動態DMU仿真在制動管線路設計中的應用

李陽陽，鄺林軍

動態DMU仿真在制動管線路設計中的應用

李陽陽，鄺林軍

（江西江鈴集團新能源汽車有限公司，江西 南昌 330013）

制動系統管線路（軟管及線束）的設計是制動系統可靠性中一項重要的考察要素，直接影響車輛的安全性和可靠性。文章基于CATIA軟件研究模擬管線路在底盤處于復雜工況下（上下極限跳動、左右極限轉向）的動態形態，使管線路設計校核更直觀、可靠，希望能對整車制動可靠性設計有所幫助。

制動管路布置；動態DMU；CATIA

前言

隨著汽車在人們生活中的普及，大家對汽車產品可靠性、安全性的要求也越來越高。汽車行駛的路面工況復雜，對連接車輪和車身之間的制動關鍵件（制動軟管和輪速傳感器線束）也處于復雜的運動變形中，故對它們要求也更高。售后也經常會出現制動軟管的動態磨損，線束的拉斷等可靠性問題，如圖1所示。

1 底盤系統工況定義

底盤系統包括懸架系統、轉向系統、傳動系統、制動系統及輪胎。懸架系統在過坑、過坎等極限工況下，會出現車輪達到懸架設計行程的上、下極限位置，轉向系統會在駕駛員的駕駛需求下出現左、右轉極限轉角。因為制動軟管和輪速傳感器線束一端固定在車身，一端固定在轉向節上，所以制動軟管和輪速傳感器線束會隨著底盤系統處于運動狀態。本文使用動態DMU法指導軟管和線束的設計，提高軟管及線束的可靠性。

圖1 制動軟管及線束連接位置

2 制動管線路的動態DMU模型建立

打開CATIA軟件，通過管路操作界面，定義管路接頭位置、方向、軟管及線束的材料屬性，使管線路隨著上述設置定義進行柔性變形，可直觀看出管線的動態變化趨勢，以此判斷是否會出現拉扯和干涉的現象，進而更好的指導設計。

3 實例分析

下面結合實例介紹動態DMU運動仿真法在制動軟管及線束設計校核中的應用。

3.1 問題描述

某A00車型在經過整車可靠性試驗后返回公司，在檢查底盤件時發現，制動軟管管體有一處光亮，將該件拆下來檢測，發現此處有明顯的磨痕，初步判斷為與周邊件干涉磨損所致。

3.2 問題分析

制動軟管及線束正常設計時，采用極限位置法：根據懸架系統及轉向系統的極限行程，將車輛的9個極限位置狀態確定下來，分別為：上極限左轉極限狀態、上極限直行狀態、上極限右轉極限狀態、半載左極限狀態、半載直行狀態、半載右轉極限狀態、下極限左轉極限狀態、下極限直行狀態、下極限右轉極限狀態。

根據CATIA軟件中樣條線的命令，設計出制動軟管及輪速傳感器線束的長度及狀態，并判斷9個狀態下的軟管與周邊件的安全間隙。如軟管極限狀態下與周邊件的間隙大于15mm，可認為設計符合要求，如間隙不滿足15mm，就存在與周邊件干涉的風險。此方法只能將制動軟管定格在上述9種極限位置下進行靜態測量，無法判斷車輪在極限工況中，軟管柔性變形后與周邊件的安全間隙是否滿足要求，故此方法存在局限性，有一定的缺陷，9個極限狀態如圖3所示。

圖3 9個極限狀態下制動軟管的形態

3.3 優化設計

基于CATIA建立管線路動態DMU模型，使管路在懸架運動過程中擬合各種狀態下的形態，模擬軟管的柔性變形，并隨著底盤運動仿真進行動態的變化。通過查看底盤運動仿真過程中管路形態的變化，能更直觀的判斷管路與周邊件的安全間隙。

操作如下：（1）根據懸架行程、轉向轉角，完成底盤各系統的DMU搭建。將制動管路接頭位置關聯到底盤DMU，同時將管路附上材料，長度等屬性。上述問題件長度為300mm輸入到軟件，并附屬性，如圖4所示。

圖4 搭建動態仿真模型

（2）軟件進行233次擬合計算任務后完成動態DMU管路的形狀擬合計算，并生成可視化數據。如圖5所示。

圖5 制動軟管狀態擬合計算

（3）經過迭代任務計算時，查看軟管在底盤DMU運動過程中的柔性變形，發現有一處風險點。風險點出現在右轉極限上跳過程中，制動軟管與穩定桿間隙為2.8mm，存在干涉的風險，如圖6所示。

圖6 動態DMU模擬狀態

（4）使用動態DMU模擬仿真法針對此風險點進行優化設計。模型搭建時，軟件推薦管路長度需大于151.6mm，根據系統定義及加工公差，長度選為180mm。并將180mm長度輸入到軟件中，再次進行迭代計算。如圖7所示。

圖7 管路屬性輸入界面

（5）管路長度優化后，進行動態DMU校核發現，最小間隙為33.4mm，間隙滿足保安防災的要求，搭載路試車后也無出現干涉磨損現象，完成優化設計。如圖8所示。

圖8 優化后制動軟管形態

4 結論

本文基于CATIA軟件通過搭建制動管路動態的DMU模型進行運動仿真，使不能變形的三維數據的管路形態進行柔性變形，并搭載到底盤DMU上，實現了聯動運動，更好的模擬了整車極限工況下，制動軟管展現的形態，可直觀的看出制動軟管與周邊件的間隙變化規律，更好的判斷制動軟管的設計是否更合理。本方法也適合線束的動態仿真，同時可以校核制動軟管與線束之間復雜運動的安全間隙的變化規律，對運動連接件的設計有更好的指導意義。

此方法在制動系統可靠性的前期預研階段起到至關重要的作用，減少設計驗證的反復性，節省零部件的驗證周期，也能最大化的節約成本。

[1] GB 16897-2010《制動軟管的結構、性能要求及試驗方法》.

[2] 曾洪江,黃聰.CATIA V5機械設計從入門到精通.

Application of dynamic DMU optimization of brake hose&line

Li Yangyang, Kuang Linjun

（Jiangxi Jiangling Group New Energy Vehicle Co., Ltd., Jiangxi Nanchang 330013）

The design of brake system pipe line (hose and harness), is an important factor in the reliability of brake system, which directly affects the safety and reliability of vehicle driving. Based on CATIA software, this paper studies the dynamic shape of the simulated pipeline under complex working conditions (upper and lower limit runout, left and right limit steering), which makes the pipeline section design and verification more intuitive and reliable, and hopes to be helpful to improve the braking reliability of the whole vehicle.

U467

Brake hose layout; Dynamic DMU; CATIA

A

1671-7988(2019)24-156-03

U467

A

1671-7988(2019)24-156-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.24.050

李陽陽（1988.9-），男，就職于江西江鈴集團新能源有限公司整車開發室，從事制動系統的開發及研究。