某中重型商用車平臺車身與底盤運動校核研究

摘 "要：在整車試驗過程中，中重型商用車的相對運動部件時常有磨損的情況發生，如果磨損時間過長，可能存在管、線束破損的現象，導致相應功能失效及頻繁顯示故障碼。在Pro/E的3D數模環境中模擬新平臺開發車型中存在相對運動的部件運動情況，提前檢視運動部件的間隙，避免后期試驗及市場上的失效問題產生，減少可預知的干涉、縮短開發周期。本文運用DMU技術建立非承載式車身運動包絡并進行駕駛室與底盤有關部件的運動校核，提出了解決相應硬點干涉的問題的方法，并在實車上驗證了該方案的有效性。

關鍵字：非承載式車身;運動校核;DMU;Pro/e

中圖分類號：U467.1 " " "文獻標志碼：A " " "文章編號：1005-2550（2022）05-0058-05

The Research on Motion Checking of Body and Chassis of a Medium and Heavy Commercial Vehicle Platform

ZHAO Yun-yang，LIU Hai-xia，LI Hui-yong，SHI Zhou-wei，ZHANG Lei

（Technical Center of DongFeng Commercial Vehicle Co.， LTD， Wuhan 430056， China）

Abstract： During the vehicle test， the relative moving parts are often worn. If worn ofen， the pipe and harness may be damaged， resulting in corresponding function failure and frequent display fault codes. Checking the clearance of moving parts in advance by simulating the movement of parts with relative motion in the vehicle model developed on the new platform in the 3D digital simulation environment.Avoiding the failure problems in later testing， reducing predictable interference and shorten the development time. In this paper， DMU technology is used to establish the motion envelope of vehicle and the motion simulation of the body and chassis components. A method to solve the problem of corresponding hard point interference is proposed， and the effectiveness of the scheme was verified on the real vehicle.

Key Words： Frame car body; Motion checking; DMU; Pro/e

前 " "言

非承載式車身是中重型商用車廣泛應用的一種車身殼體。非承載式車身與底盤主要是通過車身懸置進行聯接，車身懸置有半浮式、全浮式等。對中重型商用車而言，車身懸置更大的運動行程將帶來越好的舒適性。如果車身懸置運動行程越大，車身相應零部件相對于安裝在底盤的部件可能越近，對安裝在底盤上的零部件占位空間提出了更高要求。

本文結合車身與底盤的相對運動，運用DMU技術建立車身運動包絡并進駕駛室與底盤相關部件的運動仿真，提出了解決相應硬點干涉的問題的方法，并在實車上驗證了該方案的有效性。

1 " "車身與底盤的相對運動

車輛在運行過程中（如：加速、減速，或者行經坑洼路段、減速帶時顛簸等），車身相對于底盤會有相應的運動位置關系（如：后仰、前傾，上下跳動等）。主要的運動方式及相對運動表現，可以歸納為下表1。但同時，存在多種運動方式疊加的情況，主要見表2。

2 " "車身與底盤相對運動數學模型建立

車身的運動過程中，離不開懸置限定的極限位置（翻轉過程除外）。表3是某重型車車身運動校核極限位置時的位移情況說明。

根據表3限定的極限位置，結合表1、表2的運動工況，可以得到相應工況下車身與底盤的相對位置。進而模擬相應極限位置時，車身與底盤及發動機艙的極限位置。例如，在后懸左側傾時，后懸置左側壓縮至極限45mm，后懸置右側伸長值25mm。按照車身坐標系（以車身坐標系為原點），可以理解為繞Y向（X=-173.571，Z=107）中心線逆時針旋轉3.29度（視圖方向為車輛前進方向），見圖1。

對于該車型，同理可以得到車身相對底盤的相對運動參數，如下表4。（出于數據保密要求，翻轉過程此處不展示）

以上完成了數學模型的建立，下面可以建立運動姿態的骨架模型了。

3 " "車身運動姿態骨架模型建立

車身運動姿態的骨架模型在建立時，基礎坐標選擇車身坐標為參考。裝配時，只需要選取骨架模型的坐標原點裝配到整車的車身坐標上，再將車身模型中的車身坐標裝配到骨架模型的相應姿態坐標上，即可得到相應姿態時車身的3D姿態模型。

為模擬車身相對底盤運動的狀態，在車身運動姿態的骨架模型中，利用Pro/E中的“特征操作”命令可以使車身坐標按照表4中的相應運動過程得到相應的前懸左側傾、前懸右側傾等運動姿態。見圖2。

4 " "車身與底盤部件間運動校核

運用以上方法得到的運動骨架模型，開展車身與發動機艙及底盤部件間的運動校核。

在某平臺重型車開發過程當中應用該方法檢驗。為滿足商用車發動機馬力的需求，引氣道一般采用外置方案，進氣系統管路一般布置在車身下方。進氣管為引氣道與發動機進氣口中間連接的管路，由于進氣管的布置固連在底盤上，與車身存在相對運動。進氣管的另一端連接在發動機，發動機通過發動機懸置連接在車架上，因此連接在發動機上的進氣管既與底盤有相對運動，也與車身有相對運動。一般來講，該管路與車身相關部件距離要求≥30mm。在此管路的設計及布置中，運用上述方法進行校核空間是否合適。

初始版的進氣系統管路與車身相關部件的最近距離，測量如下：

可以看出，在車身前懸右側傾、后懸右側傾、前懸右側傾后懸左甩尾、前懸右側傾前傾后懸左甩尾、后懸右側傾后傾、下跳極限時的距離要求均不滿足設計要求。這樣，我們就知道，進氣系統管路需要往左、往下進行調整，以滿足要求。

在保證進氣系統管路滿足要求的情況下往下調整了35mm，往左調整了5mm。調整之后再次校核進氣系統管路與車身相關部件的最近距離距離，測量結果如下：

在后期試驗過程中觀察，該處未有擦碰。

固然，在整車布置及校核中，除了進氣系統管路外，還有中冷系統、排氣系統、發動機系統等等諸多部件，運用此方法可以校核滿足要求的設計方案。

5 " "結語

通過建立車身相對于底盤的數學模型，并在此基礎上利用Pro/E中的“特征操作”命令建立運動骨架模型，可以快速模擬車身相對底盤的運動，進而快速觀察車身在相對底盤運動過程中何種部件與車身何種部件最近，進而判斷是否滿足相應間隙要求。從而逐步完善固化設計方案，是縮短設計周期的一種良策。

同時，在平臺化、模塊化開發中，同一種底盤，得適用于不用規格的車身數據。按照上述方案建立新車身的運動校核骨架模型，將新規格的車身數據安裝在新的運動校核骨架模型中。這樣，提升同一種底盤布置方案的通用化率，減少底盤新增零部件數量。

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趙云洋

畢業于上海理工大學車輛工程專業，工學學士學位，現就職于東風商用車技術中心，任商品開發部責任工程師，主要研究方向為整車總布置及整車商品開發。已發表的論文有《ISSN.1005-2550.2017.03.004 甩掛運輸主掛結構設計匹配的分析及應用》。

專家推薦語

葉曉明

東風汽車集團有限公司技術中心

架構開發中心總監

本文對全浮式商用車車身與底盤運動工況進行了分析，并利用pro/e的二次開發進行了不同工況的DMU校核，有效提高了設計質量和效率。