摘 "要:在整車試驗(yàn)過程中,中重型商用車的相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件時(shí)常有磨損的情況發(fā)生,如果磨損時(shí)間過長(zhǎng),可能存在管、線束破損的現(xiàn)象,導(dǎo)致相應(yīng)功能失效及頻繁顯示故障碼。在Pro/E的3D數(shù)模環(huán)境中模擬新平臺(tái)開發(fā)車型中存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件運(yùn)動(dòng)情況,提前檢視運(yùn)動(dòng)部件的間隙,避免后期試驗(yàn)及市場(chǎng)上的失效問題產(chǎn)生,減少可預(yù)知的干涉、縮短開發(fā)周期。本文運(yùn)用DMU技術(shù)建立非承載式車身運(yùn)動(dòng)包絡(luò)并進(jìn)行駕駛室與底盤有關(guān)部件的運(yùn)動(dòng)校核,提出了解決相應(yīng)硬點(diǎn)干涉的問題的方法,并在實(shí)車上驗(yàn)證了該方案的有效性。
關(guān)鍵字:非承載式車身;運(yùn)動(dòng)校核;DMU;Pro/e
中圖分類號(hào):U467.1 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A " " "文章編號(hào):1005-2550(2022)05-0058-05
The Research on Motion Checking of Body and Chassis of a Medium and Heavy Commercial Vehicle Platform
ZHAO Yun-yang,LIU Hai-xia,LI Hui-yong,SHI Zhou-wei,ZHANG Lei
(Technical Center of DongFeng Commercial Vehicle Co., LTD, Wuhan 430056, China)
Abstract: During the vehicle test, the relative moving parts are often worn. If worn ofen, the pipe and harness may be damaged, resulting in corresponding function failure and frequent display fault codes. Checking the clearance of moving parts in advance by simulating the movement of parts with relative motion in the vehicle model developed on the new platform in the 3D digital simulation environment.Avoiding the failure problems in later testing, reducing predictable interference and shorten the development time. In this paper, DMU technology is used to establish the motion envelope of vehicle and the motion simulation of the body and chassis components. A method to solve the problem of corresponding hard point interference is proposed, and the effectiveness of the scheme was verified on the real vehicle.
Key Words: Frame car body; Motion checking; DMU; Pro/e
前 " "言
非承載式車身是中重型商用車廣泛應(yīng)用的一種車身殼體。非承載式車身與底盤主要是通過車身懸置進(jìn)行聯(lián)接,車身懸置有半浮式、全浮式等。對(duì)中重型商用車而言,車身懸置更大的運(yùn)動(dòng)行程將帶來越好的舒適性。如果車身懸置運(yùn)動(dòng)行程越大,車身相應(yīng)零部件相對(duì)于安裝在底盤的部件可能越近,對(duì)安裝在底盤上的零部件占位空間提出了更高要求。
本文結(jié)合車身與底盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng),運(yùn)用DMU技術(shù)建立車身運(yùn)動(dòng)包絡(luò)并進(jìn)駕駛室與底盤相關(guān)部件的運(yùn)動(dòng)仿真,提出了解決相應(yīng)硬點(diǎn)干涉的問題的方法,并在實(shí)車上驗(yàn)證了該方案的有效性。
1 " "車身與底盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)
車輛在運(yùn)行過程中(如:加速、減速,或者行經(jīng)坑洼路段、減速帶時(shí)顛簸等),車身相對(duì)于底盤會(huì)有相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系(如:后仰、前傾,上下跳動(dòng)等)。主要的運(yùn)動(dòng)方式及相對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn),可以歸納為下表1。但同時(shí),存在多種運(yùn)動(dòng)方式疊加的情況,主要見表2。
2 " "車身與底盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型建立
車身的運(yùn)動(dòng)過程中,離不開懸置限定的極限位置(翻轉(zhuǎn)過程除外)。表3是某重型車車身運(yùn)動(dòng)校核極限位置時(shí)的位移情況說明。
根據(jù)表3限定的極限位置,結(jié)合表1、表2的運(yùn)動(dòng)工況,可以得到相應(yīng)工況下車身與底盤的相對(duì)位置。進(jìn)而模擬相應(yīng)極限位置時(shí),車身與底盤及發(fā)動(dòng)機(jī)艙的極限位置。例如,在后懸左側(cè)傾時(shí),后懸置左側(cè)壓縮至極限45mm,后懸置右側(cè)伸長(zhǎng)值25mm。按照車身坐標(biāo)系(以車身坐標(biāo)系為原點(diǎn)),可以理解為繞Y向(X=-173.571,Z=107)中心線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)3.29度(視圖方向?yàn)檐囕v前進(jìn)方向),見圖1。
對(duì)于該車型,同理可以得到車身相對(duì)底盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù),如下表4。(出于數(shù)據(jù)保密要求,翻轉(zhuǎn)過程此處不展示)
以上完成了數(shù)學(xué)模型的建立,下面可以建立運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的骨架模型了。
3 " "車身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)骨架模型建立
車身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的骨架模型在建立時(shí),基礎(chǔ)坐標(biāo)選擇車身坐標(biāo)為參考。裝配時(shí),只需要選取骨架模型的坐標(biāo)原點(diǎn)裝配到整車的車身坐標(biāo)上,再將車身模型中的車身坐標(biāo)裝配到骨架模型的相應(yīng)姿態(tài)坐標(biāo)上,即可得到相應(yīng)姿態(tài)時(shí)車身的3D姿態(tài)模型。
為模擬車身相對(duì)底盤運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),在車身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的骨架模型中,利用Pro/E中的“特征操作”命令可以使車身坐標(biāo)按照表4中的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)過程得到相應(yīng)的前懸左側(cè)傾、前懸右側(cè)傾等運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。見圖2。
4 " "車身與底盤部件間運(yùn)動(dòng)校核
運(yùn)用以上方法得到的運(yùn)動(dòng)骨架模型,開展車身與發(fā)動(dòng)機(jī)艙及底盤部件間的運(yùn)動(dòng)校核。
在某平臺(tái)重型車開發(fā)過程當(dāng)中應(yīng)用該方法檢驗(yàn)。為滿足商用車發(fā)動(dòng)機(jī)馬力的需求,引氣道一般采用外置方案,進(jìn)氣系統(tǒng)管路一般布置在車身下方。進(jìn)氣管為引氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口中間連接的管路,由于進(jìn)氣管的布置固連在底盤上,與車身存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣管的另一端連接在發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)通過發(fā)動(dòng)機(jī)懸置連接在車架上,因此連接在發(fā)動(dòng)機(jī)上的進(jìn)氣管既與底盤有相對(duì)運(yùn)動(dòng),也與車身有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一般來講,該管路與車身相關(guān)部件距離要求≥30mm。在此管路的設(shè)計(jì)及布置中,運(yùn)用上述方法進(jìn)行校核空間是否合適。
初始版的進(jìn)氣系統(tǒng)管路與車身相關(guān)部件的最近距離,測(cè)量如下:
可以看出,在車身前懸右側(cè)傾、后懸右側(cè)傾、前懸右側(cè)傾后懸左甩尾、前懸右側(cè)傾前傾后懸左甩尾、后懸右側(cè)傾后傾、下跳極限時(shí)的距離要求均不滿足設(shè)計(jì)要求。這樣,我們就知道,進(jìn)氣系統(tǒng)管路需要往左、往下進(jìn)行調(diào)整,以滿足要求。
在保證進(jìn)氣系統(tǒng)管路滿足要求的情況下往下調(diào)整了35mm,往左調(diào)整了5mm。調(diào)整之后再次校核進(jìn)氣系統(tǒng)管路與車身相關(guān)部件的最近距離距離,測(cè)量結(jié)果如下:
在后期試驗(yàn)過程中觀察,該處未有擦碰。
固然,在整車布置及校核中,除了進(jìn)氣系統(tǒng)管路外,還有中冷系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)等等諸多部件,運(yùn)用此方法可以校核滿足要求的設(shè)計(jì)方案。
5 " "結(jié)語
通過建立車身相對(duì)于底盤的數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上利用Pro/E中的“特征操作”命令建立運(yùn)動(dòng)骨架模型,可以快速模擬車身相對(duì)底盤的運(yùn)動(dòng),進(jìn)而快速觀察車身在相對(duì)底盤運(yùn)動(dòng)過程中何種部件與車身何種部件最近,進(jìn)而判斷是否滿足相應(yīng)間隙要求。從而逐步完善固化設(shè)計(jì)方案,是縮短設(shè)計(jì)周期的一種良策。
同時(shí),在平臺(tái)化、模塊化開發(fā)中,同一種底盤,得適用于不用規(guī)格的車身數(shù)據(jù)。按照上述方案建立新車身的運(yùn)動(dòng)校核骨架模型,將新規(guī)格的車身數(shù)據(jù)安裝在新的運(yùn)動(dòng)校核骨架模型中。這樣,提升同一種底盤布置方案的通用化率,減少底盤新增零部件數(shù)量。
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趙云洋
畢業(yè)于上海理工大學(xué)車輛工程專業(yè),工學(xué)學(xué)士學(xué)位,現(xiàn)就職于東風(fēng)商用車技術(shù)中心,任商品開發(fā)部責(zé)任工程師,主要研究方向?yàn)檎嚳偛贾眉罢嚿唐烽_發(fā)。已發(fā)表的論文有《ISSN.1005-2550.2017.03.004 甩掛運(yùn)輸主掛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)匹配的分析及應(yīng)用》。
專家推薦語
葉曉明
東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心
架構(gòu)開發(fā)中心總監(jiān)
本文對(duì)全浮式商用車車身與底盤運(yùn)動(dòng)工況進(jìn)行了分析,并利用pro/e的二次開發(fā)進(jìn)行了不同工況的DMU校核,有效提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。