一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法

一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，包括以下步骤：第一步，汽车整车参数的输入；第二步，确定最佳虚拟样机模型；第三步，构建数学模型，设计变量由可控变量、环境噪声因素和动力学测试参数组成；第四步，确定个体性能偏好，分层次聚合后，以整体性能偏好函数求解优化稳健解；第五步，设计结果的验证。与现有技术相比，本发明的有益效果是将开发设计阶段、生产制造阶段、使用阶段的多种信息参数作为设计变量，并以所有个体性能偏好聚合而成的整体性能偏好函数求解优化稳健解，保证了汽车底盘全生命周期的优化性能和稳健性能。另外，以通过仿真对比确定的最佳底盘样机模型为设计平台，保证了底盘结构类型的最优性。
【专利说明】一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种汽车底盘设计方法，尤其是汽车底盘稳健设计方法，属于汽车设计【技术领域】。
[0002]【背景技术】:
在现有的汽车底盘设计中，一般采用经验法、对比法、基于底盘单系统或多系统集成设计的方法。经验法主要是依据经验公式对底盘的某些技术参数进行设计；对比法主要是与参考车型进行对比分析确定相关技术参数；基于底盘单一系统或多系统集成优化的设计方法主要是以汽车底盘的转向系统、悬架系统、制动系统等某一系统或多系统为平台进行优化设计或稳健优化设计。这些方法一般只是以底盘的某些技术参数为设计变量，以汽车使用阶段的某一种或几种运行状态的动力学测试参数为目标函数，稳健设计中也只考虑了安装误差、制造误差等生产制造阶段的不确定信息，没有将底盘全生命周期内各个阶段的信息进行集成优化，因此不能保证产品在全生命周期内，即开发设计阶段、生产制造阶段、使用阶段的优化性能和稳健性能。
[0003]
【发明内容】
:
针对现有技术的不足，本发明可以解决的问题是提出一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，首先通过多个底盘虚拟样机模型的仿真对比分析得到最佳的底盘样机模型，然后以最佳样机模型为平台，设计其数学模型，并将汽车底盘开发设计阶段、生产制造阶段、使用阶段的多种信息参数作为设计变量，以个体性能偏好函数表示，分层次全部聚合到整体性能偏好函数中，最后以整体性能偏好函数求解优化稳健解。这种方法保证了汽车底盘在全生命周期内的优化性能和稳健性能。
[0004]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，包括以下步骤:
第一步，汽车整车参数的输入，作为汽车底盘技术参数设计的基础数据；
第二步，确定汽车底盘最佳虚拟样机模型，调用底盘各子系统的参数化子模块，以输入的整车参数为基础，构建出多个不同结构类型的汽车底盘初始设计模型，并对比分析多种运行工况下的动力学特性，确定最佳的样机模型，并以此为基准构建数学模型及个体性能偏好函数；
第三步，构建汽车底盘的数学模型，以汽车底盘全生命周期为设计平台，将汽车底盘开发设计阶段、生产制造阶段、使用阶段的多种参数:可控变量、噪声因素、动力学测试参数作为设计变量，约束条件主要是指机构的尺寸约束、不发生运动干涉的条件等，目标函数为由所有个体性能偏好函数聚合而成的整体性能偏好函数；
第四步，偏好函数的定义，对可控变量、噪声因素、动力学测试参数等设计变量确定个体性能偏好函数，并分层次聚合到整体性能偏好函数中进行集成优化，以整体性能偏好函数求解优化稳健解，在求解过程中对权重系数进行偏好定义；
第五步，设计结果验证，将优化稳健解带入底盘虚拟样机模型中进行仿真验证，并与经验公式求解的数值以及底盘技术参数数据库中存储的车型对比，确认完善后得到最终的设计结果，同时将设计结果储存到底盘技术参数数据库中。
[0005]本发明的优点是:将汽车底盘开发设计阶段、生产制造阶段、使用阶段的多种参数作为设计变量，并以个体性能偏好函数表示，分层次聚合到整体性能偏好函数中，以整体性能偏好函数求解底盘技术参数的优化稳健解，保证了汽车底盘全生命周期的优化性能和稳健性能。另外，以通过仿真对比分析确定的最佳底盘虚拟样机模型为基准设计数学模型，保证了底盘结构类型的最优性。
[0006]【专利附图】

【附图说明】:
图1是本发明的技术路线示意图。
[0007]【具体实施方式】:
下面结合【专利附图】

【附图说明】本发明的最佳实施方式。
[0008]1.设计输入
首先输入整车的基本参数，主要包括整车的轴距、轮距、主销中心距、载荷、质心的位置、轮胎的主要参数，以及底盘技术参数:转向机构、行驶系统、制动系统的初始值和定义域，汽车使用中的噪声因素:载荷、制动力、转向力矩的初始值和定义域等。
[0009]2.确定最佳虚拟样机模型
以输入的整车基本参数为基准，利用参数化虚拟样机模型自动完成转向系统、制动系统、行驶系统等模块的装配，各模块划分如下
【权利要求】
1.一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，汽车整车参数的输入，作为汽车底盘技术参数设计的基础数据； 第二步，确定汽车底盘最佳虚拟样机模型，调用底盘各子系统的参数化子模块，以输入的整车参数为基础，构建出多个不同结构类型的汽车底盘初始设计模型，并对比分析多种运行工况下的动力学特性，确定最佳的样机模型，并以此为基准构建数学模型及个体性能偏好函数； 第三步，构建汽车底盘的数学模型，以汽车底盘全生命周期为设计平台，将汽车底盘开发设计阶段、生产制造阶段、使用阶段的多种参数:可控变量、噪声因素、动力学测试参数作为设计变量，约束条件主要是指机构的尺寸约束、不发生运动干涉的条件等，目标函数为由所有个体性能偏好函数聚合而成的整体性能偏好函数； 第四步，偏好函数的定义，对可控变量、噪声因素、动力学测试参数等设计变量确定个体性能偏好函数，并分层次聚合到整体性能偏好函数中进行集成优化，以整体性能偏好函数求解优化稳健解，在求解过程中对权重系数进行偏好定义； 第五步，设计结果验证，将优化稳健解带入底盘虚拟样机模型中进行仿真验证，并与经验公式求解的数值以及底盘技术参数数据库中存储的车型对比，确认完善后得到最终的设计结果，同时将设计结果储存到底盘技术参数数据库中。
2.按照权利要求1所述的一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，其特征在于，可控变量的偏好以经验公式的计算结果、仿真测试结果以及对比车型相应的设计值为依据进行定义，偏好函数可以是一次函数，也可以是其它类型的函数，或多个函数的组合函数。
3.按照权利要求1所述的一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，其特征在于，以汽车整车动力学性能为依据，对动力学测试参数确定个体性能偏好函数，并以汽车常用参数数值范围确定环境噪声因素的偏好。
4.按照权利要求1所述的一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，其特征在于，对于个体偏好集成函数和整体性能偏好函数的权重系数偏好，可以采用权重比方式确定，也可以采用其他方式确定。
5.按照权利要求1所述的一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，其特征在于，在配对比较矩阵中，可以按照用户的需求调整初始权重重要性比值，从而改变最终的权重偏好值。
6.按照权利要求1所述的一种基于全生命周期的汽车底盘技术参数稳健设计方法，其特征在于，在提交最终设计结果的同时，将本次设计结果储存到底盘技术参数数据库中。
【文档编号】G06F17/50GK103942392SQ201410165365
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】张蕾, 董恩国, 关志伟 申请人:天津职业技术师范大学