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

產品

LMS

業務挑戰

保證在所有行駛工況下制動管和周圍部件有足夠的間隙

保證轉向和懸掛的各個位置制動管的曲率足夠大

優化制動管長度和支撐數量以降低成本

成功關鍵

創建了包含制動管和周圍部件的模型進行運動仿真

準確定義制動管材料特性參數

在3D環境下對制動管路的運動情況進行檢查

成果

開發了一種必備的設計方法能夠準確預測整車運行過程中制動管的位移和變形

能夠對可能導致設計問題的工況進行詳細分析

通過仿真分析提前預估和避免實車驗證才能發現的問題，顯著縮短產品開發周期并降低成本

減少工程師手動驗證的工作量

解決方案/服務

LMS Tea Pipe

www.siemens.com/plm/lms

客戶的主要業務

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。奇瑞陸續打造了艾瑞澤、瑞虎、風云、QQ和東方之子等一系列在國內家喻戶曉的知名車型品牌，產品線覆蓋乘用車、商用車和微型車等。目前具有年產900,000輛車和發動機、400,000變速箱的能力。

www.cheryinternational.com

客戶位置

蕪湖，

安徽省

中國

制動部件的不當設計會導致災難性后果

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生了什么或者涉及了多少不同的技術嗎？多年以來，工程師們一直致力于開發制動系統，以增加汽車的安全性、操縱穩定性和舒適性。發動機增壓系統減小驅動力以實現減速。防抱死制動系統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，以保證車輪與地面最大的附著力。車身電子穩定系統 (ESP) 在提升車輛操控表現的同時有效地防止汽車達到其動態極限時失控，幫助汽車維持動態平衡。更有高級主動安全系統能夠根據從外部環境收集的信息進行主動制動決策。

在涉及制動的所有過程中，快速的系統響應是至關重要的。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彎過程中有大的變形。為使制動軟管不至于反復磨損而導致失效，以至影響整個制動系統性能，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人員來說，制動軟管的不當設計都會導致災難性的后果。為避免這些問題的發生，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行徹底的檢查。

需要更高效的設計流程

領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。曾經瑞虎5和瑞虎7這兩款SUV車型，都出現過制動軟管的問題，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，但卻是一個布置復雜的關鍵部件，如果一旦到了實車驗證階段才發現問題，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，如果是用戶發現問題，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行制動軟管設計，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、大旋轉及隨之而來的彎曲和扭轉等非線性因素，因此制動軟管的設計并不是最優設計。為了防止上翹和下翹管路拉斷，設計余量比較大，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，有些實際上會發生干涉的工況，在設計時卻沒有被發現。制動軟管會隨著轉向和懸架一起運動，因此我們需要對制動軟管進行完整的運動仿真。

奇瑞工程師意識到他們的設計方法需要改進。胡本波表示：“之前的設計方法工作量大且周期長，很難準確評估出相關設計風險，也不能去校驗和優化這些設計問題。以至于設計已經通過驗證，但樣車路試校驗時依然出現問題。”

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計，并檢查管路的干涉和曲率，可以進行準靜態和線性、非線性動力學分析。Tea Pipe是制動軟管設計仿真的完美解決方案，并幫助奇瑞工程師減少工作量、縮短產品開發周期并降低開發成本。采用Tea Pipe，工程師們能夠在樣車驗證之前就進行更精確和完整的分析，并實現管路的優化設計，如縮短管路長度、優化管路支撐位置和數量以降低成本。奇瑞的工程師在一個新車型項目中采用Tea Pipe并與試驗結果對比，立即折服于分析結果的準確性。

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、轉向聯動裝置、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、幾何參數和需要的間隙等，進行管路安裝走向和運動仿真分析，進而得到制動軟管在安裝和各個運動姿態位置的走向，并進行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果與樣車試驗掃描點云所得到的試驗結果進行了比較，對分析結果的準確性非常滿意。胡本波說：“相對于周圍部件的尺寸規模及制動軟管本身的大位移和大旋轉情況，仿真結果與試驗結果僅幾毫米的偏差已經非常好了。Tea Pipe軟件的準確性已經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，我們可以進行制動軟管優化設計以減少我們的設計裕量，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計效果。”

Tea Pipe作為未來新車型開發的標準工具

LMS Tea Pipe目前已經成為奇瑞車型開發流程中必須的一環。胡本波說：“在奇瑞，新車型的開發必須在詳細設計階段采用LMS Tea Pipe進行驗證和優化，結果沒問題后才能夠通過節點進入到下一個開發階段。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很多設計問題，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問題，西門子工業軟件的專家都會快速響應幫助解決。“西門子工業軟件的工程師能夠提供非常高質量的技術支持和培訓，為我們工程師的日常工作提供了很大幫助。”

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

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