CATIA 底盤設(shè)計示例

CATIA底盤設(shè)計示例1汽車底盤開發(fā)設(shè)計流程

使用CATIA軟件進行汽車底盤設(shè)計開發(fā)的核心是基于骨架模型與DMU集成的TOP-DOWN設(shè)計方法。自上而下（TopDownDesignprocess）設(shè)計是與常規(guī)BottomUp設(shè)計相對應(yīng)的一種設(shè)計方式，此設(shè)計方法的中心思路是先整體規(guī)劃，后細節(jié)設(shè)計。即在產(chǎn)品整體設(shè)計的初期，就定位于整個裝配系統(tǒng)的最高層面來考慮產(chǎn)品的總體設(shè)計和功能性設(shè)計。

這種方法是從裝配構(gòu)成的最頂層開始，在一個骨架模型零件中來考慮和表達整個裝配的各個部件的相互位置關(guān)系、作用和實現(xiàn)的功能等，集中捕捉產(chǎn)品的設(shè)計意圖，自上而下的傳遞設(shè)計信息，從而更加有目的地進行后續(xù)的設(shè)計。骨架模型就是產(chǎn)品設(shè)計信息的載體，這個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)動關(guān)系，這些信息會用來作為后期詳細模型設(shè)計的基礎(chǔ)。由于在骨架模型設(shè)計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)計上的缺陷與問題可以在整個設(shè)計的早期階段得到及時發(fā)現(xiàn)和更正。設(shè)計后期發(fā)現(xiàn)的問題也可以通過修改骨架模型來實現(xiàn)后續(xù)相應(yīng)零部件的自動更改工作。

這種設(shè)計思想現(xiàn)在有些汽車設(shè)計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，而我們忽視了骨架模型的另外一個很重要的作用，即作為運動仿真，定義運動機構(gòu)的一個基礎(chǔ)模型。它的作用貫穿于整個汽車底盤的始終。

以骨架驅(qū)動為主要手段的Top/Down設(shè)計將設(shè)計流程分為三個主要階段：

（1）骨架模型設(shè)計階段（設(shè)計前期驗證）

（2）零部件詳細設(shè)計階段（基于骨架的建模）

（3）裝配驗證階段（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是一個新車型的設(shè)計基礎(chǔ)，它由懸架轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)骨架模型如圖2所示、發(fā)動機系統(tǒng)子骨架模型、傳動系統(tǒng)子骨架模型組成。圖2在這個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、轉(zhuǎn)向機的硬點、板簧的懸吊點、傳動軸中間支撐點、發(fā)動機整車坐標的位置等。利用骨架模型可以進行參數(shù)化關(guān)聯(lián)設(shè)計以外，還可以進行后橋跳動時，傳動軸的長度的校核；板簧弧高隨載荷變化時，減震器長度的校核；懸架參數(shù)的變化，對車輪跳動量的影響。

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，進行各個系統(tǒng)模型零件的建立。將需要設(shè)計的零件分為以下六類：基于知識工程的模板設(shè)計方法；專用件設(shè)計方法；通用件設(shè)計方法；標準件設(shè)計方法；對稱件設(shè)計方法；外協(xié)件設(shè)計方法。

以鋼板彈簧的設(shè)計為例：

懸架設(shè)計人員在理論計算完成以后會確定板簧主片在空載情況下的R值，夾緊長度S，吊耳長度LX，以及板簧前后固定點的位置，這些值將作為鋼板彈簧骨架模型的輸入，如圖3所示。

圖3基于生成的板簧子骨架模型，就能很快的將帶有參數(shù)的板簧模型建立好，如圖4所示。

圖4在板簧由空載向滿載變化的過程中，板簧的弧高會變小，這個可以用參數(shù)來控制調(diào)整，方便得校核減震器的長度及后橋的跳動量，同時還可以校核傳動軸的長度。

2模型的裝配與電子樣機DMU（DigitalMockup）檢查

由于各子系統(tǒng)的設(shè)計采用的是整車坐標系，所以，在CATIA裝配模塊中直接調(diào)入各子系統(tǒng)模型，它的相對位置關(guān)系就是正確的。一個完整的汽車底盤要做以下3種分析：

（1）靜態(tài)、動態(tài)的干涉分析

（2）拆裝模擬分析

（3）空間占位分析

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)、動態(tài)干涉分析

在PICK-UP及SUV底盤設(shè)計中，設(shè)計工作量最大的是發(fā)動機系統(tǒng)，它包括了進氣系統(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)動機系統(tǒng)的裝配數(shù)模如圖5，進行靜態(tài)干涉是很有必要的。

圖5動態(tài)干涉分析主要步驟為是：

（1）定義運動機構(gòu)骨架模型

（2）創(chuàng)建運動機構(gòu)（Mechanism）

（3）添加各運動副

（4）添加固定部件

（5）根據(jù)需要添加輔助模型

（6）仿真

（7）DressUP實體模型到對應(yīng)的骨架

（8）進行相關(guān)分析

從這個動態(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)計骨架模型而得到的，所以，設(shè)計與DMU分析實現(xiàn)了很好的集成，充分的發(fā)揮了骨架模型的作用，一個設(shè)計骨架模型在進行零件詳細設(shè)計控制的同時，也實行了對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設(shè)計模型上，也可以直接反映在運動機構(gòu)的定義上，整個產(chǎn)品的設(shè)計、修改、DMU驗證可以協(xié)同工作，支持并行工程，這樣的集成式設(shè)計－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\動機構(gòu)：

圖6通過動態(tài)的干涉分析，可以檢查轉(zhuǎn)向橫拉桿是否和發(fā)動機油底殼干涉，同時生成輪胎的包羅體，檢查在各種工況下，輪胎是否和輪罩干涉。

2.2拆裝模擬

針對發(fā)動機系統(tǒng)附件，如發(fā)電機，空調(diào)壓縮機、啟動機等附件定義拆裝路線，拆裝順序與動作，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

可以快速得到一個系統(tǒng)，如發(fā)動機在設(shè)定距離范圍之內(nèi)的部件，如圖8。對于大型裝配，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，這樣便于進行大型裝配的設(shè)計與分析，提高模型分析處理的速度。通過基于空間位置而進行的分組定義，有利于上下文關(guān)聯(lián)設(shè)計的進行。

圖84汽車底盤設(shè)計開發(fā)流程圖

通過對以上設(shè)計方法的使用，總結(jié)出汽車底盤設(shè)計的整個流程，如下圖所示：結(jié)束語

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