一种汽车空气悬架动力学仿真方法技术

本发明专利技术提供一种汽车空气悬架动力学仿真方法，包括通过对空气弹簧采用额定空气容量的方法进行零件台架测试，测量气囊在不同压力下的力与位移的关系曲线，以获取气囊刚度数组K；建立汽车整车多体动力学模型，在仿真分析时，通过调整空气弹簧的安装长度以使空气悬架的姿态传感器角度A的相对变化值小于阈值A0，并获取满足整车姿态要求的空气悬架气囊安装长度D；根据悬架的轴荷G计算当前气囊达到静平衡所需的预载力F，并结合气囊的安装长度D和刚度数组K插值计算出气囊当前工作状态的刚度曲线以仿真空气悬架刚度和姿态的动力学特性。本申请提高了仿真效率同时满足了分析精度需求。请提高了仿真效率同时满足了分析精度需求。请提高了仿真效率同时满足了分析精度需求。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车空气悬架动力学仿真方法


[0001]本专利技术涉及悬架动力学仿真
，特别涉及一种汽车空气悬架动力学仿真方法。

技术介绍

[0002]随着空气悬架的广泛应用，其动力学的仿真分析成为配置空气悬架汽车的研发设计的重要环节。
[0003]汽车传统悬架的弹性元件一般由螺旋弹簧或板簧构成。车辆悬架为满足不同载荷的偏频要求，悬架应在空载和满载具有不同的刚度。然而由于传统悬架弹性元件结构限制，在实现刚度变化的同时会引起悬架姿态的显著变化，从而不利于汽车的操控稳定性及乘坐舒适性。相比传统悬架，空气悬架使用气囊代替传统悬架中的弹性元件，通过控制气囊中空气的压强可实现悬架姿态和刚度的主动调节，具备姿态可调、质量轻便、减振效果好等优势，能明显提升驾乘操控性和舒适性。
[0004]现有技术中空气悬架的动力学仿真方法，一般通过测量静刚度试验得到空气弹簧在设计状态时的刚度数据，然后在仿真软件中等效为螺旋弹簧进行分析计算，此方法没有考虑空气弹簧气囊充放气对悬架刚度的影响，造成仿真结果不准确；还有一些空气悬架动力学分析方法，通过测量不同载荷下的空气弹簧刚度数据，针对车辆分析的不同载荷工况，手动切换弹簧的不同刚度数据，但这种方法模拟空气弹簧的刚度特性是离散近似值，且不能实现车辆在行程过程中动载荷变化时空气弹簧的姿态和刚度的动力学特性仿真。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种汽车空气悬架动力学仿真方法，用以解决现有技术中的仿真结果精度不足的技术问题。
[0006]本专利技术一方面提供一种汽车空气悬架动力学仿真方法，包括：通过对空气弹簧采用额定空气容量的方法进行零件台架测试，测量气囊在不同压力下的力与位移的关系曲线，以获取气囊部件在不同气压下的气囊刚度数组K；建立汽车整车多体动力学模型，所述多体动力学模型包括车身系统模型以及空气弹簧部件模型，所述空气弹簧部件模型为自定义计算子模型，在仿真分析时，通过调整空气弹簧的安装长度以使空气悬架的姿态传感器角度A的相对变化值小于阈值A0，并获取满足整车姿态要求的空气悬架气囊安装长度D；根据悬架的轴荷G计算当前气囊达到静平衡所需的预载力F，并结合气囊的安装长度D和刚度数组K插值计算出气囊当前工作状态的刚度曲线，以仿真空气悬架刚度和姿态的动力学特性。
[0007]上述汽车空气悬架动力学仿真方法，一方面通过将气囊刚度记录为刚度数组K，根据空气悬架的姿态高度和预载荷通过插值得到空气弹簧的刚度曲线值，用较少的测量数据实现了空气弹簧的刚度变化的动力学特性的仿真，提高了仿真效率同时满足了分析精度需
求；另一方面通过在模型利用车身与悬架连杆之间的夹角A大小实现对当前悬架姿态进行检测判断，实现悬架姿态反馈，在不同悬架载荷下，可根据悬架姿态控制要求，自动调节空气弹簧的工作高度，仿真模型与空气弹簧实际工作原理相符合，提升了空气悬架动力学仿真的准确性。
[0008]另外，根据本专利技术上述的汽车空气悬架动力学仿真方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，在测量气囊在不同压力下的力与位移的关系曲线，以获取气囊部件在不同气压下的气囊刚度数组K的步骤包括：以气囊的设计高度D0作为初始条件，调整气囊的初始空气压力，测量气囊在不同工作气压P下的位移X与载荷Y的对应值，得到刚度数组K：式中，X0为气囊设计高度值，X
i
为气囊压缩时的高度值，X
j
为气囊拉升时的高度值；Y
10
为空气压力为P1时且气囊在设计高度值时气囊两端的载荷值，Y
1i
空气压力为P1时气囊压缩时对应的载荷值，Y
1j
空气压力为P1时气囊拉升时对应的载荷值；同理，Y
2i
、Y
20
、Y
2j
分别为气囊在空气压力为P2时对应的载荷；Y
3i
、Y
30
、Y
3j
分别为气囊在空气压力为P3时对应的载荷；其中，P1、P2、P3为以气囊的设计状态气压为测试中值，分别测量低压、中压、高压三种状态的气囊刚度所对应的压力。
[0009]进一步地，根据悬架的轴荷G计算当前气囊达到静平衡所需的预载力F的步骤包括：
△
D=K
S
﹒
△
F式中，
△
D为空气弹簧两端长度变化量，
△
F为空气弹簧两端载荷变化量，K
S
为空气弹簧的实时刚度。
[0010]进一步地，通过调整空气弹簧的安装长度以使空气悬架的姿态传感器角度A的相对变化值小于阈值A0的步骤包括：在多体动力学模型中含有空气弹簧的悬架上设置悬架的姿态传感器，对整车模型进行静平衡仿真，检测悬架姿态传感器的角度A；其中，检测悬架姿态传感器的角度A的方法包括：姿态传感器的两端分别通过一连杆与车身系统模型中的车身、以及车桥悬架连接，通过车身与悬架连杆之间的角度A大小实现对当前悬架姿态的高低进行检测判断；当车身姿态升高时，则车身与悬架连杆之间的角度A将增大；当车身姿态降低时，则车身与悬架连杆之间的角度A将减小，以根据角度A的大小检测判断当前悬架姿态。
[0011]进一步地，通过调整空气弹簧的安装长度以使空气悬架的姿态传感器角度A的相对变化值小于阈值A0的步骤包括：根据实车空气悬架的控制原理，检测当前悬架姿态传感器的角度A与初始值的相对变化值是否超出阈值A0；若超出，则调整空气弹簧的安装长度，以使悬架姿态升高或者降低，并重新带入模
型进行静平衡分析，直至使姿态传感器角度A的相对变化值小于阈值A0。
[0012]进一步地，根据悬架的轴荷G计算当前气囊达到静平衡所需的预载力F，结合气囊的安装长度D和刚度数组K插值计算出气囊当前工作状态的刚度曲线的步骤包括：结合气囊的安装长度D、预载力F以及刚度数组K插值计算出气囊当前工作状态的刚度曲线值；其中，在气囊的刚度曲线数组中，横坐标为气囊的长度变化X，纵坐标为气囊两端的载荷力Y，通过气囊的安装长度D和预载力F分别确定刚度曲线初始点的横坐标值和纵坐标值，刚度曲线的其它数值可使用Akima插值方法得到。
[0013]进一步地，获取满足整车姿态要求的空气悬架气囊安装长度D的步骤包括：当空气悬架的姿态符合整车姿态控制要求时，气囊的安装长度D为空气弹簧的安装长度；其中，满足整车姿态要求时的整车姿态为：前后车轮的上点与车身轮眉的垂直间隙符合设计预设值。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例中汽车空气悬架动力学仿真方法的流程图；图2为本专利技术实施例中空气悬架动力学模型的示意图；图3为本专利技术实施例中插值计算出气囊当前工作状态的刚度特性曲线值。
[0015]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。
具体实施方式
[0016]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车空气悬架动力学仿真方法，其特征在于，包括：通过对空气弹簧采用额定空气容量的方法进行零件台架测试，测量气囊在不同压力下的力与位移的关系曲线，以获取气囊部件在不同气压下的气囊刚度数组K；建立汽车整车多体动力学模型，所述多体动力学模型包括车身系统模型以及空气弹簧部件模型，所述空气弹簧部件模型为自定义计算子模型，在仿真分析时，通过调整空气弹簧的安装长度以使空气悬架的姿态传感器角度A的相对变化值小于阈值A0，并获取满足整车姿态要求的空气悬架气囊安装长度D；根据悬架的轴荷G计算当前气囊达到静平衡所需的预载力F，并结合气囊的安装长度D和刚度数组K插值计算出气囊当前工作状态的刚度曲线，以仿真空气悬架刚度和姿态的动力学特性。2.根据权利要求1所述的汽车空气悬架动力学仿真方法，其特征在于，在测量气囊在不同压力下的力与位移的关系曲线，以获取气囊部件在不同气压下的气囊刚度数组K的步骤包括：以气囊的设计高度D0作为初始条件，调整气囊的初始空气压力，测量气囊在不同工作气压P下的位移X与载荷Y的对应值，得到刚度数组K：式中，X0为气囊设计高度值，X
i
为气囊压缩时的高度值，X
j
为气囊拉升时的高度值；Y
10
为空气压力为P1时且气囊在设计高度值时气囊两端的载荷值，Y
1i
空气压力为P1时气囊压缩时对应的载荷值，Y
1j
空气压力为P1时气囊拉升时对应的载荷值；同理，Y
2i
、Y
20
、Y
2j
分别为气囊在空气压力为P2时对应的载荷；Y
3i
、Y
30
、Y
3j
分别为气囊在空气压力为P3时对应的载荷；其中，P1、P2、P3为以气囊的设计状态气压为测试中值，分别测量低压、中压、高压三种状态的气囊刚度所对应的压力。3. 根据权利要求1所述的汽车空气悬架动力学仿真方法，其特征在于，根据悬架的轴荷G计算当前气囊达到静平衡所需的预载力F的步骤包括：
△
D=K
S
﹒
△
F式中，
△...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏益国，黄晖，段龙杨，刘洲，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：