汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的生成方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的生成方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)懸架彈簧是汽車(chē)懸架系統(tǒng)中常用的彈性元件，它的一端與車(chē)架連接，另一端與汽車(chē)懸架系統(tǒng)連接，起到緩沖的作用。利用彈簧的伸長(zhǎng)壓縮特性，吸收汽車(chē)經(jīng)過(guò)不平路面時(shí)產(chǎn)生的彈跳，可以保證懸架系統(tǒng)與車(chē)架之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。彈簧運(yùn)動(dòng)包絡(luò)可作為彈簧周邊件的設(shè)計(jì)輸入，而準(zhǔn)確的彈簧運(yùn)動(dòng)包絡(luò)能有效地指導(dǎo)周邊件的設(shè)計(jì)。
[0003]在懸架系統(tǒng)與車(chē)架相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧既發(fā)生伸縮，又發(fā)生擺轉(zhuǎn)，因此在設(shè)計(jì)階段，現(xiàn)有技術(shù)在利用CAD (Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))軟件工具校準(zhǔn)彈簧與周邊靜止件(如車(chē)架、車(chē)身、擋泥板等)的間隙時(shí)，常用的方法是將彈簧的運(yùn)動(dòng)情況分割成兩個(gè)部分，一部分隨車(chē)架運(yùn)動(dòng)，一部分隨懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而模擬其伸長(zhǎng)壓縮和擺轉(zhuǎn)情況，從而更進(jìn)一步地利用CAD自帶的工具生成彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)以便校核間隙和指導(dǎo)其他汽車(chē)設(shè)計(jì)。
[0004]上述的彈簧運(yùn)動(dòng)包絡(luò)生成方法實(shí)際上是用分割后的兩部分彈簧的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)代替彈簧的伸長(zhǎng)壓縮運(yùn)動(dòng)和擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。但對(duì)于漸進(jìn)型彈簧(曲率半徑會(huì)改變)，現(xiàn)有技術(shù)獲得的彈簧運(yùn)動(dòng)包絡(luò)與實(shí)際的彈簧運(yùn)動(dòng)變形情況存在一定的差異，從而會(huì)影響的校核和設(shè)計(jì)的結(jié)果。另外，通過(guò)設(shè)計(jì)人員根據(jù)各個(gè)時(shí)刻下彈簧的伸縮量和位置對(duì)彈簧的多個(gè)狀態(tài)進(jìn)行逐一生成，會(huì)占用設(shè)計(jì)人員的大量時(shí)間和精力，彈簧運(yùn)動(dòng)包絡(luò)生成效率和準(zhǔn)確度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的生成方案，能夠?qū)崟r(shí)獲得彈簧在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的伸縮情況和擺轉(zhuǎn)情況，快速、方便地生成準(zhǔn)確的彈簧運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。
[0006]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的生成方法，包括:
[0007]測(cè)量彈簧上的三個(gè)不共線的點(diǎn)在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；
[0008]根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)獲得所述彈簧上的三個(gè)不共線的點(diǎn)的伸縮率，并通過(guò)建立固連坐標(biāo)系，確定汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)各個(gè)時(shí)刻的彈簧擺轉(zhuǎn)情況；
[0009]對(duì)彈簧的零件信息進(jìn)行設(shè)置，將所述伸縮率和彈簧擺轉(zhuǎn)情況的形成過(guò)程生成宏文件；
[0010]將所述宏文件輸入至零件模型中并通過(guò)對(duì)所述宏文件的編譯運(yùn)行，獲得所述彈簧在不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，生成所述彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。
[0011]在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，所述測(cè)量彈簧上的三個(gè)不共線的點(diǎn)在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，包括:
[0012]建立用于模擬各個(gè)時(shí)刻的汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的空間運(yùn)動(dòng)的數(shù)字樣機(jī)模型；
[0013]根據(jù)彈簧的實(shí)際安裝情況，在所述數(shù)字樣機(jī)模型中確定彈簧的上安裝點(diǎn)、下安裝點(diǎn)以及與所述上安裝點(diǎn)和所述下安裝點(diǎn)不共線的方向點(diǎn)的測(cè)量項(xiàng)；
[0014]通過(guò)監(jiān)測(cè)所述上安裝點(diǎn)和所述下安裝點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況獲取所述彈簧的軸線及伸縮情況；通過(guò)監(jiān)測(cè)所述方向點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況獲取所述彈簧在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺轉(zhuǎn)情況；
[0015]利用所述數(shù)字樣機(jī)模型對(duì)汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行仿真，記錄仿真過(guò)程中所述彈簧在所述上安裝點(diǎn)、所述下安裝點(diǎn)以及與所述方向點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
[0016]進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)獲得所述彈簧上的三個(gè)不共線的點(diǎn)的伸縮率，并通過(guò)建立固連坐標(biāo)系，確定汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)各個(gè)時(shí)刻的彈簧擺轉(zhuǎn)情況，包括:
[0017]測(cè)量汽車(chē)底盤(pán)懸架初始狀態(tài)下的彈簧長(zhǎng)度L。和在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程i時(shí)刻的彈簧的上安裝點(diǎn)和下安裝點(diǎn)之間的距離，作為在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的彈簧長(zhǎng)度 Li ;i〉O ;
[0018]將在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的彈簧長(zhǎng)度L1與初始狀態(tài)下的彈簧長(zhǎng)度L。的比Q/L。作為所述彈簧在i時(shí)刻的伸縮率；
[0019]根據(jù)所述彈簧的上安裝點(diǎn)、下安裝點(diǎn)和方向點(diǎn)的位置，確定所述固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)和三個(gè)方向軸；
[0020]將初始狀態(tài)下的彈簧固連坐標(biāo)系進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移變換，使初始狀態(tài)下的彈簧固連坐標(biāo)系與在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的彈簧固連坐標(biāo)系重合；
[0021]記錄所述彈簧的移動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，獲得所述彈簧在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)各個(gè)時(shí)刻的彈簧擺轉(zhuǎn)情況。
[0022]進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述彈簧的上安裝點(diǎn)、下安裝點(diǎn)和方向點(diǎn)的位置，確定所述固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)和三個(gè)方向軸，具體為:
[0023]將彈簧在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的所述上安裝點(diǎn)作為所述固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)；
[0024]將所述原點(diǎn)至所述下安裝點(diǎn)的方向作為所述固連坐標(biāo)系的Z軸的正方向；
[0025]將所述原點(diǎn)至所述下安裝點(diǎn)的向量叉乘所述原點(diǎn)至所述方向點(diǎn)的向量所獲得的向量，作為所述固連坐標(biāo)系的Y軸正方向的向量；將所述Y軸正方向的向量叉乘所述原點(diǎn)到所述方向點(diǎn)的向量后獲得的向量，作為所述固連坐標(biāo)系的X軸正方向的向量；所述方向點(diǎn)在所述固連坐標(biāo)系的XZ平面上；
[0026]根據(jù)所述固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)、Z軸的正方向、所述Y軸正方向的向量以及所述X軸正方向的向量，確定汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻彈簧的固連坐標(biāo)系。
[0027]在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，記錄所述彈簧的移動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，獲得所述彈簧在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)各個(gè)時(shí)刻的彈簧擺轉(zhuǎn)情況，包括:
[0028]逐一記錄所述固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)、X方向單位向量、Y方向單位向量和Z方向單位向量四個(gè)參量在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻彈簧的X、1、Z三個(gè)值；
[0029]分別將所述固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)、X方向單位向量、Y方向單位向量和Z方向單位向量四個(gè)參量在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻彈簧的x、y、z三個(gè)值，形成維度為12的彈簧擺轉(zhuǎn)矩陣；
[0030]在所述維度為12的彈簧擺轉(zhuǎn)矩陣中添加所述彈簧的伸縮率，形成在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的維度為13的彈簧運(yùn)動(dòng)矩陣。
[0031]進(jìn)一步地，所述對(duì)彈簧的零件信息進(jìn)行設(shè)置，將所述伸縮率和彈簧擺轉(zhuǎn)情況的形成過(guò)程生成宏文件，包括:
[0032]對(duì)彈簧的零件信息進(jìn)行設(shè)置；所述零件信息包括零件的名稱、彈簧截面半徑、所述伸縮率和所述彈簧運(yùn)動(dòng)矩陣的文件所在位置；
[0033]根據(jù)所述彈簧的零件信息，控制所述伸縮率和彈簧擺轉(zhuǎn)情況的形成過(guò)程為:先進(jìn)行伸縮變形獲得所述伸縮率，再將變形后的彈簧擺轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)的位置；
[0034]將所述伸縮率和彈簧擺轉(zhuǎn)情況的形成過(guò)程生成宏文件。
[0035]優(yōu)選地，所述宏文件采用循環(huán)框架，則所述先進(jìn)行伸縮變形獲得所述伸縮率，再將變形后的彈簧擺轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)的位置，包括:
[0036]在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻，建立伸縮坐標(biāo)系，對(duì)彈簧進(jìn)行伸縮變形；并建立擺轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，對(duì)伸縮變形后的彈簧進(jìn)行擺轉(zhuǎn)；
[0037]對(duì)于共有η個(gè)時(shí)刻組成的汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程，對(duì)彈簧進(jìn)行η次伸縮變形后，再建立η個(gè)擺轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，對(duì)η個(gè)伸縮變形后的彈簧進(jìn)行擺轉(zhuǎn)變換，η > i。
[0038]進(jìn)一步地，將所述宏文件輸入至零件模型中并通過(guò)對(duì)所述宏文件的編譯運(yùn)行，獲得所述彈簧在不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，生成所述彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，包括:
[0039]在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程i時(shí)刻，根據(jù)所述彈簧運(yùn)動(dòng)矩陣生成所述彈簧的中線；
[0040]根據(jù)所述中線的生成過(guò)程獲取生成彈簧中線的宏文件；
[0041]對(duì)于共有η個(gè)時(shí)刻組成的汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程，將各個(gè)時(shí)刻的生成彈簧中線的宏文件導(dǎo)入所述零件模型中進(jìn)行編譯運(yùn)行，獲得η個(gè)時(shí)刻的彈簧位移的集合，形成所述彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，其中i > 0，η彡i。
[0042]優(yōu)選地，所述在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程i時(shí)刻生成所述彈簧的中線，具體為:
[0043]在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程i時(shí)刻對(duì)所述彈簧進(jìn)行面提取，獲得彈簧輪廓面；將所述彈簧輪廓面進(jìn)行分解，得到彈簧的兩條輪廓線；
[0044]在其中一條輪廓線上進(jìn)行等分操作，獲得多個(gè)等分點(diǎn)的集合；依次在各個(gè)等分點(diǎn)上作所述等分點(diǎn)所在的輪廓線的法平面，獲得所述法平面與另一條輪廓線的交點(diǎn)；
[0045]將所述等分點(diǎn)和與其相應(yīng)的交點(diǎn)的連線的中點(diǎn)作為彈簧中線上的點(diǎn)，各個(gè)中點(diǎn)的連線構(gòu)成所述彈簧中線。
[0046]進(jìn)一步地，所述汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的生成方法還包括:
[0047]對(duì)所述彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)中的多個(gè)彈簧運(yùn)動(dòng)軌跡疊加時(shí)的重疊部分進(jìn)行簡(jiǎn)化，減小所得到的彈簧包絡(luò)的文件大小。
[0048]進(jìn)一步地，所述汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的生成方法還包括:建立用戶界面，將所述宏文件的生成過(guò)程集成在所述用戶界面中。
[0049]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的生成系統(tǒng)，包括:
[0050]彈簧運(yùn)動(dòng)測(cè)量單元，用于測(cè)量彈簧上的三個(gè)不共線的點(diǎn)在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；
[0051]彈簧伸縮與擺轉(zhuǎn)確定單元，用于根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)獲得所述彈簧上的三個(gè)不共線的點(diǎn)的伸縮率，并通過(guò)建立固連坐標(biāo)系，確定汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)各個(gè)時(shí)刻的彈簧擺轉(zhuǎn)情況；
[0052]宏文件生成單元，用于對(duì)彈簧的零件信息進(jìn)行設(shè)置，將所述伸縮率和彈簧擺轉(zhuǎn)情況的形成過(guò)程生成宏文件；以及，
[0053]運(yùn)動(dòng)包絡(luò)生成單元，用于將所述宏文件輸入至零件模型中并通過(guò)對(duì)所述宏文件的編譯運(yùn)行，獲得所述彈簧在不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，生成所述彈簧的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。
[0054]在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，所述彈簧運(yùn)動(dòng)測(cè)量單元，包括:
[0055]建模單元，用于建立用于模擬各個(gè)時(shí)刻的汽車(chē)底盤(pán)懸架彈簧的空間運(yùn)動(dòng)的數(shù)字樣機(jī)模型；
[0056]彈簧測(cè)量項(xiàng)選取單元，用于根據(jù)彈簧的實(shí)際安裝情況，在所述數(shù)字樣機(jī)模型中確定彈簧的上安裝點(diǎn)、下安裝點(diǎn)以及與所述上安裝點(diǎn)和所述下安裝點(diǎn)不共線的方向點(diǎn)的測(cè)量項(xiàng)；通過(guò)監(jiān)測(cè)所述上安裝點(diǎn)和所述下安裝點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況獲取所述彈簧的軸線及伸縮情況；通過(guò)監(jiān)測(cè)所述方向點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況獲取所述彈簧在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺轉(zhuǎn)情況；
[0057]運(yùn)動(dòng)仿真單元，用于利用所述數(shù)字樣機(jī)模型對(duì)汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行仿真，記錄仿真過(guò)程中所述彈簧在所述上安裝點(diǎn)、所述下安裝點(diǎn)以及與所述方向點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
[0058]進(jìn)一步地，所述彈簧伸縮與擺轉(zhuǎn)確定單元，包括:
[0059]彈簧長(zhǎng)度測(cè)量單元，用于測(cè)量汽車(chē)底盤(pán)懸架初始狀態(tài)下的彈簧長(zhǎng)度L。和在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程i時(shí)刻的彈簧的上安裝點(diǎn)和下安裝點(diǎn)之間的距離，作為在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的彈簧長(zhǎng)度L1 ;i > O ;
[0060]彈簧伸縮率計(jì)算單元，用于將在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的彈簧長(zhǎng)度L1與初始狀態(tài)下的彈簧長(zhǎng)度L。的比Q/L。作為所述彈簧在i時(shí)刻的伸縮率；
[0061]坐標(biāo)系構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述彈簧的上安裝點(diǎn)、下安裝點(diǎn)和方向點(diǎn)的位置，確定所述固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)和三個(gè)方向軸；
[0062]坐標(biāo)移動(dòng)單元，用于將初始狀態(tài)下的彈簧固連坐標(biāo)系進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移變換，使初始狀態(tài)下的彈簧固連坐標(biāo)系與在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的彈簧固連坐標(biāo)系重合；
[0063]擺轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)記錄單元，用于記錄彈簧在所述坐標(biāo)移動(dòng)單元中發(fā)生的移動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，獲得所述彈簧在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)各個(gè)時(shí)刻的彈簧擺轉(zhuǎn)情況。
[0064]進(jìn)一步地,所述坐標(biāo)系構(gòu)建單元,具體用于:
[0065]將彈簧在汽車(chē)底盤(pán)懸架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中i時(shí)刻的所述上安裝點(diǎn)作為所述固連坐標(biāo)系的原點(diǎn)；
[0066]將所述原點(diǎn)