一种半轴夹角的测量方法与流程

本发明涉及汽车传动系统技术领域，具体而言，涉及一种半轴夹角的测量方法。

背景技术：

汽车是日常生活中最常用的代步工具，随着人们生活质量的提高，对于汽车的安全性和舒适度的要求也越来越高。

如图5所示，在汽车传动系统中半轴16起到将动力总成18输出的动力传递到车轮15的作用，从而实现驱动车辆行驶。由于动力总成18在布置时需要考虑很多因素，因而差速器(设置在动力总成18端)输出轴线与车轮15轴线没法做到同轴，这就会使半轴16与差速器输出轴线间存在一个空间夹角，该空间夹角简称半轴夹角a。当半轴夹角a过大时，会使动力总成端的万向节产生过大的轴向力，从而造成车辆加速横摆或抖动，影响正常驾驶。为了排查这种问题，通常就需要测量整车状态下的半轴夹角a。

现有的半轴夹角a的测量方法是利用数显水平仪17测量，先将数显水平仪17放置于水平面进行置零，之后将数显水平仪17紧贴半轴16，利用数显水平仪17底部磁铁与半轴16固定，再从数显水平仪17的屏幕上读取测得角度值。

但是该方法由于数显水平仪17测量精度较低，使得测量得到的半轴夹角a的数据不精确，影响后续对整车的精准调整。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种半轴夹角的测量方法，能够精确测量半轴夹角。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面提供一种半轴夹角的测量方法，所述半轴夹角包括左半轴夹角和右半轴夹角，所述方法包括获取左半轴坐标数据，根据所述左半轴坐标数据拟合第一圆柱，所述左半轴为减速机的差速器与左车轮之间的连接轴；获取右半轴坐标数据，根据所述右半轴坐标数据拟合第二圆柱，所述右半轴为减速机的差速器与右车轮之间的连接轴；获取安装面坐标数据，根据所述安装面坐标数据拟合第一平面，所述安装面为电机与减速机的安装面；测量左半轴夹角，所述左半轴夹角为所述第一圆柱的轴线和所述第一平面的法线之间的夹角；测量右半轴夹角，所述右半轴夹角为第二圆柱的轴线和所述第一平面的法线之间的夹角。

可选地，所述方法还包括：测量电池包竖直平面的坐标数据，根据所述电池包竖直平面的坐标数据拟合第二平面，所述电池包竖直平面设置在车身的底盘上用于安装电池包，所述车身的底盘与所述电机连接，所述电池包竖直平面分别与所述安装面和地面垂直；在所述第二平面上测量所述第一圆柱的轴线的投影和所述第二圆柱的轴线的投影之间的夹角，作为第一平面半轴夹角；在第三平面上测量所述第一圆柱的轴线的投影和所述第二圆柱的轴线的投影之间的夹角，作为第二平面半轴夹角，其中，所述第三平面为所述第二平面绕所述第一平面的法线旋转90°得到的平面。

可选地，所述获取左半轴坐标数据，根据所述左半轴坐标数据拟合第一圆柱还包括：测量所述左半轴同一圆周上的六个点的三维坐标数据，根据所述六个点的三维坐标数据得到一个平面圆，沿轴线方向将所述平面圆拉伸得到所述第一圆柱，所述轴线过所述平面圆的圆心且垂直于所述平面圆。

可选地，所述获取右半轴坐标数据，根据所述右半轴坐标数据拟合第二圆柱还包括：测量所述右半轴上同一圆周的六个点的三维坐标数据，根据所述六个点的三维坐标数据得到一个平面圆，沿轴线方向将所述平面圆拉伸得到所述第二圆柱，所述轴线过所述平面圆的圆心且垂直于所述平面圆。

可选地，所述获取安装面坐标数据包括：在所述安装面上取三个点的坐标数据，其中，所述三个点为所述安装面上的三个不共线的点。

可选地，所述测量电池包竖直平面的坐标数据包括：在所述电池包竖直平面上取三个点的坐标数据，其中，所述三个点为所述电池包竖直平面上的三个不共线的点。

可选地，在所述测量所述左半轴上同一圆周的六个点的三维坐标数据之前，所述方法包括：在所述左半轴的中部位置处取同一圆周上的六个点。

可选地，在所述测量所述右半轴上同一圆周的六个点的三维坐标数据之前，所述方法包括：在所述右半轴的中部位置处取同一圆周上的六个点。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的半轴夹角的测量方法，通过测量实体整车上的左半轴、右半轴和电机与减速机的安装面的数据，将测得的数据拟合以分别对应得到第一圆柱、第二圆柱和第一平面，再测量第一圆柱的轴线和第一平面的法线之间的夹角即为左半轴夹角，第二圆柱的轴线和第一平面的法线之间的夹角即为右半轴夹角。通过将实体整车上的测量对象转化拟合成虚拟的面和线，去除了实体整车中其他零件的干扰，使面和线的空间关系更加清楚，可直接测量线和线之间的夹角以得到左半轴夹角和右半轴夹角，使得测量的数据更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的半轴夹角的测量方法的流程图之一；

图2为本发明实施例提供的半轴夹角的测量方法的流程图之二；

图3为本发明实施例提供的整车的局部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的三维拟合图示意图；

图5为本发明实施例提供的现有技术测量半轴夹角的示意图。

图标：1－左半轴；2－减速机；3－安装面；4－电机；5－右半轴；6－右车轮；7－右前轴；8－减震器总成；9－电池包竖直平面；10－车身底盘；11－左车轮；15－车轮；16－半轴；17－数显水平仪；18－动力总成；20－第一圆柱；21－第一圆柱的轴线；22－第一平面的法线；23－第三平面；24－第一平面；24＇－转化第一平面；25－第二圆柱；26－第二圆柱的轴线；27－第二平面；27＇－转化第二平面；a－半轴夹角。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参照图1，本实施例提供一种半轴夹角的测量方法，是在整车状态下进行测量，半轴夹角包括左半轴夹角和右半轴夹角，左半轴夹角在实体整车中定义为左半轴1轴线与减速机2的差速器轴线的夹角，右半轴夹角在实体整车中定义为右半轴5轴线与减速机2的差速器轴线的夹角。本实施例的半轴夹角的测量方法包括：

s100、获取左半轴1坐标数据，根据左半轴1坐标数据拟合第一圆柱20，左半轴1为减速机2的差速器与左车轮11之间的连接轴。

具体地，如图3所示，在实体整车中，电机4与减速机2连接，减速机2里设置有差速器，差速器与电机4错开设置，差速器通过花键分别与左半轴1和右半轴5连接，左半轴1和左车轮11连接，右半轴5和右车轮6连接，此处的左车轮11和右车轮6为汽车的两个前轮。汽车的后轮同理按此推证，此处不再赘述。

如图4所示，获取左半轴1坐标数据，根据左半轴1坐标数据拟合第一圆柱20。

根据左半轴1坐标数据拟合第一圆柱20，使第一圆柱20成为左半轴1实体的虚拟模型，将实体的左半轴1从整车中“平移”出来，使实体转化成拟合成虚拟的面和线，去除了实体整车中其他零件的干扰，使面和线的空间关系更加清楚，方便后续直接测量线和线之间的夹角以得到左半轴夹角，使得测量的数据更加准确。

具体地，获取左半轴1坐标数据，根据左半轴1坐标数据拟合第一圆柱20还包括：测量左半轴1同一圆周上的六个点的三维坐标数据，根据六个点的三维坐标数据得到一个平面圆，沿轴线方向将圆拉伸得到第一圆柱20，轴线过平面圆的圆心且垂直于平面圆。

在测量左半轴1上同一圆周的六个点的三维坐标数据之前，还包括：在左半轴1的中部位置处取同一圆周上的六个点。

利用六点拟合一个圆柱的方法，用三坐标测针对左半轴1的中间轴杆处进行测量，在左半轴1的中部位置处取同一圆周上的六个点，分别测得该六个点的三维坐标数据，根据六个点的三维坐标数据得到一个平面圆，沿轴线方向将平面圆拉伸得到第一圆柱20，轴线过平面圆的圆心且垂直于平面圆，该圆柱体为第一圆柱20。

更进一步地，将六个点的三维坐标数据输入三维软件中得到一个圆，沿轴线方向将圆拉伸得到第一圆柱20，可以理解为，第一圆柱20即为左半轴1在三维软件中的虚拟模型，第一圆柱20是左半轴1在三坐标软件中拟合而成，具有与左半轴1相同的参数和空间关系。

在左半轴1中部位置处取六点，能比较真实地模拟左半轴1，使测量的数据更具代表性，更真实地反应左半轴1在整车上的实际空间关系，当然，也可以在左半轴1的其它位置处进行六点取值，只要能拟合成第一圆柱20，使拟合的第一圆柱20与实际的左半轴1之间的误差尽可能的小即可。

使用三维软件拟合使拟合出的第一圆柱20与左半轴1实体误差小，拟合数据精准。此处三维软件可为catiav5软件，catiav5是在一个企业中实现人员、工具、方法和资源真正集成的基础。其特有的“产品/流程/资源(ppr)”模型和工作空间提供了真正的协同环境，可以激发员工的创造性、共享和交流3d产品信息以及以流程为中心的设计流程信息。本实施例采用catiav5软件拟合数据，能是拟合所得的线或面精准，从而保证测量的精确度。当然，本实施例也可采用其他三维软件进行三维坐标数据拟合。

s110、获取右半轴5坐标数据，根据右半轴5坐标数据拟合第二圆柱25，右半轴5为减速机2的差速器与右车轮6之间的连接轴。

获取右半轴5坐标数据，根据右半轴5坐标数据拟合第二圆柱25还包括：测量右半轴5上同一圆周的六个点的三维坐标数据，根据六个点的三维坐标数据得到一个平面圆，沿轴线方向将平面圆拉伸得到第二圆柱25，轴线过平面圆的圆心且垂直于平面圆。

在测量右半轴5上同一圆周的六个点的三维坐标数据之前，还包括：在右半轴5的中部位置处取同一圆周上的六个点。

通过测量右半轴5在三维软件中拟合第二圆柱25与上述拟合第一圆柱20的方法同理，此处不在赘述。

s120、获取安装面3坐标数据，根据安装面3坐标数据拟合第一平面24，安装面3为电机4与减速机2的安装面3。

获取安装面3坐标数据包括：在安装面3上取三个点的坐标数据，其中，三个点为安装面3上的三个不共线的点。

具体地，利用三点确定一个平面的方法，用三坐标测针对安装面3进行测量，在该安装面3上任意取得三个不共线的点测量，根据这三个点的三维坐标数据在三坐标软件中拟合成一个平面，该平面即为第一平面24。

此处需要说明的是，电机4与减速机2的安装面3通过机加工成型，机加工成型的安装面3平面度高，误差更小，更有利于精准测量。

s130、测量左半轴夹角，左半轴夹角为第一圆柱的轴线21和第一平面的法线22之间的夹角。

具体地，首先在三维软件中作出第一圆柱的轴线21，该轴线即为左半轴1的轴线，同理作出第二圆柱的轴线26即为右半轴5的轴线。

再在三维软件中做出第一平面的法线22。

第一圆柱的轴线21和第一平面的法线22之间的夹角即为左半轴夹角。

需要说明的是，第一圆柱的轴线21和第一平面的法线22之间的夹角有两个角，其中一个为钝角，一个为锐角，本实施例所说的夹角均为锐角夹角。

本实施例中测得的左半轴夹角，是在三维软件中通过拟合整车实体的左半轴1和安装面3后，在三维软件中得出对应左半轴1的第一圆柱20，对应安装面3的第一平面24，再通过第一圆柱的轴线21和第一平面的法线22的夹角得出的三维软件中的左半轴夹角，可理解为三维软件中测得的左半轴夹角的数值即为实体整车中定义的左半轴夹角，通过后续对测得的左半轴夹角数值的判断，最终达到对实体整车中的半轴夹角进行修正的目的，避免整车的半轴夹角过大而影响用户驾驶。右半轴5同理推证。

s140、测量右半轴夹角，右半轴夹角为第二圆柱的轴线26和第一平面的法线22之间的夹角。

右半轴夹角与左半轴夹角同理推证，此处不再赘述。

本发明实施例提供的半轴夹角的测量方法的原理为：在实体整车中，差速器输出轴线是减速机2与电机4安装面3的法线，且差速器输出轴线始终垂直于该安装面3，所以在三维软件中拟合后，第一平面的法线22与差速器输出轴线平行，那么测量第一圆柱的轴线21和第一平面的法线22之间的夹角即可得到左半轴夹角，右半轴夹角同理推证。

本发明实施例提供的半轴夹角的测量方法，通过测量实体整车上的左半轴1、右半轴5和电机4与减速机2的安装面3的数据，将测得的数据在三维软件中拟合以分别对应得到第一圆柱20、第二圆柱25和第一平面24，在测量第一圆柱的轴线21和第一平面的法线22之间的夹角即为左半轴夹角，第二圆柱的轴线26和第一平面的法线22之间的夹角即为右半轴夹角。通过将实体整车上的测量对象移到三维软件中进行测量，去除了实体整车中其他零件的干扰，将实体转化拟合成三维软件中虚拟的面和线，以使面和线的空间关系更加清楚，可直接测量线和线之间的夹角以得到左半轴夹角和右半轴夹角，使得测量的数据更加准确。

测得左半轴夹角和右半轴夹角的目的是为了排查是否半轴夹角过大造成车辆加速时横摆或抖动，以备在整车出厂检验时进行即时调整，不影响出厂后的用户正常驾驶。在实际应用中，如测得的左半轴夹角和右半轴夹角不满足设计要求，测得左半轴夹角和右半轴夹角后，还需测量yz平面半轴夹角和xy平面半轴夹角，然后根据yz平面半轴夹角和xy平面半轴夹角对左半轴夹角和右半轴夹角进行调整。

如图2所示，半轴夹角还包括yz平面半轴夹角和xy平面半轴夹角，测量yz平面半轴夹角和xy平面半轴夹角的方法包括：

s200、测量电池包竖直平面9的坐标数据，根据电池包竖直平面9的坐标数据拟合第二平面27，电池包竖直平面9设置在车身的底盘上用于安装电池包，车身的底盘与电机4连接，电池包竖直平面9分别与安装面3和地面垂直。

如图3所示，电机4与车身底盘10连接，车身设在车身底盘10上，车身底盘10用于承接整个车身，车身底盘10上设有电池包竖直平面9，用于安装电池包给整体供电，电池包竖直平面9既垂直于安装面3，也垂直于地面。

测量电池包竖直平面9的坐标数据包括：在电池包竖直平面9上取三个点的坐标数据，其中，三个点为电池包竖直平面9上的三个不共线的点。

具体地，在电池包竖直平面9任意取三个不共线的点，测量这三个点的三维坐标数据，将这三个点的三维数据输入三维软件得到第二平面27，第二平面27即为电池包竖直平面9拟合而成。

s210、在第二平面27上测量第一圆柱的轴线21的投影和第二圆柱的轴线26的投影之间的夹角，作为第一平面半轴夹角。

具体地，将第一圆柱的轴线21和第二圆柱的轴线26分别投影到第二平面27，在第二平面27上测量第一圆柱的轴线21和第二圆柱的轴线26之间的夹角为第一平面半轴夹角，该第一平面半轴夹角即为yz平面半轴夹角。

x轴、y轴和z轴的方向如图3所示，z轴垂直于地面，y轴垂直于安装面3。

需要说明的是，如图3所示，第一平面24和转化第一平面24＇是同一个平面，第一平面24是在安装面3上取三点直接得到的平面，第一平面24＇可理解为是在安装面3上取四个点直接得到的平面。因此该第一平面24为三角形，为使测量者能直观得在平面内进行测量，又将该三角形的第一平面24扩展成四边形的转化第一平面24＇，转化第一平面24＇具有与第一平面24相同的参数和空间关系，与第一平面24为同一个平面，本实施例的第一平面24和转化第一平面24＇不存在差别，可进行互换。

第二平面27和转化第二平面27＇是同一个平面，同类推证，此处不再赘述。

s220、在第三平面23上测量第一圆柱的轴线21的投影和第二圆柱的轴线26的投影之间的夹角，作为第二平面半轴夹角，其中，第三平面23为第二平面27绕第一平面的法线22旋转90°得到的平面。

在三维软件中，将第二平面27绕第一平面的法线22旋转90°得到第三平面23。

具体地，将第一圆柱的轴线21和第二圆柱的轴线26分别投影到第二平面27，在第二平面27上测量第一圆柱的轴线21和第二圆柱的轴线26之间的夹角为第二平面半轴夹角，该第二平面半轴夹角即为xy平面半轴夹角。

测量半轴夹角的目的是为了排查是否半轴夹角过大造成车辆加速时横摆或抖动，以备在整车出厂检验时进行即时调整，而不影响出厂后的用户正常驾驶。因此，测得左半轴夹角、右半轴夹角、第一平面半轴夹角和第二平面半轴夹角后，需先根据左半轴夹角和右半轴夹角判断是否需要对其修正，再根据第一平面半轴夹角(yz平面半轴夹角)和第二平面半轴夹角(xy平面半轴夹角)判断如何对左半轴夹角和右半轴夹角进行修正。下述具体说明：

第一，判断是否需要修正左半轴夹角和右半轴夹角：

当左半轴夹角大于设计值时，对左半轴夹角进行修正；当右半轴夹角大于设计值时，对右半轴夹角进行修正。

一般地，左半轴夹角和右半轴夹角的设计值均为5°，也就是说，当左半轴夹角大于5°时，修正左半轴夹角；当右半轴夹角大于5°时，修正右半轴夹角。

第二，判断如何修正左半轴夹角和右半轴夹角：

根据第一平面半轴夹角(yz平面半轴夹角)和二平面半轴夹角(xy平面半轴夹角)判断。

具体地，在设计时，yz平面半轴夹角和xy平面半轴夹角也均具有其设计值，当测得的第一平面半轴夹角(yz平面半轴夹角)值大于yz平面半轴夹角的设计值时，通过降低车身高度来调整左半轴夹角或右半轴夹角。当测得的第二平面半轴夹角(xy平面半轴夹角)值大于xy平面半轴夹角的设计值时，通过调整电机4安装的前后位置来调整左半轴夹角或右半轴夹角。

第三，降低车身高度：

因电机4和车身固定的，减速机2和电机4连接，车身高度降低，则减速机2的高度也降低，随之减速机2内差速器的输出轴线高度也降低，而车轮15端是固定不变的，从而左半轴1与减速机2的差速器之间的相对位置改变，左半轴1轴线与减速机2的差速器轴线之间的夹角为左半轴夹角，因此左半轴夹角减小。右半轴5同理推证，右半轴5轴线与减速机2的差速器轴线之间的夹角为右半轴夹角，因此车身高度降低后，右半轴夹角也会减小。

具体地，降低车身高度的方法包括调整前轴配重或在前轴和车身之间安装减震器总成8，减震器总成8包含短弹簧。

前轴包括左前轴和右前轴7，左前轴的两端分别连接左车轮11和车身，右前轴7的两端分别连接右车轮6和车身。前轴用于承接车身的重量。前轴配重是指前轴载荷，即前轴所承受的重量，在车身上增加额外载重可达到前轴配重的目的。

而在前轴和车身之间安装包含短弹簧的减震器总成8，也可使车身高度降低。减震器总成8用于前轴和车身之间减震，当短弹簧压缩时，车身的高度降低。

第四，调整电机4的前后安装位置：

电机4与车身连接，车身上设有长条孔，螺钉穿过电机4安装孔和长条孔使电机4和车身固定，长条孔的设置可使电机4在车身上的位置可调节。调整电机4的前后安装位置即为调整电机4在x轴方向的位置，电机4与减速机2连接，电机4位置改变，减速机2位置随之改变，从而减速机2差速器位置改变，车轮15端固定不变，因此左半轴1与减速机2差速器之间的相对位置改变，从而左半轴夹角改变。

具体地，当电机4的位置向前调整时，如图3所示，即电机4沿x轴方向向靠近车身的方向移动，此时左半轴夹角减小，反之增大。右半轴夹角同理推证。

这样一来，通过第一平面半轴夹角和第二平面半轴夹角对左半轴夹角和右半轴夹角的修正，不使整车的半轴夹角过大，避免影响用户正常驾驶，提高用户舒适度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。