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西門子工業(yè)軟件幫助中國汽車制造廠商利用一種準(zhǔn)確分析方法顯著縮短制動管開發(fā)周期并降低開發(fā)成本

產(chǎn)品

LMS

業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)

保證在所有行駛工況下制動管和周圍部件有足夠的間隙

保證轉(zhuǎn)向和懸掛的各個位置制動管的曲率足夠大

優(yōu)化制動管長度和支撐數(shù)量以降低成本

成功關(guān)鍵

創(chuàng)建了包含制動管和周圍部件的模型進(jìn)行運動仿真

準(zhǔn)確定義制動管材料特性參數(shù)

在3D環(huán)境下對制動管路的運動情況進(jìn)行檢查

成果

開發(fā)了一種必備的設(shè)計方法能夠準(zhǔn)確預(yù)測整車運行過程中制動管的位移和變形

能夠?qū)赡軐?dǎo)致設(shè)計問題的工況進(jìn)行詳細(xì)分析

通過仿真分析提前預(yù)估和避免實車驗證才能發(fā)現(xiàn)的問題，顯著縮短產(chǎn)品開發(fā)周期并降低成本

減少工程師手動驗證的工作量

解決方案/服務(wù)

LMS Tea Pipe

www.siemens.com/plm/lms

客戶的主要業(yè)務(wù)

奇瑞汽車股份有限公司成立于1997年，由5個國有投資公司組成。1999年12月18日，第一輛奇瑞轎車下線，以2007年8月22日第100萬輛汽車下線為標(biāo)志，奇瑞樹立了中國自主品牌的成功典范。作為多年來中國乘用車出口第一的廠商，奇瑞逐漸成為一個知名的國際化品牌。奇瑞陸續(xù)打造了艾瑞澤、瑞虎、風(fēng)云、QQ和東方之子等一系列在國內(nèi)家喻戶曉的知名車型品牌，產(chǎn)品線覆蓋乘用車、商用車和微型車等。目前具有年產(chǎn)900,000輛車和發(fā)動機、400,000變速箱的能力。

www.cheryinternational.com

客戶位置

蕪湖，

安徽省

中國

制動部件的不當(dāng)設(shè)計會導(dǎo)致災(zāi)難性后果

對于汽車的安全駕駛而言，好的制動性能是必需的。但是駕駛者真正知道他們踩下制動踏板這一動作究竟發(fā)生了什么或者涉及了多少不同的技術(shù)嗎？多年以來，工程師們一直致力于開發(fā)制動系統(tǒng)，以增加汽車的安全性、操縱穩(wěn)定性和舒適性。發(fā)動機增壓系統(tǒng)減小驅(qū)動力以實現(xiàn)減速。防抱死制動系統(tǒng)自動控制制動力的大小，使車輪不被抱死，處于可控的邊滾邊滑的狀態(tài)，以保證車輪與地面最大的附著力。車身電子穩(wěn)定系統(tǒng) (ESP) 在提升車輛操控表現(xiàn)的同時有效地防止汽車達(dá)到其動態(tài)極限時失控，幫助汽車維持動態(tài)平衡。更有高級主動安全系統(tǒng)能夠根據(jù)從外部環(huán)境收集的信息進(jìn)行主動制動決策。

在涉及制動的所有過程中，快速的系統(tǒng)響應(yīng)是至關(guān)重要的。通過包含多層橡膠和編織布組成的制動軟管的液壓回路，可以讓制動壓力及時傳遞到制動鉗實現(xiàn)制動。制動軟管需要布置在一個局限的空間，并且會在車輛行駛特別是轉(zhuǎn)彎過程中有大的變形。為使制動軟管不至于反復(fù)磨損而導(dǎo)致失效，以至影響整個制動系統(tǒng)性能，制動軟管與周圍部件之間必須保證有足夠的間隙。對于汽車制造廠商和駕駛?cè)藛T來說，制動軟管的不當(dāng)設(shè)計都會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。為避免這些問題的發(fā)生，在最終實車驗證的過程中，往往需要對制動軟管的位移和變形進(jìn)行徹底的檢查。

需要更高效的設(shè)計流程

領(lǐng)先的中國乘用車自主品牌，奇瑞汽車股份有限公司主任工程師胡本波說：“樣車路試過程中制動軟管磨損或者干涉的問題非常常見。曾經(jīng)瑞虎5和瑞虎7這兩款SUV車型，都出現(xiàn)過制動軟管的問題，并且花費了大量的時間和成本去解決。雖然制動軟管是很小的部件，但卻是一個布置復(fù)雜的關(guān)鍵部件，如果一旦到了實車驗證階段才發(fā)現(xiàn)問題，那么就會影響整車上市時間，并且增加了成本，而且路試工況和用戶工況不一定吻合，如果是用戶發(fā)現(xiàn)問題，那就需要召回，所以一定不能出問題。”

奇瑞之前采用基于CAD軟件的管路模塊和樣條曲線的方法來進(jìn)行制動軟管設(shè)計，工程師定義9種工況并逐個手動校核間隙，這樣非常費力且工況是不完全的。胡本波說：“之前我們無法考慮制動軟管由于大位移、大旋轉(zhuǎn)及隨之而來的彎曲和扭轉(zhuǎn)等非線性因素，因此制動軟管的設(shè)計并不是最優(yōu)設(shè)計。為了防止上翹和下翹管路拉斷，設(shè)計余量比較大，而且用樣條曲線方法得到的制動軟管走向與實際相差很大，有些實際上會發(fā)生干涉的工況，在設(shè)計時卻沒有被發(fā)現(xiàn)。制動軟管會隨著轉(zhuǎn)向和懸架一起運動，因此我們需要對制動軟管進(jìn)行完整的運動仿真。

奇瑞工程師意識到他們的設(shè)計方法需要改進(jìn)。胡本波表示：“之前的設(shè)計方法工作量大且周期長，很難準(zhǔn)確評估出相關(guān)設(shè)計風(fēng)險，也不能去校驗和優(yōu)化這些設(shè)計問題。以至于設(shè)計已經(jīng)通過驗證，但樣車路試校驗時依然出現(xiàn)問題。”

解決方案：LMS Samtech Tea Pipe

Siemens PLM Software為奇瑞的工程師介紹了LMS SamtechTM Tea Pipe軟件，用于汽車各種類型管路分析的完整解決方案。采用Tea Pipe軟件，工程師能夠通過定義制動管路復(fù)雜的材料特性及管路接頭和支撐以確定最佳的管路長度、接頭和支撐位置的方案設(shè)計，并檢查管路的干涉和曲率，可以進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)和線性、非線性動力學(xué)分析。Tea Pipe是制動軟管設(shè)計仿真的完美解決方案，并幫助奇瑞工程師減少工作量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期并降低開發(fā)成本。采用Tea Pipe，工程師們能夠在樣車驗證之前就進(jìn)行更精確和完整的分析，并實現(xiàn)管路的優(yōu)化設(shè)計，如縮短管路長度、優(yōu)化管路支撐位置和數(shù)量以降低成本。奇瑞的工程師在一個新車型項目中采用Tea Pipe并與試驗結(jié)果對比，立即折服于分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

成功評估新方法

驗證工作始于在CAD軟件中建立適用于運動仿真的DMU模型，包含制動管路周圍所有部件，如懸架、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置、傳動軸總成和車身等，然后工程師在Tea Pipe中定義制動軟管材料特性、幾何參數(shù)和需要的間隙等，進(jìn)行管路安裝走向和運動仿真分析，進(jìn)而得到制動軟管在安裝和各個運動姿態(tài)位置的走向，并進(jìn)行3D顯示和制動軟管的變形和干涉情況檢查。奇瑞工程師將所有分析結(jié)果與樣車試驗掃描點云所得到的試驗結(jié)果進(jìn)行了比較，對分析結(jié)果的準(zhǔn)確性非常滿意。胡本波說：“相對于周圍部件的尺寸規(guī)模及制動軟管本身的大位移和大旋轉(zhuǎn)情況，仿真結(jié)果與試驗結(jié)果僅幾毫米的偏差已經(jīng)非常好了。Tea Pipe軟件的準(zhǔn)確性已經(jīng)完全超越了我們之前的方法，并且通過與試驗對比證明了這個軟件確實是提升我們效率并降低成本的很好的工具。通過Tea Pipe軟件，我們可以進(jìn)行制動軟管優(yōu)化設(shè)計以減少我們的設(shè)計裕量，而且我們可以做的分析也更加完整，和以前僅考慮有限的工況相比，我們可以對制動軟管完整的運動過程進(jìn)行仿真和評估。Tea Pipe軟件幫助我們檢查了一些我們之前從沒有檢查但又可能會發(fā)生干涉的工況，確實使我們在實車驗證之前就能夠取得很好的設(shè)計效果。”

Tea Pipe作為未來新車型開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)工具

LMS Tea Pipe目前已經(jīng)成為奇瑞車型開發(fā)流程中必須的一環(huán)。胡本波說：“在奇瑞，新車型的開發(fā)必須在詳細(xì)設(shè)計階段采用LMS Tea Pipe進(jìn)行驗證和優(yōu)化，結(jié)果沒問題后才能夠通過節(jié)點進(jìn)入到下一個開發(fā)階段。以前我們沒有像LMS Tea Pipe這么好的工具，因此制動軟管會出現(xiàn)很多設(shè)計問題，使用Tea Pipe之后情況有了很大的改觀。”制動部門的工作效率顯著提升，任何時候遇到軟件使用方面的相關(guān)問題，西門子工業(yè)軟件的專家都會快速響應(yīng)幫助解決。“西門子工業(yè)軟件的工程師能夠提供非常高質(zhì)量的技術(shù)支持和培訓(xùn)，為我們工程師的日常工作提供了很大幫助。”

西門子數(shù)字化工廠集團旗下機構(gòu)Siemens PLM Software是全球領(lǐng)先的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）和生產(chǎn)運營管理（MOM）軟件、系統(tǒng)與服務(wù)提供商，擁有超過1,500萬套已發(fā)售軟件，全球客戶數(shù)量達(dá)140,000多家。公司總部位于美國德克薩斯州普萊諾市。Siemens PLM Software與企業(yè)客戶充分合作，為其提供領(lǐng)先的行業(yè)軟件解決方案，幫助其通過革命性創(chuàng)新獲得可持續(xù)性競爭優(yōu)勢。欲詳細(xì)了解Siemens PLM Software的產(chǎn)品和服務(wù)，敬請訪問:

http://www.plm.automation.siemens.com/zh_cn/