专利名称：一种制作轮胎包络面的方法
技术领域：
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种制作轮胎包络面的方法。
背景技术：
轮胎的包络面是指考虑整车在各种工况下，轮胎随车辆的悬架跳动以及车辆在转向运动时所占据的空间位置。轮胎包络面决定了轮罩和翼子板的开孔形状，甚至决定整车的造型，并且还可以检查轮胎在运动时是否与周边的部件发生干涉，如果发生干涉，还需要修改轮胎周边的部件，例如横向稳定杆、摆臂、管线路、车架等；同时轮胎包络面还可以为轮罩和挡泥板提供设计依据；另外，在整车设计过程中，轮胎包络面还有可能使根据整车架构所开发的轮距以及整车最小的转弯直径 做出调整，因此在整车项目的前期研发阶段，制作轮胎包络面是整车设计的一个重要环节。目前国内整车设计阶段中轮胎包络面的制作方法还处于初期的雏形阶段，具体地，根据设计经验使轮胎与周边的部件之间预留一定的空间，驾驶车辆在试验室或试车场地等典型路面上进行实际的道路试验，如果轮胎在运动过程中与周边的部件发生干涉，则要修改车辆的相关参数或轮胎周边的部件，然后再进行道路试验，如此反复，直到轮胎与周边的部件之间预留的空间足够大且在合理的范围之内。但是这种制作轮胎包络面的方法需要通过车辆的实际操作来实现，而且还需要反复的进行道路试验来验证，进而需要反复地修改轮胎周边的部件或车辆的参数，这样使得该方法在实施的过程比较繁琐，而且还可能导致整车的设计周期比较长、制作成本比较高。
发明内容
本发明的实施例提供一种制作轮胎包络面的方法，能够较好地缩短整车的设计周期以及降低制作成本。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案一种制作轮胎包络面的方法，包括通过三维软件模拟悬架运动来获取悬架相对于车身运动的三个以上第一参数值；通过三维软件模拟转向机构运动来获取转向机构相对于车身运动的三个以上第
二参数值；将所述三个以上第一参数值分别与每个所述第二参数值相互组合形成多个坐标点，使所述多个坐标点之间相互组合形成多个路径；通过三维软件模拟轮胎运动使所述轮胎沿每个所述路径运动所扫掠的面形成一个轮胎包络面，使多个所述轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面。进一步地，在所述使多个所述轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面之后，还包括通过三维软件模拟检查完整的轮胎包络面与所述轮胎周边的零件干涉关系。
其中，所述轮胎的外侧安装有防滑链。进 一步地，所述三个以上第一参数值位于所述悬架相对于车身运动的上极限参数值与下极限参数值以内。其中，所述三个以上第一参数值包括￥1、￥2、￥3、￥4、￥5 ；所述Y1表示车辆在承受上极限载荷的状态下的悬架位置参数；所述Y2表示车辆在承受满载的状态下的悬架位置参数；所述Y3表示车辆在承受半载的状态下的悬架位置参数；所述Y4表示车辆在承受空载的状态下的悬架位置参数；所述Y5表示车辆在承受下极限载荷的状态下的悬架位置参数。进一步地，所述三个以上第二参数值位于所述转向机构相对于车身运动的左转向极限参数值与右转向极限参数值以内。其中，所述三个以上第二参数值包括Xp X2、X3 ；所述X1表示车辆在左转向极限运动的状态下的转向机构位置参数；所述X2表示车辆在不转向运动的状态下的转向机构位置参数；所述X3表示车辆在右转向极限运动的状态下的转向机构位置参数。此外，所述第一参数通过所述悬架中减震器的压缩量表示；所述第二参数通过所述转向机构中齿条的行程表示。本发明实施例提供的一种制作轮胎包络面的方法，首先可以通过三维软件获取悬架相对于车身的三个以上第一参数值和转向机构相对于车身的三个以上第二参数值，然后将所述三个以上第一参数值分别与每个所述第二参数值相互组合形成多个坐标点，再将所述多个坐标点之间相互组合形成多个路径，接着通过三维软件模拟轮胎运动使所述轮胎沿每个所述路径运动所扫掠的面形成一个轮胎包络面，最后将多个轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面。由此可以看出，在整车的前期研发阶段，可以通过三维软件制作出完整的轮胎包络面，根据完整的轮胎包络面可以确定轮胎运动的空间，从而可以直接指导轮胎周边的零件设计，并且可以比较合理地布置轮胎周边的零件与轮胎之间的空间，较好地缩短了整车的设计周期，另外，还可以减少修改轮胎周边零件的次数，从而可以降低后期的制作成本。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。图I为本发明实施例制作轮胎包络面的方法的流程图；图2为本发明另一实施例制作轮胎包络面的方法的流程图；图3为本发明实施例中悬架的运动行程和转向机构的运动行程组合形成的Y-X坐标系;图4为本发明实施例中多个坐标点相互组合形成的多条路径的示意图。
具体实施例方式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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。如图I所示，为本发明制作轮胎包络面的方法的具体实施例，其中，包括步骤S10，通过三维软件模拟悬架运动来获取悬架相对于车身运动的三个以上第
一参数值；步骤SI I，通过三维软件模拟转向机构运动来获取转向机构相对于车身运动的三 个以上第二参数值；步骤S12，将所述三个以上第一参数值分别与每个所述第二参数值相互组合形成多个坐标点，使所述多个坐标点之间相互组合形成多个路径；步骤S13，通过三维软件模拟轮胎运动使所述轮胎沿每个所述路径运动所扫掠的面形成一个轮胎包络面，使多个所述轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面。本发明实施例提供的一种制作轮胎包络面的方法，首先可以通过三维软件获取悬架相对于车身的三个以上第一参数值和转向机构相对于车身的三个以上第二参数值，然后将所述三个以上第一参数值分别与每个所述第二参数值相互组合形成多个坐标点，再将所述多个坐标点之间相互组合形成多个路径，接着通过三维软件模拟轮胎运动使所述轮胎沿每个所述路径运动所扫掠的面形成一个轮胎包络面，最后将多个轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面。由此可以看出，在整车的前期研发阶段，可以通过三维软件制作出完整的轮胎包络面，根据完整的轮胎包络面可以确定轮胎运动的空间，从而可以直接指导轮胎周边的零件设计，并且可以比较合理地布置轮胎周边的零件与轮胎之间的空间，较好地缩短了整车的设计周期，另外，还可以减少修改轮胎周边零件的次数，从而可以降低后期的制作成本。下面结合图2来详细说明本发明实施例中制作轮胎包络面的方法，所述方法包括步骤S20，通过三维软件模拟悬架运动来获取悬架相对于车身运动的三个以上第
一参数值；悬架是汽车的车架与轮胎之间的动力连接装置，其作用是传递作用在轮胎和车架之间的力和扭矩，缓冲由不平路面传递给车架或车身的冲击力，并且可以衰减由此引起汽车的震动，以保证汽车能平顺地行驶，此时悬架在汽车行驶的过程中会发生上下跳动，而由于悬架与轮胎连接，因此可以通过悬架上下跳动可以表示轮胎的的运动状态，进一步通过三维软件对悬架的动力情况进行模拟，获取三个以上关于悬架运动的第一参数值。步骤S21，通过三维软件模拟转向机构运动来获取转向机构相对于车身运动的三个以上第二参数值；转向机构用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，转向机构可以保证各转向轮胎之间有协调的角度关系，因此可以通过转向机构的转向来反映轮胎的转向状态，进一步可以通过三维软件对转向机构的动力情况进行模拟，获取三个以上关于转向机构的第二参数值。
步骤S22，将所述三个以上第一参数值分别与每个所述第二参数值相互组合形成多个坐标点，使所述多个坐标点之间相互组合形成多个路径；通过建立坐标点，可以比较清楚的看出轮胎相对于车身的不同运动状态，将多个坐标点输入到三维软件的运动仿真模块中，并且使多个坐标点组合形成多个可以表示轮胎运动的路径；步骤S23，通过三维软件模拟轮胎运动使所述轮胎沿每个所述路径运动所扫掠的面形成一个轮胎包络面，使多个所述轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面；步骤S24，通过三维软件模拟检查完整的轮胎包络面与所述轮胎周边的零件干涉关系;如果完整的轮胎包络面与轮胎周边的零件发生干涉，则需要修改相关的零件，然后再进行步骤S24，直到不发生干涉为止，进而可以确定轮胎周围的运动空间。
在道路比较滑(例如结冰的路面)的情况下，轮胎通常要安装防滑链，因此在设计轮胎的运动空间还要考虑防滑链的所占的空间，这样在运动仿真模块模拟轮胎运动时，还要在轮胎的外侧安装防滑链，这样可以比较准确地确定轮胎的运动空间，进而使安装有防滑链的轮胎不会与周边的零件发生干涉。进一步地，所述三个以上第一参数值位于所述悬架相对于车身运动的上极限参数值与下极限参数值以内。这样包括悬架的两个极限参数值，可以使悬架在最大的行程范围之内运动，进而可以使轮胎包络面达到比较大的范围。为了便于清楚的说明本发明实施例中悬架的各个参数，如图3所示，将悬架的运动行程表示为Y轴，且推荐Y轴的原点为车辆在承受半载状态下的位置，此时悬架的第一参数值为0，本发明实施例中所述三个以上第一参数值可以包括Yp Y2、Y3、Y4、Y5，具体地所述Y1表示车辆在承受上极限载荷的状态下的悬架位置参数，即悬架相对于半载荷状态下悬架位置(O)的正跳动量；所述Y2表示车辆在承受满载的状态下的悬架位置参数，即悬架相对于半载荷状态下悬架位置(O)的正跳动量；所述Y3表示车辆在承受半载的状态下的悬架位置参数,此时参数值为O ;所述Y4表示车辆在承受空载的状态下的悬架位置参数，即悬架相对于半载荷状态下悬架位置(O)的负跳动量；所述Y5表示车辆在承受下极限载荷的状态下的悬架位置参数，即悬架相对于半载荷状态下悬架位置(O)的负跳动量。以上五个第一参数值比较有利于整车设计的分析，但是并不局限于本发明实施例所提供的五个第一参数值，例如还可以在本发明实施例中相邻的第一参数之间增加其它典型的第一参数值，增加坐标点的数量，这样可以增加轮胎的运动路径，进而增加轮胎包络面的数量，从而可以使最后制作出的完整的轮胎包络面比较精确。为了便于清楚的说明本发明实施例中转向机构的各个参数，再次结合图3，转向机构的转向行程表示为X轴，且推荐X轴的原点为车辆不转向的位置，此时转向机构的第二参数值为O ;结合上述由悬架的运动路径形成的Y轴，可以形成Y-X坐标系，且Y-X坐标系的基准原点A为由车辆在承受半载荷的状态下的第一参数值O和车辆在不转向状态下的第二参数值O组成。
本发明实施例中所述多个第二参数值可以包括Xp X2、X3，具体地所述X1表示车辆在左转向极限运动的状态下的转向机构位置参数，即转向机构相对于车辆不转向时(O)的负转动量；所述X2表示车辆在不转向运动的状态下的转向机构位置参数，此时参数值为O ;所述X3车辆在右转向极限运动的状态下的转向机构位置参数，即转向机构相对于车辆不转向时(O)的正转动量。同样地，以上三个转向参数值也比较有利于整车设计的分析，但是也并不局限于本发明实施例所提供的三个第二参数值，例如也可以在本发明实施例中相邻的第二参数值之间增加其它典型的第二参数值，这样可以进一步增加坐标点的数量以及轮胎的运动路径，进而可以进一步增加轮胎包络面的数量，从而可以使最后制作出的完整的轮胎包络面更加精确。
根据本发明实施例中所提供的五个第一参数值和三个第二参数值，可以形成坐标点A1 A15, A1 A15表示第一坐标点至第十五坐标点，每个坐标点表示所述轮胎相对于车身的运动位置。十五个坐标点可以提供轮胎相对于车身的十五个运动状态，以便于可以从这十五个运动状态中择优选取比较合理的运动路径。但是由于前文中提到第一参数值和第二参数值的数量均不限于本发明实施例，因此坐标点的数量可以视情况而定。此外，获取第一参数值通常要以悬架中的一个部件作为参考量，通过测量该部件的运动行程来表示第一参数值，因此在本发明实施例中，可以使所述第一参数通过所述悬架中减震器的压缩量表示；同理，所述第二参数可以通过所述转向机构中齿条的行程表示。结合上述的内容，本发明实施例中的三维软件可以采用CATIA软件，因此结合该软件，本发明实施例中轮胎包络面的制作方法具体可以包括通过CATIA模拟悬架相对于车身的运动，并通过减震器的压缩量获取五个第一参数值 YpY2JyY4J5，对应值为 79mm、42mm、0mm、-20mm、-50mm ；通过CATIA模拟转向机构相对于车身的运动，并通过转向机构的中齿条行程获取三个第二参数值Xi、X2、X3、，对应值为-80mm、0mm、80mm ；将五个第一参数值分别与每个第二参数值相互组合形成十五个坐标点，分别为A1(U)、A2 (O，79)、A3 (80，79)；A4 (-80，42)、A5 (0，42)、A6 (80，42)；A7 (-80，O)、A8 (0，O)、A9 (80，O)；A10 (-80，-20)、A11 (O，-20)、A12 (80，-20)；A13 (-80，-50)、A14 (O，-50)、A15 (80，-50)；将上述十五个坐标点输入到CATIA的运动仿真模块中，并将这十五个坐标点之间可以进行选择性地相互组合，并形成七个运动路径，如图4所示，可以分别为第一路径由八丨 八”八…八…八^八^ 八…八川為^组合形成；第二路径由A1'A8、A15组合形成；第三路径由A3、A8、A13组合形成；第四路径由A7、A8、A9组合形成；第五路径由A2、A5、A8、An、A14组合形成；
第六路径由A4、A5、A6组合形成；第七路径由A1(l、An、A12组合形成。通过CATIA的运动仿真模块模拟轮胎运动使轮胎沿七个路径分别运动，且形成七个轮胎包络面； 然后通过操作CATIA中的相关命令，将这七个所述轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面；再将完整的轮胎包络面加载到整车的三维模型中，并检查轮胎周边的零件与完整的轮胎包络面是否发生干涉，如果发生干涉，则需要修改相关的零件，重新检查完整的轮胎包络面与修改后的零件的干涉关系，直到不发生干涉为止，此时还可以确定轮胎运动的空间。其中，轮胎周边的零件可以为翼子板、防溅垫、纵梁、副车架等。需要说明的是，对于两轮驱动的汽车而言，例如当两轮驱动为前轮驱动时，这时转向机构只能驱动前轮转向，而后轮没有转向功能，这样以来前轮可以分别沿第一路径到第七路径运动，形成七个轮胎包络面，然后由七个轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面；而后轮由于没有转向功能，因此只能沿第五路径运动形成一个轮胎包络面，且通过该包络面确定后轮的运动空间。另外，在向CATIA的运动仿真模块中输入坐标点之前，需要将设计好的三维模型零件加载到该运动仿真模块的操作界面中，其中三维模型的零件包括轮胎、悬架、转向机构、副车架总成、摆臂等，然后操作CATIA的中相关的指令，在该操作界面中的三维模型零件之间添加运动副，使各个零件可以装配为具有多个自由度的轮胎运动机构，进而可以实现轮胎的模拟运动。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.ー种制作轮胎包络面的方法，其特征在于，包括 通过三维软件模拟悬架运动来获取悬架相对于车身运动的三个以上第一參数值； 通过三维软件模拟转向机构运动来获取转向机构相对于车身运动的三个以上第二參数值； 将所述三个以上第一參数值分别与每个所述第二參数值相互组合形成多个坐标点，使所述多个坐标点之间相互组合形成多个路径； 通过三维软件模拟轮胎运动使所述轮胎沿每个所述路径运动所扫掠的面形成ー个轮胎包络面，使多个所述轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面。
2.根据权利要求I所述的制作轮胎包络面的方法，其特征在于，在所述使多个所述轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面之后，还包括 通过三维软件模拟检查完整的轮胎包络面与所述轮胎周边的零件干涉关系。
3.根据权利要求2所述的制作轮胎包络面的方法，其特征在于，所述轮胎的外侧安装有防滑链。
4.根据权利要求I所述的制作轮胎包络面的方法，其特征在于，所述三个第一參数值位于所述悬架相对于车身运动的上极限參数值与下极限參数值以内。
5.根据权利要求4所述的制作轮胎包络面的方法，其特征在于，所述三个以上第一參数值包括YpYpHY5 ； 所述Y1表示车辆在承受上极限载荷的状态下的悬架位置參数； 所述Y2表示车辆在承受满载的状态下的悬架位置參数； 所述Y3表示车辆在承受半载的状态下的悬架位置參数； 所述Y4表示车辆在承受空载的状态下的悬架位置參数； 所述Y5表示车辆在承受下极限载荷的状态下的悬架位置參数。
6.根据权利要求4所述的制作轮胎包络面的方法，其特征在于，所述三个以上第二參数值位于所述转向机构相对于车身运动的左转向极限參数值与右转向极限參数值以内。
7.根据权利要求6所述的制作轮胎包络面的方法，其特征在干，所述三个以上第二參数值包括Xi、X2、X3 ； 所述X1表示车辆在左转向极限运动的状态下的转向机构位置參数； 所述X2表示车辆在不转向运动的状态下的转向机构位置參数； 所述X3表示车辆在右转向极限运动的状态下的转向机构位置參数。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制作轮胎包络面的方法，其特征在于，所述第一參数通过所述悬架中减震器的压缩量表示；
9.根据权利要求1-7任一项所述的制作轮胎包络面的方法，其特征在于，所述第二參数通过所述转向机构中齿条的行程表示。
全文摘要
本发明公开了一种制作轮胎包络面的方法，涉及汽车技术领域，为能够较好地缩短整车的设计周期以及降低制作成本而发明。所述制作轮胎包络面的方法包括通过三维软件模拟悬架运动来获取悬架相对于车身运动的三个以上第一参数值；通过三维软件模拟转向机构运动来获取转向机构相对于车身运动的三个以上第二参数值；将所述三个以上第一参数值分别与每个所述第二参数值相互组合形成多个坐标点；使所述多个坐标点之间相互组合形成多个路径；通过三维软件模拟轮胎运动使所述轮胎沿每个所述路径运动所扫掠的面形成一个轮胎包络面；使多个所述轮胎包络面组合形成完整的轮胎包络面。
文档编号G06F17/50GK102855361SQ20121033831
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者黄勇, 郭朋昆, 张铁军, 曾雷, 李磊, 李冬梅, 张海涛, 杜晓琳 申请人:长城汽车股份有限公司