。這種匹配通常包括2個(gè)方面，一個(gè)是通過優(yōu)化相關(guān)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，來優(yōu)化其運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，改善其輪磨工況；另外一個(gè)是通過調(diào)整裝配線上的前束標(biāo)定值，使車輪在整個(gè)跳動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線落在合理的曲線區(qū)間，獲得操縱性能和輪磨工況的平衡。
3.1提高整車裝配質(zhì)量
在車輛的實(shí)際生產(chǎn)過程中，影響底盤運(yùn)動(dòng)學(xué)特性關(guān)鍵點(diǎn)的生產(chǎn)位置和理論值之間存在生產(chǎn)誤差。
底盤運(yùn)動(dòng)的每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)都會對前束的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性產(chǎn)生影響，不同關(guān)鍵點(diǎn)的變動(dòng)對其前束設(shè)計(jì)位置狀態(tài)的影響程度是不同的。底盤裝配是一個(gè)系統(tǒng)裝配，多種誤差的累積往往會影響最終的前束裝配精度。因此，分析前束和各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)變動(dòng)的敏感度有很大的現(xiàn)實(shí)意義。針對麥弗遜式前懸架，分析在汽車設(shè)計(jì)狀態(tài)底盤關(guān)鍵點(diǎn)和前束的相關(guān)性。將空間關(guān)鍵點(diǎn)三維坐標(biāo)方向上變動(dòng)的車輪定位值的變化幅度依次排序，進(jìn)行準(zhǔn)確的敏感度相關(guān)性分析。
根據(jù)這些相關(guān)特性，適度調(diào)整有關(guān)關(guān)鍵點(diǎn)在不同坐標(biāo)方向的加工精度，進(jìn)而保證整車裝配的前束精度，提高整車的生產(chǎn)質(zhì)量。
3.2優(yōu)化前束變化曲線
當(dāng)前，汽車開發(fā)通常是基于已有平臺進(jìn)行更改變動(dòng)，經(jīng)常會涉及到車輪載荷的變動(dòng)，對于每一種新車型，車輪是否會有異常磨損是每一次設(shè)計(jì)開發(fā)必須考慮的問題。如何優(yōu)化前束變化曲線，保證用戶可以接受的車輪磨損壽命和車輛操縱穩(wěn)定性，也是車前運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的主要應(yīng)用。針對麥弗遜式懸架結(jié)構(gòu)，更改S（對應(yīng)中的點(diǎn)3或4）的垂直方向坐標(biāo)，很大程度上可以影響前束曲線的變化曲率，見圖4.通過更改相關(guān)零件的坐標(biāo)位置，優(yōu)化車輪定位運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，完成車輪定位的匹配和優(yōu)化。
4結(jié)語
利用現(xiàn)有圖紙，結(jié)合CAD和CAE進(jìn)行敏感度分析，通過實(shí)驗(yàn)校核車橋運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，確定優(yōu)化目標(biāo)，最后落實(shí)到具體的零件設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)車輪定位匹配和優(yōu)化。通過試驗(yàn)、分析和計(jì)算相結(jié)合，可以高效準(zhǔn)確地完成基于平臺戰(zhàn)略的車型變動(dòng)的匹配優(yōu)化。
