技术领域
[0001] 本
发明涉及车辆设计技术领域，特别涉及一种车辆运动部件仿真方法。本发明还涉及一种基于该车辆运动部件仿真方法的车辆运动部件仿真系统。
背景技术
[0002]
汽车可靠性是汽车产品
质量的重要特征，是决定汽车效能和寿命周期
费用的重要因素，其贯穿了汽车产品设计、定型实验、制造、保障支援等各个生产环节。对于整车开发，大体分为设计阶段、制造阶段、验证阶段，三者可称为产业的上游、中游和下游的关系，某些企业的决策者认为，检验产品可靠性是否存在隐患只能通过试验验证，而忽略上游的设计阶段的验证。殊不知，若设计不当，导致应
力集中之类的隐患就可能藏匿其中，上游污染，下游治理的代价势必会非常大。
[0003] 近年来，随着企业对产品设计阶段的重视程度逐步提升，仿真作为一种技术手段也越来越多的融入到设计初期，但是随之而来的问题也就越来越多。尽管需要进行仿真分析的项目的种类越来越多，但是可靠、准确的仿真分析方法却一直处于想象阶段，很难达到足够高的仿真
精度，从而导致仿真方法难以被认可。
[0004] 目前，通过台架试验的手段，来验证仿真分析方法的正确性，在各大主机厂已经很常见。例如基于副车架的
刚度试验所得到的结果，通过修正仿真分析模型，达到和试验刚度值误差非常小的结果，能够很好的证明仿真技术手段的可行性。
[0005] 不过，现有的针对产品结构的仿真技术手段，却往往停留在想象阶段，人们往往认为只要符合结构的运动趋势，人为的定义约束条件，使其尽量达到所分析零部件的运动状态即可，这种方法对如上面章节提到的台架试验等相对静止的零部件分析来说，是可行的。但是对一个运动的系统来说，例如SUV车型的后
主减速器，在其用户使用过程中，相对于复杂的路面，其运动状况是非常恶劣的，很难通过台架试验来检验仿真方法的正确性，也很难通过调整模型达到一定高度的仿真精度。
[0006] 而如果忽略所要分析零部件所处的环境，尤其是该环境是复杂的机械系统时，整个机械系统对其影响是难以想象的，此时再根据想象制定仿真分析方法，难以表现出结构的真实受力、运动状态，甚至会导致仿真结果和实际结果相差甚远的问题。
发明内容
[0007] 有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆运动部件仿真方法，以能够提供一种针对于车辆运动部件的可具有较高仿真精度的仿真方法。
[0008] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0009] 一种车辆运动部件仿真方法，该仿真方法包括如下的步骤：
[0010] s1、构建具有待仿真部件的试验车辆；
[0011] s2、由所述试验车辆的动力装置向所述待仿真部件输入动力，开始试验；
[0012] s3、采集所述试验车辆的运行数据，以及对所述待仿真部件进行检测获得的试验数据；
[0013] s4、对采集的所述运行数据和所述试验数据进行处理，获取相匹配的所述运行数据和所述试验数据；
[0014] s5、根据所获取的所述运行数据及所述试验数据，建立所述待仿真部件的仿真模型；
[0015] s6、将部分所述试验数据输入所述仿真模型，获得其它部分的所述试验数据所对应的仿真值；
[0016] s7、将所述仿真值与相应的所述试验数据进行对比，若所述仿真值和所述试验数据具有较高的相关性，则判定所述仿真模型正确。
[0017] 进一步的，所述运行数据包括所述试验车辆的
发动机输出
扭矩、
发动机转速、车辆GPS
信号及车速。
[0018] 进一步的，所述运行数据通过所述试验车辆的CAN总线获得。
[0019] 进一步的，所述试验数据包括所述待仿真部件的结构
应力、
加速度和扭矩。
[0020] 进一步的，所述结构应力通过应变片获得，所述加速度通过加速度
传感器获得，所述扭矩通过扭矩传感器获得。
[0021] 进一步的，检测所述结构应力的所述应变片采用单片结构；所述扭矩传感器采用应变片扭矩传感器，且所述应变片扭矩传感器的检测信号通过无线模
块输出。
[0022] 进一步的，通过GlyphWorks
软件对所述运行数据和所述试验数据进行处理。
[0023] 进一步的，所述待仿真部件为主减速器。
[0024] 相对于
现有技术，本发明具有以下优势：
[0025] 本发明的车辆运动部件仿真方法通过试验车辆的运行数据及待仿真部件的检测数据建立仿真模型，且通过对仿真模型仿真值与试验数据的相关性对比来判断仿真模型是否正确，从而能够利用理论、试验、仿真三者相结合的方式，通过试验数据和仿真数据之间的相互验证，建立适于待仿真部件的仿真模型，以此可针对于车辆运动部件获得具有较高仿真精度的仿真方法，而有着很好的实用意义。
[0026] 本发明的另一目的在于提出一种车辆运动部件仿真系统，该仿真系统包括：
[0027] 试验车辆，所述试验车辆上装设有待仿真部件；
[0028]
数据采集模块，所述数据采集模块用于对所述试验车辆的运行数据，以及对所述待仿真部件进行检测的试验数据进行采集；
[0029]
数据处理模块，所述数据处理模块用于对采集的所述运行数据及所述试验数据进行处理，以获得相匹配的所述运行数据和所述试验数据；
[0030] 仿真模型构建模块，所述仿真模型构建模块用于根据所获得的所述运行数据和所述试验数据建立所述待仿真部件的仿真模型；
[0031] 仿真标定模块，所述仿真标定模块用于将部分所述试验数据输入所述仿真模型，以获得其它部分的所述试验数据所对应的仿真值，并将所述仿真值与相应的所述试验数据进行对比，以判定所述仿真值和所述试验数据是否具有较高的相关性。
[0032] 进一步的，所述运行数据包括所述试验车辆的发动机输出扭矩、发动机转速、车辆GPS信号及车速；所述试验数据包括所述待仿真部件的结构应力、加速度和扭矩。
[0033] 本发明的车辆运动部件仿真系统，可利用上述的仿真方法建立针对于车辆运动部件的具有较高仿真精度的仿真模型，而有着很好的实用意义。
附图说明
[0034] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0035] 图1为本发明实施例所述的车辆运动部件仿真系统的构成图；
具体实施方式
[0036] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0037] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0038] 实施例一
[0039] 本实施例涉及一种车辆运动部件仿真方法，该仿真方法用于对车辆上的运动部件进行仿真，以期能够获得针对于该运动部件的具有较高仿真精度的仿真模型。本实施例的车辆运动部件例如可为位于车辆后桥的主减速器，在车辆使用过程中，主减速器内部件因需传递车辆动力装置的扭矩至
车轮，而处于运动状态。当然除了主减速器，本实施例中所述的运动部件亦可为车辆上的类似于主减速器的其它结构。
[0040] 本实施例中即以主减速器的仿真建模过程为例对该车辆运动部件仿真方法进行具体说明，其它类同于主减速器的运动部件的仿真方法与下述基本相同，本实施例将不再赘述。
[0041] 本实施例的车辆运动部件仿真方法具体包括如下的步骤：
[0042] 步骤s1：构建具有待仿真部件的试验车辆；
[0043] 步骤s2：由所述试验车辆的动力装置向所述待仿真部件输入动力，开始试验；
[0044] 步骤s3：采集所述试验车辆的运行数据，以及对所述待仿真部件进行检测获得的试验数据；
[0045] 步骤s4：对采集的所述运行数据和所述试验数据进行处理，获取相匹配的所述运行数据和所述试验数据；
[0046] 步骤s5：根据所获取的所述运行数据及所述试验数据，建立所述待仿真部件的仿真模型；
[0047] 步骤s6：将部分所述试验数据输入所述仿真模型，获得其它部分的所述试验数据所对应的仿真值；
[0048] 步骤s7：将所述仿真值与相应的所述试验数据进行对比，若所述仿真值和所述试验数据具有较高的相关性，则判定所述仿真模型正确。
[0049] 具体而言，本实施例中试验车辆采用现有车辆即可，主减速器于车辆上的装设亦可参照现有结构，在此将不再对此进行详述。本实施例中前述的试验车辆的动力装置即为车辆的发动机，发动机输出动力经
变速器及
分动器传递于
传动轴，传动轴与主减速器的输入端相连，而将动力传递至主减速器，由此，发动机的扭矩传输到主减速器及主减速器安装
支架。传递至主减速器的扭矩再经由与主减速器输出端连接的半轴传递至车轮，并最终传递于地面上，以实现对车辆的运动驱使，而传递至主减速器支架的扭矩则最终传递于副车架以及
车身上。
[0050] 本实施例中，前述的所采集的试验车辆的运行数据包括发动机输出扭矩、发动机转速、车辆GPS信号以及车速，其中，上述各数据均可通过布设于试验车辆上的CAN(Controller Area Network)总线，从装设于车辆上的扭矩、速度及GPS检测模块获得，车辆CAN总线的结构和其对车辆运行数据的采集，以及各检测模块对车辆
发动机扭矩、转速，车辆速度、
位置的检测仍可参见现有技术，本实施例中不再对此进行叙述。
[0051] 本实施例中，前述的对待仿真部件进行检测的试验数据，也即主减速器的检测数据则包括主减速器壳体的结构应力、主减速器整体随车辆运行所具有的加速度，以及主减速器所传递的扭矩。其中，上述结构应力的检测可通过于主减速器壳体上粘贴应变片获得，该应变片在粘贴时应注意需避开能够引起应力集中的区域，且应变片也应选择结构平缓、受力单一的位置进行粘贴，以减少除结构本身力学传递之外的其它因素对主减速器结构的影响。
[0052] 为使得检测结构应力的应变片可粘贴于适宜的位置，本实施例中在粘贴应变片之前可采用先对主减速器进行初步仿真分析，以此选择合适粘贴位置的方法。此外，本实施例中还应注意的是，用于检测结构应力的应变片也应选择单片结构，而不应使用应变花。此是由于单片结构的应变片受力较单一，基本上能够体现出贴片位置的单向拉压状态，更适合与后续仿真模型的仿真数据进行比较。而应变花所采集的应力是贴片位置的加权平均值，并不能体现出在某个方向上的应力值。
[0053] 本实施例中，上述主减速器加速度的检测可采用同样粘贴于主减速器壳体上的加速度传感器，在粘贴时其也应注意需粘贴至较平的区域，以便能够找准方向，避免加速度采集不准确。此外，需要说明的是，在加速度数据采集完成后，还应将三向(x、y、z)的加速度和整车
坐标系进行坐标转换，以便于后续仿真模型计算过程中的方向不出差错。
[0054] 本实施例中，上述用于主减速器扭矩检测的为扭矩传感器，且该扭矩传感器具体可采用粘贴于半轴上的应变片扭矩传感器，而进一步的，为保证扭矩检测信号的准确，在开始试验之前，还需在扭转试验机上对半轴进行标定，以测定相应的扭矩值下的应变片传感器的
电信号值。同时，由于半轴随车轮一起转动，车辆行驶中会产生一定热量，且因车辆排气筒一般会与半轴之间存在交叉区域，故而应变片扭矩传感器的粘贴位置也应避开较热的区域，以免热力场对扭矩传感器的检测带来影响。
[0055] 此外，本实施例中由于应变片扭矩传感器为粘贴于半轴上，而半轴属于转动结构，不宜于通过布线进行
信号传输，因此对于扭矩传感器的检测信号本实施例为采用无线模块进行输出，无线模块采用现有结构即可，其固定于半轴上并与应变片扭矩传感器相连接，且无线模块同应变片扭矩传感器一起随半轴旋转。在无线模块固
定位置的选择上，考虑在轮跳时，半轴于车辆高度方向(z向)的跳动是否会对无线模块带来磕碰即可。
[0056] 本实施例中在采集车辆运行数据以及主减速器的试验数据后，具体利用GlyphWorks软件对运行数据和试验数据进行处理，以滤去异常数据与干扰数据，而获得有效的检测数据，然后再通过对各项数据之间关系的观察，而获得如前所述的相匹配的运行数据和试验数据。值得说明的是，这里所说的运行数据与试验数据之间的相匹配，也即主减速器的实时工况与车辆的工况相符，例如，在检测的半轴扭矩为546Nm的最大值，且主减速器的加速度分别为X向2.3g、Y向-2g、Z向5g时，观察车辆GPS信号，此时车辆具有瞬时加速，在6s时间内实现了0-60Km/h的加速工况，此即表明运行数据和试验数据之间的相符，二者为相匹配的情形。
[0057] 本实施例中通过所获取的车辆运行数据以及主减速器的试验数据建立主减速器的仿真模型时，可为应用ANSA及ABAQUS两个软件，具体建模过程与现有车辆结构的仿真建模方法相同，在此不对此进行赘述。在主减速器的仿真模型建立完毕后，即可将主减速器的部分试验数据，比如加速度数据和扭矩数据输入仿真模型中，并通过仿真模型的计算获得主减速器其它部分试验数据，如结构应力数据所对应的仿真值。
[0058] 在通过仿真模型计算出结构应力的仿真值后，便可将该仿真值与其所对应的试验检测获得数据进行比较，如果仿真值和试验数据具有较高的相关性，也即仿真值和试验数据接近，便能够判定所建立的仿真模型为正确的，可利用该仿真模型对主减速器进行应力、疲劳等分析。若仿真值与试验数据相关性不高，则表示所建立的仿真模型不正确，此时则需要分析数据，以重新建立模型。
[0059] 在利用仿真模型计算仿真值，以及在仿真值与试验对比方面，本实施例中还应注意的是，试验中对主减速器结构应力的检测应于多个不同的位置获得各测点的应力数据，与此相对应的，通过仿真模型所获得主减速器的应力仿真值，也应该是多个测点的应力仿真值，且这多个应力仿真值所对应的主减速器上的位置必须与试验中主减速器上粘贴应力检测应变片的位置一一对应。
[0060] 本实施例的车辆运动部件仿真方法通过试验车辆的运行数据及待仿真部件的检测数据建立仿真模型，且通过对仿真模型仿真值与试验数据的相关性对比来判断仿真模型是否正确，从而能够利用理论、试验、仿真三者相结合的方式，通过试验数据和仿真数据之间的相互验证，建立适于待仿真部件的仿真模型，以此可针对于车辆运动部件获得具有较高仿真精度的仿真方法，而有着很好的实用意义。
[0061] 实施例二
[0062] 本实施例涉及一种基于如实施例一的车辆运动部件仿真方法的车辆运动部件仿真系统，如图1所示，该仿真系统具体包括试验车辆10、数据采集模块20、数据处理模块30、仿真模型构建模块40和仿真标定模块50。
[0063] 其中，本实施例中在试验车辆10上装设有如实施例一所述的主减速器的待仿真部件，数据采集模块20用于对试验车辆10的运行数据，以及对主减速器进行检测的试验数据进行采集，数据处理模块30用于对采集的运行数据与试验数据进行处理，以用于获得相匹配的运行数据和试验数据，仿真模型构建模块40用于根据所获得的运行数据和试验数据建立主减速器的仿真模型，仿真标定模块50则用于将部分试验数据输入所建立的仿真模型，以获得其它部分的试验数据所对应的仿真值，并将仿真值与相应的试验数据进行对比，从而判定仿真值和试验数据是否具有较高的相关性，而实现对仿真模型正确与否的标定。
[0064] 本实施例中与实施例一中叙述相同的，所采集的试验车辆的运行数据包括试验车辆的发动机输出扭矩、发动机转速、车辆GPS信号及车速，而采集的主减速器的试验数据包括结构应力、加速度和扭矩，上述各数据同样采用如实施例一中提出的检测结构及方式进行检测采集即可。此外，本实施例中的数据处理模块30、仿真模型构建模块40和仿真标定模块50均为现有计算机上采用相应处理软件的相关模块即可。
[0065] 本实施例的车辆运动部件仿真系统在具体应用时，可参照实施例一中所述的仿真方法。本实施例的仿真系统可利用实施例一中的仿真方法建立针对于如主减速器等车辆运动部件的具有较高仿真精度的仿真模型，而有着很好的实用意义。
[0066] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
