CATIA底盤設(shè)計(jì)示例

1、1汽車底盤開發(fā)設(shè)計(jì)流程使用catia軟件進(jìn)行汽車底盤設(shè)計(jì)開發(fā)的核心是基于骨架模型與dmu集成的top- down 設(shè)計(jì)方法。自上而下（top down design process）設(shè)計(jì)是與常規(guī)bottom up 設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的一種設(shè)計(jì)方式，此設(shè)計(jì)方法的中心思路是先整體規(guī)劃，后細(xì)節(jié)設(shè) 計(jì)。即在產(chǎn)品整休設(shè)計(jì)的初期，就定位于整個(gè)裝配系統(tǒng)的最高層而來(lái)考慮產(chǎn)品的總 體設(shè)計(jì)和功能性設(shè)計(jì)。這種方法是從裝配構(gòu)成的最頂層開始，在一個(gè)骨架模型零件中來(lái)考慮和表達(dá)整個(gè)裝 配的各個(gè)部件的相互位置關(guān)系、作用和實(shí)現(xiàn)的功能等，集中捕捉產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意 圖，ii上而下的傳遞設(shè)計(jì)信息，從而更加有冃的地進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)。骨架模型就 是產(chǎn)

2、品設(shè)計(jì)信息的載體，這個(gè)骨架模型的建立需要考慮到不同零件之間的參數(shù)關(guān)系 與驅(qū)動(dòng)關(guān)系，這些信息會(huì)用來(lái)作為后期詳細(xì)模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。山于在骨架模型設(shè)計(jì) 階段就考慮到了整體裝配的相互關(guān)聯(lián)信息，所以，很多設(shè)計(jì)上的缺陷與問題可以在 整個(gè)設(shè)計(jì)的早期階段得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更正。設(shè)計(jì)后期發(fā)現(xiàn)的問題也可以通過修改 骨架模型來(lái)實(shí)現(xiàn)后續(xù)相應(yīng)零部件的h動(dòng)更改工作。這種設(shè)計(jì)思想現(xiàn)在有些汽車設(shè)計(jì)公司已得到廣泛的使用，但是我們只提到了基于骨 架模型的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，而我們忽視了骨架模型的另外一個(gè)很重要的作用，即作為運(yùn)動(dòng) 仿真，定義運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)基礎(chǔ)模型。它的作用貫穿于整個(gè)汽車底盤的始終。以骨架驅(qū)動(dòng)為主要手段的top/down設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)流

3、程分為三個(gè)主要階段：（1）骨架模型設(shè)計(jì)階段（設(shè)計(jì)前期驗(yàn)證）（2）零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)階段（基于骨架的建模）（3）裝配驗(yàn)證階段（模型裝配與dmu干涉檢查）1.1整車總布置骨架模型整車總布置骨架模型如圖1是一個(gè)新車型的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，它由懸架轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)骨架模型如圖2所示、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)子骨架模型、傳動(dòng)系統(tǒng)子骨架模型組成。圖2在這個(gè)基本的骨架模型中可以定義整車的相關(guān)參數(shù)如：軸距、輪距、懸架的硬點(diǎn)、 轉(zhuǎn)向機(jī)的硬點(diǎn)、板簧的懸吊點(diǎn)、傳動(dòng)軸中間支撐點(diǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)整車坐標(biāo)的位置等。利 用骨架模型可以進(jìn)行參數(shù)化關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)以外，還可以進(jìn)行后橋跳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度 的校核；板簧弧高隨載荷變化時(shí)，減震器長(zhǎng)度的校核；懸架參數(shù)的變化，對(duì)車輪跳

4、 動(dòng)量的影響。1.2各子系統(tǒng)模型的建立在基本的骨架模型建立完成以后，進(jìn)行各個(gè)系統(tǒng)模型零件的建立。將需要設(shè)計(jì)的零 件分為以下六類：基于知識(shí)工程的模板設(shè)計(jì)方法；專用件設(shè)計(jì)方法；通用件設(shè)計(jì)方 法；標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)方法；對(duì)稱件設(shè)計(jì)方法；外協(xié)件設(shè)計(jì)方法。以鋼板彈簧的設(shè)計(jì)為例:懸架設(shè)計(jì)人員在理論計(jì)算完成以后會(huì)確定板簧主片在空載情況下的r值，夾緊長(zhǎng)度s,吊耳長(zhǎng)度lx ,以及板簧前后固定點(diǎn)的位置，這些值將作為鋼板彈簧骨架模型的輸入，如圖3所示。j 湎 pne二 yzpu”二 msg 郴fll mtend-none£吊耳鐵廈70血-jj leh,2zl5s 3o7wn"fl 5es5 處 wn-謬

5、立舷長(zhǎng)度5>£ lecth.5-1299.95w0-0 網(wǎng)tmzmm詡 length. 72ls5307mm母弦3s1曲n詢直顋長(zhǎng)廈工7亦諄 leho$2wnvjkemgt h h 299-$5mm-歷用琢攸度70wn-：f§leoqth.i3»2155-307wn謹(jǐn)戲熄長(zhǎng)度2乙7沏 lenh. 1392rrmlefflth.l7«1299.95wft 兩 sskflt-2 -70frm也forrwjk.42:公36«)2275以adus hsoorrm &f0fze、2913gag?“$76lr«iu< *500

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7、件 fieeeerx«if a>lci圖3基于生成的板簧了骨架模型，就能很快的將帶有參數(shù)的板簧模型建立好，如圖4所示。plar>-!-c axis; system!；-|tatendhaie "t§!、帛耳覘反、=70w -lerqth. 2=2 l55.537rnm £、sfea92tte 吞、直域於&侵-76mm 謹(jǐn) ggthal；?% 圧 mm -lepthe伽皿-l6n：th. 7-2 lss. 5sc5.r=92rr.nr.直如長(zhǎng)蠱,二冷葉icnjlh 10=9?m l.enjlh 11-129.95 nm d4-tl： 1

8、 -tcm pth.1 k1u仃刁 i .、社忘：mi-包、宜處任史206e ” vjlerqlh 16=92r r i-逐lbqlh 17-?29>.95ni n 前、曲上眈圖4在板簧由空載向滿載變化的過程屮，板簧的弧高會(huì)變小，這個(gè)可以用參數(shù)來(lái)控制調(diào) 整，方便得校核減震器的長(zhǎng)度及后橋的跳動(dòng)量，同時(shí)還可以校核傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度。2模型的裝配與電子樣機(jī)dmu （digital mockup）檢查由于各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是整車坐標(biāo)系，所以，在catia裝配模塊中直接調(diào)入各子系統(tǒng)模型，它的相對(duì)位置關(guān)系就是正確的。一個(gè)完整的汽車底盤要做以下3種分析：（1）靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的干涉分析（2）拆裝模擬分析（3）空

9、間占位分析但是，在作分析前一定要檢查模型的完整性，具體檢查的方面有：是否正確命名；是否處于更新狀態(tài)；是否按正確的系統(tǒng)分類；是否版本統(tǒng)一。2. 1靜態(tài)、動(dòng)態(tài)干涉分析在pick-up及suv底盤設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)工作量最人的是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，它包括了進(jìn)氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，供油系統(tǒng)，油門操縱系統(tǒng)，懸置系統(tǒng)。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的裝配數(shù)模如圖5,進(jìn)行靜態(tài)干涉是很有必要的。圖5動(dòng)態(tài)干涉分析主要步驟為是：(1) 定義運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)骨架模型(2) 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(mechanism)(3) 添加各運(yùn)動(dòng)副(4) 添加固定部件(5) 根據(jù)需要添加輔助模型(6) 仿真(7) dressup實(shí)體模型到對(duì)應(yīng)的骨架(8) 進(jìn)行相關(guān)分

10、析從這個(gè)動(dòng)態(tài)干涉的分析過程的主要步驟中，dmu骨架模型是依據(jù)設(shè)計(jì)骨架模型而得到的，所以，設(shè)計(jì)與dmu分析實(shí)現(xiàn)了很好的集成，充分的發(fā)揮了骨架模型的作用，一個(gè)設(shè)計(jì)骨架模型在進(jìn)行零件詳細(xì)設(shè)計(jì)控制的同時(shí)，也實(shí)行了對(duì)dmu模型的控制，即，骨架模型的修改可以直接反映在零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)模型上，也可以直接反映在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的定義上，整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、修改、dmu驗(yàn)證可以協(xié)同工作，支持并行工程，這樣的集成式設(shè)計(jì)一分析方法可以顯著提高開發(fā)的效率和質(zhì)量。如圖6是懸架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)?；诠羌苣Ｐ偷倪\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu):圖6通過動(dòng)態(tài)的干涉分析，可以檢查轉(zhuǎn)向橫拉桿是否和發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼干涉，同時(shí)生成輪胎的包羅體，檢査在各種工況下，輪胎是否和輪罩干涉

11、。2. 2拆裝模擬針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)附件，如發(fā)屯機(jī)，空調(diào)壓縮機(jī)、啟動(dòng)機(jī)等附件定義拆裝路線，拆裝順序與動(dòng)作，檢查在拆裝的過程是否有干涉情況發(fā)生，如圖7所示。圖72. 3空間占位分析可以快速得到一個(gè)系統(tǒng)，如發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)定距離范圍之內(nèi)的部件，如圖8。對(duì)于大型裝配，可以在不打開部件顯示的情況下得到空間某范圍內(nèi)的部件組，這樣便于進(jìn)行大型裝配的設(shè)計(jì)與分析，提高模型分析處理的速度。通過基于空間位置而進(jìn)行的分組定義，有利于上下文關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的進(jìn)行。* * 憐腥闕瞬隆j世嬰鰹喪繩jjj!燮-亠i竽io q 疋"flgafaw繭狀=2 “ 7?23 4sr.k.4洛*%圖84汽車底盤設(shè)計(jì)開發(fā)流程圖通過對(duì)以上設(shè)計(jì)方法的使用，總結(jié)出汽車底盤設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，如下圖所示:結(jié)