基于ADAMS和UG的轮胎包络面分析方法和要求(1)

上汽通用五菱汽车股份有限公司部门通用标准BT/SGMWJ0302—2009基于ADAMS和UG的轮胎包络面分析方法和要求2009-11-30发布2009-12-01实施上汽通用五菱汽车股份有限公司发布BT/SGMWJ0302—2009I前言本标准由上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心提出。本标准由上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心归口。本标准起草单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心本标准主要起草人：黄元毅、李志强、何丹丹。本标准为首次发布。BT/SGMWJ0302—2009II引言轮胎包络面是指车轮上下跳动并转向至极限位置时所占用的空间，其决定了轮罩和翼子板的开孔形状。包络面的外形还可用于检查车轮与周边零件是否发生运动干涉。现代轿车及微型车向布置紧凑型发展，为了便于发动机舱的布置、加大驾驶员的搁脚空间、乘客或者货物的空间，使轮罩占据的空间尽可能小是至关重要的。然而对于一个复杂的悬架—车轮系统的空间问题，如何描述它的运动并正确计算车轮运动轨迹的最小包络面是轮罩设计的关键。为了提高轮胎包络面分析效率，使整个方法、流程规范化，本标准规定了轮胎包络面分析规范及流程。BT/SGMWJ0302—20091基于ADAMS和UG的轮胎包络面分析方法和要求1范围本标准规定了基于ADAMS和UG的轮胎包络面分析方法。本标准规定了轮胎包络面与车身、底盘零部件的最小间隙要求。本标准适用于麦弗逊、双横臂、扭转梁、整体桥钢板弹簧、整体桥半独立悬架等多种悬架轮胎包络面的分析校核。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷GB/T2978-2008轿车轮胎规格、尺寸、气压与负荷3术语和定义3.1ADAMSADAMS为美国MSC公司开发的运动分析软件。其能分析系统的运动，解释其子系统或整个系统的设计特性，比较多个设计方案之间的工作性能，预测精确的载荷变化过程，计算其运动路径、速度和加速度分布图等。3.2轮胎包络面轮胎包络面是指安装在车辆悬架上的轮胎最大运动范围的空间包络，需要考虑轮胎在跳动、转向及受路面载荷时的空间极限运动范围。轮胎包络面用于底盘悬架周围零件的设计和间隙校核。3.3悬架平行轮跳最大下跳量悬架平行轮跳最大下跳量是指悬架从空载位置到悬架下跳至下极限位置时的悬架Z向位移。3.4悬架平行轮跳最大上跳量悬架平行轮跳最大上跳量是指悬架从空载位置到悬架上跳至缓冲块压缩2/3长度位置时的悬架Z向位移。4轮胎包络面的分析方法4.1轮胎运动轨迹的分析流程4.1.1轮胎包络面仿真文件的生成4.1.1.1在ADAMS软件的标准界面中，点击“Tool→Curvemanager…”，弹出曲线管理界面。4.1.1.2在曲线管理界面中，点击“File→New…”，在弹出的对话框的下拉菜单中选择“wheelenvelope”，点击确定，弹出图1所示操作界面（图中曲线的X坐标为方向盘转角，单位为度；Y坐标为悬架跳动量，单位为mm。）。4.1.1.3在曲线管理界面中，点击“View→Table…”，弹出图2所示操作界面。转向和轮跳输入框的左边列表示方向盘转角，右边列表示悬架的位置。方向盘转角和悬架的位置是一一对应关系，输入框BT/SGMWJ0302—20092从上而下，每一行代表包络面仿真曲线上的一个点，各点的坐标应根据4.1.1.4的要求进行设置，将输入框由上而下所代表的各点依次连接起来，就得到了如图1所示的曲线。图1轮胎包络特性文件设置BT/SGMWJ0302—20093图2轮胎包络特性文件输入框4.1.1.4设置轮胎包络特性文件的方向盘转角和悬架跳动量需按以下要求进行：1）对于转向轮（前轮），要求悬架从悬架平行轮跳最大下跳量至80%的悬架平行轮跳最大上跳量时做全转向，80%至100%（车轮跳动到极限位置）的悬架平行轮跳最大上跳量时做20%的转向。2）对于非转向轮（后轮），左右轮的轮跳量关系按以下方法设定：⎩⎨⎧→→→→→右轮恢复空载位置右轮最大上跳右轮最大下跳左轮恢复空载位置左轮最大下跳左轮最大上跳左右轮空载位置悬架侧倾时的最大上跳量和最大下跳量应根据悬架平行轮跳时，设计的最大上跳量和最大下跳量进行调整。如图3所示。a)对于非独立悬架，当悬架由于侧倾达到最大上跳或者最大下跳时，轮心的实际跳动高度要比平行轮跳时的最大跳动量大。分析轮胎的运动轨迹时，左右轮胎反向轮跳的最大跳动量应根据左右止碰块距离与轮距的比值做重新调整。上跳行程按公式（1）进行调整，下跳行程按公式（2）进行调整：()()21121⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−⋅++=LLLRBBB…………………(1)()()21121⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−⋅++=LLLRBRR…………………(2)式中：B——悬架平行轮跳最大上跳量（由空载位置开始），单位为毫米（mm）；R——悬架平行轮跳最大下跳量（由空载位置开始），单位为毫米（mm）；B1——悬架反向轮跳最大上跳量（由空载位置开始），单位为毫米（mm）；转向和轮跳输入框BT/SGMWJ0302—20094R1——悬架反向轮跳最大下跳量（由空载位置开始），单位为毫米（mm）；L1——止碰块到车辆X轴的距离，单位为毫米（mm）；L2——轮距的一半，单位为毫米（mm）；b)对于扭转梁悬架，考虑到转弯的时候受侧向力时悬架的侧向位移比较大，分析轮胎轨迹时应加上与侧倾方向相对应的0.8g的侧向力，计算侧向力的轴荷按悬架满载时的载荷进行。3）保存所设置的“.WEN”文件。图3反向轮跳悬架行程增加示意图4.1.2轮胎运动轨迹点的文件的输出4.1.2.1打开所分析的悬架ADAMS模型4.1.2.2利用4.1所生成的轮胎包络文件（WEN格式）做轮胎运动轨迹仿真，具体步骤仿真如图4所示。4.1.2.3仿真结束后，在仿真结果根目录下打开轮胎运动位置点的输出文件(.WEN)，把第二列到第七列的数据复制到新的文本文件中，然后保存成为“pts”格式。图4轮胎包络仿真工况设置4.2轮胎轮廓线的确定4.2.1制作轮胎包络面需要使用轮胎的最大尺寸、轮胎的基本尺寸（总宽度、内径、外直径等）按GB/T2977-2008和GB/T2978-2008的最大使用尺寸进行确定。4.2.2制作轮胎包络面的其它外廓尺寸按下述计算方法进行确定。4.2.2.1商用车轮胎轮廓线的确定按图5计算。文本框内选择4.1.1.4生成的BT/SGMWJ0302—20095SG=ar=s=DG=dr=MaximumOutsideDiameter/最大使用外径WheelNormalDiameter/轮辋直径Rt=(14.8-0.14*ar)*SGC=(1.15-0.005*ar)*sRemax=hG/2-(Rt-(Rt2-(C/2)2)0.5)Re=0.032*(hG*SG)0.688hG=(DG-dr)/2MaximumSectionWidth/轮胎最大断面宽度Nominalaspectratio/高宽比DesignSectionWidthonMeasuringRim/轮胎设计宽度图5商用车轮胎轮廓线计算4.2.2.2乘用车轮胎轮廓线的确定按图6计算。BT/SGMWJ0302—20096SG=ar=s=DG=dr=MaximumOutsideDiameter/最大使用外径WheelNormalDiameter/轮辋直径Rt=(14.8-0.14*ar)*SGC=(1.075-0.005*ar)*s1.001Remax=hG/2-(Rt-(Rt2-(C/2)2)0.5)Re=0.032*(hG*SG)0.688hG=(DG-dr)/2MaximumSectionWidth/轮胎最大断面宽度Nominalaspectratio/高宽比DesignSectionWidthonMeasuringRim/轮胎设计宽度图6乘用车轮胎轮廓线计算4.3在UG软件中生成轮胎包络面4.3.1打开所要分析轮胎的UG模型，把轮胎中心点移到设计硬点上。4.3.2进入建模应用模块，选择“Tool→VehicleDesignAutomation→GeneralPackaging→TireEnvelope”；或者在任意工具栏点击右键，点中图标，进入轮胎包络设计工具向导，并选中选中“CreateMotionEnvelope”复选框，点击“next”。4.3.3输入备注信息，可以是创建时间等信息，点击“next”。4.3.4选择创建轮胎包络体的方式。选择默认的“Createtireenvelopeinworkpart”选项，点击“next”。BT/SGMWJ0302—200974.3.5选择轮胎定义的格式。选择“sheet/solid/solids”方式,点击“next”。4.3.6选择轮胎对象。在对话框中选择实体方式，并在图形窗口中选择轮胎实体模型，点击“next”。4.3.7定义轮胎工作坐标系。工作坐标系进行定位，使轮胎坐标位于轮胎中心，要求+XC轴方向与轮胎中心线同向，然后在“wheelcenterlineshift”后的文本框中输入轮胎中心线的偏移值（该偏移值是指轮胎中心线与轮辋中心线的距离），点击“next”。4.3.8定义轮胎跳动方式。选择“existingspindlefile”选项，点击“next”。4.3.9选择主轴文件。在“existingspindlefile”后面的文本框中选择4.1.2.3所得“pts”文件，点击“next”。4.3.10指定轮胎包络体的敏感度。拖动滚动条调节包络面的敏感度，调节包络面的凹凸程度，点击“next”。4.3.11定义轮胎包络体的输出角度。创建由起始角和终止角决定的包络面，也可以创建完全封闭的轮胎包络体，点击“next”。4.3.12定义可变偏置。可变偏置是指实际包络体与理论包络体之间的偏距。在这里已经由pts主轴文件包括了，所以显示了灰色，跳过这一步，直接点击“next”。4.3.13完成向导。选中“Writeallinputstolistingwindow”复选框，查看分析的信息情况，也可以选择跳过直接点击“finish”按钮查看包络体的生成结果（示例见图6)。5轮胎包络面与车身和底盘零部件的间隙要求5.1对转向轮的间隙要求：1)轮胎包络与轮罩前后侧最小间隙应不小于20mm，有尖锐边的间隙应不小于25mm（如图7所示）。2)轮胎包络面内侧与大梁的最小间隙应不小于10mm，有尖锐边的间隙应不小于15mm（如图7、图8所示）；3)轮胎包络外侧与轮罩边缘的最小间隙应不小于5mm（如图8所示）；4)轮胎包络上部与轮罩顶部的最小间隙应不小于20mm，有尖锐边的间隙应不小于25mm（如图7、图8所示）；5.2对非转向轮的间隙要求：1)轮胎包络与轮罩前后侧的最小间隙应不小于20mm，有尖锐边的间隙应不小于25mm（如图10所示）。2)轮胎包络面内侧与大梁的最小间隙应不小于15mm，有尖锐边的间隙应不小于20mm（如图10、图11所示）；3)轮胎包络外侧与轮罩边缘的最小间隙应不小于5mm（如图11所示）；BT/SGMWJ0302—200984)轮胎包络上部与轮罩顶部最小间隙应不小于10mm，有尖锐边的间隙应不小于15mm（如图10、图11所示）；图6转向轮包络面G1—包络面到轮罩前面的距离G2—包络面到轮罩侧面以及大梁的距离G3—包络面到轮罩后面的距离）图7转向轮左侧包络面俯视图BT/SGMWJ0302—20099G4—包络面到轮罩装饰板的距离G5—包络面到轮罩顶端的距离图8转向轮左侧包络面后视图图9非转向轮包络面BT/SGMWJ0302—200910G1—包络面到轮罩前面的距离G2—包络面到轮罩侧面以及大梁的距离G3—包络面到轮罩后面的距离图10非转向轮左侧包络面俯视图G4—包络面到轮罩装饰板的距离G5—包络面到轮罩顶端的距离图11非转向轮左侧包