基于CATIA的汽车前桥纵置板簧跳动仿真的约束方法与流程

基于catia的汽车前桥纵置板簧跳动仿真的约束方法
技术领域
[0001]
本发明属于汽车技术领域，具体涉及基于catia的汽车前桥纵置板簧跳 动仿真的约束方法。


背景技术：

[0002]
汽车行驶过程中，由于左右两侧板簧各自独立柔性变形引起的前桥上、 下跳动的轨迹较为复杂,目前基于catia的dmu仿真较难处理，尤其在前桥轴 向旋转的自由度方面很难约束。因此，往往在做运动仿真时直接使用菱形 接合简化为上下滑动。简化上下滑动的方法无法进行转向悬架运动协调性 的校核，其次无法精确的检查轮胎与周围零件的动态干涉情况。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是提供基于catia的汽车前桥纵置板簧跳动仿真的约束 方法，实现转向悬架运动协调性的仿真校核，同时精确的检查了轮胎与周 围零件的动态干涉情况。
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本发明的技术方案是，基于catia的汽车前桥纵置板簧跳动仿真的约 束方法具体步骤如下：
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第一步，简化两侧板簧模型：
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将板簧中心点a点的轨迹简化为一圆弧，其圆心为q点,车辆的左侧板 簧上a点、右两板簧上a点的跳动轨迹均简化为以q点为轴心的旋转运动， u型螺栓夹紧段内的前桥轴心点m点即为桥简化线与板簧宽度中线横截面 的交点，m点有4个，第一前桥简化线与左侧板簧和右两侧板簧宽度中线 横截面的交点，第二前桥简化线与左侧板簧和右两侧板簧宽度中线横截面 的交点；
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第二，建立骨架模型：根据左侧板簧上a点、右侧板簧上a点、第一 前桥简化线上m点和第二前桥简化线上m点分别采用catia中的“cv接 合”指令，实现左侧板簧、右两侧板簧各自带有命令时的自由度为零；
[0008]
第三步，第一前桥简化线与左侧板簧上的相应m点进行“点曲线接合”， 第一前桥简化线与右侧板簧上的相应m点进行“点曲线接合”；同理，第二 前桥简化线与左侧板簧上的相应m点进行“点曲线接合”，第二前桥简化线 与右侧板簧上的相应m点进行“点曲线接合”；再将两个前桥简化线中点分 别与车架纵向中心面进行“点曲面接合”，左侧板簧上a点、右侧板簧上a 点在两个前桥纵向中心面上的投影与a点轨迹圆弧沿车辆横截面的水平方 向拉伸形成半圆柱曲面，对半圆柱曲面进行“点曲面接合”。
[0009]
本发明的有益效果是，本发明将板簧柔性变形简化为刚性的圆弧运动， 通过建立前桥上虚拟的a点并按照平移运动的原则实现点曲面接合，实现 转向悬架运动协调性的仿真校核，同时精确的检查了轮胎与周围零件的动 态干涉情况，本发明减小设计人员的计算量，提高工作效率，提高计算结 果的准确度，获得转向垂臂任意位置摆角与等效阻力距的函数关系曲线图。
附图说明
[0010]
图1为本发明基于catia的汽车前桥纵置板簧跳动仿真的约束方法中简 化模型的结构示意图。
具体实施方式
[0011]
下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
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本发明基于catia的汽车前桥纵置板簧跳动仿真的约束方法具体步骤 如下：
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第一步，简化两侧板簧模型：
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汽车行驶过程中，由于左、右两侧板簧各自独立变形引起的前桥上、 下跳动较为复杂，对一般的板簧(对称或近似对称)而言，在前桥上、下 跳动时，u型螺栓夹紧段与前桥一起作平移运动，其中u型螺栓为前桥与 板簧的连接螺栓。第一前桥简化线采用前桥轴线，
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如图1所示，将板簧中心点a点的轨迹简化为一圆弧，其圆心为q点,q 点具体位置依据《汽车设计》基础理论，根据实际工况确定。因此，车辆 的左侧板簧上a点、右两板簧上a点的跳动轨迹均可以简化为以q点为轴 心的旋转运动，u型螺栓夹紧段内的前桥轴心点m点随a点一起作平移运 动。u型螺栓夹紧段内的前桥轴心点m点即为桥简化线与板簧宽度中线横 截面的交点，m点有4个，第一前桥简化线与左侧板簧和右两侧板簧宽度 中线横截面的交点，第二前桥简化线与左侧板簧和右两侧板簧宽度中线横 截面的交点。
[0016]
第二，建立骨架模型。根据左侧板簧上a点、右侧板簧上a点、第一 前桥简化线上m点和第二前桥简化线上m点分别采用catia中的“cv接 合”指令，实现左侧板簧、右两侧板簧各自带有命令时的自由度为零。
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第三步，第一前桥简化线与左侧板簧上的相应m点进行“点曲线接合”， 第一前桥简化线与右侧板簧上的相应m点进行“点曲线接合”。同理，第二 前桥简化线与左侧板簧上的相应m点进行“点曲线接合”，第二前桥简化线 与右侧板簧上的相应m点进行“点曲线接合”；再将两个前桥简化线中点分 别与车架(即车辆)纵向中心面(即x-z平面，z为垂直方向，x为纵截面 的水平方向)进行“点曲面接合”，左侧板簧上a点、右侧板簧上a点在两 个前桥纵向中心面(即x-z平面)上的投影与a点轨迹圆弧沿车辆y(横 截面的水平方向)方向拉伸形成半圆柱曲面，对半圆柱曲面进行“点曲面 接合”，从而实现了前桥板簧的自由度为零，即f＝6-2-2-1-1＝0，此方法可 以准确的模拟前桥跳动，且左侧板簧与右侧板簧跳动对称。
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通过上述接合约束、整车转向模拟，从而建立对转向垂臂和所有轮胎 的角速度和角度监测、将车辆右转极限位置至左转极限位置的全过程模拟 仿真结果导出；计算轮胎原地转向阻力距：逐个计算出每个轮胎的转向阻 力距，绘制轮胎原地转向等效转向阻力矩曲线，横坐标为转向垂臂摆角， 纵坐标为轮胎原地转向等效转向阻力矩。本发明减小设计人员的计算量， 提高工作效率，提高计算结果的准确度，获得转向垂臂任意位置摆角与等 效阻力距的函数关系曲线图。

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