《車身結(jié)構(gòu)與造型設(shè)計》實驗指導(dǎo)書

1、車身造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗指導(dǎo)書李 紅 揚州大學(xué)機械工程學(xué)院二OO七年十月實驗一 車身三坐標(biāo)測量技術(shù) 一、實驗?zāi)康模和ㄟ^HC系列三坐標(biāo)測量劃線機對車身覆蓋件采點，掌握三座儀的操作使用方法，掌握車身設(shè)計過程中的數(shù)據(jù)采集方法和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。二、實驗設(shè)備及工作原理：HC-2000三坐標(biāo)劃線測量機HC-2000三坐標(biāo)劃線測量機具有對空間物體的各個方向進行劃線和測量的功能，是開展車身設(shè)計的主要設(shè)備之一。1、總體技術(shù)指標(biāo)：a.測量范圍：X=2000mm Y=1200mm Z=1500mmb.單軸精度：X： X1500mm，0.075mm X 1500mm，(0.025+0.03L)mm L為測量長度，單位為米

2、 Y：0.075mm Z：0.075mmc.分辯率：0.05mm/0.01mm切換d.最大運動速度：1000mm/se.使用溫度：0402、機體部分主要零部件（見附圖1）(1)底座：底座為鑄鐵座，在它的下面裝有滾動軸承，可在平臺上靈活的運動。(2)齒條座卡槽：槽內(nèi)裝有測長線性標(biāo)尺。(3)立柱：確定垂直方向的坐標(biāo)立柱。內(nèi)裝有平衡重物。(4)拉桿：防止和調(diào)節(jié)立柱的傾斜度。(5)上蓋板：連接和固定立柱和拉桿。(6)立柱頂蓋：裝有支持平衡重物的滑輪。(7)滑套：連接立柱和懸臂梁及其驅(qū)動機構(gòu)。(8)懸臂梁：端頭裝有劃針連接器。(9)磁尺：(10)劃針連接器：為改善工作能力的劃針連接器。（11）微型打印機

3、3、電氣部分工作原理三坐標(biāo)劃線測量機電氣系統(tǒng)包括控制箱和小數(shù)顯表兩部分。在主控制箱上，操作人員可進行功能操作，完成測量工作。小數(shù)顯表的作用是把劃線測量機三軸坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)顯示出來。（見附圖2）磁柵數(shù)顯系統(tǒng)是由磁信號傳感器和數(shù)顯控制儀兩部分組成。磁信號傳感器包括磁尺和磁頭，在磁尺上均勻地刻有磁信號，當(dāng)磁頭與磁尺有相對運動時，通過磁頭的磁通發(fā)生變化，使磁頭線圈感應(yīng)出來的電動勢也隨之相應(yīng)的變化。磁感應(yīng)信號被送到數(shù)顯控制儀內(nèi)進行信號放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運算，得到與磁尺相對應(yīng)的位置數(shù)據(jù)，通過三維數(shù)據(jù)顯示器顯示出來。(1)磁尺采用激光干涉儀在磁性鋼絲上錄制一系列具有相當(dāng)穩(wěn)定節(jié)距磁柵信號，磁尺的錄磁精度決定于

4、激光干涉儀。應(yīng)使磁尺能適應(yīng)氣候變化的工作環(huán)境，保持良好的機械性和良好的磁性能。(2)磁頭的工作原理在磁柵數(shù)顯系統(tǒng)中選用的是磁通響應(yīng)磁頭而不是速度響應(yīng)磁頭。磁通響應(yīng)磁頭與速度響應(yīng)磁頭的主要區(qū)別在于：前者對速度無要求，輸出的信號幅度與磁頭在磁尺上的位置有關(guān)。在結(jié)構(gòu)上是在磁頭中的可飽和鐵芯上繞有一組可加入激磁電流的激磁線圈，由數(shù)顯控制儀供給激磁電流。磁頭工作時，通入交流激磁電流，激磁電流的強度足以使可飽和鐵心的磁通飽和，隨著激磁電流的不斷變化，使可飽和鐵芯不斷地通斷，從而使穿過磁頭鐵芯的磁通也隨之通斷，于是在信號線圈上便感應(yīng)出電動勢，使之有信號輸出。當(dāng)磁頭與磁尺有相對運動時，磁頭輸出電壓頻率受到調(diào)制

5、，只要能檢測出磁頭在運動時的輸出電壓頻率f與靜態(tài)時頻率f0的差值，通過相應(yīng)的運算，即可知磁頭與磁尺的相對位移量。4、劃線頭工作原理劃線頭是三坐標(biāo)劃線測量系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件。它具有對空間物體的各個方向進行劃線和測量的功能。在劃線頭上，安裝劃針實現(xiàn)劃線功能，安裝測頭實現(xiàn)測量功能（見附圖3）。5、軟件部分工作原理三座標(biāo)測量軟件（SZB.EXE）是用于HC-2000型三座標(biāo)劃線測量機系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集、處理和幾何測量的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)用C語言編寫，配有圖形說明和漢字提示，顯示直觀，操作簡單，使用靈活方便。本系統(tǒng)無需操作者編制測量程序，只要根據(jù)圖形特征和漢字提示，直觀的進行選擇，就能完成相應(yīng)的測量任務(wù)。

6、本系統(tǒng)具有聯(lián)機幫助功能，它可簡要的說明各個功能鍵的作用，幫助操作者正確的操作。三座標(biāo)測量軟件（SZB.EXE）系統(tǒng)，共有三個文件：SZB.EXE，SZBZIKU和EGAVGA.BGI。其中，SZB.EXE是該系統(tǒng)的主程序，SZB ZIKU是漢字字庫文件，EGAVGA.BGI是顯示器驅(qū)動文件。這三個文件應(yīng)在同一目錄下才能運行。將三坐標(biāo)測量機的通信接口與計算機的串行接口相連可實現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的傳輸。三、實驗方法及步驟1、將測頭安裝在劃線頭上，并連接好接插件。使用磁力表座等輔助設(shè)備將選定的車身覆蓋件定位在平臺上。2、開機自檢打開三座標(biāo)測量儀控制箱后面板總電源開關(guān)（電源要求：交流220V20V,50Hz

7、，功率60W）。a.控制箱顯示器應(yīng)在2秒鐘內(nèi)顯示“HC2000”，同時蜂鳴器發(fā)聲。b.小數(shù)顯表“X”、“Y”、“Z”三軸顯示器應(yīng)同時顯示“0.0.0”。3、測頭安裝及使用如使用測頭，應(yīng)在開機前將測頭安裝在劃線頭上，并連接好接插件。在用測頭進行測量工作時，測頭與被測工件接觸后，測頭指示燈發(fā)亮，同時控制箱蜂鳴器發(fā)聲，小數(shù)顯表顯示當(dāng)前三坐標(biāo)測量值。要主要測頭的運動速度，特別是在測頭要接觸到被測工件的瞬間，要放慢測頭速度。目的：保護測頭不會被撞壞；二，可以保證測量精度。4、微型打印機的使用上紙開關(guān)S1處于非“on”狀態(tài)，將打印紙送入口，按下S3即可上紙。自檢開關(guān)S2處于“TEST”狀態(tài)，S1處于“on

8、”狀態(tài)，接通電源，微打印機進入自檢狀態(tài)。打印出全部有效代碼數(shù)字，然后打印出“TEST OK”工作開關(guān)S2處于非“TEST”狀態(tài)，S1處于“ON”狀態(tài)，則微型打印機進入工作狀態(tài)。當(dāng)接收命令時，即可打印數(shù)據(jù)信息。5、數(shù)據(jù)采集坐標(biāo)軸清零三軸清零：當(dāng)“C”鍵按下時都會使三軸坐標(biāo)清零。單軸清零：當(dāng)按下某一軸的符號“X”、“Y”、“Z”鍵后，再按下“C”鍵就會使某一軸的坐標(biāo)清零。坐標(biāo)軸的置數(shù)當(dāng)某一坐標(biāo)軸的符號“X”、“Y”、“Z”鍵被按下后，就可以輸入所希望的數(shù)據(jù)（某一坐標(biāo)軸符號鍵按下后，再按數(shù)據(jù)鍵才有效），此時在信息窗口顯示鍵入的數(shù)據(jù)，然后按下確認(rèn)鍵“E”，這樣置入的數(shù)據(jù)就顯示在小數(shù)顯表的某一坐標(biāo)軸上。

9、建立零基準(zhǔn)點：作用是建立工件三軸坐標(biāo)的零點或單軸的零點。當(dāng)按下“F”、“0”時是建立三軸坐標(biāo)的零點，按“F”、“X”、“0”或“F”、“Y”、“0”或“F”、“Z”、“0”時是建立單軸的零點。在建立三軸或單軸的零基準(zhǔn)點操作時，相應(yīng)坐標(biāo)軸值應(yīng)清零。選取該車身覆蓋件的特征點為基準(zhǔn)零點。在建立三軸基準(zhǔn)點的時候，數(shù)顯表的三軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)將停止不動，只有當(dāng)測頭或采點器發(fā)生中斷后，表示三坐標(biāo)建立基準(zhǔn)點工作已實現(xiàn)，數(shù)顯表恢復(fù)動態(tài)數(shù)顯功能。6、打印功能：打印功能是將中斷采點時的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)打印輸出，或?qū)⒋鎯彌_區(qū)的采點數(shù)據(jù)群打印輸出。打印功能的設(shè)置：反復(fù)按“F”、“P”鍵可設(shè)置手動、自動、非打印狀態(tài)。M手動，A自動

10、手動打印輸出：在手動打印和自動打印狀態(tài)時，當(dāng)按下“P”鍵時，微打印機可將上一次中斷采點的三軸坐標(biāo)值打印出來，如果機器處于禁止打印狀態(tài)時，按“P”鍵不起作用。在手動打印狀態(tài)下同時機器具有存儲允許狀態(tài)時，當(dāng)按下“N”、“P”鍵后，微打印機將存儲區(qū)內(nèi)存儲的中斷測量數(shù)據(jù)群順序全部打印輸出。自動打印輸出：在自動打印狀態(tài)情況下，每經(jīng)過中斷采點一次，機器將自動把中斷采點時的三軸坐標(biāo)值打印輸出。7、存儲功能：按下“F”“、“S”鍵可設(shè)置機器為自動存儲、手動存儲和非存儲功能。在手動存儲，按“S”鍵將上一次中斷采點的三軸坐標(biāo)值存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，信息窗口將顯示此三軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)的存儲單元。8、數(shù)據(jù)傳輸功能：按下“F”“、

11、“T”鍵可設(shè)置機器為自動傳輸、手動傳輸和非傳輸功能。在自動傳輸狀態(tài)下，設(shè)備可通過串行接口將測量數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)较嘟拥碾娔X中，此時，在電腦中應(yīng)將SZB.exe運行起來，選擇點輸入狀態(tài)，并通過F2鍵進行設(shè)置，將數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)設(shè)為串行輸入，數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)設(shè)為“存盤”。測量的數(shù)據(jù)文件將自動保存在與SZB相同的路徑下。8、終止計數(shù)功能終止計數(shù)功能是通過按“B”鍵來實現(xiàn)。當(dāng)按下“B”鍵后，信息顯示窗口的BLOCK指示燈亮，表示機器停止數(shù)顯計數(shù)，再按“B”鍵，BLOCK指示燈亮?xí)r，表示機器停止數(shù)顯計數(shù)，再按“B”鍵，BLOCK指示燈滅時，則恢復(fù)數(shù)顯計數(shù)。設(shè)置這一功能為在測量時更換測頭的角度提供了極大的便利。無需在

12、更換測頭角度后，重新尋找基準(zhǔn)點。9、運用三坐標(biāo)測量機對某車身覆蓋件進行測量運用三坐標(biāo)測量機對前翼子板外表面進行測量，分析表面特征，建立0基準(zhǔn)點，比較采用不同測量方法的優(yōu)劣，并將測量數(shù)據(jù)備份以便運用CATIA進行逆向設(shè)計用。四、實驗教科書、參考書1、汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計 機械工業(yè)出版社 黃天澤 黃金陵2、汽車車身設(shè)計與制造 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 雷雨成3、HC系列三坐標(biāo)測量劃線機使用說明書（5冊） 航天機電集團三院三部北京豐臺宇航新技術(shù)研究所編4、RS/6000工作站使用說明書 IBM編5、Catiav4使用說明書 IBM編實驗二 基于CATIA實體和曲面建模技術(shù)一、實驗?zāi)康模毫私釩ATIA V5

13、軟件的優(yōu)秀特點；熟悉CatiaV5界面，熟練掌握CatiaV5軟件的基本命令；掌握人機工程模塊人體模型的創(chuàng)建方法；實體建模的方法；了解基本曲面建模方法，掌握逆向設(shè)計方法；二、實驗設(shè)備及工作原理：RS/6000工作站高檔微機CatiaV5微機版軟件一套CatiaV4工作站版軟件四套三、CATIA基礎(chǔ)知識1.CATIA 代表的含義 CATIAComputer Aided Three & Two Dimensional Interaction Application System計算機輔助三維/二維交互式應(yīng)用系統(tǒng)。也有稱為Computer Aided Three-dimensional Integr

14、ated Application2 CATIA V5的優(yōu)秀特點（1）完全Windows風(fēng)格（絕大多數(shù)操作和微軟的軟件相似）。（2） 三維的(Three dimensional)、相關(guān)聯(lián)的(associative)、參數(shù)化的(parametric)的設(shè)計方法。（3） 基于特征的(feature-based)、模塊化的 (modular)、兼容性好的(compatible)的設(shè)計。（4）易于為用戶定制 (customized workbench )。3.CATIA中鼠標(biāo)三鍵的使用（1）鼠標(biāo)左鍵的功能：在該軟件中用來預(yù)選擇和選擇對象，將鼠標(biāo)放在任一元素上該對象就能被自動加亮，點擊之后就能選中該對象。

15、左鍵點擊界面中的圖標(biāo)進行某個操作，選中對象雙擊左鍵就能彈出該對象的定義對話框；（2）鼠標(biāo)右鍵的功能：單擊該鍵就能彈出所選中對象的快捷菜單；（3）鼠標(biāo)中鍵的功能：按住中鍵就能上下左右平移選中整個模型；先按住中鍵后再按住左鍵或右鍵就能在三維空間中任意旋轉(zhuǎn)對象；再松開左鍵或右鍵，就能任意縮放模型；以上三鍵的用法對于三維空間中的模型和二維的對象特征樹的操作基本一致；特征樹和三維模型之間的切換是用鼠標(biāo)左鍵點擊特征樹的樹桿或三維空間中右下角的坐標(biāo)軸；4.CATIA中羅盤（compass）的使用（1）羅盤是用來指示模型的方向；（2）用來移動模型，左鍵點住羅盤的軸沿軸向平移，或者是平面在平面中平移，或羅盤的半

16、園繞某軸旋轉(zhuǎn)模型，羅盤上的點任意旋轉(zhuǎn)。（3）模型中的獨立元素：獨立元素（datum element沒有前驅(qū)即父元素），拖動羅盤至元素上，就可以任意移動元素。（4）復(fù)原羅盤將其拖動窗口右下角的xyz軸上。5 CATIA中主菜單的使用（1） 菜單中的start項是整個系統(tǒng)的所有模塊切換菜單，能進入各個模塊。（2） 菜單中的file項有是windows的常用命令，view是進行catia的模型視圖查看的，insert項中包含了該空間中所有操作命令。（3） Tools項中有一些常用的工具如：截圖、攝像、系統(tǒng)設(shè)置、界面定制和網(wǎng)絡(luò)會議等；（4）.windows項是將多個窗口進行分布6.CATIA中快捷菜單

17、的使用（1）.快捷菜單中的兩個選項：center graph選項-將所選中的空間對象在特征樹中的位置放在中間，reframe on選項-將所選中的空間對象置于三維空間的旋轉(zhuǎn)中心。（2）.菜單中的property項是進行元素的屬性設(shè)置的，可以進行對象的顏色、名稱等（3）.菜單中的parent and children 能夠顯示出該元素子元素和父元素，這和軟件的互關(guān)聯(lián)特性相關(guān)。7.CATIA的系統(tǒng)模塊簡介（1）.Infrastructure管理CATIA的整體構(gòu)架，包括Product Structure、Material Library Catalog Editor命令等。（2）.Mechanic

18、al designCATIA Part Design（PDG） 零件設(shè)計：提供了3D機械零件設(shè)計的強大的設(shè)計工具。Wireframe and Surface Design（WSF）線構(gòu)架與曲面設(shè)計：作為PDG的補充，在零件設(shè)計的初始階段，創(chuàng)建上下關(guān)聯(lián)的線架結(jié)構(gòu)特征元素和基本曲面。Assembly Design（ASD）裝配設(shè)計：可以幫助設(shè)計師用自頂向下（Top-down）或自底向上（Bottom-up）的方法定義和管理多層次的大型裝配結(jié)構(gòu)，可真正實現(xiàn)裝配設(shè)計和單個零件設(shè)計之間的并行工程。CATIA Sheetmetal Design（SMD）鈑金件設(shè)計：使用基于模型特征的技術(shù)方法專門進行鈑金零

19、件設(shè)計，包括許多標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計特征，如加強筋、壓印和掃掠特征等。Sheet metal Product（SHP）與SMD配合使用的鈑金加工設(shè)計：專門應(yīng)用于鈑金零件的加工準(zhǔn)備工作。CATIA Core and Cavity Design（CCV）凹凸模設(shè)計：使得設(shè)計人員快速和經(jīng)濟地設(shè)計模具加工和生產(chǎn)中所使用的凹模和凸模。CATIA Mold Tooling Design（MTD）模具工具設(shè)計：通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫中已有的部件或自定義的設(shè)計，提供快捷、低成本的塑料注射模具的設(shè)計工具。（3）.Shape Generative Shape Design（GSD） CATIA V5創(chuàng)成式曲面設(shè)計，為了創(chuàng)建更高質(zhì)量

20、的曲面，可根據(jù)基礎(chǔ)線架與多個曲面特征組合，設(shè)計復(fù)雜的滿足要求的曲面。它提供了一套涵蓋面廣泛的工具集，用以建立并修改用于復(fù)雜或混合造型設(shè)計中的曲面。它基于特征的設(shè)計方法，提供了高效、直觀的設(shè)計環(huán)境，包括的智能化工具和定律（law）功能，允許用戶對設(shè)計方法和技術(shù)規(guī)范進行捕捉并再用。CATIA Digitized Shape Editor（DSE），CATIA V5數(shù)字化外形編輯 利用接觸式或者非接觸式的測量設(shè)備采集轎車物理模型的外表面數(shù)據(jù)，生成三維點云數(shù)據(jù)。利用該編輯可以方便快捷的導(dǎo)入多種格式的點云文件，如：Ascii free、Atos、Cgo等十余種，還提供了數(shù)字化數(shù)據(jù)的輸入、整理、組合、壞點

21、剔除、截面生成、特征線提取、實時外形質(zhì)量分析等功能，對點云進行處理，根據(jù)處理后的點云直接生成車身覆蓋件的曲面。采用快速原型制造（RPM：Rapid Prototyping Manufacturing）技術(shù)，將CATIA V5生成的三維轎車造型數(shù)字模型數(shù)據(jù)傳給數(shù)控機床，迅速加工出供校驗和審批用的1:1轎車物理模型，然后打光，進行局部修改、完善，最后噴漆，定型。返回修改原始的三維造型數(shù)字模型，這就涉及逆向工程（RE：Reverse Engineering）技術(shù)的應(yīng)用：形狀（幾何）反求。（4）. Analysis & Simulation Analysis & Simulation有限元分析解決方案

22、。 Generative Part Structural Analysis（GPS）創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析Elefini Structural Analysis （EST）：結(jié)構(gòu)分析Tolerance Analysis of Deformable Assembly（TAA）：變形裝配件公差分析（5）.AEC plant（6）.NC manufacturing 數(shù)控加工（7）.DMU數(shù)字化樣機（DMU：Digital Mock-Up）技術(shù)（8）Plant Layout虛擬廠房設(shè)計每一個制造企業(yè)都在不停地尋找新辦法減少設(shè)備閑置時間、減少生產(chǎn)車間出現(xiàn)問題的次數(shù)及停工期，以便將產(chǎn)品快速地投放市場。為了幫助企業(yè)

23、成功地實現(xiàn)上述目標(biāo)，CATIA V5廠房布置設(shè)計（PLO：CATIA Plant Layout）應(yīng)運而生。它可以優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備布置和廠房布置，從而優(yōu)化生產(chǎn)過程、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品輸出。PLO擅長于工廠設(shè)施的空間組成設(shè)計，主要用于處理“空間利用”和廠房內(nèi)設(shè)備的布置問題，可實現(xiàn)快速的廠房布置和廠房布置的后續(xù)工作，方便快捷地生成總體布局，同時也便于下游設(shè)計的修改與完善。它也提供由傳統(tǒng)的2D布局圖到3D布局的轉(zhuǎn)換功能。它的智能性可以幫助廠房設(shè)計者與系統(tǒng)布置設(shè)計組在設(shè)備還未安裝或還未運送至廠房之前便可確定有關(guān)廠房的布置安排，發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)流程問題。不僅可使設(shè)計人員迅速地完成設(shè)計任務(wù)，還可顯著提高設(shè)計質(zhì)量

24、。利用CATIA V5集成的設(shè)計環(huán)境，企業(yè)可擁有一個完全滿足自身對制造環(huán)境所有需求的最佳解決方案。（9）. Ergonomics Design & AnalysisErgonomics Design & Analysis人體設(shè)計與分析解決方案。人機工程學(xué)是運用生理學(xué)、心理學(xué)和醫(yī)學(xué)等有關(guān)科學(xué)知識，研究組成人機系統(tǒng)的機器和人的相互關(guān)系，以提高整個系統(tǒng)工效的新興邊緣科學(xué)。人機工程學(xué)研究在設(shè)計人機系統(tǒng)時如何考慮人的特性和能力，以及人受機器、作業(yè)和環(huán)境條件的限制。為了在進行產(chǎn)品設(shè)計過程中就很好地解決“人機環(huán)境”之間的問題， Human Builder（HBR）人體模型構(gòu)造：在虛擬環(huán)境中建立和管理標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)

25、字化“虛擬”人體模型，以在產(chǎn)品生命周期的早期進行人機工程的交互式分析。HBR提供的工具包括：人體模型生成、性別和身高百分比定義、人機工程學(xué)產(chǎn)品生成、人機工程學(xué)控制技術(shù)、動作生成及高級視覺仿真等。一個友好的用戶接口確保了人體因素分析能夠由非人體分析專家進行研究。Human Activity Analysis （HAA）：人體行為分析人體行為分析，作為HBR的輔助模塊，可以對處于虛擬環(huán)境中的人機互動進行特定的分析。HAA的優(yōu)點在于能夠精確地預(yù)測人的行為。它提供了多種高效的人體工程學(xué)分析工具和方法，可以全面分析人機互動過程中的全部因素。Human Measurements Edit （HME）人體模

26、型測量編輯人體模型測量編輯，允許設(shè)計人員通過大量的先進人體測量學(xué)工具生成高級的用戶自定義的人體模型。該模型依靠它的指定目標(biāo)人群，可以用于評價設(shè)計與其目標(biāo)的吻合程度。HME能夠滿足專業(yè)人機工程分析師、技術(shù)支持維護工程師等不同設(shè)計人員的需要。Human Posture Analysis （HPA）人體姿態(tài)分析人體姿態(tài)分析，可以定性和定量地分析人機工程學(xué)上的各種姿態(tài)。人的整個身體及各種姿態(tài)可以從各個方面被全面系統(tǒng)地反復(fù)檢驗和分析，以評定駕駛者的舒適性，并可以與以公布的舒適性數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比較，來檢查、紀(jì)錄和重放人體全身或局部的姿勢，確定相關(guān)人體的舒適度和可操作性。界面友好的對話框提供了人體模型各

27、個部位的姿勢信息，顏色編碼技術(shù)可以通過使用不同的顏色標(biāo)記，快速發(fā)現(xiàn)有問題的區(qū)域，重新做出分析，并進行姿態(tài)優(yōu)化。HPA允許設(shè)計人員根據(jù)自己的實際應(yīng)用，建立起自己的舒適度和強度數(shù)據(jù)庫設(shè)計，來滿足不同的需要。有效地將HBR與HAA（人體行為分析）、HME（人體模型測量編輯）及HPA（人體姿態(tài)分析）結(jié)合起來可以生成更高級的人體模型，得到更詳盡的分析結(jié)果，使設(shè)計更符合人機工程學(xué)對舒適性、功能性及安全性的要求。這些產(chǎn)品的結(jié)合可以為設(shè)計人員提供人體工程設(shè)計詳細(xì)的解決方案。（10）.Knowledgeware知識工程CATIA V5已不僅僅是一個簡單的輔助設(shè)計工具，早已遠遠超過了在屏幕上定義產(chǎn)品的階段，它所提

28、供的先進建模與仿真技術(shù)，為現(xiàn)代轎車的設(shè)計、開發(fā)和制造的建立了一個相當(dāng)完善的軟件系統(tǒng)支撐環(huán)境，加快了新車型的開發(fā)速度和增強了其對市場的快速響應(yīng)能力，無疑會給制造企業(yè)帶來更加強大的競爭力。8.CATIA中的基本元素簡介（1）.構(gòu)造元素最基本的形成其他元素的基礎(chǔ)，由點、線、面等組成。（2）.實體元素正則元素（3）.非實體元素非正則元素（4）.幾何約束元素如平行、垂直等（5）.參數(shù)用戶參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)（6）.管理因素實體管理元素和非實體管理元素（7）.層、顏色、字體等屬性的四 實體建模（一）實體設(shè)計的工作空間簡介1.工作空間中工具條簡介進入實體設(shè)計空間的方法（）基于草圖的特征操作；基于實體的輔助操作；參

29、考元素：點線面；基于曲面的特征操作；草圖工具條文件、視圖、屬性等常用工具條2.實體設(shè)計的工作空間簡介3. 實體設(shè)計中的重要概念Part-零件：一個或多個特征實體的組合體。PartBody-零件主體：零件的主要組成部分，其余各個特征均建立與此Body-零件體：由一組特征組成，能通過布爾操作安裝到零件主體上。Feature 特征：一個對象的具有物理或邏輯的意義元素。（二）.實體設(shè)計1.實體設(shè)計的方法與步驟考察零件的形狀，分析主特征；建立主特征的截面草圖；使用合適的造型方法建立零件主體；分析零件的輔助零件體，找出輔助零件體的截面草圖和造型方法；以零件主體為基準(zhǔn)，建立各零件體；進行倒角和倒圓等輔助性操

30、作。(模型2)2.草圖繪制的方法作用是在恰當(dāng)?shù)钠矫嬷薪⒘慵w的截面形狀，供實體設(shè)計使用；一個草圖必須作為一個整體使用；對于零件主體的截面草圖來說，它必須是完全封閉的，也不能重疊的；基本方法與二維繪圖方法一致；不同之處是可建立尺寸約束控制零件截面形狀的尺寸；主模型建立后，輔助特征的草圖可以是不封閉的。3.實體主要造型方法簡介(基于草圖)PAD-拉伸造型 ；SHAFT-旋轉(zhuǎn)造型；POCKET-挖空；SLOT-溝槽；RIB-型鋼（有共同截面形狀的實體）；LOFT-放樣；4.實體輔助造型方法簡介Draft-拔模斜度；Chamfer-倒角 ；Fillet-倒圓；Shell-抽殼；Stiffer-筋板；

31、T-放樣；5.實體輔助造型方法簡介(基于曲面)Split-分割；Close surface-包圍實體；Thickness surface-加厚曲面；Sewing surface-縫合曲面；（三）.工程制圖基礎(chǔ)1.進入工程制圖空間的方法（）；2.工作空間中的工具條簡介：Drawing Projections View Dress up Geometry-modify Dimensioning Position and Orientation 3.繪圖時各種元素的管理：Sheet 和View兩個對象管理，在文件中至少存在一個Sheet ，一個Sheet 中可以具有幾個不同的視圖，也可沒有視圖；同一

32、個模型的多個視圖應(yīng)布置在同一個Sheet 中。4.繪圖先布置零件的各種視圖然后繪圖。5.繪圖基本方法與常用軟件的繪圖方法一致，還能自動捕捉并創(chuàng)建約束；6.二維繪圖既能標(biāo)注尺寸，也可通過標(biāo)注尺寸實現(xiàn)尺寸驅(qū)動繪圖。7.由三維模型自動生成二維視圖：使用Projections菜單條中的Front View就能從三維模型中取得主視圖，以及各向視圖，和各種輔助視圖、剖視圖、局部視圖等。（四）練習(xí)任選如下一零件進行實體建模，并在工程制圖模塊生成三視圖和布局剖視圖并標(biāo)注尺寸。五、人機工程模塊創(chuàng)建人體模型1、創(chuàng)建人體模型，定義國別、性別和身高百分比定義2、人體舒適性姿態(tài)定義3、視野與可觸及界面分析4、練習(xí)定義一

33、人體模型：美國人，男性，95百分位，按下圖進行坐姿定義，并校核視野和可觸及界面。六、曲面建模（一）.曲面設(shè)計工作空間簡介1.曲面設(shè)計工具條簡介1)線框模型設(shè)計空間2)創(chuàng)成式曲面設(shè)計空間3)自由曲面設(shè)計空間2.曲面設(shè)計中的幾個概念1)Open_Body:2)Surface and Face:3)Explicit and Associate elements:（二）.曲面設(shè)計1.創(chuàng)建線框元素 （1）.創(chuàng)建點線面元素;（2）.創(chuàng)建project, combine, reflect curves;（3）.求元素的交點和交線,以及平行曲線等;（4）.創(chuàng)建圓,圓角,連接曲線,圓錐曲線;（5）.創(chuàng)建樣條曲線

34、,螺旋曲線,spiral,spine;（6）.創(chuàng)建邊界曲線;2.創(chuàng)建曲面元素（1）.創(chuàng)建拉伸,旋轉(zhuǎn),球規(guī)則曲面;（2）.創(chuàng)建偏置,掃略曲面;（3）.創(chuàng)建填充,放樣,連接等曲面;（4）.提取一個元素的低層元素;3.幾何元素的操作元素（1）.連接,縫合,光順,打散等（2）.分割,修剪,創(chuàng)建樣式;（3）.移動,對稱,鏡像等;（4）.面面倒角,棱邊倒角,變半徑倒角;（5）.延伸曲線和曲面,反向,建立法則;4.高級分析工具的使用（1）.Connect checker;（2）.Curve connect checker;（3）.Draft analysis ;（4）.Mapping analysis;（5

35、）.Curvature analysis;5、練習(xí)：（1） 空間曲梁設(shè)計（2） 空間曲面設(shè)計七、汽車后視鏡造型面的逆向設(shè)計步驟1. 導(dǎo)入云圖點擊import，導(dǎo)入云圖。E:B08doconlinedseng_C2SamplesCarmirror1.cgo_ascii2、生成三角域曲面觀察曲面形狀，找出奇異點，癟坑，進行數(shù)據(jù)處理。3、去除奇異點，點擊Remove，或點擊active點擊active激活命令，將有用的點激活，其他點則隱藏，如果采用remove命令，無用的點將被刪除，無法恢復(fù)。對于有癟坑處，將該處的點刪除，以免影響整個造型。4、點擊fill holes5、點擊Plan section

36、，作平行截面與造型面相交。6、點擊curve from scans七、實驗教科書、參考書1、汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計 機械工業(yè)出版社 黃天澤 黃金陵2、汽車車身設(shè)計與制造 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 雷雨成3、HC系列三坐標(biāo)測量劃線機使用說明書（5冊） 航天機電集團三院三部北京豐臺宇航新技術(shù)研究所編4、RS/6000工作站使用說明書 IBM編5、Catiav4使用說明書 IBM編6、CATIAV5機械設(shè)計7、CATIAV5曲面設(shè)計 三維實體建模實例第一節(jié) 盒蓋操作程序：一、 拉伸成型本體二、 圓角特性三、 本體表面拉伸成型方塊四、 方塊表面拉伸切割橢圓五、 本體表面拉伸成型圓柱六、 圓角特性七、 薄轂特性

37、八、 切割實體九、指定材質(zhì)特性1. 拉伸成型本體1. 選擇零件設(shè)計模組2. 模型樹中選擇xy面將滑鼠游標(biāo)移至下圖模型樹中圈圈所指之符號，將其次目錄由左至右依序展開，并選擇xy面如下圖右二。后續(xù)步驟將以此xy面繪入草圖工作平面。在繪圖的工作平面坐標(biāo)系的xy面，會顯示被選取狀態(tài)，以不同顏色區(qū)分如下圖右一所示。 3、進入草圖模式在工具箱中選擇（草圖）圖示進入草圖模式。所謂草圖模式是在特定的平面上繪制線架構(gòu)單元，亦即暫時終止實體模型，而切換至線性架構(gòu)的繪圖模式。草圖模式模式中所產(chǎn)生的線架構(gòu)單元，將以拉伸，旋轉(zhuǎn)的方式，建構(gòu)出實體模型的特性。在草圖模式中單擊右側(cè)之工具圖示，即可更改線架構(gòu)圖元之圖示，如下圖

38、所示。4. 繪制矩形草圖在工具箱中選擇（矩形）圖示，在工具箱中有顯示位置的工具，如果沒有可能隱藏在工具箱的角落中，將它拉出來就可以了，先決定第一點的位置，按下鼠標(biāo)左鍵。向右下角移動鼠標(biāo)決定第二點位置，按下鼠標(biāo)左鍵。點選位置下圖中1與2位置，矩形的大小及位置可任意決定，后續(xù)可改變其長度以及位置。5. 標(biāo)注尺寸在工具箱中連續(xù)點擊（尺寸限制）圖示兩次，接著再以鼠標(biāo)左鍵分別在下圖中標(biāo)注出水平與垂直線段的長度和跟原點的距離。其如下圖所示。6. 修改尺寸在工具箱中選擇（選擇）圖示，以鼠標(biāo)左鍵雙擊下圖左1的尺寸線，系統(tǒng)即顯示對話框，提供使用者修改指定的尺寸標(biāo)注，修改為120mm按下OK鍵。原來垂直長度100

39、mm 變成120mm，如下圖左。依序修改各尺寸值。將水平長度設(shè)定為150單位長度，直線至原點距離分別設(shè)定為75及60單位長度，將矩形的中心定位在原點位置，如下圖右所示。7. 離開草圖模式在工具箱中選擇（離開）圖示，離開草圖模式回到零件設(shè)計的實體模組。在零件設(shè)計模組中屏幕右側(cè)的工具圖示，即改變?yōu)閷嶓w架構(gòu)單元的工具圖示，如圖所示。8. 拉伸成型在工具箱中選擇（拉伸成形）圖示，系統(tǒng)即顯示如下圖左的對話框，提供拉伸成型的參數(shù)設(shè)定。對話框中第一欄接受預(yù)設(shè)植的Dimension指定尺寸，第二欄長度中改為30mm如圈圈所示，若要將草圖沿著兩側(cè)拉伸成型，可按下對話框右下方的More按扭，并指定另一個方向的拉伸

40、長度。在模型上按鼠標(biāo)左鍵，預(yù)覽拉伸之后的形狀如下圖。9. 完成本體的拉伸成型設(shè)定完成之后，系統(tǒng)顯示如下圖的拉伸成型實體。按住鼠標(biāo)中鍵可平移單元，按住中鍵加左鍵可旋轉(zhuǎn)單元。若要縮放模型顯示的大小，則按住中鍵后輕點左鍵，將鼠標(biāo)上下移動即可縮放模型。模型的平移，旋轉(zhuǎn)與縮放，亦可分別選擇（平移顯示）、（旋轉(zhuǎn)顯示）（填滿視窗）、（放大顯示）與（縮小顯示）等工具圖示，亦可得到相同的效果。二、 圓角特性 1. 選擇圓角的邊緣線 選擇（框線顯示）將模型以線架構(gòu)顯示下圖左，則可直接取邊緣線，不必使用旋轉(zhuǎn)功能。按住鍵盤Ctrl鍵并選擇下圖右中的4條邊緣線，以紅色顯示（根據(jù)設(shè)定的不同將有不同顏色）。鍵盤Ctrl鍵為

41、多重選取單元是所使用。 2. 指定圓角的參數(shù) 在工具箱中選擇（倒圓角）圖示，系統(tǒng)即顯示如下圖左的對話框。對話框中第一欄指定圓角的半徑10mm,第二欄顯示選定的圓的數(shù)目，第三欄指定圓角進行方式為相切或平行。由于先前選擇實體的4個邊緣，對話框第二欄中顯示所選定的的圓為4 Edges4個邊緣，倒圓角預(yù)覽如下圖右。 3. 完成圓角特性 完成圓角特性之后模型顯示如下圖左；所完成的圓角特性使用 (上彩顯示)，如下圖所示。 4. 涂彩顯示（1）為了使讀者更容易清楚圖形，將倒圓角特性更改顏色，讀者可以不做直接跳到下一個步驟。展開PartBody（零件實體）如下圖左，選取下圖中的EdgeFillet.1后按下鼠

42、標(biāo)右鍵，出現(xiàn)下圖右的彈出式功能表，選擇Properties（特性）。 （2）選擇Graphic（圖示），在第一項的Fill（填滿）的Colors（顏色）中更改顏色，按下OK鍵，如下圖所示。（3）顯示如下圖左所示。按下工具箱的（復(fù)原），回復(fù)到著色前，如下圖右。 三、 本體表面拉伸成型方塊 1. 指定工作平面 在工具箱中選擇（選擇）圖示，并以鼠標(biāo)左鍵選擇本體表面作為草圖平面。 2. 進入草圖模式 在工具箱中選擇（草圖）圖示進入草圖模式。在草圖模式中系統(tǒng)自動將繪圖。平面轉(zhuǎn)正，如下圖所示。 3. 繪制矩形草圖在工具箱中選擇（矩形）圖示，以相同的方式繪制一矩形，如下圖所示。4. 標(biāo)注尺寸和編修尺寸在完成

43、矩形的繪制后，接著在工具箱中選擇（尺寸限制）標(biāo)注草圖上所需的尺寸，其如下圖所示，之后在選擇（選擇）圖示，進行尺寸的編修，其如下圖右所示，最后若完成草圖的繪制和修改，則可選擇（離開）圖示，離開草圖模式回到零件設(shè)計的實體模組。 5. 拉伸成型在工具箱中選擇（拉伸成型）圖示，即顯示如下圖左的對話框，提供拉伸成型的參數(shù)設(shè)定。對話框中第一欄接受預(yù)設(shè)值的Dimension 指定尺寸，第二欄長度中改為15mm如圈圈所示，預(yù)覽拉伸形狀如下圖右，按下OK鍵。 6. 完成拉伸成型系統(tǒng)顯示如下圖的拉伸成型實體。在模型數(shù)中以鼠標(biāo)右鍵選擇該特性，在彈出式功能表中選擇Properties 特性選項，并將特性的顏色改變?nèi)缦?/p>

44、圖所示。四、方塊表面拉伸切割橢圓 1. 指定工作平面在工具箱中選擇 （選擇）圖示，并以鼠標(biāo)左鍵選擇拉伸成型實體表面作為草圖平面，如下圖所示。2. 繪制橢圓草圖在工具箱中選擇（草圖）圖示進入草圖模式，使用鼠標(biāo)選擇物體，可看出上個步驟所產(chǎn)生的拉伸成型的方塊，如下圖左的長方形所示，再選擇（橢圓）圖示。橢圓繪制的方法為先選擇橢圓中心下圖左，再分別選擇兩主軸上的端點如下圖右。 3. 拉伸切割完成草圖繪制之后，在工具箱中選擇（離開）圖示，離開草圖模式回到零件設(shè)計的實體模組。再選擇（拉伸切割）圖示，系統(tǒng)即顯示如下圖左的對話框，提供拉伸切割的參數(shù)設(shè)定。對話框中第一欄接受預(yù)設(shè)值的Dimension 指定尺寸，第

45、二欄深度中改為25mm 如箭頭所示，預(yù)覽拉伸切割圖形如下圖左。 4. 完成拉伸切割設(shè)定完成之后，系統(tǒng)顯示如下圖的拉伸切割特性。在模型樹中以鼠標(biāo)右鍵選擇該特性，在彈出的功能表中選擇Properties 特性選項，并將特性的顏色改如下圖所示。五、 本體表面拉伸成型圓柱 1. 指定工作平面在工具箱中選擇（選擇）圖示，并以鼠標(biāo)左鍵選擇本體表面作為草圖平面，如下圖所示。3. 繪制圓形草圖在工具箱中選擇（草圖）圖示進入草圖模式，使用鼠標(biāo)選擇物體，可看出上一步驟所產(chǎn)生的拉伸除料元件，如下圖左長方形和橢圓所示，再選擇（圓）圖示并繪制一圓。繪制圓的方法為：先選擇圓的中心如下圖左，再選擇圓上一點決定半徑如下圖右所

46、示。 3拉伸成型完成草圖繪制之后，在工具箱中選擇（離開）圖示，離開草圖模式回到零件設(shè)計的實體模組。再選擇（拉伸成型）圖示，系統(tǒng)即顯示如下圖左對話框，提供拉伸成型的參數(shù)設(shè)定。對話框中第一欄接受預(yù)設(shè)值的Dimension指定尺寸，第二欄長度設(shè)定為15mm，如箭頭所示。預(yù)覽圖形如下圖右。 4. 完成拉伸成型設(shè)定完成之后，系統(tǒng)顯示如下圖的拉伸成型實體。在模型樹中以鼠標(biāo)右鍵選該特性，在彈出式功能表中選擇Properties 特性選項，并將特性的顏色改成如下圖所示。六、 圓角特性 1. 指定圓角的平面按住鍵盤Ctrl 鍵并依序選擇下圖右的三個平面，后續(xù)將以此實體平面的邊緣作為圓角的邊緣線，如下圖右所示。 2. 指定圓角的參數(shù)在工具箱中選擇（倒圓角）圖示，系統(tǒng)即顯示如下圖左的對話框。對話框中第一欄指定圓角的半徑為4.5mm，第二欄顯示選定的圓的數(shù)目，第三欄指定圓角進行的方式為相切或平行。由于先前選擇實體的三個平面，對話框第二欄中顯示所選定的圓為3 Faces三個平面，如下圖右所示，預(yù)覽倒圓角形狀。 3. 完成圓角特性完成圓角特性后涂彩模型顯示于下圖，圖中顯示圓角特性沿實體平面的邊緣線產(chǎn)生。七、薄轂特性 1. 指定薄轂的移除平面在工具箱中選擇