淺談應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計在汽車底盤布置中的地位

倪飛

摘 要：闡述了汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫及參數(shù)化繪圖的設(shè)計思想.并以此為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計方法與計算機(jī)輔助設(shè)計有機(jī)地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了汽車參數(shù)化設(shè)計，并在汽車底盤總布置中得到了應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：汽車 數(shù)據(jù)庫 總布置 參數(shù)化設(shè)計

一、國外用于汽車設(shè)計的計算機(jī)軟件日臻成熟

如在汽車設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)庫管理方面和參數(shù)化繪圖方面，都取得了成功的應(yīng)用。國內(nèi)汽車設(shè)計人員通常是按照經(jīng)驗設(shè)計的方法，參照同級類似的汽車來獲得有關(guān)的設(shè)計參數(shù)，然后利用計算機(jī)繪制總布置圖及各總成、部件結(jié)構(gòu)圖。由于國內(nèi)外同級類似的汽車數(shù)目龐大，所以僅僅依靠設(shè)計人員的手工查閱或?qū)嶒灉y繪，不僅費時費力，而且難以對大量同類汽車作合理的比較，以至于獲取的參數(shù)未必合理，從而影響到設(shè)計的質(zhì)量。[1]

二、汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫是汽車參數(shù)化設(shè)計軟件的基礎(chǔ)部分，汽車設(shè)計者通過它可快速獲取設(shè)計車型的必要參數(shù)，從而對汽車的底盤部分及總成部件實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。[2]

1.汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫的整體結(jié)構(gòu)

汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫是一個龐大的數(shù)據(jù)庫體系，它包括數(shù)據(jù)記錄的增加、刪除、修改以及汽車主要參數(shù)的確定、瀏覽等多種功能。在汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，我們建立了比較健全的數(shù)據(jù)庫體系，在主菜單“數(shù)據(jù)庫”中的“轎車”、“客車”、“貨車”、“特種車”、“發(fā)動機(jī)”、“輪胎”子項中分別存放了國內(nèi)外現(xiàn)有各類汽車的整車參數(shù)、發(fā)動機(jī)參數(shù)及輪胎參數(shù)，因此，主菜單“數(shù)據(jù)庫”為汽車設(shè)計者們快速查詢、瀏覽汽車及總成參數(shù)提供了極大的方便。為了不斷豐富數(shù)據(jù)庫中的汽車及總成記錄，在汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主菜單中設(shè)置了“記錄變更”一項，用戶可以隨時增加、刪除和修改數(shù)據(jù)庫中的記錄。汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)最主要的功能是為了確定整車及各部件的有關(guān)參數(shù)，因此，在本系統(tǒng)中，“整車參數(shù)”、“部件設(shè)計”以及“設(shè)計瀏覽”等主菜單項中包含的所有程序內(nèi)容都是為了快速有效地確定相應(yīng)參數(shù)開發(fā)的。[3]

2.整車參數(shù)的確定過程

首先，按設(shè)計者的意愿輸入所要設(shè)計車型的部分參數(shù)或全部參數(shù)，提供所輸入?yún)?shù)的條件范圍查詢汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫，將滿足條件的所有汽車的整車參數(shù)顯示在屏幕上。為了使被查詢出的各汽車參數(shù)具有更客觀的參考價值，對這些汽車的參數(shù)分別予以統(tǒng)計，暫按算術(shù)平均法來計算。設(shè)計者可以將原始初定的汽車參數(shù)與查詢出的各汽車參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果作對照，從而選擇出適合于所開發(fā)車型的有關(guān)參數(shù)。

3.各總成部件的選型、設(shè)計過程在整車參數(shù)確定完畢之后，依據(jù)整車參數(shù)及其他一些輔助條件，我們基本上可以進(jìn)行對底盤各總成部件的設(shè)計?？偝刹考脑O(shè)計可分為兩種情況：一種是總成部件的選型；一種是總成部件的設(shè)計計算。參數(shù)傳送為使在運行參數(shù)化繪圖程序模塊時能夠自動生成汽車底盤總布置圖，需要把由數(shù)據(jù)庫確定的參數(shù)傳送到參數(shù)化繪圖模塊當(dāng)中。在“設(shè)計瀏覽”菜單中增加了“CAD 數(shù)據(jù)保存”項。在汽車的所有參數(shù)都確定完畢后，只要選取此菜單項，計算機(jī)就會自動將數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)貯存到相應(yīng)的TXT 文件中，AUTOCAD 環(huán)境下只要打開這些TXT 文件就會自動生成圖形，從而可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)化繪圖工作。

三、底盤總布置參數(shù)化繪圖模塊

1.底盤總布置參數(shù)化繪圖過程

在進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計之前，首先要建立底盤各總成部件的圖形庫，圖形庫中的每個圖形都利用CAD 中的Block 等命令被定義成圖形塊，這些圖形塊可以隨時被提取出來，按設(shè)計要求布置在總布置圖的適當(dāng)位置。當(dāng)根據(jù)汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)確定的參數(shù)繪制出的底盤總布置圖不符合設(shè)計要求時，就需對各總成部件的形位尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。為此，我們利用DCL 語言編制了人機(jī)交互式窗口。當(dāng)按默認(rèn)參數(shù)繪圖時，用戶不必向?qū)υ捒蛑休斎肴魏螀?shù)，只需點擊對話框中的“圖形顯示”按鈕，計算機(jī)就會自動打開貯存汽車參數(shù)（這些參數(shù)在汽車數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中確定）TXT 文件，從CAD的“圖形庫”中提取汽車底盤的各總成部件圖形，按照汽車總布置的一般原則，利用參數(shù)驅(qū)動機(jī)制自動生成汽車底盤布置圖形。3.2 運動校核對于發(fā)動機(jī)前置，后輪驅(qū)動的汽車系統(tǒng)來說，發(fā)動機(jī)總是要布置在前車橋的上方，而前車橋在汽車行駛時是上下跳動的，在布置發(fā)動機(jī)時就要求油箱底殼與前車橋之間應(yīng)留有足夠空間。為了驗證發(fā)動機(jī)的布置位置是否合理，用戶可以通過改變前鋼板彈簧的厚度（代表彈性變形）來模擬前車橋上下跳動時的情形，當(dāng)前車橋向下跳動時，彈簧變形量減少（相當(dāng)于厚度增加），此時，發(fā)動機(jī)與前車橋間的空間增大；當(dāng)前車橋向上跳動時，彈簧變形量增大（相當(dāng)于厚度減少），此時，發(fā)動機(jī)與前車橋間的空間減少。前輪轉(zhuǎn)向時的運動校核通常是汽車總布置設(shè)計必須進(jìn)行的工作，其目的是為了檢查轉(zhuǎn)向輪與縱拉桿、車架之間的運動間隙是否夠。利用汽車參數(shù)化繪圖模塊進(jìn)行前輪轉(zhuǎn)向的運動校核時，用戶只要選取任一個前輪，輸入一定的轉(zhuǎn)向角度，然后點取“圖形顯示”按鈕，計算機(jī)便會根據(jù)汽車左右

轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)彎半徑的關(guān)系計算出另一個轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角度，并自動生成修改之后的底盤布置圖。這樣，用戶能夠很輕松地檢查前輪轉(zhuǎn)向時的運動間隙，可以任意改變轉(zhuǎn)向輪角度多次進(jìn)行運動校核。

結(jié)語

開發(fā)的汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫及參數(shù)化設(shè)計軟件能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：

1.運用汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，設(shè)計人員能夠輕松快捷地按自己的意愿查詢出國內(nèi)外各種車型的整車參數(shù)，

同時也能快速瀏覽汽車標(biāo)準(zhǔn)部件的有關(guān)數(shù)據(jù)。更為重要的是，本系統(tǒng)將傳統(tǒng)的汽車經(jīng)驗設(shè)計手段成功地移植到了計算機(jī)上，可以快速確定出所要設(shè)計車型的整車參數(shù)，并可以對汽車底盤的各總成部件進(jìn)行有對照性的選型和設(shè)計。

2.通過使用汽車參數(shù)化設(shè)計軟件，設(shè)計人員可以不斷改變各總成部件的形位尺寸數(shù)據(jù)，從而隨心所欲地對汽車底盤進(jìn)行總布置，直到滿足為止。另外，通過改變輸入?yún)?shù)，可以對各總成部件進(jìn)行運動校核，不僅直觀，而且準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)

[1]秦玉學(xué)，宋振寰，單寶峰.汽車底盤設(shè)計中參數(shù)化技術(shù)的運用[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2002（06）：73-75.

[2]張健，雷雨成.基于UG 的客車底盤三維參數(shù)化總布置設(shè)計系統(tǒng)[J].汽車技術(shù)，2001（09）：22-26.

[3]趙丕云，宋曉琳，許偉.基于VB 的客車底盤總布置參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)