一种汽车悬架运动件包络自动生成方法及系统与流程

1.本发明涉及计算机图形处理技术领域，具体是一种利用计算机技术对汽车悬架运动轨迹进行可视化图形处理的方法。


背景技术：

2.汽车悬架的包络是指在模拟整车各种工况下，悬架动态零件总成（包括前支柱、稳定杆、连接杆、摆臂、轮胎等运动零件）随车轮跳动及转向运动时所占据的空间及位置。悬架包络会直接影响整车的造型、布置及性能等重要目标，在整车前期开发环节中有极其重要的作用。
3.各汽车厂制作悬架运动件的包络主要有两种方法：第一种，主要基于adams软件自带的仿真功能及catia自带的3d制图功能进行应用。需要在adams中建立悬架硬点运动机构模型，添加连接副、驱动，手动仿真出轮心运动轨迹并录制生成轨迹文件，再将轨迹文件导出为catia可识别的格式，在catia中打开轨迹文件，通过catia的3d制图功能在导入的轨迹线上手动逐个制作轮胎模型，达到形成轮胎包络的效果。此方法全程需要手动操作，需要操作人员同时会使用cae部门常使用的adams等仿真软件还要会产品开发部门使用的catia 3d数据建模软件功能。且步骤繁琐，效率低、易出错。
4.第二种，流程如图1所示，通过知识工程参数化建模方法搭建的硬点模板，采用catia软件dmu运动机构模块的建立各运动件的连接副，在支柱的滑动副和转向的滑动副上添加驱动命令来模拟悬架的运动机构（见图4）。将需要生成包络的零件数据轮胎（见图5 a0）、前支柱（见图5 b0）、稳定杆（见图5 e0）等与运动机构硬点用catia的dmu模块内的“刚性接合”命令固定到一起。手动拖动添加在支柱与转向滑动副上的驱动命令模拟整车行驶工况（一般有21个工况），并通过dmu模块内的“编译模拟”功能录制运动机构的运动路径，生成“重放文件”。再使用dmu模块内的“扫描包络体”基于重放文件生成对应悬架运动件的包络体且为不可编辑的cgr格式。每生成一个零部件的包络体需要重复上面操作一次。此方法较方法一相比使用难度更低，效率更高。为目前各整车厂所使用的主流包络体制作方法。但，悬架运动工况多达21种以上，手动录制时需要基于整车使用工况反复拖动支柱及转向的驱动命令以模拟各工况完成录制，步骤仍及其繁琐，耗费时间长，极易出错。
5.由于生成的包络体没有运动轨迹，导致制作完包络后很难进行校核。且生成的包络体为cgr格式不能进行编辑，交付给总布置、造型、内外饰等接口部门进行边界提取与分析时带来诸多不便。


技术实现要素：

6.本文基于catia的dmu模块实现包络制作，由参数化+自动化的解决方案，可大幅提高工作效率及准确率。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案是提出汽车悬架运动件包络自动生成方法，
数据准备阶段和包络生成阶段，准备阶段，参数化建模搭建的硬点模板，采用运动机构模块建立各汽车运动目标部件的连接副，在目标部件支柱的滑动副和转向的滑动副上添加驱动模拟悬架的运动机构，将目标部件与运动机构硬点用运动机构模块的“刚性接合”固定到一起。
8.包络生成阶段，获取悬架运动中目标部件当前坐标参数，基于包络路况规范确定的扫掠轨迹编制数组函数array（自定义数组变量）实现路径规划，调用移动函数move移动数据，复制包括悬架运动件目标零部件的曲面和硬点参数粘贴part文件中，生成包络。
9.进一步优选方案包括，基于交互式三维设计/分析单元catia中的零件设计模块part模块参数化搭建硬点，再基于运动空间分析模块dmu模块建立各悬架零件连接副，添加驱动命令及参数设置，生成运动机构装置。将零件3d数据与运动机构进行“刚性接合”。
10.进一步优选方案包括，通过接口函数application接口调用catia模块的vb编程语言的查询函数item函数获取目标零部件的数据硬点坐标值；基于悬架包络扫掠的轨迹，将驱动悬架行程的支柱驱动命令sa_move及驱动转向的转向驱动命令so_move按扫掠轨迹定义为数组函数array（数组变量），驱动目标零部件硬点按扫掠轨迹运动；采用item函数获取目标零部件点坐标参数，移动函数move函数设定每步长为一个循环，每个循环复制一次目标零部件坐标点参数及坐标点上刚性连接的3d数据，进入下一个循环前将复制的3d数据及坐标点粘贴在当前位置，直至所有坐标点形成运动轨迹。
11.进一步优选方案包括，运动机构装置内置数据坐标获取函数获取当前运动部件需生成包络的硬点坐标参数，设定悬架转角行程确定扫掠轨迹包括：从最大内转+最大回弹——最大内转+最大压缩——最大外转+最大压缩——最大外转+最大回弹。
12.根据数组函数调用驱动命令函数中悬架行程驱动函数和转向驱动函数驱动运动机构运动，使得目标零部件硬点按扫掠轨迹运动，在驱动过程中根据运动部件的坐标点参数及轨迹获取运动部件的点坐标参数，移动输入行程后到达目标位置。
13.本发明还请求保护一种汽车悬架运动件包络自动生成系统，运动机构装置内置数据坐标获取函数通过catia内置item函数获取当前运动部件需生成包络的硬点坐标参数；通过驱动命令移动函数设定悬架转角行程；按各部件扫掠轨迹定义数组函数单元，数组函数单元调用驱动命令移动函数驱动运动机构装置运动，使得目标零部件硬点按扫掠轨迹运动；复制调用单元对需要生成包络的目标零部件的曲面和硬点参数进行复制、粘贴，包络生成单元在驱动过程中根据目标零部件的坐标点及轨迹获取目标零部件的数据硬点坐标值，移动输入行程后到达目标位置。
14.进一步优化方案，数组函数单元控制移动函数基于悬架包络扫掠的轨迹，根据数组函数调用驱动命令函数中悬架行程驱动函数和转向驱动函数驱动运动机构运动，使得目标零部件硬点按扫掠轨迹运动。
15.进一步优化方案，基于数组函数对移动驱动命令函数设定悬架转角行程；悬架转角行程包括：最大内转+最大回弹——最大内转+最大压缩——最大外转+最大压缩——最大外转+最大回弹。
16.进一步地，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序能够被处理器加载和运行以执行以上所述的汽车悬架运动件包络自动生成方法本发明实现对catia内搭建的硬点运动机构模型进行自动控制生成悬架各零部件
的包络体并自动生成运动轨迹，实现悬架包络自动生成，生成带参数可编辑part格式的包络，自带运动轨迹，效率提升，准确率提升。自动生成的包络涵盖了全部悬架运动零部件，生成的包络体有运动轨迹，制作完包络后方便进行校核，可自动生成制动后移工况等。可以满足不同项目及不同悬架零部件结构实时生成运动包络，大大提高了包络制作效率和难度，具有很强的实用性。
附图说明
17.图1 现有悬架运动件包络制作流程图示意图；图2 本发明ca-fset悬架运动件包络制作流程图示意图；图3 悬架包络扫掠轨迹示意图；图4 ca-fset生成包络前、后效果图。
具体实施方式
18.为便于理解发明的技术方案，以下结合附图和具体实例对本发明的实施进行具体描述。如图2所示为ca-fset悬架运动件包络制作流程示意图。主要包括, 数据准备阶段和包络生成阶段。准备阶段，通过知识工程参数化建模搭建的硬点模板，采用dmu运动机构模块建立各运动部件的连接副，在支柱的滑动副和转向的滑动副上添加驱动模拟悬架的运动机构，将需要生成包络的零部件如：轮胎、前支柱、稳定杆等，与运动机构硬点用dmu运动机构模块的“刚性接合”固定到一起。可采用的方法包括，基于catia参数化搭建硬点，基于dmu模块建立各悬架零件连接副。添加驱动命令及参数设置，生成运动机构装置。将零件3d数据与运动机构进行“刚性接合
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。
19.包络生成阶段，启动悬架运动，调用item函数，获取当前坐标参数，基于包络路况规范，编制数组函数array()，实现路径算法，调用move移动函数移动数据，新建part文件，重命名为运动件名称，复制包括曲面和硬点的悬架运动件目标数据，将复制的曲面、点数据粘贴到新建的part文件中，生成包络。
20.可采用的方法包括，通过application接口调用catia模块的item函数获取需要生成包络零件的数据硬点坐标值；基于悬架包络扫掠的轨迹，将驱动悬架行程的支柱驱动命令sa_move及驱动转向的转向驱动命令so_move按扫掠轨迹定义为数组函数array，以达到驱动包络零部件硬点按扫掠轨迹运动。驱动过程中复制目标零部件（可采用copy（复制函数）内置函数，采用item函数获取轮胎a0、支柱b0、连接杆c0、摆臂d0、稳定杆e0等点坐标参数，move函数基于已搭建好的运动机构（已约束自由度）移动输入行程l1后到达目标位置,设定步长。
21.可根据公式step=行程l1/步数n计算函数内步长,每步长为一个循环，每个循环复制一次目标零部件坐标点参数及坐标点上刚性连接的3d数据，在进入下一个循环前通过粘贴paste函数将复制的3d数据及坐标点粘贴在当前位置，所有循环结束，所有通过paste函数粘贴的3d数据集合形成包络体，所有坐标点形成运动轨迹。
22.运动机构装置内置数据坐标获取函数通过catia内置item函数获取当前运动部件需生成包络的硬点坐标参数；基于自定义数组函数对驱动命令函数move设定悬架转角行程；悬架转角行程，包括：1.从最大内转+最大回弹，2.最大内转+最大压缩，3.最大外转+最
大压缩，4.最大外转+最大回弹。
23.按各部件扫掠轨迹定义数组函数array，根据数组函数调用驱动命令函数（移动函数）的包括悬架行程驱动命令函数sa_move和驱动转向行程的转向驱动命令函数so_move驱动运动机构装置运动，使得包络零部件硬点按扫掠轨迹运动；复制调用单元调用catia内置函数拷贝copy及粘贴paste，对需要生成包络的3d数据进行复制、粘贴。在驱动过程中根据运动部件的坐标点参数及轨迹获取运动部件的点坐标参数，移动输入行程后到达目标位置。
24.本发明主要调用dmu模块的运动机构，同时，按设定步长及路径移动、复制，实现在运动轨迹上生成连续的包含曲面及硬点的几何图形集，图5所示是ca-fset生成包络前、后效果图，通过本方法制作的包络，实现了各原始部件轮胎a0、支柱b0、连接杆c0、摆臂d0、稳定杆e0，与对应的部件包括：轮胎包络a、支柱包络b、连接杆包络c、摆臂包络d、稳定杆包络e，轮心运动轨迹f的对应。
25.本发明调用dmu模块的运动机构，同时，按设定步长及路径移动、复制，实现在运动轨迹上生成连续的包含曲面及硬点的几何图形集，制作包络。同时可以形成连续的复制硬点，将悬架的运动轨迹描绘在数据上，由于在part数据上复制产生的包络体，最终生成的包络集也具备可编辑的特征。

技术特征：
1.一种汽车悬架运动件包络自动生成方法，其特征在于，参数化建模搭建硬点模板，采用运动机构模块建立各悬架零部件的连接副，在运动部件支柱的滑动副和转向的滑动副上添加驱动模拟悬架的运动机构，将运动部件与运动机构硬点用运动机构模块的“刚性接合”固定到一起；驱动悬架运动，获取目标部件当前坐标参数，扫掠轨迹编制数组函数实现路径规划，调用移动函数根据路径移动数据，复制目标零部件的曲面和硬点参数粘贴part文件中，生成包络。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于catia参数化搭建硬点模板，基于dmu模块建立各悬架零部件连接副，将零部件3d数据与运动机构进行“刚性接合”。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标部件当前坐标参数具体包括，通过application接口调用catia模块的item函数获取目标零部件的数据硬点坐标值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动函数根据路径移动数据进一步包括，基于悬架包络扫掠的轨迹，根据数组函数调用驱动命令函数中悬架行程驱动函数和转向驱动函数驱动运动机构运动，使得目标零部件硬点按扫掠轨迹运动，根据目标零部件的坐标点参数及轨迹获取数据硬点坐标值，移动输入行程后到达目标位置。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成包络具体包括，调用item函数获取目标零部件当前点坐标参数，move函数设定每步长为一个循环，每个循环复制一次目标零部件坐标点参数及坐标点上刚性连接的3d数据，进入下一个循环前将复制的3d数据及坐标点粘贴在当前位置，直至所有坐标点形成运动轨迹。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，路径规划包括，设定悬架转角行程确定扫掠轨迹，包括：最大内转+最大回弹——最大内转+最大压缩——最大外转+最大压缩——最大外转+最大回弹。7.一种汽车悬架运动件包络自动生成系统，其特征在于，运动机构装置内置数据坐标获取函数通过catia内置item函数获取当前运动部件需生成包络的硬点坐标参数；通过驱动命令移动函数设定悬架转角行程；按各部件扫掠轨迹定义数组函数单元，数组函数单元调用驱动命令移动函数驱动运动机构装置运动，使得目标零部件硬点按扫掠轨迹运动；复制调用单元对需要生成包络的目标零部件的曲面和硬点参数进行复制、粘贴，包络生成单元在驱动过程中根据目标零部件的坐标点及轨迹获取目标零部件的数据硬点坐标值，移动输入行程后到达目标位置。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，数组函数单元控制移动函数基于悬架包络扫掠的轨迹，根据数组函数调用驱动命令函数中悬架行程驱动函数和转向驱动函数驱动运动机构运动，使得目标零部件硬点按扫掠轨迹运动。9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，基于数组函数对移动驱动命令函数设定悬架转角行程；悬架转角行程包括：最大内转+最大回弹——最大内转+最大压缩——最大外转+最大压缩——最大外转+最大回弹。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序能够被处理器加载和运行以执行权利要求1至6中任一项所述的汽车悬架运动件包络自动生成方法。

技术总结
本发明请求保护一种汽车悬架运动件包络自动生成系统及方法（简称：CA-FSET），利用计算机技术对悬架运动轨迹进行可视化图形处理，运动机构装置获取当前运动部件需生成包络的硬点坐标参数；基于自定义数组函数对驱动命令函数设定悬架转角行程；按各部件扫掠轨迹定义数组函数，数组函数调用驱动命令函数驱动运动机构装置运动，使得目标零部件硬点按扫掠轨迹运动，复制调用单元对需要生成包络的3D数据进行复制、粘贴，包络生成单元在驱动过程中根据目标零部件的坐标点及轨迹获取运动部件的数据硬点坐标值，移动输入行程后到达目标位置。满足不同悬架零部件结构的设计。足不同悬架零部件结构的设计。足不同悬架零部件结构的设计。


技术研发人员：邓庆波 宋彬彬 郑晓勇 梁维燕 吴晓伟
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/8