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第届河肃省汽车工程科技华■木研讨会3．2ＴＰＭＳ的接收控制器结构设计和工作原理接收控制器结构需要结合实车的状态而确定，ＴＰＭＳ的显示器有单独模块显示的，也有集成于仪表或内后视镜上的。单独模块的显示器需要根据实车位置而新开磨具，成本稍微高点；而集成的显示模块就省去了开模费用。本文涉及的显示器是单独模块，是结合特定实车开发出来的。ＴＰＭＳ接收控制器如图7所示。接收控制器是由接收发送控制模块与高频接收天线以及显示模块组合而成，［—ｒ；；＾；］具备高频接收功能，接收来自轮胎电子模块的高频信号，判断轮胎气压、温度、轮胎＿电子模块电量是否超限以及各模块自检状态，然后将控制信息显示或报警。接收ｒ控制模块工作原理如图8所示。4结束语ｘｊ7ｒｐ＂1？—ＴＰＭＳ胎压监测系统已成新车的标准配置，与安全气囊、ＡＢＳ防抱死刹车系统ＩＰ0ＷＥＲＮ‘柳補入一起被视为汽车三大安全系统。2000年美国国会通过了ＴＲＥＡＤ法案，要求到—．2007年，所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监测系统；欧盟规定从2012丨■‘°ＷＤ：＇．‘‘年开始，各类新车必须装配轮胎压力监测系统，并成为强制性法规；对于我国汽车“‘：…—市场来说，由于成本限制，轮胎压力监测系统只出现在一些中高级车型上，不过近期国家标准委正式发布了《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》国家标准项目计删删，Ｓ巾贿±肚，胎压賴雜将撤翻应翻普及。目？目前，中国的汽车市场是全球规模最大、发展最为迅速的，所以胎压监测技术的应用也必将具有巨大的潜在市场。参考文献［1］冯永忠．汽车轮胎压力监测系统（ＴＰＭＳ）图解［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2011．［2］庄继德．汽车轮胎学［Ｍ］．北京理工大学出版社，1995．［3］陈法国，陈伟，周鹏，王世勋．无线接口电路设计及其在ＴＰＭＳ中的应用［Ｊ］．单片机与嵌人式系统应用，2005（7）．［4］奏拯，胡建国，刘志贤．汽车胎压智能监测系统研究与实现［Ｊ］．微机电［ＭＥＭＳ］技术应用，2008，24（3）．［5］赵政宁，孙航，曹呈荣．ＴＰＭＳ解决方案中的几个关键问题［Ｊ］．单片机与嵌人式系统应用，2006（11）．作者简介张强（1987．3），男，河南许昌人，学士，助工，现为郑州日产电装工程师，电话：18739935197，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｓｈａ0ｑｉａｎｇ＠126．ｃｏｍ。申龙飞（1988．2），男，河南洛阳人，学士，助工，现为郑州日产电装工程师，电话：15038002243，￡－11＾1：8102＠126．？）111。邵一鸣（1988．2），男，安徽宿州人，学士，助工，现为郑州日产产品工程师，电话：13838313029，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈａｏｙｉｍｉｎｇ215＠163．ｃｏｍ。ＨＮＳＡＥ14030基于ＣａｔｉａＤＭＵ的皮卡前悬架运动学仿真杨光余亮浩郑州日产汽车有限公司河南郑州450016【摘要】基于ＣＡＴＩＡ运动学分析模块建立了皮卡前悬架运动学仿真模型，并基于该模型研究了悬架在跳动中前轮心变化，制作了前轮的轮胎包络。【关键词】ＣａｔｉａＤＭＵ，双横臂，运动学仿真，轮胎包络1前言皮卡车型前悬架基本上均采用双横臂带扭力杆的独立悬架型式，双横臂带扭力杆独立悬架有以下几个优点：双横臂独立悬架横向刚度大、抗侧倾性能优异；采用不等长的摆臂（一般都是上短下长的型式），使车轮上下跳时轮距及四轮定位参数变化均在限定的范围内，能保证车辆良好的行驶稳定性，同时能减小轮胎磨损［｜］；扭杆弹簧单位质量储能优于螺旋弹簧和钢板弹簧，占用空间小，方便布置。本文基于三维软件ＣａｔｉａＤＭＵ给出了皮卡前悬架运动学仿真的通用方法，通过运动学仿真可以研究轮心变化及校核轮胎包络。2悬架运动学仿真概念运动学指从几何的角度描述和研究物体位置随时间的变化规律，研究中不考虑力及物体本身物理特性，只考虑物体运动特征。悬架运动学仿真即研究悬架系统随转向及上下跳系统各构件随时间的变化规律。在进行整车总布置设计时，为研究轮胎在跳动时对四轮定位参数的影响并且防止发生轮胎运动发生与周围零部件干涉的工况，必须对前悬系统的运动进行校核分析［2］。3双横臂独立悬架的运动学建模3．1运动学建模的基本流程双横臂独立悬架的运动学建模的基本流程如图1：3．2初始参数准备确定悬架基Ｊ基于悬架硬Ｊ＿ＶＶ＿．Ｗ1｜Ｊ完成运动学3．2．1确定悬架硬点本参数Ｄ点进行装配ｖ＞建立3Ｓ动ｗｉＪ＾建模悬架硬点是影响悬架Ｋ＆Ｃ特性的主要因素，因此进行：￣悬架运动学仿真首先要确定悬架硬点。图1运动学建模的基本流程悬架的运动学主要涉及两个系统：悬架和转向系统。双横臂悬架系统的主要构成如下：上下摆臂、转向节、扭杆弹簧、减振器、稳定杆、限位块等构成，转向系统主要构成如下：方向盘、转向管柱、转向机、转向连杆等构成。仿真基于某车型皮卡，采用国际坐标系。悬架硬点如表1（硬点只取右侧1／4悬架硬点，左侧1／4悬架硬点关于ＺＸ平面对称即可）：057第＾届河前省汽车工程科技学木研讨会表1悬架硬点列表序号硬点名称Ｘ（ｍｍ）Ｙ（ｍｍ）Ｚ（ｍｍ）对应悬架硬点1ｕｐ＿ａｒｍ＿ｆｗｄ－98．741546．8上摆臂前点2ｕｐ＿ａｒｍ＿ａｆｔＵ9Ａ415ＴＬ1上摆臂后点3ｌｏｗ＿ａｒｍ＿ｆｗｄ－118．5347．8－185．2下摆臂前点4ｌｏｗ＿ａｒｍ＿ａｆｔ210．1347．8－179．5下摆臂后点5ｌｏｗ＿ａｒｍ＿ｏｕｔｅｒ－5．8678．5－222．6下摆臂外点6ｕｐ＿ａｒｍ＿ｏｕｔｅｒ8633．612．7上摆臂外点7ｔｉｅｒｏｄ＿ｉｎｎｅｒ－130．7400－58．9转向拉杆内点8ｔｉｅｒｏｄ．ｏｕｔｅｒ－140．3695．2－93．2转向拉杆外点9ｗｈｅｅｌ＿ｃｔｒ－0．9772．5－134轮心3．2．2确定悬架上、下跳行程及车轮转角根据整车的设计参数确定悬架的上、下跳行程及车轮转角，前悬架的的行程为160ｍｍ，上跳80ｍｍ，下跳80ｍｍ；车轮内转角最大36．2。。3．3基于悬架硬点的装配在进行运动学建模之前首先将机构中各个运动单元在装配环境下装配到设计状态。ａ．在整车装配环境下建立一个“Ｖｅｈｉｃｌｅ”的零件，编辑该零件，即在该零件中建立前悬架的硬点及一些辅助线或面，然后在装配环境相将该零件固定。“Ｖｅｈｉｃｌｅ”零件固定后即成为整车。ｂ．拆分零部件：根据悬架机构运动特点将一些总成零部件拆分为具体的运动单元。拆分以后的零件有：上摆臂、下摆臂、转向节、扭杆弹簧、车轮、转向拉杆、转向横拉杆、转向臂、随动臂（参照下图2对转向机构的定义）。转向臂转向横拉杆氣一随动臂转向拉杆佐ｚｌ‘转向拉杆佑图2转向机构拆分零部件定义Ｃ．在零件上建立辅助元素：在零件上建立装配需要的参考元素（点、线、面），建立参考元素的基础是零部件的连接处的型式及结构：对于球铰，取球心为参考点；对于圆柱状零件，建立圆柱的中心线作为参考元素。ｄ．基于建立的零件的辅助元素将拆分出来的各运动单元基于整车进行装配，皮卡前悬架装配模型如图3。3．4运动副的建立＿ｘ’根据机械原理定义，运动副是两构件直接接触并能产生相对运动的活上‘＇‘‘？？、％Ｓ动联接。在机构中引人一个运动副，就导致某一枣部件火去相应的ｎ山度、‘1ｉ（自由物体具有六个自由度，沿三个空间方向的平动自由度和转动自由副），Ｍ机构有确定的运动就必须满足机构的自由度为ｉ，然后再加载一个驱动机构‘ｐｒ￥．ｊｍ就可以实现确定运动，驱动加载后机构Ｉ＇ｉｆＩＩ度为ｏ。．．：各，＾ＷＪＵ根据悬架瓶动学特点建立雜个运动輔之丨＇＿运棚。腊賴％块进入运动学仿真模块“ＤＭＵＫｉｎｅｍａｔｉｃｓ＂，进行运动学装配，仿真需要使用的运动副有：ａ．固定物体（ＦｉｘｅｄＰａｒｔ）图3前悬架装配模型固定物体是将零部件和大地固连在一起，固定副建立后该零件具有0自由度，在机构运动中该零件位置维持不变；ｂ．刚性副（ＲｉｇｉｄＪｏｉｎｔ）刚性副是将两个零件固连在一起成，建立刚性副之后两个零件成为一个零部件；ｃ．转动副（ＲｅｖｏｌｕｔｅＪｏｉｎｔ）转动副定义两个物体的旋转运动，定义后物体剩余一个转动自由度；ｄ．球绞副（ＳｐｈｅｒｉｃａｌＪｏｉｎｔ）球铰副定义两个物体之间围绕一点做转动，定义后物体剩余三个转动自由度；ｅ？万向节副（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＪｏｉｎｔ）万向节副定义万向节连接，定义后物体剩余两个转动自由度；ｆ．圆柱副圆柱副定义两个物体之间的围绕轴线的旋转运动和沿轴线的滑动，定义后物体剩余两个自由度，圆柱副比转动副多一个沿轴线的滑动自由度；ｇ．齿轮副（ＧｅａｒＪｏｉｎｔ）齿轮副是两组齿轮转动副按传动比定义的复合副，需要选择两个已建立的转动副，在两个转动副之间建立比例关系，建立齿轮副相当于合并两个转动自由度为一个转动自由度。为实现车辆两侧车轮同时上跳，模型中将两个下摆臂与整车之间的转动副创建为齿轮副，定义传动比为1。058第Ｈ届河南省汽车工程科技学木研讨会系统中需要建立的运动副如表2：表2系统建立的运动副￣＾号运动副图标建立运动副构件1固定物体Ｖｅｈｉｃｌｅ2刚性副左转向节与左车轮；右转向节与右车轮3转动副＠摆臂与整车之间；转向臂与整车之间；随动臂与整车之间，錄互丨丨Ｍ±爾墟師力司；Ｔ摆躺糊幼旬；糊贿骑師；ｔｆ司满4ｍ＿与转向難杆之间5万向节副转向拉杆与转向横拉杆之间6圆柱副随动臂与转向横拉杆之间7齿轮副左、右下摆臂与整车之间转动副3．5建立系统运动仿真模型；ＣａｉｔｉａＤＭＵ进行运动学仿真机构必须满足以下几个条件：ａ．机构中有一个固定物体，模型中将整车固定；：｜〖；：＝：丨丨＝二＝＝丨丨ｂ．模型中有加载在运动副上的驱动；丨＝＝丨：＝＝2！丨士ｎ士Ａｌｌｆ3ｒ＋ｉＦ＾－4－ｔ＾？年Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ．7（40300Ｐ2710－2．ｌ．ＬｌｎｋＳｔｅｅｒｉｎｇＪＪＯＣ？石Ｌ柯目田度方Ｕ0‘－？Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ．8（Ｓ45002ＺＢ0Ａ．1，40300Ｐ2710－1．1）所有的运动副创建完成后，结构树显示悬架系统剩余2个自由度（如图4），需要再添加两▲1－明Ｇｅａｒ．16（Ｓ4Ｓ012ＺＢ0Ａ．1，64ＳＯＯ2ＺＢ0Ｖ1，Ｖｅｈｉｃｌｅ，ｌ）个驱动，才能驱动机构有确定的运动。模型中将转向的驱动加载到转向系统的转向臂与整车之七丨。丨＂丨．丨丨丨丨＝＝＾＝丨丨＂7＾间的转动副上，然后轮跳用齿轮副模拟（以齿轮副驱动车轮上、下跳），驱动加载后机构自由度士ｎ太ｎＩ、／－ｄＲｅｖｏｌｕｔｅ．14（43500Ｐ3100．3．48500Ｐ3100．2）ｙｙ9Ｘ／ＬＴＪＪ＞＞Ｊ22．1ＪＯ－ｆＳｐｈｅｒｉｃａｄ．15（48500Ｐ3100．2，48500Ｐ3100．4）模型建立后进行运动学仿真，单击资命令，弹出图5所示对话框，拉动图中的两个滑动条＝＝即可实现上下轮跳及轮胎转向。需要注意的是，在运动副上建立的驱动需要确定驱动范围才能1〖＝丨〖保证悬架机构相应的运动极限，可以通过拉动图5所示的滑动