本發(fā)明屬于汽車領(lǐng)域，具體的說是一種實現(xiàn)車身與懸架快速連接的裝置及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前懸架的性能測試對于一款具體的懸架需要專門的測試車輛，當(dāng)懸架在設(shè)計上發(fā)生改動時，尤其硬點位置發(fā)生改變的時候，需要對測試車輛做相應(yīng)調(diào)整，而實際過程中，對車輛做調(diào)整是相當(dāng)繁瑣的，工作量比較大，這樣使得懸架的測試周期相對較長，不利于懸架設(shè)計工作的進行。另外，對于不同構(gòu)型的懸架，其安裝位置也不是固定的。車企需要針對具體的懸架類型設(shè)置專門的測試車輛來完成對懸架的性能測試工作，進而使得懸架的開發(fā)費用較高，開發(fā)周期較長，不利于產(chǎn)品的研發(fā)工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)車身與懸架快速連接的裝置及其設(shè)計方法，該設(shè)計方法設(shè)計出的連接裝置可以保證不同構(gòu)型懸架能夠與框架式車身連接，框架式車身是指軸距、輪距、軸荷分配、車身剛度等參數(shù)都可以調(diào)整的，并且可以匹配不同動力裝置、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)的試驗用簡化車身結(jié)構(gòu)，連接裝置保證了其硬點安裝精度，解決了上述不同構(gòu)型懸架在測試中的困難。

本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)合附圖說明如下：

一種實現(xiàn)框架車身與不同構(gòu)型懸架快速連接的裝置，該裝置包括安裝桿1和底座；其中所述的安裝桿1與車身連接；所述的底座由安裝板2-1、支架2-2和連接架2-3固定為一體；所述的支架2-2焊接在安裝板2-1的下方；所述的連接架2-3焊接在支架2-2的下方；所述的安裝板2-1通過螺栓固定在安裝桿1的下方；所述的連接架2-3與汽車懸架連接

所述的安裝桿1為長方體箱梁結(jié)構(gòu)，尺寸為50mm*50mm*800mm，厚度為5mm。

所述的安裝板2-1為長方體，長為200mm，寬為50mm，高為15mm，安裝板2-1上開有2個直徑為8mm的螺栓孔。

所述的支架2-2為方形箱梁或圓管結(jié)構(gòu)。

所述的連接架2-3截面為等腰梯形或凹形槽結(jié)構(gòu)，當(dāng)連接架2-3為等腰梯形時，其左、右兩端的下方分別向外延伸出一平行板，平行板上開有螺栓孔；當(dāng)連接架2-3為凹槽結(jié)構(gòu)時，其兩側(cè)為軸套結(jié)構(gòu)。

該方法包括以下步驟：

步驟一、定義懸架設(shè)計空間；

定義兩個前輪內(nèi)側(cè)的一個空間為懸架設(shè)計空間，該設(shè)計空間的上表面和外側(cè)表面為車輪跳動空間，該空間尺寸范圍在長1500mm、寬1200mm、高600mm以內(nèi)；

步驟二、設(shè)置均勻安裝點；

21、首先定義車輛坐標(biāo)系，車輛坐標(biāo)系的原點與汽車的質(zhì)心相重合，當(dāng)車輛在水平路面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，X軸平行于地面指向車輛前方，Z軸通過汽車質(zhì)心指向上方，Y軸指向駕駛員的左側(cè)；

22、其次，在設(shè)計空間前后表面上均勻布置有多個用來安裝X軸方向的連接桿的連接點，相鄰兩根連接桿之間的間距為20mm，這些X軸方向連接桿同時通過Y軸方向支撐桿和Z軸方向支撐桿連接到上表面，在X軸方向連接桿上每隔100mm間距鉆有一個連接孔，連接孔的孔徑為8mm，這樣就在空間上形成了一定間距的能拆卸的用來連接懸架硬點的均勻網(wǎng)格；

步驟三、虛擬裝配和分析；

將框架車身模型和懸架模型導(dǎo)入ADAMS中進行裝配，進行運動學(xué)分析，在虛擬環(huán)境下拆除運動干涉的安裝桿和支撐桿，將保留下來的且離懸架硬點最近的連接桿2作為該硬點的安裝桿1，并選取該安裝桿1上距離懸架硬點最近的兩個連接孔作為安裝孔；

步驟四、設(shè)計安裝板；

設(shè)計一個能夠安裝在最佳X軸方向安裝桿1下面的矩形板作為硬點連接座，矩形板尺寸為200mm*50mm*15，安裝板2-1上開有2個直徑為8mm的螺栓孔，該螺栓孔與安裝桿1上的安裝孔連接；

步驟五、設(shè)計底座的連接架；

根據(jù)懸架硬點處連接特征設(shè)計該硬點的連接架2-3；所述的連接架2-3在朝向安裝板2-1的方向形成一個連接面，該連接架2-3不用考慮空間方位；它與安裝板2-1的正確連接方向是由支架2-2保證的。

步驟六、設(shè)計底座的支架；

在ADAMS中進行懸架動力學(xué)分析，提取懸架模型各硬點處的作用力，作為連接支架設(shè)計的載荷條件；將步驟四和步驟五中設(shè)計出的底座的安裝板2-1和底座的連接架2-3導(dǎo)入有限元軟件，根據(jù)步驟六提供的載荷條件，利用拓撲優(yōu)化方法獲得二者之間的連接結(jié)構(gòu)，即底座的支架2-2；對底座的三部分結(jié)構(gòu)即安裝板2-1、支架2-2和連接架2-3進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，得到底座總成結(jié)構(gòu)方案。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明可以實現(xiàn)懸架的快速換裝；

2、本發(fā)明可以結(jié)合一個框架車身結(jié)構(gòu)完成對多種懸架的性能測試，節(jié)省工作時間和工作量；

3、當(dāng)懸架在設(shè)計上發(fā)生改動時，可以對換裝機構(gòu)調(diào)整使得改動后的懸架快速安裝到框架車身上，無須對框架車身做調(diào)整；

4、換裝機構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化之后，剛強度性能達到最佳，不易發(fā)生破壞；

5、該方法適應(yīng)性強，可以快速找到多款懸架在不同車輛上的最佳安裝位置，保證不會發(fā)生運動干涉；

6、保證不同構(gòu)型懸架(其硬點位置及空間方位并不確定能夠與框架車身連接，并保證其硬點安裝精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中實現(xiàn)車身與懸架快速連接的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中實現(xiàn)車身與懸架快速連接的裝置與框架車身連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中懸架設(shè)計空間與框架車身結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中車輛坐標(biāo)系示意圖；

圖5為本發(fā)明中X軸方向和Z軸方向安裝桿連接示意圖；

圖6為本發(fā)明設(shè)計方法流程圖；

具體實施方式

本說明書以普通兩廂車為例進行介紹快速換裝機構(gòu)設(shè)計方法，所涉及方法可應(yīng)用于各種車型。

參閱圖1、圖2，一種實現(xiàn)車身與懸架快速連接的裝置，該裝置包括安裝桿1和底座；其中所述的安裝桿1與車身連接；所述的底座由安裝板2-1、支架2-2和連接架2-3固定為一體；所述的支架2-2焊接在安裝板2-1的下方；所述的連接架2-3焊接在支架2-2的下方；所述的安裝板2-1通過螺栓固定在安裝桿1的下方；所述的連接架2-3與汽車懸架連接。

所述的安裝板2-1為長方體，長為200mm，寬為50mm，高為15mm，安裝板2-1上開有2個直徑為8mm的螺栓孔。

所述的安裝桿1為箱梁，尺寸為50mm*50mm*800mm，厚度為5mm。

當(dāng)普通兩廂車懸架為麥弗遜懸架時，

所述的支架2-2為方管結(jié)構(gòu)。

所述的連接架2-3為等腰梯形結(jié)構(gòu)，下側(cè)兩端各設(shè)置一個螺栓孔，實現(xiàn)和懸架的螺栓連接。

當(dāng)普通兩廂車懸架為雙橫臂懸架時，

所述的支架2-2為方形箱梁結(jié)構(gòu)；

所述的連接架2-3截面為凹槽形結(jié)構(gòu)，下側(cè)兩端各開有圓孔，通過連接軸實現(xiàn)和懸架的軸套連接。

參閱圖6，一種實現(xiàn)框架車身與不同構(gòu)型懸架快速連接的裝置的設(shè)計方法，該方法包括以下步驟：

參閱圖3，步驟一、定義懸架設(shè)計空間；

定義兩個前輪內(nèi)側(cè)的一個空間為懸架設(shè)計空間，該設(shè)計空間的六個表面除了下表面為地面，上表面和外側(cè)表面為車輪跳動空間，該空間尺寸范圍在長1500mm、寬1200mm、高600mm以內(nèi)，后面換裝機構(gòu)的設(shè)計工作主要在該范圍內(nèi)展開；

參閱圖4，步驟二、設(shè)置均勻安裝點；

21、首先定義車輛坐標(biāo)系，車輛坐標(biāo)系的原點與汽車的質(zhì)心相重合，當(dāng)車輛在水平路面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，X軸平行于地面指向車輛前方，Z軸通過汽車質(zhì)心指向上方，Y軸指向駕駛員的左側(cè)；

22、其次，在設(shè)計空間前后表面及框架上均勻布置有多個用來安裝X軸方向的連接桿的連接點，所述的連接桿的尺寸為50mm*50mm*800mm，厚度為5mm。相鄰兩根連接桿之間的間距為20mm，這些X軸方向連接桿同時通過Y軸方向支撐桿和Z軸方向支撐桿連接到上表面，目的在于提高支撐剛度，如果剛度要求不高的話，X軸方向連接桿可以只與前后面中的一個面相連接。在X軸方向連接桿上每隔100mm間距鉆有一個連接孔，連接孔的孔徑為8mm，這樣就在空間上形成了一定間距的能拆卸的用來連接懸架硬點的均勻網(wǎng)格；這些網(wǎng)格用于連接懸架硬點。在懸架設(shè)計中，懸架硬點是總布置設(shè)計過程中，為保證零部件之間的協(xié)調(diào)和裝配關(guān)系，及造型風(fēng)格要求所確定的控制點(或坐標(biāo)，控制線，控制面及控制結(jié)構(gòu)的總稱，俗稱設(shè)計硬點，比如懸架安裝點，懸架總體尺寸等。

參閱圖5，步驟三、虛擬裝配和分析；

將框架車身模型和懸架模型導(dǎo)入ADAMS中進行裝配，進行運動學(xué)分析，在虛擬環(huán)境下拆除運動干涉的安裝桿和支撐桿，將保留下來的且離懸架硬點最近的連接桿2作為該硬點的安裝桿1，并選取該安裝桿1上距離懸架硬點最近的兩個連接孔作為安裝孔；

虛擬裝配：我們以麥弗遜懸架為例，把特定類型懸架在admas軟件car模塊中懸架部分調(diào)整為麥弗遜懸架，將麥弗遜懸架在步驟二中的任意兩組X軸方向安裝桿中進行虛擬裝備。

干涉分析：其目的是確定最佳的兩根X軸方向安裝桿，這個過程是在ADAMS軟件中完成的。將框架車身模型和懸架模型導(dǎo)入ADAMS軟件中進行裝配，進行跳動的運動學(xué)分析，虛擬拆除運動干涉的連接桿和支撐桿，將保留下來的且離懸架硬點最近的連接桿2作為該硬點的安裝桿1，并選取該安裝桿1上最近的兩個連接孔作為安裝孔；

根據(jù)企業(yè)，懸架運動干涉標(biāo)準(zhǔn)如下：

1、在前懸架的跳動范圍內(nèi)及轉(zhuǎn)向狀態(tài)檢查減振器、彈簧座與車身縱梁等的間隙，間隙值不小于12mm。

2、在前懸架的跳動范圍內(nèi)檢查擺臂與副車架的運動間隙，擺臂與副車架不允許有干涉現(xiàn)象。

3、后懸架的跳動范圍內(nèi)檢查減振器、彈簧和彈簧座與車身輪包的間隙，間隙值不小于12mm；

同時滿足以上可以得出結(jié)論：懸架在運動過程中不會發(fā)生干涉，符合整車設(shè)計要求。

步驟四、設(shè)計安裝板；

設(shè)計一個能夠安裝在最佳X軸方向安裝桿1下面的矩形板作為硬點連接座，矩形板尺寸為200mm*50mm*15，安裝板2-1上開有2個直徑為8mm的螺栓孔，該螺栓孔與安裝桿1上的安裝孔連接；

步驟五、設(shè)計底座的連接架；

根據(jù)懸架硬點處連接特征設(shè)計該硬點的連接架2-3；由于懸架硬點形式隨懸架構(gòu)型的不同而不同，因此連接架2-3的結(jié)構(gòu)形式并不確定，只須滿足以下條件即可：1)需保證與懸架硬點正確連接，2)在朝向安裝板2-1的方向形成一個連接面；該連接架不用考慮空間方位；它與安裝板的正確連接方向是由支架2-2保證的。

步驟六、設(shè)計底座的支架；

在ADAMS中進行懸架動力學(xué)分析，提取懸架模型各硬點處的作用力，作為連接支架設(shè)計的載荷條件；將步驟四和步驟五中設(shè)計出的底座的安裝板2-1和底座的連接架2-3導(dǎo)入有限元軟件，根據(jù)步驟六提供的載荷條件，利用拓撲優(yōu)化方法獲得二者之間的連接結(jié)構(gòu)，即底座的支架2-2；對底座的三部分結(jié)構(gòu)即安裝板2-1、支架2-2和連接架2-3進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，得到底座總成結(jié)構(gòu)方案。

拓撲優(yōu)化是指一種根據(jù)給定的負載情況、約束條件和性能指標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)對材料分布進行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法。

本步驟中應(yīng)用拓撲優(yōu)化的主要目的是充分考慮支座受力情況，車身與懸架連接形式，得到最佳的支座形式。