具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请实施例提供一种衬套与周边结构校核间隙的确定方法、装置及电子设备，其能解决相关技术中仅按照衬套最大变形控制衬套与周边间隙，精确度不高，且无法考虑到其他衬套对其变形量影响的问题。

如图1所示，本申请实施例的衬套与周边结构校核间隙的确定方法，用于车辆悬架系统，该确定方法包括步骤：

S1.根据悬架系统模型搭建动力学模型，并对至少一衬套所在部件创建request对象。

可优选，应用Adams(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，机械系统动力学自动分析)软件，根据3D悬架系统模型搭建动力学模型。随后，即可在所需设计的衬套所在的部件上创建request对象，以便于后续可确定该部件任意时刻下的位置。

S2.输入设计参数至上述动力学模型，并调整其为静平衡状态。

S3.根据预设工况对上述动力学模型进行仿真计算，输出每一时刻每个部件在整车坐标系下的质心坐标、及在该部件的局部坐标系下的刚体方向角，并将局部坐标系下的刚体方向角转换得到整车坐标系下扭转方向的参考点。

S4.基于每一时刻衬套所在部件的质心坐标和扭转方向的参考点，构造该部件的运动包络，进而获取该部件与周边结构的间隙，作为该衬套与周边结构的校核间隙。

本实施例的确定方法，由于根据悬架系统模型搭建动力学模型后，可对至少一衬套所在部件创建request对象，在输入设计参数至上述动力学模型，并调整其为静平衡状态后，可根据预设工况对上述动力学模型进行仿真计算，并输出每一时刻每个部件在整车坐标系下的质心坐标、及在局部坐标系下的刚体方向角，然后将局部坐标系下的刚体方向角转换得到整车坐标系下扭转方向的参考点，可精确显示扭转变形方向，进而基于每一时刻衬套所在部件的质心坐标和扭转方向的参考点，构造该部件的运动包络，进而获取该部件与周边结构的间隙，作为该衬套与周边结构的校核间隙；因此，每个部件的运动包络均综合考虑了其他衬套对其变形量的影响，为衬套与周边的间隙设计提供了更加精确的边界，避免了间隙设计冗余或布置空间不足导致的后期干涉。

优选地，上述步骤S3中，将局部坐标系下的刚体方向角转换得到整车坐标系下扭转方向的参考点，具体包括以下步骤：

首先，以质心坐标为原点构建整车部件坐标系，并于该整车部件坐标系的Y轴上任取一点A，根据点A的坐标和刚体方向角计算该质心坐标的径向参考点；

其中，整车部件坐标系为：将整车坐标系的原点平移至以质心坐标为原点的坐标系，即整车部件坐标系与整车坐标系为平移关系。

然后，于该整车部件坐标系的Z轴上任取一点B，根据点B的坐标和刚体方向角计算该质心坐标的轴向参考点。

上述扭转方向的参考点包括径向参考点和轴向参考点，通过径向参考点和轴向参考点，即可确定部件扭转变形方向，进而确定衬套的扭转变形方向。

进一步地，上述步骤S3中，调整动力学模型为静平衡状态，具体包括以下步骤：

输入悬架系统的设计参数至上述动力学模型后，判断动力学模型是否为静平衡状态，若是，则可进行后续的仿真计算；若否，则调整上述设计参数，直至为静平衡状态。

本实施例中，悬架系统的设计参数包括固定参数和可调参数，其中，固定参数包括整车参数等，可调参数包括衬套刚度、弹簧刚度和预载等。若动力学模型未处于静平衡状态，则需调整设计参数中的弹簧及衬套刚度。

在上述实施例的基础上，本实施例中，基于每一时刻该衬套所在部件的质心坐标和扭转方向的参考点，构造该部件的运动包络，具体包括以下步骤：

将每一时刻衬套所在部件的质心坐标和扭转方向的参考点输入CATIA软件，构造该部件的运动包络。

在上述实施例的基础上，本实施例的悬架系统中，衬套的周边结构包括副车架和轮罩等。

具体地，上述获取该部件与周边结构的间隙，作为该衬套与周边结构的校核间隙，具体包括以下步骤：

当上述周边结构为副车架时，将部件的运动包络导入悬架系统模型，获取该部件与副车架之间的待校核间隙，作为该衬套与周边结构的校核间隙，进而可进行间隙判断标准校核。

在其他实施例中，当周边结构为轮罩时，则将部件的运动包络导入悬架系统模型，获取该部件与轮罩之间的间隙，作为该衬套与轮罩的校核间隙，进而可进行间隙判断标准校核。

本实施例中，上述预设工况包括制动工况、加速工况、滑行工况中的至少一种。

进一步地，当预设工况设有多个时，以衬套与周边结构之间间隙的最小值进行间隙判断标准校核。

本实施例中，不同工况下，衬套与周边结构之间的间隙可相同或不相同。其中，衬套与周边结构之间间隙最小的工况，为衬套变形最大的工况，因此，需采用衬套与周边结构之间间隙的最小值进行间隙判断标准校核。

本实施例中，上述悬架系统的设计参数包括整车参数以及衬套刚度。可选地，上述设计参数还可包括悬架系统弹簧刚度和预载等。

如图2所示，本实施例的衬套与周边结构校核间隙的确定方法，具体包括以下步骤：

A1.根据悬架系统模型搭建动力学模型；

A2.对衬套所在部件创建request对象；

A3.输入设计参数至动力学模型；

A4.判断动力学模型是否为静平衡状态，若是，则转向A6；否则，转向A5。

A5.调整设计参数，并转向A4。

A6.根据预设工况对动力学模型进行仿真计算；

A7.输出每一时刻部件在整车坐标系下的质心坐标、及在局部坐标系下的刚体方向角；

A8.将局部坐标系下的刚体方向角转换得到整车坐标系下扭转方向的参考点；

A9.利用表格宏程序将每一时刻的质心坐标和参考点坐标输入CATIA软件中进行坐标处理，形成质心的位置示意图；

A10.利用CATIA软件得到部件的运动包络，进而获取该部件与周边结构的间隙，作为该衬套与周边结构的校核间隙。

本实施例中，以所需设计的衬套为例，进行衬套所在拉杆的运动包络的确定过程如下：

如图3所示，首先，根据3D悬架系统模型搭建Adams动力学模型。随后，即可对各衬套所在的悬架上拉杆创建request对象，以便于后续可确定各部件在预设工况下任意时刻的位置。本实施例中，每个拉杆的两端分别设有一个衬套，且衬套套设于拉杆端部内。

然后，输入设计参数至Adams动力学模型，该设计参数包括整车参数、悬架系统弹簧刚度和预载、以及衬套刚度等，并调节动力学模型为静平衡状态。随后即可根据预设工况对上述动力学模型进行仿真计算。

其中，根据仿真计算结果可输出所求衬套所在拉杆的每一时刻位置CM position(质心坐标)及刚体方向角(PSI，THETA，PHI)，并将拉杆的每一时刻的质心坐标和刚体方向角均输入表格，具体数据如下表1所示。

表1

如图4所示，需根据拉杆局部坐标系与整车坐标系之间的关系，先计算决定衬套径向与轴向的方向参考点，即对比拉杆局部坐标系与整车坐标系的关系，根据下述转换公式，将局部坐标系下的刚体方向角转换得到整车坐标系下扭转方向的参考点。该整车坐标系下扭转方向的参考点即拉杆在整车坐标系下对应的位移及扭转方向的参考点。

具体地，以拉杆在整车坐标系下的质心坐标为(x，y，z)，以拉杆的刚体方向角为(PSI，THETA，PHI)，其中，刚体方向角决定拉杆自身坐标。在整车坐标系下，以拉杆质心坐标为原点构建整车部件坐标系，在Y轴上取一点A，其y1坐标为(y+50)，通过拉杆局部坐标系与整车坐标系的关系，经过转换公式可得出径向方向的参考点M(x1，y1，z1)：

x1＝x+50×tan(180-PSI)

y1＝y+50

z1＝tan(90-THETA)×50+z

同理，在以拉杆质心坐标为原点构建的整车部件坐标系的Z轴上取一点B，其z1坐标为(z+50)，经过转换公式可得出轴向方向的参考点N(x2，y2，z2)：

x2＝x+50×tan(PHI-90)

y2＝y-50×tan(90-THETA)

z2＝z+50

本实施例中，根据上述转换公式，可将仿真计算的拉杆每一时刻的位置信息用表格输入公式全部得到，具体数据如下表2所示。

表2

如图5所示，编辑表格宏文件，将拉杆每一时刻的位置信息输入至CATIA软件中。

本实施例中，衬套的变形量即为拉杆与衬套连接处的刚体位移量，故直接测量出拉杆上位于衬套处的最外端刚体部分尺寸即可，进而无需再从衬套变形转换成刚体位移后测量最外端的间隙。

因此，测量该连接点处衬套及拉杆与副车架的间隙时，只需要根据拉杆端部的位移量做出拉杆端部轮廓包络，然后直接测量该处拉杆的轮廓包络与副车架间隙，并作为衬套与副车架间隙，进行校核是否满足布置需求即可。

如图6-图8所示，进一步地，基于每一时刻拉杆的质心坐标和扭转方向的参考点，对CATIA宏程序进行VB语言编程，自动得到每个时刻下拉杆的位置，每一时刻下拉杆的位置信息组成了该拉杆的运动包络，包含了衬套及拉杆的轴向及径向变形位移、以及扭转变形量，因此，不再是单一衬套的刚度特性。

最后，将拉杆的轮廓包络导入3D悬架系统模型中，获取拉杆与副车架之间的间隙，即可校核该布置间隙是否满足设计要求。

如图9所示，本实施例的校核间隙为3.9mm，观察此运动包络包含了径向轴向及扭转的变形，即在悬架系统跳动过程中衬套与副车架的综合最小间隙为3.9mm，根据企业间隙判断标准校核即可。

进一步地，根据本实施例的方法可以精确得出每一个衬套在各种工况下的运动包络，该运动包络为考虑了系统所有衬套互相影响后仿真得来的结果，因此，其精确度更高，对系统布置及零部件的设计可能提供更准确的边界。

可选地，该部件运动包络的制作方法以及相关转换公式和程序均可模板化。

本实施例中，利用Adams软件搭建Adams动力学模型，并通过模型仿真得到部件在整车坐标系下的质心坐标、及在局部坐标系下的刚体方向角，然后通过Excel表格宏与CATIA的连接，以及CATIA宏程序自动生成的方式，即可做出衬套外轮廓的包络，利用CATIA的宏程序，编写程序后自动生成每个时刻下部件外轮廓的位置，其轴向径向以及扭转变形量均能体现。

本申请实施例的衬套与周边结构校核间隙确定装置，用于车辆悬架系统，该确定装置包括建模模块、仿真模块、换算模块、以及校核间隙获取模块。

上述建模模块用于根据悬架系统模型搭建动力学模型，并对至少一衬套所在部件创建request对象。上述建模模块还用于采集设计参数，并将该设计参数输入至所述动力学模型，以及将所述动力学模型调整为静平衡状态。

上述仿真模块用于根据预设工况对上述动力学模型进行仿真计算，并输出每一时刻每个部件在整车坐标系下的质心坐标、及在局部坐标系下的刚体方向角。

上述换算模块用于将每一时刻部件在局部坐标系下的刚体方向角转换得到整车坐标系下扭转方向的参考点。

上述校核间隙获取模块用于基于每一时刻衬套所在部件的质心坐标和扭转方向的参考点，构造该部件的运动包络，进而获取该部件与周边结构的间隙，作为该衬套与周边结构的校核间隙。

可选地，上述建模模块包括模型搭建子模块、对象创建子模块、判断子模块和调节子模块。

其中，上述模型搭建子模块用于根据悬架系统模型搭建动力学模型；上述对象创建子模块用于对每个所需衬套所在的部件创建request对象。

上述调节子模块用于采集设计参数，并将该设计参数输入至上述动力学模型。上述判断子模块用于判断动力学模型是否为静平衡状态；当判断子模块判断动力学模型非静平衡状态时，上述调节子模块还用于调节则设计参数，并将调节后的设计参数再次输入至上述动力学模型，直至判断子模块判断动力学模型为静平衡状态。

当判断子模块判断动力学模型为静平衡状态时，判断子模块则发出仿真指令至仿真模块，仿真模块接收到仿真指令后，即可根据预设工况对上述动力学模型进行仿真计算。

本实施例的衬套与周边结构校核间隙确定装置，适用于上述各衬套与周边结构校核间隙的确定方法，每个部件的运动包络均综合考虑了其他衬套对其变形量的影响，为衬套与周边的校核间隙设计提供了更加精确的边界，进而可更精确地校核间隙，提高布置上的紧凑性，避免了在有限的布置空间中，由于衬套包络不准造成的设计冗余或后期干涉。

本申请实施例的用于悬架系统衬套包络确定的电子设备，包括处理器和存储器，上述处理器执行上述存储器中的代码实现上述衬套与周边结构校核间隙的确定方法。

具体地，上述处理器执行上述存储器中的代码实现如下衬套与周边结构校核间隙的确定方法：

根据悬架系统模型搭建动力学模型，并对至少一衬套所在部件创建request对象；

输入设计参数至上述动力学模型，并调整其为静平衡状态；

根据预设工况对上述动力学模型进行仿真计算，输出每一时刻每个部件在整车坐标系下的质心坐标、及在局部坐标系下的刚体方向角，并将局部坐标系下的刚体方向角转换得到整车坐标系下扭转方向的参考点；

基于每一时刻衬套所在部件的质心坐标和扭转方向的参考点，构造该部件的运动包络，进而获取该部件与周边结构的间隙，作为该衬套与周边结构的校核间隙。

可选地，上述处理器执行上述存储器中的代码还可如下衬套与周边结构校核间隙的确定方法：

以质心坐标为原点构建整车部件坐标系，并于该整车部件坐标系的Y轴上任取一点A，根据点A的坐标和刚体方向角计算该质心坐标的径向参考点；

于该整车部件坐标系的Z轴上任取一点B，根据点B的坐标和刚体方向角计算该质心坐标的轴向参考点；

上述扭转方向的参考点包括上述径向参考点和上述轴向参考点，即实现将局部坐标系下的刚体方向角转换得到整车坐标系下扭转方向的参考点。

优选地，上述处理器执行上述存储器中的代码还可实现前述衬套与周边结构校核间隙的确定方法中的其他步骤。

本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。