汽车整车集成与性能匹配的虚拟样机技术

汽车整车集成与性能匹配的汽车整车集成与性能匹配的虚拟样机技术虚拟样机技术管欣教授、工学博士管欣教授、工学博士汽车动态模拟国家重点实验室主任汽车动态模拟国家重点实验室主任吉林大学汽车工程学院院长吉林大学汽车工程学院院长TelTel：：0431509599204315095992EmailEmail：：[e-mail]@jlu.edu.cn虚拟样机技术的简介虚拟样机技术的简介20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室33样车设计优选/改进实物样车试制台架试验场地试验评价、综合定型样车实物样车试验迭代国内外现状和技术发展趋势国内外现状和技术发展趋势汽车数字化开发的虚拟样机方法汽车数字化开发的虚拟样机方法初始样车配置优化/改进虚拟样机建立计算机仿真模拟器仿真评价、综合定型样车配置虚拟样机仿真迭代20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室44国内外现状和技术发展趋势国内外现状和技术发展趋势汽车产品数字化开发技术汽车产品数字化开发技术„„从二十世纪从二十世纪8080年代开始，各大汽车公司为年代开始，各大汽车公司为了赢得市场和用户，都不惜投入大量资金了赢得市场和用户，都不惜投入大量资金用于掌握虚拟样车动态仿真和网络并行工用于掌握虚拟样车动态仿真和网络并行工程等创新技术程等创新技术„„继福特的流水线生产和丰田的精益生产之继福特的流水线生产和丰田的精益生产之后，二十世纪后，二十世纪8080年代中期，以虚拟样车动年代中期，以虚拟样车动态仿真和并行工程为核心的汽车数字化开态仿真和并行工程为核心的汽车数字化开发可以说是最具革命性的重大技术进步发可以说是最具革命性的重大技术进步20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室55国内外现状和技术发展趋势国内外现状和技术发展趋势整车性能整车性能CAECAE必须采用汽车性能模拟器必须采用汽车性能模拟器„„到目前为止，大型汽车企业和国立研到目前为止，大型汽车企业和国立研究所究所Benz,BMW,VW,Ford,GM,Benz,BMW,VW,Ford,GM,Renault,Chrysler,Toyota,Nissan,Renault,Chrysler,Toyota,Nissan,Mazda,Iowa,DRI,VTI,JARI,NADSMazda,Iowa,DRI,VTI,JARI,NADS等都分别投资建立了大规模开发型汽等都分别投资建立了大规模开发型汽车性能模拟器，并成功应用于汽车整车性能模拟器，并成功应用于汽车整车性能车性能CAECAE„„DaimlerDaimler--BenzBenz公司率先研究用于产品公司率先研究用于产品设计的汽车驾驶模拟器，最先进的设设计的汽车驾驶模拟器，最先进的设计水平已经可以做到计水平已经可以做到全新车型只需全新车型只需11实车样车试验迭代实车样车试验迭代改进车型改进车型00实车样车试验迭代实车样车试验迭代20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室66人人——车车——路闭环系统路闭环系统20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室77对产业发展的作用与影响对产业发展的作用与影响国内汽车行业整车开发核心技术国内汽车行业整车开发核心技术““空心化空心化””„„大多数国内汽车企业没有整车开发大多数国内汽车企业没有整车开发能力，能力，甚至没有能力评价、验收委托甚至没有能力评价、验收委托境外境外开发的开发的产品产品„„国内骨干汽车企业国内骨干汽车企业具有整车自主开发能具有整车自主开发能力，但主要力，但主要采用采用实物样车试验迭代方法实物样车试验迭代方法进进行整车行整车车型开发车型开发，开发周期长，试验费用，开发周期长，试验费用大，很难大，很难抢先抢先推出具有竞争力的新产品推出具有竞争力的新产品20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室88对产业发展的作用与影响对产业发展的作用与影响跨越式提升汽车行业开发水平，形成国际竞争力跨越式提升汽车行业开发水平，形成国际竞争力„„加速我国汽车企业形成整车性能匹配能力，将加速我国汽车企业形成整车性能匹配能力，将我国的整车开发水平，我国的整车开发水平，从国外从国外2020年前年前完全采用完全采用的实物样车试验迭代方法的的实物样车试验迭代方法的落后水平落后水平，，跨越式跨越式提升到提升到尽可能采用虚拟样机仿真迭代方法的尽可能采用虚拟样机仿真迭代方法的当当今世界先进水平今世界先进水平„„整车与零部件企业之间，将迅速形成与国际接整车与零部件企业之间，将迅速形成与国际接轨的同步开发能力，最终才能在中国本土形成轨的同步开发能力，最终才能在中国本土形成高水平的汽车产业集群，培育出具有国际竞争高水平的汽车产业集群，培育出具有国际竞争力的汽车品牌力的汽车品牌20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室99功用一：功用一：对标车的性能反求对标车的性能反求„„利用虚拟样机技术可全面反求对标车辆的性利用虚拟样机技术可全面反求对标车辆的性能，实现对标车辆性能的全面分析和掌握，解能，实现对标车辆性能的全面分析和掌握，解决车辆设计中的决车辆设计中的““仿形不仿质仿形不仿质””的问题。的问题。„„利用虚拟样机技术可分析对标车总成性能及总利用虚拟样机技术可分析对标车总成性能及总成性能对整车性能的影响规律。成性能对整车性能的影响规律。20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1010功用二：功用二：新设计车的性能集成与匹配新设计车的性能集成与匹配„„概念设计阶段车辆总成的集成与匹配概念设计阶段车辆总成的集成与匹配„„设计车辆的性能分析、仿真与评价设计车辆的性能分析、仿真与评价20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1111功用三：功用三：零部件载荷模拟零部件载荷模拟„„通过虚拟样机技术，在汽车设计阶段可通过虚拟样机技术，在汽车设计阶段可分析车辆零部件动态周边载荷，为零部分析车辆零部件动态周边载荷，为零部件的耐久性和可靠性设计提供更加准确件的耐久性和可靠性设计提供更加准确的边界条件，使设计更加科学合理。的边界条件，使设计更加科学合理。20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1212功用四：功用四：整车产品性能一致性控制整车产品性能一致性控制„„利用建立的虚拟样机，可对汽车总成及利用建立的虚拟样机，可对汽车总成及零部件提出明确的特性控制范围，用于零部件提出明确的特性控制范围，用于汽车生产过程中产品质量的控制。汽车生产过程中产品质量的控制。20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1313功用五：功用五：售后性能缺陷的快速分析售后性能缺陷的快速分析„„车辆上市后可能会出现各种性能问题，车辆上市后可能会出现各种性能问题，通过虚拟样机技术可客观分析问题原通过虚拟样机技术可客观分析问题原因，为解决召回和索赔问题提供科学合因，为解决召回和索赔问题提供科学合理的依据，为新一轮车辆的改进提供技理的依据，为新一轮车辆的改进提供技术参考。术参考。汽车集成与性能匹配汽车集成与性能匹配虚拟样机技术流程虚拟样机技术流程20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1515自上而下的性能规格分解自上而下的性能规格分解整车设计目标总成设计目标子系统设计目标部件设计目标20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1616底盘开发中的虚拟样机技术底盘开发中的虚拟样机技术20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1717底盘开发中的虚拟样机技术底盘开发中的虚拟样机技术¾¾对标竞争车辆对标竞争车辆¾¾建立虚拟样机建立虚拟样机¾¾灵敏度分析和试验设计灵敏度分析和试验设计¾¾动态仿真与评价动态仿真与评价¾¾载荷模拟载荷模拟//耐久性分析耐久性分析20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1818对标竞争车辆的步骤对标竞争车辆的步骤„„决定对标车辆决定对标车辆„„成立对标团队成立对标团队„„确认对标合作伙伴确认对标合作伙伴„„收集和分析对比信息收集和分析对比信息„„对标车辆对标车辆20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室1919对标车辆成功的关键因素对标车辆成功的关键因素„„参数的精确测量参数的精确测量„„误差的准确分析误差的准确分析„„完整的数据库完整的数据库„„详细的文档详细的文档„„知识的充分共享知识的充分共享20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室2020对标的主要内容对标的主要内容自由长度、弹簧刚度、预载自由长度、弹簧刚度、预载弹簧测量弹簧测量阻尼特征和摩擦阻尼特征和摩擦阻尼器阻尼器在整备质量和满载情况下前后悬架在整备质量和满载情况下前后悬架K&CK&C测量测量所有质量在所有质量在2Kg2Kg以上刚体的质量和以上刚体的质量和惯量，包括簧上和簧下及轮胎惯量，包括簧上和簧下及轮胎质量和惯量质量和惯量轴距、轮距、整备质量和满载情况轴距、轮距、整备质量和满载情况下的硬点坐标下的硬点坐标几何测量几何测量数据内容数据内容项目项目20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室2121对标的主要内容对标的主要内容前后悬架类型前后悬架类型悬架类型悬架类型轮胎特性参数轮胎特性参数轮胎测量轮胎测量外形、几何尺寸外形、几何尺寸悬架和转悬架和转向关键件向关键件材料特性材料特性部件部件所有衬套的刚度和阻尼所有衬套的刚度和阻尼衬套刚度衬套刚度和阻尼和阻尼自由行程、长度、力自由行程、长度、力——变形特性变形特性限位块限位块数据内容数据内容项目项目20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室2222对标的主要内容对标的主要内容踏板比例、助力器类型、主油缸直踏板比例、助力器类型、主油缸直径、前后比例、径、前后比例、ABSABS控制逻辑控制逻辑制动系制动系类型、制动途径类型、制动途径驻车制动驻车制动类型、轮缸直径、盘类型、轮缸直径、盘//鼓尺寸、摩鼓尺寸、摩擦系数擦系数前后制动器前后制动器转向传动比、转向运动学、刚度、转向传动比、转向运动学、刚度、阻尼、助力特性阻尼、助力特性转向系特性转向系特性几何尺寸、直径、材料、与悬架或几何尺寸、直径、材料、与悬架或车身的连接车身的连接前后稳定杆前后稳定杆数据内容数据内容项目项目20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室2323底盘设计中的虚拟样机技术底盘设计中的虚拟样机技术¾¾对标竞争车辆对标竞争车辆¾¾建立虚拟样机建立虚拟样机¾¾灵敏度分析和试验设计灵敏度分析和试验设计¾¾动态仿真与评价动态仿真与评价¾¾载荷模拟载荷模拟//耐久性分析耐久性分析20062006--88--1313吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室2424建立虚拟样机建立虚拟样机K&CK&C分析、分析、操纵稳定性、操纵稳定性、制动性、耐久制动性、耐久性、性、DOEDOEF