(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210661283.9 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 中国第一汽车股份有限公司 地址 130011 吉林省长 春市长春汽车经济 技术开发区新红旗大街1号 (72)发明人 王涛　佟凯旋　朱学武　韩超　 武小一　李继川　姜大鑫　 (74)专利代理 机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 专利代理师 郭佳宁 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种预防减 振器套筒脱出的正向设计方法 (57)摘要 本发明属于车辆仿真涉及方法技术领域， 具 体涉及一种预防减振器套筒脱出的正向设计方 法； 在明确减振器套筒拔出力设计目标的条件 下， 基于套筒拔出力台架试验结果数据， 结合减 振器叉、 套筒及螺栓装配体有限元模型， 标定减 振器叉与套筒之间真实摩擦系数， 修正有限元模 型， 再基于修正后的有限元模型采用载荷位移曲 线法计算套筒拔出力， 反求螺栓预紧力， 匹配合 适的标准螺栓， 实现正向设计； 本发明解决套筒 拔出力仿真结果偏小导致设计冗余的问题； 以及 仿真中套筒拔出力仿真结果偏大导致整车试验 中套筒脱出的问题； 套筒拔出力的仿真结果更准 确。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115455555 A 2022.12.09 CN 115455555 A 1.一种预防减 振器套筒脱出的正向设计方法， 其特 征在于包括如下内容： 第一步， 明确减 振器套筒拔出力载荷目标 根据上一代车型减振器轴向力实测载荷谱， 明确悬架下跳时， 减振器所受轴向力的载 荷峰值， 将载荷峰值乘以1.2倍安全系 数作为减振器防脱出的设计载荷即筒拔出力设计载 荷； 或者将大于新 开发车型簧下重力载荷的20倍作为减 振器防脱出的设计载荷； 第二步， 建立减 振器叉、 套 筒及螺栓装配体的有限元模型； 第三步， 搭建减 振器套筒拔出力台架试验， 实测不同螺 栓预紧力下套 筒拔出力大小； 第四步， 基于第 二步中建立的减振器叉、 套筒及螺栓装配体的有限元模型， 调整套筒与 减振器叉之间的摩擦系数， 仿真得到不同螺 栓预紧力下的套 筒拔出力； 第五步， 对比第四步中套筒拔出力仿真结果与第三步的试验结果， 调整减振器叉与套 筒之间的摩擦系数， 直至第四步中套筒拔出力仿真结果与第三步的试验结果一致， 记录标 定后的真实摩擦系数； 第六步， 更换不同材料的套筒和减振器叉重复第二步至第五步， 积累不同材料的套筒 和减振器叉间的真实摩擦系数， 并根据真实摩擦系数修 正有限元模型； 第七步， 基于修正后的有限元模型， 以第一步所得的套筒拔出力设计载荷为目标， 仿真 得到套筒拔出力为目标 载荷时， 所需要的螺 栓预紧力； 第八步， 根据仿真得到的螺 栓预紧力， 匹配合 适的标准螺 栓； 匹配好标准螺栓后， 在减振器叉、 套筒及螺栓装配体的有限元模型中， 施加螺栓预紧 力， 除了验证套 筒拔出力是否满足要求外， 还能够进一 步验证减 振器叉是否满足 强度要求； 第九步， 进行台架试验 验证及整车承载系耐久试验 验证。 2.根据权利要求1所述的一种预防减振器套筒脱出的正向设计方法， 其特征在于所述 步骤一中上一代车 型减振器轴向力实测载荷谱为基于整车虚拟试验场技 术仿真得到 。 3.根据权利要求1所述的一种预防减振器套筒脱出的正向设计方法， 其特征在于所述 步骤三中设计六组减振器叉、 套筒及螺栓装配体试样， 六组试样中， 每组装配体的套筒与减 振器叉孔径过盈量保持一致， 每两组装配体的螺栓预紧力 保持一致， 且三个螺栓预紧力的 值均不同， 通过台架试验测得不同螺 栓预紧力下的套 筒拔出力。 4.根据权利要求3所述的一种预防减振器套筒脱出的正向设计方法， 其特征在于所述 步骤四中将螺栓预紧力矩分别设为180NM、 190NM、 200NM， 约束减振器叉下点， 并在 套筒上点 沿着减振器轴向施加强制位移， 仿真得到不同螺栓预紧力矩下以套筒上点位移为横坐标， 套筒拔出力为纵坐标的反力位移关系曲线。 5.根据权利要求4所述的一种预防减振器套筒脱出的正向设计方法， 其特征在于所述 第六步中修正有限元模型为把有限元模型中的套筒与减振器叉之间的摩擦系数替换为所 获得的真实的摩擦系数。 6.根据权利要求5所述的一种预防减振器套筒脱出的正向设计方法， 其特征在于所述 第七步中所需要的螺栓预紧力获取方法为： 当套筒与减振器叉之 间的摩擦系数修正为真实 摩擦系数后,先施加一个螺栓预紧力,再通过仿真得到一个套筒拔出力,当这个拔出力小于 目标载荷时,再施加比原来更大的螺栓预紧力,再仿 真得到套筒拔出力,直至仿 真得到的套 筒拔出力与目标 载荷一致,对应的螺 栓预紧力为所需要的螺 栓预紧力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115455555 A 2一种预防减振器套筒 脱出的正向设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于车辆仿真涉及方法技术领域， 具体涉及一种预防减振器套筒脱出的正 向设计方法。 背景技术 [0002]减振器叉与套筒装配并螺栓预紧后， 套筒应满足一定 的拔出力要求， 即在整车生 命周期内， 当悬架下跳时， 套筒不能从减振器中脱 出。 目前的设计方法是设计师依据套筒拔 出力载荷目标， 经验匹配标准螺栓， 仿真工程师建立减振器、 套筒及螺栓装配体有限元模 型， 输入减振器叉与套筒摩擦系数经验值， 仿 真减振器总成套筒拔出力、 静强度等各项性能 指标， 最后试验验证。 然而， 现行的仿真计算及设计方法存在两个问题： 1、 套筒拔出力仿真 计算时， 输入的是经验摩 擦系数， 而摩擦系数的大小对套筒拔出力的仿 真结果影响很大， 仿 真中如果摩擦系数设置小了， 套筒拔出力仿 真结果偏小， 为了达到套筒拔出力设计目标， 会 导致设计冗余； 仿真中如果摩擦系数设置大了， 套筒拔出力仿 真结果偏大， 整 车试验中可能 导致套筒脱出问题； 2、 根据经验匹配标准螺 栓的设计方法缺乏依据。 发明内容 [0003]为了克服上述问题， 本发明提供一种预防减振器套筒脱出的正向设计方法， 在明 确减振器套筒拔出力 设计目标的条件下， 基于套筒拔出力台架试验结果数据， 结合减振器 叉、 套筒及螺栓装配体有限元模 型， 标定出减振器叉与套筒之 间真实的摩 擦系数， 修正有限 元模型的同时， 作为摩擦系数数据积累， 不断完善减振器套筒拔出力虚拟验证方法； 基于修 正后的减振器、 套筒及螺栓装配体有限元模型， 采用载荷位移曲线法计算套筒拔出力， 以套 筒拔出力载荷为设计目标， 反求螺栓预紧力； 基于反求的螺刷预紧力， 匹配合适的标准螺 栓， 实现正向设计。 [0004]一种预防减 振器套筒脱出的正向设计方法， 包括如下内容： [0005]第一步， 明确减 振器套筒拔出力载荷目标 [0006]根据上一代车型减振器轴向力实测载荷谱， 明确悬架下跳时， 减振器所受轴向力 的载荷峰值， 将载荷峰值乘以1.2倍安全系数作为减振器防脱出 的设计载荷即筒拔出力 设 计载荷； 或者将大于新 开发车型簧下重力载荷的20倍作为减 振器防脱出的设计载荷； [0007]第二步， 建立减 振器叉、 套 筒及螺栓装配体的有限元模型； [0008]第三步， 搭建减振器套筒拔出力台架试验， 实测不 同螺栓预紧力下套筒拔出力大 小； [0009]第四步， 基于第二步中建立的减振器叉、 套筒及螺栓装配体的有限元模型， 调整套 筒与减振器叉之间的摩擦系数， 仿真得到不同螺 栓预紧力下的套 筒拔出力； [0010]第五步， 对比第四步中套筒拔出力仿真结果与第三步的试验结果， 调整减振器叉 与套筒之间的摩擦系 数， 直至第四步中套筒拔出力仿真结果与第三步的试验结果一致， 记 录标定后的真实摩擦系数；说　明　书 1/6 页 3 CN 115455555 A 3