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1、汽车底盘系统开发仿真2内容1.底盘仿真介绍2.K&C仿真3.操稳仿真4.道路疲劳仿真1.底盘仿真介绍 作为底盘解决方案供应商，在面对主机厂尤其是自主品牌底盘开发时,系统仿真对于提升开发质量和效率至关重要。正在进行的悬架开发项目,对系统仿真需求也非常迫切。 以AP11为研究对象,进行底盘系统分解,围绕K&C性能、操稳性能和疲劳(道路谱)三大内容开展工作。NVHNVH性能性能操稳性能操稳性能疲劳性能疲劳性能K&CK&C性能性能平顺性能平顺性能安全性能安全性能 通过对标及整合资源,从以下三个方面提升底盘系统仿真能力： 1）建立底盘K&C性能仿真能力； 2）建立操稳性能仿真能力； 3）建立底盘疲劳(道
2、路)仿真能力。 1.底盘仿真介绍K&CK&C性能对标：性能对标：悬架分析项目分析软件：泛亚相关软件： Adams/motionview+GM应用程序; Carsim汇众拟采用软件： Carsim试验项目2.K&C仿真零件与性能关系：零件与性能关系： 完成零件与K&C和操稳性能的定性关系，为进一步的定量分析建立基础。操纵稳定性高对侧倾角有很大影响低高反向扭转时对侧倾角刚度有大影响低高缓冲块接触高度对侧倾角刚度有很大影响高轮胎侧偏刚度对不足/过多转向有很大影响中控制臂衬套侧向刚度对不足/过多转向及瞬时响应有影响低中转向机衬套侧向刚度对不足/过多转向有影响高扭转梁反向扭转刚度对侧倾角刚度有很大影响高
3、扭转梁衬套侧向刚度对不足/过多转向及瞬时响应有影响舒适性高弹簧垂直刚度对车辆偏频有非常大的影响高减振器阻尼大小对车辆的乘坐舒适性（软硬感觉）有非常大的影响低高路面冲击能力的吸收对舒适性有很大影响高缓冲块接触位置和刚度对舒适性（突兀的冲击）有很大影响高轮胎径向刚度（车辆路面冲击吸收能力）对舒适性有很大影响低低如为液压衬套，则其也能够吸收一部分路面冲击低低中扭转梁衬套径向刚度（吸收路面冲击）对舒适性有影响K&C低跳动时，对悬架刚度有很大影响。但是对四轮参数变化，影响不大低低反向跳动时，对悬架刚度有很大影响。但是对四轮参数变化，影响不大高硬点位置和刚度曲线对K&C曲线有非常大的影响低跳动时，对悬架刚
4、度有很大影响。但是对四轮参数变化，影响不大高轮胎刚度对wheel rate有非常大的影响高控制臂硬点位置和衬套参数对侧倾中心、轮距的变化有影响。低高转向机拉杆硬点位置对转弯半径和前束变化有很大影响。同时其侧偏刚度对不足/过多转向有影响高扭转梁各硬点位置对剪切中心和侧倾中心有非常大的影响。同时其扭转刚度对整车侧倾角有很大影响高扭转梁衬套侧向刚度对不足/过多转向及瞬时响应有影响弹簧减振器稳定杆top-mount缓冲块轮胎控制臂副车架转向机扭转梁扭转梁衬套2.K&C仿真参数收集：硬点参数收集：硬点前悬：硬点（左、右）整车坐标（X、Y、Z）下控制臂与副车架前端连接点(-32.3,433.4,-120.
5、7)下控制臂与副车架后端连接点(284.5,385.0,-101.5)下控制臂与转向节连接点(-13.6,745.5,-138.3)弹簧上安装点弹簧下安装点(32.4,607.0,342.6)减振器与转向节连接点(7.9,628.5,80.0)减振器与车身连接点(52.3,591.8,528.4)副车架与车身前端连接点(80.0,455.0,93.7)副车架与车身后端连接点(357.0,395.0,-69.4)转向拉杆与齿条连接点(193.0,342.3,-5.0)转向节与转向拉杆连接点(133.0,706.5,-4.0)轮心(0.0,770.5,0.0)横向稳定杆与副车架的连接点(280.0
6、,265.0,-2.7)横向稳定杆与耦合杆的连接点(40.5,554.4,-26.8)耦合杆与减振支柱的连接点(70.9,574.3,242.3)后悬：硬点（左、右）整车坐标（X、Y、Z）减振器与车身连接点(2647.2,571.7,430.5)减振器与后桥总成连接点(2687.0,606.3,-95.3)后桥总成与车身连接点(2210.7,581.4,-34.9)弹簧上安装点(2590.7,528.9,97.8)弹簧下安装点(2584.4,530.0,-112.2)轮心(2650.0,767.5,-17.0)2.K&C仿真参数收集：零部件特性参数收集：零部件特性前悬：零部件特性参数弹簧刚度图
7、纸19.6N/mm减振器阻尼特性图纸缓冲块特性、冲击长度或间隙图纸SK-08488-CN限位块特性、冲击长度或间隙减振器与车身连接衬套特性及方向图纸减振器与转向节连接衬套特性及方向下控制臂与副车架连接衬套特性及方向图纸6097/6098横向稳定杆扭转刚度横向稳定杆与副车架连接衬套特性及方向后悬：零部件特性参数弹簧刚度文件21.6N/mm减振器阻尼特性图纸缓冲块特性、冲击长度或间隙图纸D-023253限位块特性、冲击长度或间隙减振器与车身连接衬套特性及方向图纸减振器与后桥总成衬套后桥与车身衬套图纸300036112.K&C仿真参数收集：整车参数及定位参数参数收集：整车参数及定位参数前轮 定位参数
8、车轮外倾角-0.20.5前束角0.00.1主销后倾角5.20.5主销内倾角主销偏距后轮定位参数车轮外倾角-1.250.12前束角0.250.08整车参数质心Mass(kg)质心Ixx(kg.m*2)质心Iyy(kg.m*2)质心Izz(kg.m*2)整车质心坐标(mm)轴距(mm)2650前轮距(mm)1541后轮距(mm)1535前轴荷(N)后轴荷(N)2.K&C仿真K&C性能：性能： 完成仿真及试验数据收集，确立K&C分析框架，以及分析工作。悬架形式K&C输出底盘K&C仿真流程K&C仿真数据悬架建模2.K&C仿真K&CK&C试验数据：试验数据： 完成K&C试验数据收集。试验曲线试验汇总表纵
9、向试验侧向试验垂向试验转向试验回正试验试验项目2.K&C仿真K&CK&C仿真小结：仿真小结： K&C仿真流程悬架模板构建,建立悬架类型库,便于分析选择.参数输入,按照标准参数表进行参数收集,同时进行参数输入.工况定义,根据具体车型选用不同的工况内容.数据输出,输出K&C数据,为下一步的操稳分析准备.悬架模板构建参数输入工况定义数据输出操稳分析输入悬架类型库悬架类型库标准参数表标准参数表2.K&C仿真操稳性能对标操稳性能对标 ：操稳性分析项目：操稳性分析项目： 不足转向梯度Understeer Gradient (cg. Lateral acc/road steer angle) 侧向加速度增益
10、Lateral Acc Gain (cg. lateral acc/steering wheelangle） 横摆速度增益Yaw Velocity Gain (yaw velocity /steering wheel angle) 侧倾梯度Roll Gradient(roll angle/lateral acc) 方向盘力矩梯度Steering Wheel Torque Grad (steering wheel torque/lateral acc) 特征车速Characteristic Speed 侧向加速度响应时间Lateral acce response time 横摆速度响应时间Yaw
11、 velocity response time 横摆阻尼Yaw damping分析软件：分析软件：泛亚相关软件： Adams/motionview+GM应用程序; Carsim汇众拟采用软件： Carsim道路试验项目：道路试验项目：国标主要试验国标主要试验: :蛇行试验GBT6323.1 pylon course slalom test方向盘转角阶跃输入GBT6323.2 steering wheel angle step input 方向盘转角脉冲输入GBT6323.3 steering wheel angle pulse input转向回正性能试验GBT6323.4 returnabil
12、ity test转向轻便性试验GBT6323.5 steering efforts test稳态回转试验GBT6323.6 steady static circular testGMGM主要试验主要试验: :正弦扫描试验 (ISO/DIS 7401-2000)阶跃/脉冲试验(ISO/DIS 7401-2000)蛇行试验中间位置转向试验(ISO/DIS 7401-2000)急剧变道试验 (ISO 3888-1999)NHTSA侧翻试验 （鱼钩试验）3.操稳仿真整车建模整车建模整车基本参数/空气动力/PT/制动转向前后悬架3.操稳仿真分析工况分析工况稳态回转国标试验项目 蛇形试验 转向瞬态响应试验
13、（转向盘角阶跃输入） 转向瞬态响应试验（转向盘角脉冲试验） 转向回正性能试验 转向轻便性试验 稳态回转试验转向轻便性蛇形试验3.操稳仿真操稳重要评价指标不足转向梯度, 大于0表示不足转向，小于0表示过多转向，0表示中性转向， 一般值为2.0-3.0.侧倾梯度： 中间值为4.5，偏低意味着操纵性上升，偏高意味着舒适性上升.不足转向梯度侧倾梯度0.7g时，不足转向梯度2.40.7g时，侧倾梯度5.03.操稳仿真操稳仿真流程整车装配构建,模块包括:整车基本参数+空气动力系统+动力系统+制动转向系统+前后悬架.工况定义,根据分析项目制定具体内容.数据评价,输出包括不足转向梯度、侧倾梯度等数据进行相应评
14、价.整车基本参数工况定义数据评价操稳仿真流程空气动力系统动力系统制动转向系统前后悬架3.操稳仿真疲劳性能：疲劳性能：疲劳分析项目：多工况载荷分析（汇众熟练应用） 单通道台架分析（汇众熟练应用） 多通道台架分析（汇众较少应用） 分析软件：泛亚相关软件： Adams/motionview+GM应用程序; Nastran+Ncode汇众相关软件： Nastran+Ncode道路试验项目：国标主要试验:三万公里强化路试验（PG试验场）大众主要试验:八千公里强化路试验（SVP试验场）4.道路疲劳仿真汽车认证内容：设计：通过样件试制、装配对设计结构、尺寸、公差配合、部件之间的相对关系、以及制造工艺进行早期
15、的检、查验证。功能定性评价：利用主观、检测的手段，通过实际运行或模拟、发生设备，对设计意图应具备的功能反应进行验证。性能化评价：按照试验规范或法规规定的条件，借助于道路或试验台架对产品进行实际运行、操作。通过主观评价或测量方法对设计意图功能的性能进行验证，以评价其性能是否达到规定的指标或限值要求。寿命（可靠性疲劳耐久性）规定条件、规定时间、达到规定要求：按照试验规范所规定的（载荷）条件，借助于道路或试验台架对产品进行实际运行、操作。以验证产品在规定寿命周期内其功能达到规定的要求。4.道路疲劳仿真认证方法：样品试制：设计图纸、工艺要求；道路试验：试验标准和规范、部件系统整车技术要求、法规和限值；
16、试验室台架试验：试验标准和规范、部件系统整车技术要求、法规和限值；数模模拟分析：来自试验规范或设计技术要求的输入载荷、部件系统整车技术要求、法规和限值。4.道路疲劳仿真认证要求： 客观、合理：设计、认证条件应充分反映用户需求和产品的实际使用。（基于用户需求的QFD技术和基于用户产品真实使用产品使用测量）； 全面、完整：基于用户需求和产品的实际使用测量的技术要求和试验规范的开发；提供用户充分满意的产品同时降低产品本身和售后服务成本; 准确、有效：严格按照实验规范对产品进行试验，合理的认证策略。 快速、及时：满足产品开发流程计划要求，在保证准确有效的前提下，快速早期的认证将为产品设计改进赢得时间和
17、机会，同时也加速产品开发的进程。54.道路疲劳仿真认证依据（标准、XXTS 的制订）：产品使用：用户车辆使用测量分析用户特殊需求：质量功能部署 - QFD市场反馈（售后失效模式、用户抱怨、机构评价）开发策略 - 专家系统4.道路疲劳仿真认证策略：置信水平的可靠性寿命（可靠度、致信度）样本数、寿命循环失效判据失效分类-等级4.道路疲劳仿真目的和方法目的发现总体可靠性问题。这些问题可能在车辆的整个使用寿命过程中被专业用户所关注；锁定问题；评价、确认总体可靠性。 方法再现用户车辆使用和环境；确认贯穿于车辆使用目标寿命期内的性能和耐久性问题；由试验人员（司机/工程师）充当/扮演专业用户；为找到问题原因
18、并解决问题，对各子系统输入进行主观评价。4.道路疲劳仿真4.道路疲劳仿真试车场道路试验 提供了全面、系统和总成间相互作用载荷谱； 道路试验提供包括驱动、环境、道路表面和机械工况在内的全面整车级载荷谱； 道路试验提供驾驶员反馈 -人体生理学的、车辆响应、主观感觉等等。4.道路疲劳仿真耐久试验类型 一般整车耐久性认证试验 - 整车评价 一般耐久性试验 质量评估试验/短期可靠性 耐候试验：冷/热气候暴露 加速腐蚀 结构耐久性开发试验- 构架/主要承载结构和接口评价 试验室耐久性模拟和数模分析计算 加速结构耐久性 传动系统耐久性评价 有限耐久性 简化的(短期)传动系统耐久性-质量评估4.道路疲劳仿真
19、耐久性道路试验的角色 能够： 客观地反映并识别和判断设计问题； 提供全面、广泛的工作载荷/输入； 基于实际的用户车辆使用(试验输入反映实际的的运行工况)； 反映典型的使用环境(热、冷环境和腐蚀)工况； 同时兼顾司机/技师/检查人员对车辆的主观评价； 尽可能在产品开发早期获得改进的机会。4.道路疲劳仿真不能够： 代替整车、子系统或部件认证的全部手段； 反映用户实际使用中的某些特例（规范的目标是百分位用户使用）； 反映特殊用途（出租车、警车、)； 替代试验室试验：道路试验无法提供试验条件或环境的台架试验； 量化设计的鲁棒性：不可外推结果（即使可靠度裕度很高）； 作为评价互换设计（替代设计）的工具：
20、试验结果只针对试验样品； 作为产品担保试验：量产产品应由质量控制或货源鉴定保证； 作为评价工艺/制造波动的有效工具。4.道路疲劳仿真用户使用测量耐久性道路试验用户使用分析失效统计分析耐久性试验规范疲劳耐久性评价4.道路疲劳仿真试车场道路载荷各地公共道路载荷数据采集各种试车场道路典型公共道路数据采集：非随机- 试验人员随机-当地司机用户使用调查各级道路行驶里程及比例公共道路分级及典型路段载荷：乘员和货物环境：气候、腐蚀4.道路疲劳仿真CycleCounts)0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.道路疲劳仿真百分位用户使相对损伤比局部应力和应变雨流统计材料数据部件尺寸数据- 损
21、伤计算- 线性累积损伤用户使用/公共道路与试车场试验相对损伤用4.道路疲劳仿真284.道路疲劳仿真相对损伤Test1Test3Test295%99%80%90%60%50%70%公共道路载荷和试车场试验载荷相关性1.401.201.221.000.800.600.401.001.050.830.450.550.670.830.970.360.200.00PG TESTPublic Road294.道路疲劳仿真 结构的疲劳破坏 结构的疲劳破坏是由于结构在各种循环载荷作用下疲劳损伤累积的结果，疲劳寿命是疲劳损伤的反映。 疲劳损伤取决于循环载荷的大小和作用次数-用载荷的雨流矩阵描述。Microsof
22、terPoint PresentaMicrosoftowerPoint Presentatio 疲劳损伤是由循环载荷引起的疲劳损伤取决于循环载荷的大小和作用次数。MicrosoftowerPoint PresentatioMicrosoftowerPoint PresentatioMicrosoftowerPoint Presentatio4.道路疲劳仿真数量用户整车耐久试验 DPG_T01严重度用户车辆使用DPG 试验场BPG 试验场 4.道路疲劳仿真数据测量系统车辆: xxxx技术参数发动机 : 1.6 DOHC变速箱 : 5-speed AT悬架形式前 : 麦佛逊后 : 双连杆整备重量
23、: 1255 kg车轮/胎压 : 195/55R 15 (0.18Mpa)设备 & 软件 数据采集系统- 制造商 : SoMat U.S.A- 型 号 : e-DAQ FCS 车轮力传感器- 制造商 : MSC U.S.A试件传感器 软件- 数据采集:SoMat TCE for e-DAQ- 数据处理分析:nSfot E- 损伤相关:nSfot E4.道路疲劳仿真车辆载重：轻载和重载采样设备及参数设置：采样频率: 409.6 Hz帧长度: 1024/帧滤波器频率上限:80Hz样本数：93名驾驶员,每个驾驶员在每一路面和工况下重复行驶3次共得到9个测量样本4.道路疲劳仿真主要测量通道 (测量载荷
24、)4.道路疲劳仿真CyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCountCyclesCount.CyclesCountCyclesCountCyclesCount10001001001040相关计算混合 - 加速结构耐久道路损伤等于整车一般耐久试验整车一般耐久性试验加速结构耐久性试验1000Road 1100101010001001040100080120160Strain(ue)11000104080120
25、160Strain(ue)104080120160Strain(ue)Road 21000100101100010001040100080120160Strain(ue)11000104080120160Strain(ue)104080120160Strain(ue)Road 31001E71010001001000000 1E710140100080Strain(ue)100120160100000 0000 1E70104080Strain(ue)120160110000 0000 00004080Strain(ue)1201601000 0000 00001000 000080120160S train (ue )10004080120160S train (ue )04080120160S train (ue )1000Track 10100101010001001040100080120160Strain(ue)11000104080120160Strain(ue)104080120160Strain(ue)目标载荷优化混合LMS CombiTrack原载荷加速结构耐久性试验 4.道路疲劳仿真谢谢！
