奇瑞汽车将LMS Samtech Tea Pipe作为新车型开发项目的必备验证工具

西门子工业软件帮助中国汽车制造厂商利用一种准确分析方法显著缩短制动管开发周期并降低开发成本

业务挑战
保证在所有行驶工况下制动管和周围部件有足够的间隙
保证转向和悬挂的各个位置制动管的曲率足够大
优化制动管长度和支撑数量以降低成本

成功关键
创建了包含制动管和周围部件的模型进行运动仿真
准确定义制动管材料特性参数
在3D环境下对制动管路的运动情况进行检查

成果
开发了一种必备的设计方法能够准确预测整车运行过程中制动管的位移和变形
能够对可能导致设计问题的工况进行详细分析
通过仿真分析提前预估和避免实车验证才能发现的问题，显著缩短产品开发周期并降低成本
减少工程师手动验证的工作量


客户的主要业务
奇瑞汽车股份有限公司成立于1997年，由5个国有投资公司组成。1999年12月18日，第一辆奇瑞轿车下线，以2007年8月22日第100万辆汽车下线为标志，奇瑞树立了中国自主品牌的成功典范。作为多年来中国乘用车出口第一的厂商，奇瑞逐渐成为一个知名的国际化品牌。奇瑞陆续打造了艾瑞泽、瑞虎、风云、QQ和东方之子等一系列在国内家喻户晓的知名车型品牌，产品线覆盖乘用车、商用车和微型车等。目前具有年产900,000辆车和发动机、400,000变速箱的能力。

制动部件的不当设计会导致灾难性后果

对于汽车的安全驾驶而言，好的制动性能是必需的。但是驾驶者真正知道他们踩下制动踏板这一动作究竟发生了什么或者涉及了多少不同的技术吗？多年以来，工程师们一直致力于开发制动系统，以增加汽车的安全性、操纵稳定性和舒适性。发动机增压系统减小驱动力以实现减速。防抱死制动系统自动控制制动力的大小，使车轮不被抱死，处于可控的边滚边滑的状态，以保证车轮与地面最大的附着力。车身电子稳定系统 (ESP) 在提升车辆操控表现的同时有效地防止汽车达到其动态极限时失控，帮助汽车维持动态平衡。更有高级主动安全系统能够根据从外部环境收集的信息进行主动制动决策。

在涉及制动的所有过程中，快速的系统响应是至关重要的。通过包含多层橡胶和编织布组成的制动软管的液压回路，可以让制动压力及时传递到制动钳实现制动。制动软管需要布置在一个局限的空间，并且会在车辆行驶特别是转弯过程中有大的变形。为使制动软管不至于反复磨损而导致失效，以至影响整个制动系统性能，制动软管与周围部件之间必须保证有足够的间隙。对于汽车制造厂商和驾驶人员来说，制动软管的不当设计都会导致灾难性的后果。为避免这些问题的发生，在最终实车验证的过程中，往往需要对制动软管的位移和变形进行彻底的检查。

“西门子工业软件的工程师能够提供非常高质量的技术支持和培训，为我们的日常工作提供了很大帮助。”

胡本波
制动部主任工程师
产品技术中心
奇瑞汽车股份有限公司

需要更高效的设计流程

领先的中国乘用车自主品牌，奇瑞汽车股份有限公司主任工程师胡本波说：“样车路试过程中制动软管磨损或者干涉的问题非常常见。曾经瑞虎5和瑞虎7这两款SUV车型，都出现过制动软管的问题，并且花费了大量的时间和成本去解决。虽然制动软管是很小的部件，但却是一个布置复杂的关键部件，如果一旦到了实车验证阶段才发现问题，那么就会影响整车上市时间，并且增加了成本，而且路试工况和用户工况不一定吻合，如果是用户发现问题，那就需要召回，所以一定不能出问题。”

奇瑞之前采用基于CAD软件的管路模块和样条曲线的方法来进行制动软管设计，工程师定义9种工况并逐个手动校核间隙，这样非常费力且工况是不完全的。胡本波说：“之前我们无法考虑制动软管由于大位移、大旋转及随之而来的弯曲和扭转等非线性因素，因此制动软管的设计并不是最优设计。为了防止上翘和下翘管路拉断，设计余量比较大，而且用样条曲线方法得到的制动软管走向与实际相差很大，有些实际上会发生干涉的工况，在设计时却没有被发现。制动软管会随着转向和悬架一起运动，因此我们需要对制动软管进行完整的运动仿真。”

“在奇瑞，对于任何新车型的开发，在详细设计阶段必须采用LMS Tea Pipe进行验证校核和优化，结果通过后才能够通过节点进入到下一个开发阶段”

胡本波
制动部主任工程师
产品技术中心
奇瑞汽车股份有限公司

奇瑞工程师意识到他们的设计方法需要改进。胡本波表示：“之前的设计方法工作量大且周期长，很难准确评估出相关设计风险，也不能去校验和优化这些设计问题。以至于设计已经通过验证，但样车路试校验时依然出现问题。”

“和以前仅考虑有限的工况相比，采用LMS Tea Pipe可以对制动管完整的运动过程进行仿真和评估。Tea Pipe软件帮助我们检查了一些之前无法检查但又可能会发生干涉的 工况，确实让我们在实车验证之前就能够取得很好的设计效果。”

胡本波
制动部主任工程师
产品技术中心
奇瑞汽车股份有限公司

解决方案：LMS Samtech Tea Pipe

Siemens PLM Software为奇瑞的工程师介绍了LMS SamtechTM Tea Pipe软件，用于汽车各种类型管路分析的完整解决方案。采用Tea Pipe软件，工程师能够通过定义制动管路复杂的材料特性及管路接头和支撑以确定最佳的管路长度、接头和支撑位置的方案设计，并检查管路的干涉和曲率，可以进行准静态和线性、非线性动力学分析。Tea Pipe是制动软管设计仿真的完美解决方案，并帮助奇瑞工程师减少工作量、缩短产品开发周期并降低开发成本。采用Tea Pipe，工程师们能够在样车验证之前就进行更精确和完整的分析，并实现管路的优化设计，如缩短管路长度、优化管路支撑位置和数量以降低成本。奇瑞的工程师在一个新车型项目中采用Tea Pipe并与试验结果对比，立即折服于分析结果的准确性。

成功评估新方法

验证工作始于在CAD软件中建立适用于运动仿真的DMU模型，包含制动管路周围所有部件，如悬架、制动系统、转向联动装置、传动轴总成和车身等，然后工程师在Tea Pipe中定义制动软管材料特性、几何参数和需要的间隙等，进行管路安装走向和运动仿真分析，进而得到制动软管在安装和各个运动姿态位置的走向，并进行3D显示和制动软管的变形和干涉情况检查。奇瑞工程师将所有分析结果与样车试验扫描点云所得到的试验结果进行了比较，对分析结果的准确性非常满意。胡本波说：“相对于周围部件的尺寸规模及制动软管本身的大位移和大旋转情况，仿真结果与试验结果仅几毫米的偏差已经非常好了。Tea Pipe软件的准确性已经完全超越了我们之前的方法，并且通过与试验对比证明了这个软件确实是提升我们效率并降低成本的很好的工具。通过Tea Pipe软件，我们可以进行制动软管优化设计以减少我们的设计裕量，而且我们可以做的分析也更加完整，和以前仅考虑有限的工况相比，我们可以对制动软管完整的运动过程进行仿真和评估。Tea Pipe软件帮助我们检查了一些我们之前从没有检查但又可能会发生干涉的工况，确实使我们在实车验证之前就能够取得很好的设计效果。”

“ LMS Tea Pipe软件的准确性已经完全超越了我们之前使用的方法，并且通过与试验对比证明了该软件确实是提升效率并降低成本的卓越工具。”

胡本波
制动部主任工程师
产品技术中心
奇瑞汽车股份有限公司

Tea Pipe作为未来新车型开发的标准工具

LMS Tea Pipe目前已经成为奇瑞车型开发流程中必须的一环。胡本波说：“在奇瑞，新车型的开发必须在详细设计阶段采用LMS Tea Pipe进行验证和优化，结果没问题后才能够通过节点进入到下一个开发阶段。以前我们没有像LMS Tea Pipe这么好的工具，因此制动软管会出现很多设计问题，使用Tea Pipe之后情况有了很大的改观。”制动部门的工作效率显著提升，任何时候遇到软件使用方面的相关问题，西门子工业软件的专家都会快速响应帮助解决。“西门子工业软件的工程师能够提供非常高质量的技术支持和培训，为我们工程师的日常工作提供了很大帮助。”

“ 细节决定成败，制动软管是小的细节，但是一定要做好。”


胡本波
制动部主任工程师
产品技术中心
奇瑞汽车股份有限公司

西门子数字化工厂集团旗下机构Siemens PLM Software是全球领先的产品生命周期管理（PLM）和生产运营管理（MOM）软件、系统与服务提供商，拥有超过1,500万套已发售软件，全球客户数量达140,000多家。公司总部位于美国德克萨斯州普莱诺市。Siemens PLM Software与企业客户充分合作，为其提供领先的行业软件解决方案，帮助其通过革命性创新获得可持续性竞争优势。