[发明专利]一种汽车转向系统模态模型的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程(CAE)技术领域，具体涉及一种汽车转向系统模态模型的建模方法，能够将转向系统的各个组成部分之间的力的传递关系在计算机中准确地模拟出来。

背景技术

CAE能够在多学科、多领域中帮助涉及工程师快速、有效地进行产品的开发。通过有限元方法建立有限元网格模型建立汽车转向系统模态模型，可以模拟计算转向系统的各个组成部分受到外力时的静态或动态响应，可以替代实车试验，从而有效地减少设计周期、节约设计成本。转向系统一般包括依次连接的方向盘、转向轴、上转向传动轴、下转向传动轴和转向器。汽车发生抖动或振动时，可以通过方向盘传递给驾驶员，为了将转向系统对抖动或振动在计算机中准确地反映出来，需要获得能够准确反映转向系统的各个组成部分之间的力的传递关系的汽车转向系统模态模型。

发明内容

本发明解决现有基于CAE的建模方法不能准确反映转向系统的各个组成部分之间的力的传递关系的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案。

一种汽车转向系统模态模型的建模方法，包括建立有限元网格模型，在有限元网格模型中生成方向盘、转向轴、上转向传动轴、下转向传动轴和转向器，转向器包括转向齿轮轴和齿轮齿条机构；在方向盘上选择一个节点作为气囊质心，将所选择节点的质量赋值为气囊质量，还包括如下步骤：

步骤101：将方向盘和转向轴固定连接；

步骤102：将转向轴和上转向传动轴连接，构成上万向节；其中，转向轴的一端设置有第一节叉，上转向传动轴的一端设置有第二节叉，为第一节叉和第二节叉各选择一个中心点，将这两个中心点通过多点约束进行连接；

步骤103：将上转向传动轴和下转向传动轴通过花键连接；

步骤104：将下转向传动轴和转向器的转向齿轮轴连接，构成下万向节；

步骤105：为转向器的齿轮齿条机构赋予多点约束。

在优选的方案中，生成转向轴的过程包括：生成转向管柱和用梁单元表示的芯轴，将转向管柱和芯轴通过弹簧单元连接。

在优选的方案中，将上转向传动轴和下转向传动轴通过花键连接具体包括：分别绕上转向传动轴和下转向传动轴的外圆周固定设置圆环状的第一刚性单元和第二刚性单元，使第一刚性单元和第二刚性单元的中心点共轴，将第一刚性单元和第二刚性单元的中心点通过沿轴线延伸的第三刚性单元连接，使第一刚性单元和第二刚性单元两者中至少一个能够沿着轴线进行运动。

通过本发明的方法获得了能够准确反映转向系统的各个组成部分之间的力的传递关系的汽车转向系统模态模型，能够将转向系统对抖动或振动在计算机中准确地反映出来。解决现有基于CAE的建模方法不能准确反映转向系统的各个组成部分之间的力的传递关系的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是有限元网格模型中转向轴、上转向传动轴和下转向传动轴之间的连接关系的示意图；

图2是上转向传动轴和下转向传动轴之间的连接关系的示意图；

图3是本发明实施例的方法流程图。

附图标记：

1、转向轴；2、上转向传动轴；3、下转向传动轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种汽车转向系统模态模型的建模方法，包括建立有限元网格模型，在有限元网格模型中生成方向盘、转向轴、上转向传动轴、下转向传动轴和转向器，转向器包括转向齿轮轴和齿轮齿条机构；在方向盘上选择一个节点作为气囊质心，将所选择节点的质量赋值为气囊质量；其中，可以用ANSA等前处理软件对三维模型进行处理，生成有限元网格模型。

上述建模方法还包括如下步骤：

步骤101：将方向盘和转向轴固定连接；

步骤102：将转向轴和上转向传动轴连接，构成上万向节；其中，转向轴的一端设置有第一节叉，上转向传动轴的一端设置有第二节叉，为第一节叉和第二节叉各选择一个中心点，将这两个中心点通过多点约束进行连接；