汽车悬架缓冲块刚度及长度设计方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及车辆工程，具体涉及汽车悬架缓冲块刚度及长度设计方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、汽车悬架系统作为支撑整个车身结构的载体，犹如高楼大厦的根基，担负着严肃而伟大的使命，它是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的媒介，其功能是串联作用在车轮和车架之间的力和力矩，缓冲不平路面传给车身的冲击力，并缓解由此引起的震动，以保证汽车的平顺性，悬架系统综合多种作用力不仅影响着车的稳定性与操控性，还影响着乘车人的舒适性。

2、汽车悬架系统和驾乘人员对操稳、平顺性能要求的提高，各车辆对缓冲块长度、刚度的要求也相应的越来越高。缓冲块力学特性直接决定了悬架的总上跳行程、整车操纵稳定性、乘坐舒适性、车身的峰值载荷。上跳行程过大，会影响零件的布置空间，而上跳行程过小，又可能导致整车跳动时悬架吸能不足，影响乘坐舒适性。同时，缓冲块本身的蓄能能力又影响车身的峰值载荷，蓄能越大，车身峰值载荷越小，零部件的强度要求也越容易满足。而在满载状态下，缓冲块会受到压缩，缓冲块越软，满载压缩量越大，则离地间隙越小。此外，缓冲块还可以增加整车垂向刚度和侧倾刚度，在转向时为整车提供一定的侧向支撑，减小侧倾梯度。

3、如何提供汽车悬架缓冲块刚度及长度设计方法是本技术要解决及的技术问题。

技术实现思路

1、本发明专利目的在于合理的设计缓冲块的长度及刚度，鉴于此，本发明提供汽车悬架缓冲块刚度及长度设计方法、装置、设备及介质。

2、第一方面，本发明技术方案提供一种汽车悬架缓冲块刚度及长度设计方法，包括如下步骤：

3、建立悬架动力学模型；

4、对建立的悬架动力学模型进行平行轮跳仿真分析，当轮跳行程满足接触间隙行程目标值时，确认缓冲块间隙；

5、通过缓冲块上的点到接触点的距离以及所述缓冲块间隙，计算缓冲块的长度；

6、在满足所述缓冲块间隙下对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，当2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值时，确认缓冲块刚度；

7、读取轮跳行程与缓冲块受力的关系曲线，确认通过2g轮跳行程时的缓冲块力值，并根据所述缓冲块力值确定缓冲块压缩量l3；其中，2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值确认的缓冲块刚度为缓冲块压缩量l3及以下的缓冲块刚度；

8、在满足所述缓冲块间隙以及所述缓冲块刚度下再次对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，当5g轮跳行程满足轮跳极限行程目标值时，确认缓冲块压缩量l3以上调整后的缓冲块刚度；

9、输出缓冲块的长度以及所有缓冲块刚度。

10、作为本发明技术方案的进一步限定，建立悬架动力学模型的步骤之前包括：

11、通过整车性能设定接触间隙行程目标值、操稳极限行程目标值及轮跳极限行程目标值。

12、作为本发明技术方案的进一步限定，建立悬架动力学模型的步骤包括：

13、获取车型的悬架型式并解读悬架系统、转向系统的结构；

14、提取数模中的硬点；

15、建立悬架系统、转向系统、稳定杆模板；

16、在adams/car中的标准模式下，利用template中建立的模板建立悬架、转向、稳定杆的子系统；

17、将各子系统组装成一个装配体；

18、将提取的硬点输入到装配体中，编写属性文件，赋予装配体中，生成悬架动力学模型。

19、作为本发明技术方案的进一步限定，对建立的悬架动力学模型进行平行轮跳仿真分析，当轮跳行程满足接触间隙行程目标值时，确认缓冲块间隙的步骤包括：

20、输入初始的间隙值对建立的悬架动力学模型进行平行轮跳仿真分析，在后处理模块提取轮跳与缓冲块受力的关系曲线；

21、读取缓冲块刚受力时轮跳的行程，即接触缓冲块时的轮跳行程；

22、将接触缓冲块时的轮跳行程与设定的接触间隙行程目标值进行比对；

23、若接触缓冲块时的轮跳行程大于设定的接触间隙行程目标值，则减小悬架动力学模型中的间隙值；

24、若接触缓冲块时的轮跳行程小于设定的接触间隙行程目标值，则增大悬架动力学模型中的间隙值；

25、当接触缓冲块时的轮跳行程满足设定的接触间隙行程目标值时，确认悬架动力学模型中的间隙值为缓冲块间隙。

26、作为本发明技术方案的进一步限定，在满足所述缓冲块间隙下对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，当2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值时，确认缓冲块刚度的步骤之前包括：

27、计算操稳极限行程的轮芯载荷及轮跳极限行程的轮心载荷；

28、其中，操稳极限行程的轮心载荷：fl2g＝m*g/2；

29、轮跳极限行程的轮心载荷:fl5g＝5*(m满-m)*g/2；

30、fl2g：操稳的极限行程轮心载荷；

31、fl5g：轮跳极限行程的轮心载荷；

32、m：半载前轴或后轴质量；

33、m满：满载前轴或后轴质量；

34、m：前轴或后轴簧下质量。

35、g：重力加速度。

36、作为本发明技术方案的进一步限定，在满足所述缓冲块间隙下对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，当2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值时，确认缓冲块刚度的步骤包括：通过修改缓冲块属性文件中的缓冲块刚度使2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值，确认缓冲块刚度；具体包括：

37、在满足所述缓冲块间隙下对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，建立轮跳行程与轮心载荷的关系曲线；

38、通过计算的操稳极限行程的轮心载荷，在轮跳行程与轮心载荷的关系曲线上读取操稳极限行程轮心载荷下轮跳行程，即2g轮跳行程；

39、将2g轮跳行程与设定的操稳极限行程目标值进行比对；

40、若2g轮跳行程大于设定的操稳极限行程目标值，则修改缓冲块属性文件增大缓冲块刚度；

41、若2g轮跳行程小于设定的操稳极限行程目标值，则修改缓冲块属性文件减小缓冲块刚度；

42、当2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值时，确认缓冲块刚度。

43、作为本发明技术方案的进一步限定，在满足所述缓冲块间隙以及所述缓冲块刚度下再次对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，当5g轮跳行程满足轮跳极限行程目标值时，确认缓冲块压缩量l3以上调整后的缓冲块刚度的步骤包括：通过调整缓冲块压缩量l3以上的刚度使5g轮跳行程满足轮跳极限行程目标值，确认缓冲块压缩量l3以上调整后的缓冲块刚度；具体包括：

44、在满足所述缓冲块间隙以及确认的缓冲块刚度下再次对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，建立轮跳行程与轮心载荷的关系曲线；

45、通过计算的轮跳极限行程的轮心载荷，在轮跳行程与轮心载荷的关系曲线上读取轮跳极限行程轮心载荷下的轮跳行程，即5g轮跳行程；

46、将5g轮跳行程与设定的轮跳极限行程目标值进行比对；

47、若5g轮跳行程大于设定的轮跳极限行程目标值，则修改缓冲块属性文件只增大缓冲块压缩量l3以上的刚度；

48、若5g轮跳行程小于设定的轮跳极限行程目标值，则修改缓冲块属性文件只减小缓冲块压缩量l3以上的刚度；

49、当5g轮跳行程满足轮跳极限行程目标值时，确认缓冲块压缩量l3以上调整后的缓冲块刚度。

50、第二方面，本发明技术方案提供一种汽车悬架缓冲块刚度及长度设计装置，包括模型建立模块、缓冲块间隙仿真确认模块、缓冲块长度计算模块、缓冲块刚度仿真确认模块、缓冲块压缩量计算模块、缓冲块刚度仿真调整模块和输出模块；

51、模型建立模块，用于建立悬架动力学模型；

52、缓冲块间隙仿真确认模块，用于对建立的悬架动力学模型进行平行轮跳仿真分析，当轮跳行程满足接触间隙行程目标值时，确认缓冲块间隙；

53、缓冲块长度计算模块，用于通过缓冲块上的点到接触点的距离以及所述缓冲块间隙，计算缓冲块的长度；

54、缓冲块刚度仿真确认模块，用于在满足所述缓冲块间隙下对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，当2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值时，确认缓冲块刚度；

55、缓冲块压缩量计算模块，用于读取轮跳行程与缓冲块受力的关系曲线，确认通过2g轮跳行程时的缓冲块力值，并根据所述缓冲块力值确定缓冲块压缩量l3；其中，2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值确认的缓冲块刚度为缓冲块压缩量l3及以下的缓冲块刚度；

56、缓冲块刚度仿真调整模块，用于在满足所述缓冲块间隙以及所述缓冲块刚度下再次对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，当5g轮跳行程满足轮跳极限行程目标值时，确认缓冲块压缩量l3以上调整后的缓冲块刚度；

57、输出模块，用于输出缓冲块的长度以及所有缓冲块刚度。

58、作为本发明技术方案的进一步限定，该装置还包括预设值模块，用于通过整车性能设定接触间隙行程目标值、操稳极限行程目标值及轮跳极限行程目标值。

59、作为本发明技术方案的进一步限定，模型建立模块包括获取单元、硬点提取单元、模板建立单元、子系统建立单元、组装单元和模型生成单元；

60、获取单元，用于获取车型的悬架型式并解读悬架系统、转向系统的结构；

61、硬点提取单元，用于提取数模中的硬点；

62、模板建立单元，用于建立悬架系统、转向系统、稳定杆模板；

63、子系统建立单元，用于在adams/car中的标准模式下，利用template中建立的模板建立悬架、转向、稳定杆的子系统；

64、组装单元，用于将各子系统组装成一个装配体；

65、模型生成单元，用于将提取的硬点输入到装配体中，编写属性文件，赋予装配体中，生成悬架动力学模型。

66、作为本发明技术方案的进一步限定，缓冲块间隙仿真确认模块包括第一执行单元、第一轮跳行程读取单元、第一比对调整单元和第一确认单元；

67、第一执行单元，用于输入初始的间隙值对建立的悬架动力学模型进行平行轮跳仿真分析，在后处理模块提取轮跳与缓冲块受力的关系曲线；

68、第一轮跳行程读取单元，用于读取缓冲块刚受力时轮跳的行程，即接触缓冲块时的轮跳行程；

69、第一比对调整单元，用于将接触缓冲块时的轮跳行程与设定的接触间隙行程目标值进行比对；若接触缓冲块时的轮跳行程大于设定的接触间隙行程目标值，则减小悬架动力学模型中的间隙值；若接触缓冲块时的轮跳行程小于设定的接触间隙行程目标值，则增大悬架动力学模型中的间隙值；

70、第一确认单元，用于当接触缓冲块时的轮跳行程满足设定的接触间隙行程目标值时，确认悬架动力学模型中的间隙值为缓冲块间隙。

71、作为本发明技术方案的进一步限定，该装置还包括计算模块，用于计算操稳极限行程的轮芯载荷及轮跳极限行程的轮心载荷；

72、其中，操稳极限行程的轮心载荷：fl2g＝m*g/2；

73、轮跳极限行程的轮心载荷:fl5g＝5*(m满-m)*g/2；

74、fl2g：操稳的极限行程轮心载荷；

75、fl5g：轮跳极限行程的轮心载荷；

76、m：半载前轴或后轴质量；

77、m满：满载前轴或后轴质量；

78、m：前轴或后轴簧下质量。

79、g：重力加速度。

80、作为本发明技术方案的进一步限定，缓冲块刚度仿真确认模块包括第二执行单元、第二轮跳行程读取单元、第二比对调整单元和第二确认单元；

81、第二执行单元，用于在满足所述缓冲块间隙下对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，建立轮跳行程与轮心载荷的关系曲线；

82、第二轮跳行程读取单元，用于通过计算的操稳极限行程的轮心载荷，在轮跳行程与轮心载荷的关系曲线上读取操稳极限行程轮心载荷下轮跳行程，即2g轮跳行程；

83、第二比对调整单元，用于将2g轮跳行程与设定的操稳极限行程目标值进行比对；若2g轮跳行程大于设定的操稳极限行程目标值，则修改缓冲块属性文件增大缓冲块刚度；若2g轮跳行程小于设定的操稳极限行程目标值，则修改缓冲块属性文件减小缓冲块刚度；

84、第二确认单元，用于当2g轮跳行程满足操稳极限行程目标值时，确认缓冲块刚度。

85、作为本发明技术方案的进一步限定，缓冲块刚度仿真调整模块包括第三执行单元、第三轮跳行程读取单元、第三比对调整单元和第三确认单元；

86、第三执行单元，用于在满足所述缓冲块间隙以及确认的缓冲块刚度下再次对悬架动力学模型进行平行轮跳工况仿真分析，建立轮跳行程与轮心载荷的关系曲线；

87、第三轮跳行程读取单元，用于通过计算的轮跳极限行程的轮心载荷，在轮跳行程与轮心载荷的关系曲线上读取轮跳极限行程轮心载荷下的轮跳行程，即5g轮跳行程；

88、第三比对调整单元，用于将5g轮跳行程与设定的轮跳极限行程目标值进行比对；若5g轮跳行程大于设定的轮跳极限行程目标值，则修改缓冲块属性文件只增大缓冲块压缩量l3以上的刚度；若5g轮跳行程小于设定的轮跳极限行程目标值，则修改缓冲块属性文件只减小缓冲块压缩量l3以上的刚度；

89、第三确认单元，用于当5g轮跳行程满足轮跳极限行程目标值时，确认缓冲块压缩量l3以上调整后的缓冲块刚度。

90、第三方面，本发明技术方案还提供一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的汽车悬架缓冲块刚度及长度设计方法。

91、第四方面，本发明技术方案还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面所述的汽车悬架缓冲块刚度及长度设计方法。

92、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

93、(1)充分考虑了衬套、弹簧等弹性件变形对缓冲刚度及间隙的影响。

94、(2)接触缓冲块时的轮心行程决定了车辆乘坐舒适性和侧倾支撑感；采用动力学模型可以充分考虑悬架运动过程中缓冲块杠杆比的变化，使间隙设计的更准确，有利于车辆在行驶过小的凸起或凹坑时，不至于频繁的接触缓冲块，避免驾乘人员感觉不舒服；在转弯发生侧倾时，又能接触到缓冲块，缓冲块起到侧倾支撑的作用；

95、(3)2g轮跳行程反映的是轮胎离地时轮胎的跳动量，是操稳平顺性能的极限轮跳量，通过2g轮跳行程合理的设计，更有利于操稳平顺性能的设计；

96、(4)满载簧上5g轮跳行程确定轮胎的极限跳动量进行缓冲块限位，更有利于确定缓冲块受到的极限值，通过动力学模型，分析轮跳在2g、5g时的缓冲块压缩量，再通过属性文件确定缓冲块的力值，合理的设计缓冲块的刚度曲线。

97、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

98、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。