CN111709158A - 汽车动力总成悬置响应计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车动力总成悬置响应计算方法及系统，该方法包括：根据汽车发动机的参数数据建立发动机动力学模型；在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应。本发明通过所述发动机动力学模型的建立，能有效的根据所述缸压变化曲线计算出各曲轴或连杆的载荷，并通过将该载荷输送至所述有限元模型以准确的计算所述悬置位移响应，有效的提高了汽车动力总成悬置响应计算的准确性。

Description

汽车动力总成悬置响应计算方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车动力总成悬置响应计算方法及系统。

背景技术

随着经济的发展与技术的进步，城市居民汽车保有量在迅猛增长，道路交通事故已经成为人类生命安全的重要威胁之一。因此如何提高汽车的整体安全性能，已经成为了汽车工程师最重要的一个研究方向。

在汽车产品开发过程中，动力总成作为激励源，会产生较大的振动，动力总成悬置作为重要的隔振无件，它的合理设计对于整车噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)非常重要，动力总成悬置的位移、刚度、角度的合理设计，对于减小动力总成的振动传递到车内非常重要。

在汽车开发中，通常采用悬置解耦或动力总成的六阶刚体模态合理分布来定性评估悬置设计对NVH的影响，但采用悬置解耦或六阶刚体模态分布的方式进行评估计算时，其准确性和稳定性低下，降低了汽车动力总成悬置响应评估计算的计算效率。

发明内容

基于此，本发明提供一种汽车动力总成悬置响应计算方法及系统，用于解决现有技术中针对汽车动力总成悬置响应评估计算准确性低下的问题。

第一方面，本发明提供了一种汽车动力总成悬置响应计算方法，所述方法，包括：

根据汽车发动机的参数数据建立发动机动力学模型；

在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；

将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；

根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应。

上述汽车动力总成悬置响应计算方法，可有效计算出所述汽车发动机在各预设工况、各负荷情况下动力总成悬置位移响应，通过所述发动机动力学模型的建立，能有效的根据所述缸压变化曲线计算出各曲轴或连杆的载荷，并通过将该载荷输送至所述有限元模型以准确的计算所述悬置位移响应，有效的提高了汽车动力总成悬置响应计算的准确性。

进一步地，所述根据汽车发动机参数数据建立发动机动力学模型的步骤包括：

获取所述汽车发动机的参数数据，根据预设刚度值对所述参数数据中的标记部件进行柔性处理，所述柔性处理用于降低所述标记部件的刚性参数；

根据所述柔性处理后的所述参数数据建立动力学模型，以得到所述发动机动力学模型。

进一步地，所述根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型的步骤包括：

对所述汽车发动机进行扫描，以得到扫描数据；

对所述扫描数据进行结构约束，并根据约束结果进行建模，以得到所述有限元模型。

进一步地，所述对所述扫描数据进行结构约束的步骤之前，所述方法还包括：

对所述扫描数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；

获取所述汽车发动机的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性、厚度和刚度。

进一步地，所述标记部件为曲轴和/或连杆。

进一步地，所述预设工况为垂直工况、刹车工况、左急转弯工况或右急转弯刹车工况中的至少一种。

第二方面，本发明提供了一种汽车动力总成悬置响应计算系统，包括：

动力学建模模块，用于根据汽车发动机的参数数据建立发动机动力学模型；

缸压测试模块，用于在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；

载荷计算模块，用于将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；

仿真求解模块，用于根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应。

上述汽车动力总成悬置响应计算系统，可有效计算出所述汽车发动机在各预设工况、各负荷情况下动力总成悬置位移响应，通过所述发动机动力学模型的建立，能有效的根据所述缸压变化曲线计算出各曲轴或连杆的载荷，并通过将该载荷输送至所述有限元模型以准确的计算所述悬置位移响应，有效的提高了汽车动力总成悬置响应计算的准确性。

进一步地，所述动力学建模模块还用于：

获取所述汽车发动机的参数数据，根据预设刚度值对所述参数数据中的标记部件进行柔性处理，所述柔性处理用于降低所述标记部件的刚性参数；

根据所述柔性处理后的所述参数数据建立动力学模型，以得到所述发动机动力学模型。

进一步地，所述仿真求解模块还用于：

对所述扫描数据进行结构约束，并根据约束结果进行建模，以得到所述有限元模型。

进一步地，所述仿真求解模块还用于：

对所述扫描数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；

获取所述汽车发动机的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性、厚度和刚度。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的汽车动力总成悬置响应计算方法的流程图；

图2为本发明第二实施例提供的汽车动力总成悬置响应计算方法的流程图；

图3为本发明第三实施例提供的汽车动力总成悬置响应计算方法的流程图；

图4为本发明第四实施例提供的汽车动力总成悬置响应计算系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于更好地理解本发明，下面将结合相关实施例附图对本发明进行进一步地解释。附图中给出了本发明的实施例，但本发明并不仅限于上述的优选实施例。相反，提供这些实施例的目的是为了使本发明的公开面更加得充分。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

请参阅图1，为本发明第一实施例提供的汽车动力总成悬置响应计算方法的流程图，包括步骤：

步骤S10，根据汽车发动机的参数数据建立发动机动力学模型；

其中，所述发动机动力学模型内包含所述汽车发动机的模型数据，通过所述发动机动力学模型的建立，有效的方便了后续对所述汽车发动机在不同工况下运行状态的分析，进而提高了所述汽车动力总成悬置响应计算方法的计算效率；

在此需要指出的是：在建立发动机动力学模型时，对上述的汽车发动机而言，可根据实际情况截取预设端面结构，并设定相关约束。在此还需要补充的是，进行建模的前处理软件可采用ADAMS或Virtual lab Motion进行建模。

步骤S20，在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；

其中，所述预设工况为垂直工况、刹车工况、左急转弯工况或右急转弯刹车工况中的至少一种，所述垂直工况为控制目标垂直向下4g，所述刹车工况为控制目标垂直向下1g并同时向前1g，所述左急转弯工况为控制目标垂直向下1g，并同时向右1g，所述右急转弯刹车工况为控制目标垂直向下2g并同时向右1g，向前1g，因此通过所述预设工况的设计，有效的模拟了不同场景下所述发动机动力学模型对应的缸压变换，以使有效的提高了所述汽车动力总成悬置响应计算方法的准确性；

步骤S30，将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；

步骤S40，根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应；

其中，所述有限元模型中部分管路可适当进行简化，但主要的结构件需网格划分并赋予相应的材料属性，同时，需考虑动力总成悬置支架的影响，悬置以CBUSH单元简化，输入实测的动刚度，具体的，该步骤中当计算得到的所述悬置位置响应越低时，则判定所述汽车动力总成悬置结构越稳定；

本实施例中，可有效计算出所述汽车发动机在各预设工况、各负荷情况下动力总成悬置位移响应，通过所述发动机动力学模型的建立，能有效的根据所述缸压变化曲线计算出各曲轴或连杆的载荷，并通过将该载荷输送至所述有限元模型以准确的计算所述悬置位移响应，有效的提高了汽车动力总成悬置响应计算的准确性。

请参阅图2，为本发明第二实施例提供的汽车动力总成悬置响应计算方法的流程图，包括步骤：

步骤S11，获取所述汽车发动机的参数数据，根据预设刚度值对所述参数数据中的标记部件进行柔性处理；

其中，所述柔性处理用于降低所述标记部件的刚性参数；

步骤S21，根据所述柔性处理后的所述参数数据建立动力学模型，以得到所述发动机动力学模型；

其中，所述发动机动力学模型内包含所述汽车发动机的模型数据，通过所述发动机动力学模型的建立，有效的方便了后续对所述汽车发动机在不同工况下运行状态的分析，进而提高了所述汽车动力总成悬置响应计算方法的计算效率；

在此需要指出的是：在建立发动机动力学模型时，对上述的汽车发动机而言，可根据实际情况截取预设端面结构，并设定相关约束。在此还需要补充的是，进行建模的前处理软件可采用ADAMS或Virtual lab Motion进行建模；

步骤S31，在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；

其中，所述预设工况为垂直工况、刹车工况、左急转弯工况或右急转弯刹车工况中的至少一种，所述垂直工况为控制目标垂直向下4g，所述刹车工况为控制目标垂直向下1g并同时向前1g，所述左急转弯工况为控制目标垂直向下1g，并同时向右1g，所述右急转弯刹车工况为控制目标垂直向下2g并同时向右1g，向前1g，因此通过所述预设工况的设计，有效的模拟了不同场景下所述发动机动力学模型对应的缸压变换，以使有效的提高了所述汽车动力总成悬置响应计算方法的准确性；

步骤S41，将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；

步骤S51，对所述汽车发动机进行扫描，以得到扫描数据；

步骤S61，对所述扫描数据进行结构约束，并根据约束结果进行建模，以得到所述有限元模型；

其中，通过对所述扫描数据进行结构约束，有效的提高了所述有限元模型整体结构的完整性，且该步骤中，所述有限元模型中部分管路可适当进行简化，但主要的结构件需网格划分并赋予相应的材料属性，同时，需考虑动力总成悬置支架的影响，悬置以CBUSH单元简化，输入实测的动刚度；

步骤S71，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应；

其中，通过将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型的设计，以有效计算动力总成悬置在各频率下的位移响应；

本实施例中，可有效计算出所述汽车发动机在各预设工况、各负荷情况下动力总成悬置位移响应，通过所述发动机动力学模型的建立，能有效的根据所述缸压变化曲线计算出各曲轴或连杆的载荷，并通过将该载荷输送至所述有限元模型以准确的计算所述悬置位移响应，有效的提高了汽车动力总成悬置响应计算的准确性。

请参阅图3，为本发明第三实施例提供的汽车动力总成悬置响应计算方法的流程图，包括步骤：

步骤S12，获取所述汽车发动机的参数数据，根据预设刚度值对所述参数数据中的标记部件进行柔性处理；

其中，所述柔性处理用于降低所述标记部件的刚性参数，优选的，所述标记部件为曲轴和/或连杆；

步骤S22，根据所述柔性处理后的所述参数数据建立动力学模型，以得到所述发动机动力学模型；

步骤S32，在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；

步骤S42，将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；

步骤S52，对所述汽车发动机进行扫描，以得到扫描数据；

步骤S62，对所述扫描数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；

其中，该步骤中可以采用板壳单元的方式对所述扫描数据进行离散，优选的，所述采用板壳单元的方式对所述扫描数据进行离散的步骤包括：

采用四边形板壳单元对所述扫描数据进行模拟离散；

采用三角形板壳单元对所述扫描数据进行过渡离散；

步骤S72，获取所述汽车发动机的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性、厚度和刚度；

步骤S82，对所述扫描数据进行结构约束，并根据约束结果进行建模，以得到所述有限元模型；

步骤S92，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应；

本实施例中，可有效计算出所述汽车发动机在各预设工况、各负荷情况下动力总成悬置位移响应，通过所述发动机动力学模型的建立，能有效的根据所述缸压变化曲线计算出各曲轴或连杆的载荷，并通过将该载荷输送至所述有限元模型以准确的计算所述悬置位移响应，有效的提高了汽车动力总成悬置响应计算的准确性。

请参阅图4，为本发明第四实施例提供的汽车动力总成悬置响应计算系统100的结构示意图，包括动力学建模模块10、缸压测试模块11、载荷计算模块12和仿真求解模块13，其中：

动力学建模模块10，用于根据汽车发动机的参数数据建立发动机动力学模型，其中，所述发动机动力学模型内包含所述汽车发动机的模型数据，通过所述发动机动力学模型的建立，有效的方便了后续对所述汽车发动机在不同工况下运行状态的分析，进而提高了所述汽车动力总成悬置响应计算方法的计算效率。

具体的，所述动力学建模模块10还用于：获取所述汽车发动机的参数数据，根据预设刚度值对所述参数数据中的标记部件进行柔性处理，所述柔性处理用于降低所述标记部件的刚性参数；根据所述柔性处理后的所述参数数据建立动力学模型，以得到所述发动机动力学模型。

缸压测试模块11，用于在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线，其中，所述预设工况为垂直工况、刹车工况、左急转弯工况或右急转弯刹车工况中的至少一种，所述垂直工况为控制目标垂直向下4g，所述刹车工况为控制目标垂直向下1g并同时向前1g，所述左急转弯工况为控制目标垂直向下1g，并同时向右1g，所述右急转弯刹车工况为控制目标垂直向下2g并同时向右1g，向前1g，因此通过所述预设工况的设计，有效的模拟了不同场景下所述发动机动力学模型对应的缸压变换，以使有效的提高了所述汽车动力总成悬置响应计算方法的准确性。

载荷计算模块12，用于将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷。

仿真求解模块13，用于根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应，其中，所述有限元模型中部分管路可适当进行简化，但主要的结构件需网格划分并赋予相应的材料属性，同时，需考虑动力总成悬置支架的影响，悬置以CBUSH单元简化，输入实测的动刚度，具体的，该模块中当计算得到的所述悬置位置响应越低时，则判定所述汽车动力总成悬置结构越稳。

此外，本实施例中，所述仿真求解模块13还用于：对所述扫描数据进行结构约束，并根据约束结果进行建模，以得到所述有限元模型。

优选的，所述仿真求解模块13还用于：对所述扫描数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；获取所述汽车发动机的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性、厚度和刚度。

本实施例中，可有效计算出所述汽车发动机在各预设工况、各负荷情况下动力总成悬置位移响应，通过所述发动机动力学模型的建立，能有效的根据所述缸压变化曲线计算出各曲轴或连杆的载荷，并通过将该载荷输送至所述有限元模型以准确的计算所述悬置位移响应，有效的提高了汽车动力总成悬置响应计算的准确性。

本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序在执行时，包括如下步骤：

根据汽车发动机的参数数据建立发动机动力学模型；

在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；

将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；

根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应。所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

上述实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围内。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

Claims (10)

1.一种汽车动力总成悬置响应计算方法，其特征在于，所述方法包括：

根据汽车发动机的参数数据建立发动机动力学模型；

在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；

将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；

根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应。

2.根据权利要求1所述的汽车动力总成悬置响应计算方法，其特征在于，所述根据汽车发动机参数数据建立发动机动力学模型的步骤包括：

获取所述汽车发动机的参数数据，根据预设刚度值对所述参数数据中的标记部件进行柔性处理，所述柔性处理用于降低所述标记部件的刚性参数；

根据所述柔性处理后的所述参数数据建立动力学模型，以得到所述发动机动力学模型。

3.根据权利要求1所述的汽车动力总成悬置响应计算方法，其特征在于，所述根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型的步骤包括：

对所述汽车发动机进行扫描，以得到扫描数据；

对所述扫描数据进行结构约束，并根据约束结果进行建模，以得到所述有限元模型。

4.根据权利要求3所述的汽车动力总成悬置响应计算方法，其特征在于，所述对所述扫描数据进行结构约束的步骤之前，所述方法还包括：

对所述扫描数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；

获取所述汽车发动机的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性、厚度和刚度。

5.根据权利要求1所述的汽车动力总成悬置响应计算方法，其特征在于，所述标记部件为曲轴和/或连杆。

6.根据权利要求1所述的汽车动力总成悬置响应计算方法，其特征在于，所述预设工况为垂直工况、刹车工况、左急转弯工况或右急转弯刹车工况中的至少一种。

7.一种汽车动力总成悬置响应计算系统，其特征在于，包括：

动力学建模模块，用于根据汽车发动机的参数数据建立发动机动力学模型；

缸压测试模块，用于在预设工况下对所述汽车发动机进行缸压测试，以得到缸压变化曲线；

载荷计算模块，用于将所述缸压变化曲线输送至所述发动机动力学模型，以计算轴承支点载荷；

仿真求解模块，用于根据所述汽车发动机的动力数据建立有限元模型，将所述轴承支点载荷输入至所述有限元模型，并进行仿真求解，以得到悬置位移响应。

8.根据权利要求7所述的汽车动力总成悬置响应计算系统，其特征在于，所述动力学建模模块还用于：

获取所述汽车发动机的参数数据，根据预设刚度值对所述参数数据中的标记部件进行柔性处理，所述柔性处理用于降低所述标记部件的刚性参数；

根据所述柔性处理后的所述参数数据建立动力学模型，以得到所述发动机动力学模型。

9.根据权利要求7所述的汽车动力总成悬置响应计算系统，其特征在于，所述仿真求解模块还用于：

对所述扫描数据进行结构约束，并根据约束结果进行建模，以得到所述有限元模型。

10.根据权利要求9所述的汽车动力总成悬置响应计算系统，其特征在于，所述仿真求解模块还用于：

对所述扫描数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；

获取所述汽车发动机的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性、厚度和刚度。

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