样车整车姿态设定作业指导书

车辆姿态设计作业指导书准备：日期：审计：日期：批准日期：发布日期：实施日期：前言为了规范五个中心现有的车辆姿态设置，结合五个中心开发车辆模型的经验，专门编写了车辆姿态设置操作说明书。目的是确保五个中心的设计者有一个计划来根据规范设定车辆的姿态。减少引起误差的环节，保证坐标和控制误差的统一；为下一步的设计分析提供准确的基础数据。本标准将于2011年XX月开始实施。本标准由该研究所第五中心提出。本标准由技术标准处管理。本标准主要起草人是：XXX目录车辆姿态概述(1两车姿态设定过程(2三车姿态设定过程(23.1接地线的确定(23.2坐标系确定(43.3建模设计(63.4车辆姿态设计(73.5东部时间阶段车辆姿态审查(13四个结论(13车辆姿态综述车辆姿态是指空载(K)、半负载(D)、满载(A)、自由状态(R)四种状态，是客车的重要参数，涉及重量控制、建模、车辆视觉、碰撞和超车等诸多因素。在整车数字化设计过程中，整车的不同姿态通过地面线与整车坐标系的相对关系来反映。完整的车辆坐标系是指由车辆制造商在初始设计阶段确定的三个正交参考平面组成的坐标系，这三个参考平面为：y参考平面：车辆纵向对称平面；X参考平面：垂直于Y参考平面，并在半负荷下穿过前轮中心线和Y参考平面交点的垂直平面。z参考平面：垂直于y和x参考平面的水平面。(地板桁条下平面是Z0平面；也就是说，在数字化设计的过程中，车身的地板与整车的坐标系是平行的关系，所以在反映整车的姿态时，以车身为基础，通过调整悬架弹簧来实现轮胎的不同加载状态，然后通过轮胎与地面的相对关系来反映不同的地线状态，如下图1所示。由于接地线的改变主要是通过调整悬架弹簧来实现的，因此在设计过程中需要确定前后悬架的弹簧参数，然后通过相应的接地线状态来验证其是否能满足各方面的要求。如果没有，则需要重复执行，直到满足要求。当弹簧的参数特性能够使各种载荷下的姿态满足各种要求时，弹簧参数就是整车的最终设计结果。因此，整个车辆姿态设计过程实际上就是前后悬架弹簧参数的设定过程。图12.车辆姿态设定过程3.整个车辆姿态设定过程3.1接地线的确定为了设置车辆姿态，即接地线，应首先确定初始设计硬点。概念设计的输入条件之一是确定车辆结构。框架的重要任务之一是选择或重新设计适合车型定位和要求的底盘。底盘确定后，将确定悬挂结构。目前，地面线的固定资本是根据基准样车计量的。利用平台和平台上的三个坐标点数据作为地面参考，得到空、半、满三种状态下各状态下车轮中心和地面的不同位置。具体流程如下：3.1.1将样车放在测量平台上，将胎压调整到样车要求的范围内，即XXXXkPa3.1.2根据国家标准将车辆调整到准备质量状态；3.1.3托起车身，使车轮悬空；旋转车轮，用铅笔在车轮中间画一条四轮中心交叉线。图3-1车轮中心确定3.1.4坐标系：由三个坐标测量定义车辆纵向对称平面为Y 0参考平面图3-2调整车辆3.1.6，在车辆上放置沙袋，使车辆处于半负载状态，并多次摇动车辆，使悬架处于半负载应力状态。重复步骤1.1.5，在四个车轮中心点上。3.1.7在车辆上放置沙袋，使车辆处于满载状态，并多次摇晃车辆，使悬架达到满载状态。重复步骤1.1.5，在四个车轮中心点上。3.1.8整理打点得到的样车数据，得到样车在不同姿态下的车轮中心位置和各姿态的地面。表1车轮中心位置(示例车辆姿态前轴中心z坐标(mm后轴中心z坐标(mm车辆倾角(空载设计负荷(半负荷满载车轮空载至设计负载跳动(z方向满载车轮的设计载荷跳动(z方向图3-3空车、半车、满车和车轮中心3.2坐标系的确定3.2.1车辆坐标系的输入条件3.2.1.1车辆坐标系要求：X0位于前轮的中心(在设计状态下，Y0车辆位于左右对称的中心，Z0位于地板下方的平面，即纵梁上方的平面)。3.2.1.2车辆坐标系的确定是在样本车辆点云采集的初始阶段进行的。默认的点云处理软件是美国EDS公司生产的Imageware。作为确定坐标系的第一步，3.2.1.3要求在同一初始坐标系中获得以下五个点云，即：(1)设计状态下半负荷前轮轮心坐标值的坐标测量(左右胎压基本相等，车轮对中；(2)整车外表面的点云；(3)白体点云；(4)平面和纵梁下相对水平的楼板点云(最好擦去楼板胶，尽可能扫描车身安装孔的三坐标打点数据。3.2.2车辆坐标系的确定方法3.2.2.1 Y/0坐标系的确定(身体对称调整基于车身安装孔的三坐标打点数据，在车身地板的左右侧纵梁上选择四个对应的基准孔(一般取地板纵梁上的主焊丝定位孔，将对应的两个孔的中心分别作为直线，得到两条直线L1和L2， 然后将两条直线的中点作为直线L3，将直线L1的中点作为坐标原点，使得坐标系的原点在直线L1的中心，并且X轴平行于直线L3。对白车身关键孔位置硬点的对称性和位置进行偏差分析，并根据检查结果调整工作坐标系，循环工作坐标系，直至镜像形成的右点云与最初采集的左点云误差控制在90%以上，点云面积在1毫米以内，左右对称度满足设计要求。3.2.2.2 Z/0坐标系的确定(身体水平度的调整在车身的点云上，选择一段理论上水平的前部和后部(例如：门槛梁、地板下纵梁等)。)，切割两条垂直于Y轴的剖面线，模拟直线L4和L5，测量直线与X轴的夹角。工作坐标系围绕Y轴旋转，直到L4和L5的前端和后端的Z值基本相等。垂直Y轴与剖面线紧密相交，并寻找水平参考特征(门槛梁或地板下纵梁，检查车身的前后水平度，并将与X轴的夹角控制在0.05以内)。重复上述步骤，直到水平度符合设计要求。3.2.2.3确定坐标系的原点根据三个坐标测量的半承载前轮车轮中心的坐标值，用一条直线“L6”将两个点连接起来。工作坐标系沿X轴移动，使“L6”的中点坐标X=0。选择前地板的下平面(纵梁的上平面较大，工作坐标系沿Z轴移动，因此坐标Z=0位于大平面上。经过以上步骤，点云被转换成t整车底盘悬架的硬点通常在设计载荷时根据原平台悬架的硬点关系来处理，当前设计的布局硬点根据当前设计的车型通过相应的调整来确定。当车型改变、性能要求改变时，在确定整车结构时，需要调整悬架的部分零件和硬点，并与标准车型进行性能仿真对比，确定悬架的设计硬点。车辆部门根据最终形状分配每个系统的质量，并确定质量目标。根据载荷情况，控制各载荷阶段的前后载荷分布，得到空载、单驾驶员状态载荷、半载荷、满载和前后悬架载荷。设计中车辆参数的变化，尤其是载荷分布和舒适性要求的变化，需要重新设置弹簧参数。以下描述将以某车型的前悬架和后悬架为例来说明：图3-6麦弗逊独立悬架图3-7双横臂独立悬架3.3.1悬架系统设计的输入条件表2设计输入参数列表参考样车设计模型质心高度(mm空载满载前履带(mm后履带(mm车辆整备重量(kg最大总质量(kg前轴载荷(kg空载满负荷轴载后(千克空载满载前悬架的非簧载质量(千克)3.3.2弹簧刚度弹簧刚度计算公式为：前螺旋弹簧近似为圆柱形螺旋弹簧：以前n 8D Gd 31411=Cs (1后螺旋弹簧是圆柱形螺旋弹簧：在.之后n 8D Gd 32422=Cs (2其中：克为弹性剪切模量79000牛顿/平方毫米d是螺旋弹簧丝的直径，前螺旋弹簧丝的d1=mm，后螺旋弹簧丝的d2=mm1D是前螺旋弹簧的中间直径，D1=mmD2是后螺旋弹簧的中间直径，D2=mmn是弹簧的有效圈数。根据汽车设计(刘伟新介绍的方法，判断前螺旋弹簧的有效圈数为一个圆，即n=之前；后螺旋弹簧的有效圈数是一个圆，即n在=之后。前螺旋弹簧：的刚度=N/mm后螺旋弹簧：的刚度最后n个8D Gd 32422=Cs=N/mm前螺旋弹簧：1Cs的刚度=N/mm；后螺旋弹簧：2 cs的刚度=n/mm。3.3.2悬架偏置频率的计算悬架系统将车身和车轮弹性连接在一起，因此由弹性元件及其支撑的质量组成的振动系统决定了车身的振动频率，这是影响车辆平顺性的重要性能指标之一。图3-8满载时前悬架刚度计算示意图14118n Gd D Cs之前=3.3.2.1前悬架刚度计算根据力的平衡，示意图中有：F A=G Cos F R=G Cos P/u=fa /fbFB=fa/cs1fa=f r/C1 C1=2(ucos/PCOSCS1 C1为前悬架刚度用公式(3)计算C1=牛顿/毫米；3.3.2.2前悬架偏移频率的计算前悬架偏置：医学中心=(赫兹M1零点是前悬架的空载簧上质量，m1零点=kg空载偏置：牛零=赫兹M1满是前悬架的全簧载质量，m1满=kg满载偏置频率：牛满=赫兹3.3.3.3后悬架偏置频率计算设计车的后桥载荷m2轴距=kgM2轴满=千克；从空载到满载，后悬架变形h2=mm。则后悬架刚度C2=(m2轴满-m2轴空9.8/H2=N/mm；根据公式，计算出：后悬架空载偏置：空的Pi？=；其中C2是后悬架刚度；M2空是后悬挂负载弹簧上的质量，m2空=kg。后悬架满载偏置：全部全部=赫兹；M2满是后悬架满载时的簧上质量，m2满=kg。3.3.3悬架静态挠度计算静态挠度也是代表悬架性能的一个参数，c通过以下公式计算mg f c=其中fc为静态挠度，单位mm。m是簧上质量，单位为千克；g是重力加速度，单位为m/s 2。根据公式(4)，前悬架的空载静态挠度为：f=11C通用汽车空的=mm前悬架满载静态挠度：f=11CG m已满=在确定悬架刚度和偏转频率时，车辆部门需要控制前后偏转频率比，使其满足车辆乘坐舒适性的要求。乘用车的前后偏频比通常为0。85 0。95，且前悬架偏置频率范围通常为1 1。3Hz。在悬架刚度范围内，预选刚度用于计算车轮中心的变化。将结果与不同姿态的地面线进行比较，优化相关参数值，确定合适的刚度值。该过程通常调整2 3次，以使结果最大限度地满足各方的要求。姿态变化的确定需要协调考虑地面线和车辆主线的运动趋势以及相关的法律法规。一般来说，轴距中心处的车辆高度变化控制在40毫米以内，车辆倾角变化在1以内。客车在最大载荷下会有负倾角，应保证在0以内。5在设计阶段。表4车辆姿态变化统计表车辆倾角倾斜角度变化轴距中心处的车辆高度变化空载、半负载、满载CH011 0.59 0.19 0.39 0.98 37.4CH021 0.615 0.2 0.36 0.975 40CH031 0.12 0.07 0.65 0.77 48.7CH041 0.03 0.4 0.97 1 53CH051 0.08 0.17 0.08 0.16 45.1CH071 0.16 0.34 0.77 0.93 35.1CHB011 0.001 0.21 0.58 0.581 35.5CHB021 0.2 0.09 0.59 0.79 36.3在CHC011 0.3 0.09 0.27 0.57 32.2确定相关姿态参数后，整车需要分析各种工况下的车辆变化趋势、轮拱间隙和底盘部件布置。同时，还需要进行实地检查、性能分析、实地校正和样车试制。3.3.6设计阶段的车辆姿态检查姿态变化定义完成后，可以对传动轴角度范围、高低速碰撞冲击位置、车灯布置、上下车便利性、视野范围和相当于地面的行人保护区域等相关参数进行布置、分析和检查。通过检查主要集中在底盘部件的布置上。分别检查前后副车架、动力总成、废气、三元催化器、地板、油箱、保护