本發(fā)明涉及運動仿真技術領域，特別是涉及一種柔性件運動仿真模擬的方法和系統(tǒng)。

背景技術：

波紋管防塵罩、軟管等可變形的柔性件是汽車懸架系統(tǒng)中常用的元件，其中波紋管防塵罩在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)中均有應用，利用波紋管防塵罩可以對兩個相對運動的部件之間的連接部分進行保護，起到防塵密封、增加連接部位可靠性和安全性的作用，而軟管則廣泛運用在汽車制動系統(tǒng)中，例如汽車制動器的制動軟管。

在懸架系統(tǒng)運動過程中，柔性件所連接的兩個部件由于相對運動會導致柔性件發(fā)生變形，變形主要包括拉伸和彎曲，如在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，波紋管防塵罩一端連接轉(zhuǎn)向橫拉桿，另一端連接轉(zhuǎn)向機本體，在車輪轉(zhuǎn)向和跳動過程中，與轉(zhuǎn)向機連接的部分相對車身靜止，轉(zhuǎn)向橫拉桿運動導致波紋管防塵罩會跟著變形。

在CAD(Computer Aided Design，計算機輔助設計)軟件中無法動態(tài)模擬柔性件的變形，因此在需要利用CAD軟件校核柔性件與周邊件的間隙時，現(xiàn)在常用的方法是實現(xiàn)畫出幾個極限位置的柔性件狀態(tài)，然后將懸架運動到各個狀態(tài)，將柔性件裝配到位進行校核。此類方法校核的位置少，需要事先繪制柔性件的多個狀態(tài)且在極限位置改變時則需要重新繪制，所以通用性差，此外還會增加額外的工作量，如將柔性件裝配到位等，校核效率較低。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，為解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供一種柔性件運動仿真模擬的方法和系統(tǒng)，能在懸架系統(tǒng)運動至任一狀態(tài)時自動更新波紋管防塵罩、制動軟管等柔性件的形狀，提高柔性件動態(tài)校核的效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用以下技術方案：

一種柔性件運動仿真模擬的方法，包括如下步驟：

獲取可變形的柔性件模型；所述可變形的柔性件模型包括柔性件本體模型及柔性件兩端的連接部件的簡化模型，所述柔性件本體模型隨所述連接部件的簡化模型的相對運動而變形；

導入懸架運動模型，建立所述簡化模型與所述懸架運動模型中的對應連接部件的運動連接關系；

獲取懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)，在接收到運動仿真指令之后，運行運動仿真，在所述懸架運動模型運動到與所述運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)后，更新所述柔性件本體模型。

以及一種柔性件運動仿真模擬的系統(tǒng)，包括：

獲取模塊，用于獲取可變形的柔性件模型；所述可變形的柔性件模型包括柔性件本體模型及柔性件兩端的連接部件的簡化模型，所述柔性件本體模型隨所述連接部件的簡化模型的相對運動而變形；

導入模塊，用于導入懸架運動模型；

固連模塊，用于建立所述簡化模型與所述懸架運動模型中的對應連接部件的運動連接關系；

設置模塊，用于獲取懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)；

仿真模塊，用于在接收到運動仿真指令之后，運行運動仿真，并在所述懸架運動模型運動到與所述運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)后，更新所述柔性件本體模型。

本發(fā)明通過獲取可變形的柔性件模型，并將其中的連接部件的簡化模型與懸架運動模型中的對應連接部件進行關聯(lián)，使用戶能獲得懸架系統(tǒng)運動過程中柔性件的變形情況。本發(fā)明去除了傳統(tǒng)運動仿真流程中解除參考關系這一步驟(例如利用宏重新設定CAD軟件的運動仿真流程)，在運行運動仿真后，直接執(zhí)行更新動作，實現(xiàn)柔性件在整個懸架系統(tǒng)運動仿真過程中的自動實時變形，從而解決在CAD軟件中因為柔性件的變形帶來的間隙校核繁瑣、復雜的問題，提高需要考慮柔性件變形情況時獲得其形狀的效率，并能應對任一情況下獲得柔性件變形后其具體外形的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的方法實施例一中的流程示意圖；

圖2為傳統(tǒng)技術中運動仿真的運行流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中運動仿真的運行流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例一中可變形的柔性件模型的獲取方法；

圖5為本發(fā)明實施例一中建立可變形的柔性中心軸線模型的方法的流程示意圖；

圖6是本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的方法實施例二中的流程示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例二中波紋管防塵罩的中心軸線和外輪廓的示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例二中波紋管防塵罩、轉(zhuǎn)向機、轉(zhuǎn)向橫拉桿之間的安裝關系示意圖；

圖9、圖10是本發(fā)明實施例二中轉(zhuǎn)向機和轉(zhuǎn)向橫拉桿的簡化模型在不同位置時的示意圖；

圖11、圖12是本發(fā)明實施例二中可變形的波紋管防塵罩模型在不同狀態(tài)時的示意圖；

圖13為本發(fā)明實施例二中模擬懸架上跳右轉(zhuǎn)時波紋管防塵罩的變形情況示意圖；

圖14為本發(fā)明實施例二中模擬懸架下跳左轉(zhuǎn)時波紋管防塵罩的變形情況示意圖；

圖15為本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的方法實施例三中的流程示意圖；

圖16為本發(fā)明實施例三中制動軟管的安裝方式示意圖；

圖17為本發(fā)明實施例三中提取制動軟管的形狀特征參數(shù)的示意圖；

圖18為本發(fā)明實施例三中連接金屬件的簡化模型的示意圖；

圖19為本發(fā)明實施例三中可變形的制動軟管模型的示意圖；

圖20為本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的系統(tǒng)在實施例四中的結(jié)構示意圖；

圖21為本發(fā)明實施例四中柔性中心軸線模型創(chuàng)建模塊的結(jié)構示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合較佳實施例及附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細描述。顯然，下文所描述的實施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。應當說明的是，本發(fā)明實施例中描述的柔性件可包括：波紋管防塵罩、汽車制動器的制動軟管等，上述柔性件僅是舉例，而非窮舉，包含但不限于上述柔性件。另外，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部內(nèi)容。

圖1是本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的方法實施例一中的流程示意圖，本實施例的柔性件運動仿真模擬的方法可以由CAD軟件來執(zhí)行，例如CATIA軟件。如圖1所示，本實施例中的柔性件運動仿真模擬的方法包括如下步驟：

步驟S11，獲取可變形的柔性件模型；所述可變形的柔性件模型包括柔性件本體模型及柔性件兩端的連接部件的簡化模型，所述柔性件本體模型隨所述連接部件的簡化模型的相對運動而變形；

柔性件兩端連接有連接部件，柔性件會隨著連接部件的相對運動而變形，因此，在本實施例中，為了獲得懸架系統(tǒng)運動至任一狀態(tài)時該柔性件的變形情況，首先CAD軟件需要從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中獲取可變形的柔性件模型?？勺冃蔚娜嵝约Ｐ皖A先創(chuàng)建并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，在該可變形的柔性件模型中，包含柔性件本體模型及柔性件兩端的連接部件的簡化模型，柔性件本體模型具備變形能力，當連接部件的簡化模型發(fā)生相對運動時，柔性件本體模型也將發(fā)生變形。

步驟S12，導入懸架運動模型，建立所述簡化模型與所述懸架運動模型中的對應連接部件的運動連接關系；

CAD軟件從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中導入懸架運動模型，然后將可變形的柔性件模型導入到懸架運動模型中，其中連接部件的簡化模型與懸架運動模型中的對應連接部件固連，保證柔性件與連接部件的安裝關系，建立連接部件的簡化模型與懸架運動模型中的對應連接部件的運動連接關系，此時控制著柔性件本體模型變形的連接部件的簡化模型，將會隨著懸架運動模型中的對應連接部件的運動 而運動。

步驟S13，獲取懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)，在接收到運動仿真指令之后，運行運動仿真，并在所述懸架運動模型運動到與所述運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)后，更新所述柔性件本體模型。

用戶在CAD軟件中設置懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)，CAD軟件接收設置信息，獲取該運動狀態(tài)參數(shù)，該運動狀態(tài)參數(shù)主要包括輪跳參數(shù)和轉(zhuǎn)向參數(shù)，可以控制懸架運動模型運動至不同的狀態(tài)。

用戶向CAD軟件輸入運動仿真指令，CAD軟件接收此運動仿真指令之后，運行運動仿真，懸架運動模型根據(jù)運動狀態(tài)參數(shù)運動至不同的狀態(tài)，與柔性件連接的連接部件也會運動至相應位置，相應地，可變形的柔性件模型中的連接部件的簡化模型也會運動至相應位置，此時更新柔性件本體模型，即可獲得柔性件當前的變形情況。但在一般的CAD軟件中，運行運動仿真會導致部件與外部的參考關系失效，參照圖2所示，在本實例中會造成柔性件本體模型與連接部件的簡化模型的參考關系失效，因此連接部件的簡化模型運動后，將不會引發(fā)柔性件本體模型變形，故在更新柔性件本體模型之前，需要由用戶手動恢復柔性件本體模型與連接部件的簡化模型的參考關系，之后再更新柔性件本體模型，才能實現(xiàn)柔性件本體模型隨連接部件的簡化模型的位置變化而變化。

為了實現(xiàn)柔性件本體模型在懸架運動模型運動過程中能實時變形，本實施例在運行運動仿真后，當懸架運動模型運動到與所述運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)后，就直接更新柔性件本體模型，參照圖3所示，本發(fā)明與傳統(tǒng)的CAD軟件運動仿真相比，去掉了仿真過程中解除參考關系這一環(huán)節(jié)(可通過CAD軟件的宏命令重新對運動仿真流程進行設定)，在運行運動仿真后，直接執(zhí)行更新動作，實現(xiàn)了柔性件本體模型實時變形，用戶據(jù)此可獲得懸架系統(tǒng)運動過程中柔性件的實時變形情況。

上述的可變形的柔性件模型預先創(chuàng)建并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，在一種可選的實施方式中，如圖4所示，可變形的柔性件模型也可通過以下方法獲?。?/p>

步驟S111，根據(jù)設計狀態(tài)時的柔性件的數(shù)學模型提取柔性件的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)；

步驟S112，創(chuàng)建柔性件兩端的連接部件的簡化模型，并根據(jù)所述連接部件的簡化模型建立可變形的柔性中心軸線模型；

步驟S113，根據(jù)所述柔性中心軸線模型、所述中心軸線參數(shù)以及所述外輪廓特征參數(shù)，利用法則掃掠建立柔性件本體模型，并根據(jù)所述柔性件本體模型和所述連接部件的簡化模型生成所述可變形的柔性件模型。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲有設計狀態(tài)時的柔性件的數(shù)學模型，根據(jù)設計狀態(tài)時的柔性件的數(shù)學模型可提取柔性件的形狀特征參數(shù)，在本實施例中具體包括兩個參數(shù)：一個是柔性件的中心軸線參數(shù)，另一個是柔性件的外輪廓特征參數(shù)，其中，中心軸線參數(shù)表征柔性件的中心軸線，該中心軸線是指把平面或立體分成對稱部分的線，一個物體或一個三維圖形可繞著該中心軸線旋轉(zhuǎn)或者可以設想繞著該中心軸線旋轉(zhuǎn)；外輪廓特征參數(shù)可選用柔性件的截面特征參數(shù)。根據(jù)上述兩個參數(shù)可以表示柔性件的形狀特征。

柔性件兩端連接有連接部件，當連接部件運動時，柔性件的中心軸線也會產(chǎn)生相應變形，因此，創(chuàng)建連接部件的簡化模型(即拓撲模型)，當連接部件的簡化模型發(fā)生相對運動時，柔性件的中心軸線也將產(chǎn)生相應變形，據(jù)此可確定柔性件的中心軸線的變化規(guī)律，從而建立可變形的柔性中心軸線模型。在可變形的柔性中心軸線模型的基礎上，基于上述的柔性件的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)，利用CAD軟件提供的法則掃掠即可建立柔性件本體模型，然后將柔性件本體模型和連接部件的簡化模型進行組合，即可獲得可變形的柔性件模型。在該可變形的柔性件模型中，柔性件本體模型具備變形能力。

上述方法是通過中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)來表示表示柔性件的形狀特征，并以此為基礎建立可變形的柔性件模型，當然也可以采用其他的方法，例如通過二維圖來表示柔性件的形狀特征(例如在CAD軟件的圖紙模式下創(chuàng)建二維圖形)，并以此建立可變形的柔性件模型，本發(fā)明對此不做限制。

優(yōu)選地，在建立連接部件的簡化模型時，可以將連接部件抽象為一條直線加一個點的形式。具體的，該直線即為連接部件的等效直線，該點即為連接部件與柔性件固連的中心點，該等效直線經(jīng)過該點。

基于上述優(yōu)選地連接部件的簡化模型，如圖5所示，可以通過以下方法建立可變形的柔性中心軸線模型：

步驟S1121，以連接在柔性件兩端的所述連接部件的所述中心點作為端點，生成與所述連接部件的等效直線相切的平滑曲線段；所述平滑曲線段在所述中心點處的曲率相等；

步驟S1122，根據(jù)所述平滑曲線段生成所述可變形的柔性中心軸線模型。

柔性件兩端的連接部件的簡化模型均為一條等效直線和一個中心點的形式，將柔性件兩端的連接部件的簡化模型中的中心點相連，形成一條平滑曲線段，保證該平滑曲線段在該中心點處與連接部件的等效直線相切，另外，考慮到柔性件的柔度分布均勻，因此還要求該平滑曲線段在該中心點處的曲率應保持相等，但若柔性件的柔度分布不均，則根據(jù)柔性件兩端的柔度對該曲率進行修正。

通過上述方式獲得的平滑曲線段與柔性件的中心軸線相對應，當連接部件的簡化模型運動時，該平滑曲線段發(fā)生變形，故依據(jù)該平滑曲線段即可生成可變形的柔性中心軸線模型。

為了更好地理解本發(fā)明所提出的柔性件運動仿真模擬的方法，下面結(jié)合兩個更為具體的實施例進行說明。

圖6是本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的方法實施例二中的流程示意圖，本實施例二的柔性件運動仿真模擬的方法是以波紋管防塵罩為例進行詳細說明的。在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，波紋管防塵罩一端連接轉(zhuǎn)向橫拉桿，另一端連接轉(zhuǎn)向機。在車輪轉(zhuǎn)向和跳動過程中，與轉(zhuǎn)向機連接的部分相對車身靜止，而轉(zhuǎn)向橫拉桿運動則會導致波紋管防塵罩跟著變形。本實施例二通過CAD軟件(例如CATIA軟件)執(zhí)行柔性件運動仿真模擬的方法，以獲得波紋管防塵罩的實施變形情況。

如圖6所示，本實施例中的柔性件運動仿真模擬的方法包括如下步驟：

步驟S21，獲取可變形的波紋管防塵罩模型；該可變形的波紋管防塵罩模型包括波紋管防塵罩本體模型及轉(zhuǎn)向機的簡化模型和轉(zhuǎn)向橫拉桿的簡化模型，波紋管防塵罩本體模型隨轉(zhuǎn)向機的簡化模型和轉(zhuǎn)向橫拉桿的簡化模型的相對運動而變形；

波紋管防塵罩兩端分別連接轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向機，波紋管防塵罩會隨著轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向機的相對運動而變形，因此，在本實施例二中，為了獲得懸架系統(tǒng)運動至任一狀態(tài)時波紋管防塵罩的變形情況，首先CAD軟件需要從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中獲取可變形的波紋管防塵罩模型?？勺冃蔚牟y管防塵罩模型預先創(chuàng)建并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，在該可變形的波紋管防塵罩模型中，包含波紋管防塵罩本體模型及轉(zhuǎn)向機的簡化模型和轉(zhuǎn)向橫拉桿的簡化模型，當轉(zhuǎn)向機的簡化模型和轉(zhuǎn)向橫拉桿的簡化模型相對運動時，波紋管防塵罩本體模型也發(fā)生變形。

上述的可變形的波紋管防塵罩模型預先創(chuàng)建并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，在一種可選的實施方式中，可變形的波紋管防塵罩模型也可通過以下方法獲取，下面進行說明。

首先，根據(jù)設計狀態(tài)時的波紋管防塵罩的數(shù)學模型提取波紋管防塵罩的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲有設計狀態(tài)時的波紋管防塵罩的數(shù)學模型，根據(jù)設計狀態(tài)時的波紋管防塵罩的數(shù)學模型可提取波紋管防塵罩的形狀特征參數(shù)。具體的，可選取波紋管防塵罩兩端圓弧的中心點，建立中心軸線，提取中心軸線參數(shù)，然后過中心軸線做波紋管防塵罩的截面，提取該截面的特征參數(shù)作為波紋管防塵罩的外輪廓特征參數(shù)，具體如圖7所示。

參照圖8所示，波紋管防塵罩3一端固連在轉(zhuǎn)向機2上，另一端固連在轉(zhuǎn)向橫拉桿1上，其中轉(zhuǎn)向機2在懸架運動過程中固定不動，轉(zhuǎn)向橫拉桿1需要運動，因此需要創(chuàng)建轉(zhuǎn)向機2和轉(zhuǎn)向橫拉桿1這兩個連接部件的簡化模型，以用于確定波紋管防塵罩3的中心軸線變化。本實施例二中可根據(jù)轉(zhuǎn)向機2和轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型，建立可變形的柔性中心軸線模型。然后，根據(jù)柔性中心軸線模型、中心軸線參數(shù)以及波紋管防塵罩的外輪廓特征參數(shù)，利用法則掃掠建立波紋管防塵罩本體模型，并將所述波紋管防塵罩本體模型和轉(zhuǎn)向機2的簡化模型、轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型進行組合，獲得可變形的波紋管防塵罩模型。在該可變形的波紋管防塵罩模型中，波紋管防塵罩本體模型具備變形能力。

優(yōu)選地，在建立轉(zhuǎn)向機2和轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型時，可以將這兩個連接部件均抽象為一條直線加一個點的形式。參照圖9、圖10所示，且一并參照 圖8，為獲得轉(zhuǎn)向機2的簡化模型，可先確定波紋管防塵罩3與轉(zhuǎn)向機2固連的中心點A₂，然后建立轉(zhuǎn)向機2的等效直線l₂，轉(zhuǎn)向機2的等效直線l₂經(jīng)過該中心點A₂；類似的，轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型也按上述方法建立，即確定波紋管防塵罩3與轉(zhuǎn)向橫拉桿1固連的中心點A₁，然后建立轉(zhuǎn)向橫拉桿1的等效直線l₁，轉(zhuǎn)向橫拉桿1的等效直線l₁經(jīng)過該中心點A₁。

仍參照圖9、圖10所示，且一并參照圖8，基于上述優(yōu)選地轉(zhuǎn)向機2和轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型，以轉(zhuǎn)向機2與波紋管防塵罩3固連的中心點A₂、轉(zhuǎn)向橫拉桿與波紋管防塵罩固連的中心點A₁作為兩個端點，生成與轉(zhuǎn)向機的等效直線l₂、轉(zhuǎn)向橫拉桿的等效直線l₁相切的平滑曲線段s，并且，考慮到波紋管防塵罩的柔度分布均勻，還要求該平滑曲線段s在A₁、A₂兩點處的曲率應保持相等，但若波紋管防塵罩的柔度分布不均，則可根據(jù)波紋管防塵罩兩端的柔度對端點A₁、A₂處的曲率進行修正。

通過上述方式獲得的平滑曲線段s與波紋管防塵罩3的中心軸線相對應，當轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型與轉(zhuǎn)向機2的簡化模型發(fā)生相對運動時，該平滑曲線段s發(fā)生變形，故依據(jù)該平滑曲線段s即可生成可變形的柔性中心軸線模型。參照圖9、圖10所示，且一并參照圖8，轉(zhuǎn)向機2和轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型發(fā)生相對運動時(即轉(zhuǎn)向橫拉桿的簡化模型位置發(fā)生變化)，柔性中心軸線模型也將發(fā)生變形。

然后在可變形的柔性中心軸線模型的基礎上，根據(jù)波紋管防塵罩3的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)，利用法則掃掠即可建立波紋管防塵罩本體模型，將波紋管防塵罩本體模型和轉(zhuǎn)向機2的簡化模型、轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型進行組合，即可獲得可變形的波紋管防塵罩模型。參照圖11、圖12所示，且一并參照圖8，在該可變形的波紋管防塵罩模型中，如果轉(zhuǎn)向機2與轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型發(fā)生相對運動，則波紋管防塵罩本體模型也將發(fā)生變形。

與實施例一類似，上述方法是通過中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)來表示波紋管防塵罩的形狀特征，并以此為基礎建立可變形的波紋管防塵罩模型，當然也可以采用其他的方法，例如在CAD軟件的圖紙模式下創(chuàng)建二維圖形，并以此建立可變形的波紋管防塵罩模型，本實施例二對此不做限制。

步驟S22，導入懸架運動模型，分別建立轉(zhuǎn)向機的簡化模型、轉(zhuǎn)向橫拉桿的簡化模型與所述懸架運動模型中的轉(zhuǎn)向機、轉(zhuǎn)向橫拉桿的運動連接關系；

在步驟S21中獲取了可變形的波紋管防塵罩模型，其中還包括了轉(zhuǎn)向機2和轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型，而波紋管防塵罩本體模型的變形是隨著轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型與轉(zhuǎn)向機2的簡化模型的相對運動而產(chǎn)生的，因此接下來需要將轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型、轉(zhuǎn)向機2的簡化模型與懸架運動模型進行關聯(lián)。

CAD軟件從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中導入懸架運動模型，然后將可變形的波紋管防塵罩模型導入到懸架運動模型中，其中轉(zhuǎn)向機2的簡化模型與懸架運動模型中的轉(zhuǎn)向機固連，轉(zhuǎn)向橫欄桿1的簡化模型與懸架運動模型中的轉(zhuǎn)向橫拉桿固連，保證波紋管防塵罩3與轉(zhuǎn)向機2及轉(zhuǎn)向橫拉桿1的安裝關系，如圖8所示，建立轉(zhuǎn)向機2、轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型與懸架運動模型中的轉(zhuǎn)向機、轉(zhuǎn)向橫拉桿的運動連接關系，此時控制著波紋管防塵罩本體模型變形的轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型，將會隨著懸架運動模型中的轉(zhuǎn)向橫拉桿的運動而運動。

步驟S23，獲取懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)，在接收到運動仿真指令之后，運行運動仿真，并在懸架運動模型運動到與運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)后，更新波紋管防塵罩本體模型。

用戶在CAD軟件中設置懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)，CAD軟件接收設置信息，獲取該運動狀態(tài)參數(shù)，該運動狀態(tài)參數(shù)主要包括輪跳參數(shù)和轉(zhuǎn)向參數(shù)，可以控制懸架運動模型運動至不同的狀態(tài)。然后用戶向CAD軟件輸入運動仿真指令，CAD軟件接收此運動仿真指令之后，運行運動仿真，懸架運動模型根據(jù)運動狀態(tài)參數(shù)運動至不同的狀態(tài)，轉(zhuǎn)向橫拉桿也會運動至相應位置，相應地，可變形的波紋管防塵罩模型中的轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型也會運動至相應位置，此時更新波紋管防塵罩本體模型，用戶即可獲得波紋管防塵罩3當前的變形情況，參照圖13、圖14所示，其中圖13為模擬懸架上跳右轉(zhuǎn)時波紋管防塵罩3的變形情況示意圖，圖14為模擬懸架下跳左轉(zhuǎn)時波紋管防塵罩3的變形情況示意圖。但在一般的CAD軟件中，運行運動仿真會導致部件與外部的參考關系失效，在本實例中會造成波紋管防塵罩本體模型與轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型的參考關系失效，如圖2所示，因此轉(zhuǎn)向橫欄桿1的簡化模型運動后，將不會引起 波紋管防塵罩本體模型的變形，故在更新波紋管防塵罩本體模型之前，需要由用戶手動恢復波紋管防塵罩本體模型與轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型的參考關系，之后再更新波紋管防塵罩本體模型，才能實現(xiàn)波紋管防塵罩本體模型隨轉(zhuǎn)向橫拉桿1的簡化模型的運動而變形。

為了實現(xiàn)波紋管防塵罩3在懸架系統(tǒng)運動過程中能實時變形，本實施例二在運行運動仿真后，當懸架運動模型運動到與運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)時，就直接更新波紋管防塵罩本體模型，如圖3所示，與傳統(tǒng)的CAD軟件運動仿真相比，去掉了仿真過程中解除參考關系這一環(huán)節(jié)(可通過CAD軟件的宏命令重新對運動仿真流程進行設定)，在運行運動仿真后，直接執(zhí)行更新動作，實現(xiàn)了波紋管防塵罩本體模型的實時自動變形，用戶據(jù)此可獲得懸架系統(tǒng)運動過程中波紋管防塵罩3的實時變形情況。

圖15是本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的方法實施例三中的流程示意圖，本實施例三的柔性件運動仿真模擬的方法是以汽車制動器的制動軟管為例進行詳細說明的。本實施例三通過CAD軟件(例如CATIA軟件)執(zhí)行柔性件運動仿真模擬的方法，以獲得制動軟管的實施變形情況。

參照實施例一和實施例二，如圖15所示，本實施例三中柔性件運動仿真模擬的方法包括如下步驟：

步驟S31，獲取可變形的制動軟管模型；所述可變形的制動軟管模型包括制動軟管本體模型及制動軟管兩端的連接金屬件的簡化模型，制動軟管本體模型隨連接金屬件的簡化模型的相對運動而變形；

步驟S32，導入懸架運動模型，建立連接金屬件的簡化模型與懸架運動模型中的對應連接金屬件的運動連接關系；

步驟S33，獲取懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)，在接收到運動仿真指令之后，運行運動仿真，并在懸架運動模型運動到與運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)后，更新制動軟管本體模型。

具體的，參照圖16所示，一般制動軟管4的頭尾端均安裝有連接金屬件5，制動軟管4會隨著兩端的連接金屬件51、52的相對運動而變形，因此，在本實 施例三中，為了獲得懸架系統(tǒng)運動至任一狀態(tài)時制動軟管的變形情況，首先CAD軟件需要從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中獲取可變形的制動軟管模型。與實施例一和實施例二類似，可變形的制動軟管模型預先創(chuàng)建并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，在該可變形的制動軟管模型中，包含制動軟管本體模型及制動軟管4兩端的連接金屬件51、52的簡化模型，當連接金屬件51、52的簡化模型相對運動時，制動軟管本體模型也將發(fā)生變形。

參照實施例二，在一種可選的實施方式中，可變形的制動軟管模型也可通過以下方法獲取，下面進行說明。

首先，根據(jù)設計狀態(tài)時的制動軟管的數(shù)學模型提取制動軟管的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲有設計狀態(tài)時的制動軟管的數(shù)學模型，根據(jù)設計狀態(tài)時的制動軟管的數(shù)學模型可提取制動軟管的形狀特征參數(shù)。具體的，參照圖17所示，建立制動軟管的中心軸線(圖17中的點劃線)，提取中心軸線參數(shù)，然后做制動軟管的橫截面，提取該橫截面的特征參數(shù)作為制動軟管的外輪廓特征參數(shù)。另外，也可以按照實施例二中的方式，過制動軟管的中心軸線做截面，并以該截面的特征參數(shù)作為制動軟管的外輪廓特征參數(shù)，但由于制動軟管相較于波紋管防塵罩而言，其外輪廓的形狀較為規(guī)則(其橫截面一般為圓形或橢圓形)，因此可較佳地使用前一種方法，以提高提取效率。

在獲得制動軟管的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)后，創(chuàng)建制動軟管兩端的連接金屬件51、52的簡化模型，以用于確定制動軟管4的中心軸線變化規(guī)律。本實施例三中可根據(jù)連接金屬件51、52的簡化模型，建立可變形的柔性中心軸線模型。然后，根據(jù)柔性中心軸線模型、制動軟件4的中心軸線參數(shù)以及制動軟管4的外輪廓特征參數(shù)，利用法則掃掠建立制動軟管本體模型，并將制動軟管本體模型和連接金屬件的簡化模型進行組合，以獲得可變形的制動軟管模型。在該可變形的制動軟管模型中，制動軟管本體模型具備變形能力。

與實施例二類似，在建立連接金屬件51、52的簡化模型時，可以優(yōu)選地將其抽象為直線加點的形式。參照圖18所示，且一并參照圖17，為獲得制動軟管4兩端的連接金屬件51、52的簡化模型，可先確定制動軟管4與連接金屬件51 固連的中心點A₃，然后建立連接金屬件51的等效直線l₃，連接金屬件51的等效直線l₃經(jīng)過該中心點A₃；同理，連接金屬件52的簡化模型也按上述方法建立，即先確定制動軟管4與連接金屬件52固連的中心點A₄，然后建立連接金屬件52的等效直線l₄，連接金屬件52的等效直線l₄經(jīng)過該中心點A₄。

基于上述優(yōu)選地連接金屬件51、52的簡化模型，以連接金屬件51與制動軟管4固連的中心點A₃、連接金屬件52與制動軟管4固連的中心點A₄作為兩個端點，生成與連接金屬件51的等效直線l₃、連接金屬件52的等效直線l₄相切的平滑曲線段h。與實施例二相同，考慮到制動軟管4的柔度分布均勻，還要求該平滑曲線段h在A₃、A₄兩點處的曲率應保持相等，但若制動軟管4的柔度分布不均，則可根據(jù)制動軟管4兩端的柔度對端點A₃、A₄處的曲率進行修正。

通過上述方式獲得的平滑曲線段h與制動軟管4的中心軸線相對應，當連接金屬件51、52的簡化模型發(fā)生相對運動時，該平滑曲線段h發(fā)生變形，故依據(jù)該平滑曲線段h即可生成可變形的柔性中心軸線模型。當連接金屬件51、52的簡化模型發(fā)生相對運動時(即當連接金屬件51、52的簡化模型的位置發(fā)生變化時)，該柔性中心軸線模型也將發(fā)生變形。

然后在可變形的柔性中心軸線模型的基礎上，根據(jù)制動軟管4的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)，利用法則掃掠即可建立制動軟管本體模型，根據(jù)該制動軟管本體模型和連接金屬件的簡化模型即可生成可變形的制動軟管模型。參照圖19所示，且一并參照圖17、18，在該可變形的制動軟管模型中，如果連接金屬件51、52的簡化模型發(fā)生相對運動，則制動軟管本體模型也將發(fā)生變形。

與實施例一、實施例二類似，上述方法是通過中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)來表示制動軟管4的形狀特征，并以此為基礎建立可變形的制動軟管模型，當然也可以采用其他的方法，例如在CAD軟件的圖紙模式下創(chuàng)建二維圖形，并以此建立可變形的制動軟管模型，本實施例三對此不做限制。

在獲取了可變形的制動軟管模型后，接下來的步驟與實施例二相同，CAD軟件從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中導入懸架運動模型，然后將可變形的制動軟管模型導入到懸架運動模型中，將連接金屬件51、52的簡化模型與懸架運動模型中的對應連 接金屬件進行固連，保證制動軟管4與連接金屬件51、52的安裝關系，此時控制著制動軟管4變形的連接金屬件51、52的簡化模型，將會隨著懸架運動模型中相對應的連接金屬件的運動而運動。

用戶在CAD軟件中設置懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)，CAD軟件接收設置信息，獲取輪跳參數(shù)和轉(zhuǎn)向參數(shù)，然后用戶向CAD軟件輸入運動仿真指令，CAD軟件接收此運動仿真指令之后，運行運動仿真，懸架運動模型根據(jù)運動狀態(tài)參數(shù)運動至不同的狀態(tài)，連接金屬件也會運動至相應位置，相應地，可變形的制動軟管模型中的連接金屬件的簡化模型也會運動至相應位置，此時更新制動軟管本體模型，用戶即可獲得制動軟管當前的變形情況。為了實現(xiàn)制動軟管4在懸架系統(tǒng)運動過程中能實時變形，本實施例三在運行運動仿真后，當懸架運動模型運動到與運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)時，就直接更新制動軟管本體模型，如圖3所示，與傳統(tǒng)的CAD軟件運動仿真相比，本實施例三去掉了仿真過程中解除參考關系這一環(huán)節(jié)(可通過CAD軟件的宏命令重新對運動仿真流程進行設定)，在運行運動仿真后，直接執(zhí)行更新動作，實現(xiàn)了制動軟管本體模型實時自動變形，用戶據(jù)此可獲得懸架系統(tǒng)運動過程中制動軟管的實時變形情況。

綜上所述，本發(fā)明通過獲取可變形的柔性件模型，并將其中的連接部件的簡化模型與懸架運動模型中的對應連接部件進行關聯(lián)，使用戶能獲得懸架系統(tǒng)運動過程中柔性件的變形情況。本發(fā)明還去除了傳統(tǒng)運動仿真流程中解除參考關系這一步驟(例如利用宏重新設定CAD軟件的運動仿真流程)，能實現(xiàn)柔性件本體模型在整個懸架運動模型仿真過程中的自動實時變形，從而解決在CAD軟件中因為柔性件的變形帶來的間隙校核繁瑣、復雜的問題，提高需要考慮柔性件變形情況時獲得其形狀的效率，并能應對任一情況下獲得柔性件變形后其具體外形的需求。

另外，本發(fā)明利用柔性件的外輪廓特征參數(shù)和中心軸線參數(shù)定義柔性件本體模型，將柔性件的中心軸線與柔性件兩端的連接部件建立參考關系，實現(xiàn)在連接部件的相對位置發(fā)生變化后柔性件的中心軸線也會隨之改變，最終實現(xiàn)柔性件形狀的變化，通過這種定義方式簡化了CAD軟件的運算過程，提高分析效 率。

基于本發(fā)明提出的柔性件運動仿真模擬的方法，可以在懸架運動過程中，充分考慮柔性件(如波紋管防塵罩、制動軟管)所產(chǎn)生的變形，能更準確地分析柔性件與周邊件的干涉情況，避免將柔性件當作剛體處理時造成的誤判。

根據(jù)上述本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的方法，本發(fā)明還提供一種柔性件運動仿真模擬的系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖及較佳實施例對本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的系統(tǒng)進行詳細說明。

圖20為本發(fā)明的柔性件運動仿真模擬的系統(tǒng)在實施例四中的結(jié)構示意圖。如圖20所示，該實施例四中的柔性件運動仿真模擬的系統(tǒng)包括：

獲取模塊10，用于獲取可變形的柔性件模型；所述可變形的柔性件模型包括柔性件本體模型及柔性件兩端的連接部件的簡化模型，所述柔性件本體模型隨所述連接部件的簡化模型的相對運動而變形；

導入模塊20，用于導入懸架運動模型；

固連模塊30，用于建立所述簡化模型與所述懸架運動模型中的對應連接部件的運動連接關系；

設置模塊40，用于獲取懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)；

仿真模塊50，用于在接收到運動仿真指令之后，運行運動仿真，并在所述懸架運動模型件運動到與所述運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)后，更新所述柔性件本體模型。

柔性件兩端連接有連接部件，柔性件會隨著連接部件的相對運動而變形，在本實施例中，為了獲得懸架系統(tǒng)運動至任一狀態(tài)時該柔性件的變形情況，首先CAD軟件通過獲取模塊10從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中獲取可變形的柔性件模型?？勺冃蔚娜嵝约Ｐ皖A先創(chuàng)建并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，在該可變形的柔性件模型中，包含柔性件本體模型及柔性件兩端的連接部件的簡化模型，當連接部件的簡化模型發(fā)生相對運動時，柔性件本體模型也將發(fā)生變形。

CAD軟件通過導入模塊20從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中導入懸架運動模型，然后固連模塊30將可變形的柔性件模型導入到懸架運動模型中，其中連接部件的簡化模型 與懸架運動模型中的對應連接部件固連，保證柔性件與連接部件的安裝關系，建立連接部件的簡化模型與懸架運動模型中的對應連接部件的運動連接關系，此時控制著柔性件本體模型變形的連接部件的簡化模型，將會隨著懸架運動模型中的對應連接部件的運動而運動。

用戶在設置模塊40中設置懸架運動模型的運動狀態(tài)參數(shù)，設置模塊40接收設置信息，獲取該運動狀態(tài)參數(shù)，該運動狀態(tài)參數(shù)主要包括輪跳參數(shù)和轉(zhuǎn)向參數(shù)，可以控制懸架運動模型運動至不同的狀態(tài)。

用戶向仿真模塊50輸入運動仿真指令，仿真模塊50接收此運動仿真指令之后，運行運動仿真，懸架運動模型根據(jù)運動狀態(tài)參數(shù)運動至不同的狀態(tài)，與柔性件連接的連接部件也會運動至相應位置，相應地，可變形的柔性件模型中的連接部件的簡化模型也會運動至相應位置，此時仿真模塊50將更新柔性件本體模型，用戶即可獲得柔性件當前的變形情況。但在一般的CAD軟件中，運行運動仿真會導致部件與外部的參考關系失效，參照圖2所示，在本實例中會造成柔性件本體模型與連接部件的簡化模型的參考關系失效，因此連接部件的簡化模型運動后，將不會引發(fā)柔性件本體模型變形，故在更新柔性件本體模型之前，需要由用戶手動恢復柔性件本體模型與連接部件的簡化模型的參考關系，之后再更新柔性件本體模型，才能實現(xiàn)柔性件本體模型隨連接部件的簡化模型的位置變化而變形。

為了實現(xiàn)柔性件在懸架系統(tǒng)運動過程中能實時變形，本實施例中的仿真模塊50在運行運動仿真后，當懸架運動模型運動到與所述運動狀態(tài)參數(shù)相對應的狀態(tài)時，就直接更新柔性件本體模型，參照圖3所示，本發(fā)明的仿真模塊50與傳統(tǒng)的CAD軟件中的運動仿真模塊相比，去掉了仿真過程中解除參考關系這一環(huán)節(jié)(可通過CAD軟件的宏命令重新對運動仿真流程進行設定)，仿真模塊50在運行運動仿真后，直接執(zhí)行更新動作，實現(xiàn)了柔性件本體模型實時變形，用戶據(jù)此可獲得懸架系統(tǒng)運動過程中柔性件的實時變形情況。

仍參照圖20所示，在一種可選的實施方式中，獲取模塊10包括：

提取模塊101，用于根據(jù)設計狀態(tài)時的柔性件的數(shù)學模型提取柔性件的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)；

柔性中心軸線模型創(chuàng)建模塊102，用于創(chuàng)建柔性件兩端的連接部件的簡化模型，并根據(jù)所述連接部件的簡化模型建立可變形的柔性中心軸線模型；

可變形柔性件模型創(chuàng)建模塊103，用于根據(jù)所述柔性中心軸線模型、所述中心軸線參數(shù)以及所述外輪廓特征參數(shù)，利用法則掃掠建立柔性件本體模型，并根據(jù)所述柔性件本體模型和所述連接部件的簡化模型生成所述可變形的柔性件模型。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲有設計狀態(tài)時的柔性件的數(shù)學模型，提取模塊101根據(jù)設計狀態(tài)時的柔性件的數(shù)學模型可提取柔性件的形狀特征參數(shù)，在本實施例中具體包括兩個參數(shù)：一個是柔性件的中心軸線參數(shù)，另一個是柔性件的外輪廓特征參數(shù)，其中，中心軸線參數(shù)表征柔性件的中心軸線，外輪廓特征參數(shù)可選用柔性件的截面特征參數(shù)。根據(jù)上述兩個參數(shù)可以表示柔性件的形狀特征。

柔性件兩端連接有連接部件，當連接部件運動時，柔性件的中心軸線也會產(chǎn)生相應變形，因此，通過柔性中心軸線模型創(chuàng)建模塊102創(chuàng)建連接部件的簡化模型(即拓撲模型)，當連接部件的簡化模型發(fā)生相對運動時，柔性件的中心軸線也將產(chǎn)生相應變形，據(jù)此可確定柔性件的中心軸線的變化規(guī)律，從而建立可變形的柔性中心軸線模型。

可變形柔性件模型創(chuàng)建模塊103在可變形的柔性中心軸線模型的基礎上，基于上述的柔性件的中心軸線參數(shù)和外輪廓特征參數(shù)，利用法則掃掠即可建立柔性件本體模型，然后將性件本體模型和連接部件的簡化模型進行組合，即可獲得可變形的柔性件模型。

優(yōu)選地，柔性中心軸線模型創(chuàng)建模塊102在建立連接部件的簡化模型時，可以將連接部件抽象為一條直線加一個點的形式。具體的，該直線即為連接部件的等效直線，該點即為連接部件與柔性件固連的中心點，該等效直線經(jīng)過該點。

在一種可選地實施方式中，如圖21所示，柔性中心軸線模型創(chuàng)建模塊102包括：

曲線創(chuàng)建模塊1021，用于以連接在柔性件兩端的所述連接部件的所述中心點作為端點，生成與所述連接部件的等效直線相切的平滑曲線段；所述平滑曲 線段在所述中心點處的曲率相等；

生成模塊1022，用于根據(jù)所述平滑曲線段生成所述可變形的柔性中心軸線模型。

柔性件兩端的連接部件的簡化模型均為一條等效直線和一個中心點的形式，曲線創(chuàng)建模塊1021將柔性件兩端的連接部件的簡化模型中的中心點相連，形成一條平滑曲線段，保證該平滑曲線段在該中心點處與連接部件的等效直線相切，另外，考慮到柔性件的柔度分布均勻，因此還要求該平滑曲線段在該中心點處的曲率應保持相等，但若柔性件的柔度分布不均，則根據(jù)柔性件兩端的柔度對該曲率進行修正。

曲線創(chuàng)建模塊1021獲得的平滑曲線段與柔性件的中心軸線相對應，當連接部件的簡化模型運動時，該平滑曲線段發(fā)生變形，生成模塊1022依據(jù)該平滑曲線段即可生成可變形的柔性中心軸線模型。

上述柔性件運動仿真模擬的系統(tǒng)可執(zhí)行本發(fā)明實施例一直實施例三種所提供的柔性件運動仿真模擬的方法，具備執(zhí)行方法相應的功能模塊和有益效果。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。