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      汽配裝置運轉力學性能剖析和運用

      瀏覽次數: 日期:2015-09-02 17:39:24

            1理論分析手段及方法
         汽車車輪定位的設計和懸架系統的運動分析密不可分。通過長期的理論和實踐,各個汽車公司都形成了相對成熟的懸架結構,其中,麥弗遜式懸架結構是目前眾多車型采用的比較成熟的類型。以下從實際應用的角度,著重介紹如何采用逆向工程的思想,消化吸收現有的成熟結構,進而形成優化和匹配的能力和實驗手段。這樣的過程對車輪定位設計自主設計優化具有更加廣闊的應用價值。
        1.1懸架各空間關鍵點的坐標分析
        底盤低件的設計坐標原點通常和整車坐標系不同,因此,為了對懸架進行運動特性分析,首先要將懸架裝配低部件統一到整車坐標系中。根據麥弗遜式懸架結構的運動學分析需要,可以簡化為下擺臂、轉向節柱、轉向橫拉桿和副車架部分。
        針對每一個低部件,通過現有圖紙或測量手段,獲取和此模型相關的低件尺寸,使用CAD手段,將相關的簡化低件裝配,使用catia/mechanic 模塊將整個裝配模型的狀態調整到所需的設計位置(如),獲取懸架的空間關鍵點在設計位置的三維坐標(如),以實現下一步懸架運動學特性分析。
        1.2懸架運動學特性分析
        將以上關鍵點數據輸入,使用Adams動力學專用軟件進行有關車輪定位的運動學特性分析(),在軟件中針對前束、外傾、主銷內傾角和主銷后傾角定義方法如下:
        關鍵點坐標關鍵點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隨車輪跳動的運動學特性。
        2臺架實驗和道路實驗驗證
        關于相關關鍵點的空間坐標,可以使用便攜式三坐標測量儀(法國Romer測量機公司Romer6軸)來測量。該設備可以精確測量關鍵點的空間位置。根據測量結果,與CAD計算的數據結果校對,通過CAD數據裝配和實際測量的比較,既可以分析出實際生產的質量水平,也可以為分析車輛現有裝配狀態對應的運動學特性提供數據。
        車橋運動學特性可以通過MTS的KC懸架試驗來進行測量,。通過試驗臺架測量結果和計算特性曲線對比分析,確定現有平臺車橋的運動學特性,為下一步優化匹配提供一個科學的依據。
        3懸架運動學特性分析的實際應用
        通過以上車輪運動分析,可以真實得到現有成熟懸架結構的基本運動學特性,包括前束、車輪外傾、主銷后傾角和主銷內傾角隨車輪跳動的運動學特性。在汽車廠商的實際生產過程中,通常車輪外傾角、主銷后傾角和主銷內傾角是不能調整的。但是,針對同一平臺上的不同車型,要對車輪前束進行優化匹配。這種匹配通常包括2個方面,一個是通過優化相關關鍵點的坐標,來優化其運動學特性,改善其輪磨工況;另外一個是通過調整裝配線上的前束標定值,使車輪在整個跳動過程中的運動學曲線落在合理的曲線區間,獲得操縱性能和輪磨工況的平衡。
        3.1提高整車裝配質量
        在車輛的實際生產過程中,影響底盤運動學特性關鍵點的生產位置和理論值之間存在生產誤差。
        底盤運動的每一個關鍵點都會對前束的運動學特性產生影響,不同關鍵點的變動對其前束設計位置狀態的影響程度是不同的。底盤裝配是一個系統裝配,多種誤差的累積往往會影響很終的前束裝配精度。因此,分析前束和各個關鍵點變動的敏感度有很大的現實意義。針對麥弗遜式前懸架,分析在汽車設計狀態底盤關鍵點和前束的相關性。將空間關鍵點三維坐標方向上變動的車輪定位值的變化幅度依次排序,進行準確的敏感度相關性分析。
        根據這些相關特性,適度調整有關關鍵點在不同坐標方向的加工精度,進而保證整車裝配的前束精度,提高整車的生產質量。
        3.2優化前束變化曲線
        當前,汽車開發通常是基于已有平臺進行更改變動,經常會涉及到車輪載荷的變動,對于每一種新車型,車輪是否會有異常磨損是每一次設計開發必須考慮的問題。如何優化前束變化曲線,保證用戶可以接受的車輪磨損壽命和車輛操縱穩定性,也是車前運動學分析的主要應用。針對麥弗遜式懸架結構,更改S(對應中的點 3或4)的垂直方向坐標,很大程度上可以影響前束曲線的變化曲率,見圖4.通過更改相關低件的坐標位置,優化車輪定位運動學特性,完成車輪定位的匹配和優化。
        4結語
        利用現有圖紙,結合CAD和CAE進行敏感度分析,通過實驗校核車橋運動學特性。根據運動學特性,確定優化目標,很后落實到具體的低件設計,從而實現車輪定位匹配和優化。通過試驗、分析和計算相結合,可以高效準確地完成基于平臺戰略的車型變動的匹配優化。

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