汽車底盤設(shè)計(jì)中參數(shù)化技術(shù)的運(yùn)用

劉潔浩

摘 要：作為汽車制造生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，底盤設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系這汽車行駛的平順性、舒適性和安全性?，F(xiàn)階段，參數(shù)化技術(shù)是影響汽車底盤設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。文章在闡述汽車底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)支撐及思路的基礎(chǔ)上，就參數(shù)化布置實(shí)現(xiàn)的過程進(jìn)行分析，同時(shí)指出參數(shù)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)要點(diǎn)。期望能提升參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用水平，進(jìn)而在保證汽車底盤設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，推動(dòng)汽車制造行業(yè)的有序發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車;底盤設(shè)計(jì);參數(shù)化;數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)：U463.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）23-79-03

The Application of the Parameterization in the Design of the Automobile Chassis

Liu Jiehao

（ Anhui Jianghuai Automobile Group Co.， Ltd.， Anhui Hefei 230601 ）

Abstract： As an important link in automobile manufacturing and production， chassis design quality is directly related to the ride comfort and safety of the vehicle. At present， parametric technology is the key factor affecting the design quality of automobile chassis. On the basis of expounding the support and train of thought of parametric design of automobile chassis， this paper analyzes the process of realizing parametric layout， and points out the key points of the construction of parametric design database. It is expected to improve the application level of parametric technology， and then promote the orderly development of automobile manufacturing industry while ensuring the design quality of automobile chassis.

Keywords： Automobile; Chassis design; Parameterization; Database

CLC NO.： U463.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）23-79-03

前言

汽車是人們交通出行的重要支撐，在汽車生產(chǎn)過中，底盤設(shè)計(jì)至關(guān)重要?？茖W(xué)合理進(jìn)行汽車底盤總體布局，能夠有效的提升汽車出行效率和質(zhì)量，滿足人們生產(chǎn)生活需要。從設(shè)計(jì)過程來看，汽車底盤設(shè)計(jì)具有較高的專業(yè)性，其需要設(shè)計(jì)師反復(fù)的進(jìn)行協(xié)商、調(diào)整?，F(xiàn)階段，利用參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行底盤設(shè)計(jì)已經(jīng)成為汽車生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。

1 汽車底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)的支撐與思路

1.1 底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)的軟件支撐

AutoCAD和UG是汽車底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要軟件。就AutoCAD而言，其繪圖功能齊全，具備極強(qiáng)的開發(fā)性，同時(shí)與微機(jī)設(shè)備適用性較強(qiáng)。歷史上，第一個(gè)AutoCAD軟件包由美國(guó)Autodesk研發(fā)，截止今日，超過90%的軟件圖形開發(fā)都由AutoCAD完成，其是汽車底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要載體[1]。UG軟件是航空航天設(shè)計(jì)與汽車工業(yè)設(shè)計(jì)的堅(jiān)實(shí)后盾，從設(shè)計(jì)過程來看，其實(shí)現(xiàn)了汽車關(guān)軟件的集成化管理，借助于UG軟件，設(shè)計(jì)師可以實(shí)現(xiàn)汽車底盤構(gòu)件的數(shù)字化處理，故而緊密性更強(qiáng)，充分滿足了汽車制造加工產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用需要。

1.2 底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本思路

明確底盤設(shè)計(jì)思路，能為底盤構(gòu)件的規(guī)劃和布局提供指導(dǎo)，從而提升車輛制造加工質(zhì)量，確保車輛運(yùn)行的平穩(wěn)、舒適和安全。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要構(gòu)件底盤零件的幾何模型，就必須了解具體構(gòu)件的尺寸值，這使得汽車零件結(jié)構(gòu)形狀的修改過程較為繁雜，一個(gè)細(xì)節(jié)失誤都可能導(dǎo)致繪圖精度降低，影響設(shè)計(jì)質(zhì)量。而汽車底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)模式下，產(chǎn)品或零件的結(jié)構(gòu)形狀通過特性的參數(shù)和條件實(shí)現(xiàn)。參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用的基本任務(wù)在于實(shí)現(xiàn)圖形、數(shù)字自檢的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而滿足實(shí)際產(chǎn)品的應(yīng)用需要。設(shè)計(jì)過程中，創(chuàng)建原始圖形，確定圖形參數(shù)，分析參數(shù)與圖形關(guān)系，編制設(shè)計(jì)圖紙及文檔是底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)的四個(gè)重要環(huán)節(jié)[2]。并且其不僅能實(shí)現(xiàn)參數(shù)的快速修改，而且能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的累積繼承，此外，參數(shù)化技術(shù)注重設(shè)計(jì)過程的全局把控，其在時(shí)間、精力、創(chuàng)造性概念集中的同時(shí)，有效的提升了底盤設(shè)計(jì)精度，滿足了汽車制造及應(yīng)用需要。

2 汽車底盤參數(shù)化布置實(shí)現(xiàn)過程分析

汽車底盤參數(shù)化布置是一個(gè)專業(yè)要求較高的系統(tǒng)實(shí)踐過程，其能在尺寸參數(shù)控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)底盤零件的最優(yōu)集合，并在底盤總成中，實(shí)現(xiàn)布置方案最優(yōu)化。汽車底盤參數(shù)化布置過程如圖1所示。

圖1 ?汽車底盤參數(shù)化布置過程

2.1 構(gòu)建汽車底盤坐標(biāo)系

構(gòu)建底盤坐標(biāo)系是汽車底盤設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)所在，能為確定底盤部件裝配位置提供參考。從設(shè)計(jì)過程來看，汽車底盤總成坐標(biāo)系能為實(shí)際設(shè)計(jì)提供基準(zhǔn)。實(shí)際設(shè)計(jì)中，通過修改底盤坐標(biāo)系下的坐標(biāo)參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)總成早底板位置的變更。現(xiàn)階段，人們通常會(huì)基于三維坐標(biāo)環(huán)境進(jìn)行底盤坐標(biāo)系布置，并以此實(shí)現(xiàn)汽車底盤的定位，同時(shí)，當(dāng)前的坐標(biāo)系均為右手坐標(biāo)系。

2.2 設(shè)置零部件參數(shù)化模型

確定底盤各總成的基本結(jié)構(gòu)形式和空間位置是底盤總布置設(shè)計(jì)的基本任務(wù);并且為保證零件空間位置及基本結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)修改的有效性，人們通常會(huì)只考慮零件的主要尺寸[3]。具體設(shè)計(jì)過程包含兩個(gè)環(huán)節(jié)：其一，抽取零部件的總體參數(shù)，該環(huán)節(jié)中，需忽略一些細(xì)節(jié)參數(shù)。通常，形體參數(shù)和位置參數(shù)是該環(huán)節(jié)的所要考慮的兩個(gè)主要參數(shù)。通過這兩個(gè)參數(shù)優(yōu)化，設(shè)計(jì)師可以控制零件的簡(jiǎn)化迷行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變量化參數(shù)調(diào)整。其二，當(dāng)零部件參數(shù)確定華，建設(shè)模型圖庫(kù)，并以此優(yōu)選具體的底盤模型。

2.3 基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的底盤裝配

參數(shù)化底盤總成裝配要點(diǎn)把控：其一，優(yōu)化參數(shù)化底盤總體裝配的樹形關(guān)系結(jié)構(gòu)。具體而言，底盤設(shè)計(jì)牽扯較多的零部件，而單個(gè)零部件由多個(gè)子零件構(gòu)成。從整體上看在，底盤各零件之間構(gòu)成樹形關(guān)系結(jié)構(gòu)，實(shí)際設(shè)計(jì)中，可將大總成作為一級(jí)節(jié)點(diǎn)，而一級(jí)節(jié)點(diǎn)下涵蓋二級(jí)、三級(jí)階段，由此實(shí)現(xiàn)各零件關(guān)系的精確把控。其二，優(yōu)化零部件的裝配方式?，F(xiàn)階段，坐標(biāo)點(diǎn)裝配和榆樹裝配是汽車底盤總體裝配的兩種主要方式，相對(duì)而言，坐標(biāo)點(diǎn)裝配效率較高，裝配方式簡(jiǎn)答，而約束裝配能實(shí)現(xiàn)零部件關(guān)系的有效協(xié)調(diào)。故而在實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的裝配目標(biāo)進(jìn)行裝配方式選擇。其三，底盤裝配還應(yīng)強(qiáng)化裝配尺寸鏈的優(yōu)化，即要求設(shè)計(jì)師明確各零件支架內(nèi)的依附關(guān)系和對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后利用這些裝配尺寸鏈來表示個(gè)總成部件相互位置的動(dòng)態(tài)關(guān)，以此來實(shí)現(xiàn)底盤裝配修改的自動(dòng)化控制?，F(xiàn)階段，發(fā)動(dòng)機(jī)、離 合器、變速箱、傳動(dòng)軸、后車橋是底盤尺寸鏈的基本流程，同時(shí)也是底盤尺寸鏈規(guī)劃中最復(fù)雜的的環(huán)節(jié)。故而在這些鏈條規(guī)劃中，應(yīng)注重各變量的動(dòng)態(tài)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)底盤各構(gòu)件的有效關(guān)聯(lián)。

2.4 規(guī)范底盤設(shè)計(jì)檢查和運(yùn)動(dòng)校核

為進(jìn)一步提升汽車底盤設(shè)計(jì)質(zhì)量，還應(yīng)對(duì)具體設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行檢查，同時(shí)做好運(yùn)動(dòng)校核?，F(xiàn)階段，發(fā)動(dòng)機(jī)與牽扯橋運(yùn)動(dòng)間隙校核、前輪轉(zhuǎn)向時(shí)運(yùn)動(dòng)間隙校核是其控制的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)[4]。就發(fā)動(dòng)機(jī)與牽扯橋運(yùn)動(dòng)間隙校核而言，其與發(fā)動(dòng)機(jī)所處的位置具有較大關(guān)系。底盤設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)機(jī)處于前車橋上方，這使得在汽車形式過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼會(huì)與汽車車橋的跳動(dòng)發(fā)生作用，形成運(yùn)動(dòng)干涉。故而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)確保車橋與油底橋保持足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。實(shí)際校核中，設(shè)計(jì)師會(huì)對(duì)車架與前車橋的位置闡述進(jìn)行調(diào)整，以此來優(yōu)化兩者的相對(duì)位置。前輪轉(zhuǎn)向時(shí)運(yùn)動(dòng)間隙校核的目的在于檢查轉(zhuǎn)向輪與縱拉桿、車架間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是否合適。通常，當(dāng)這些位置運(yùn)動(dòng)關(guān)系出現(xiàn)問題時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)在減小車架的寬度，同時(shí)增大前輪距，以此保證轉(zhuǎn)向輪與縱拉桿、車架的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。

3 參數(shù)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)要點(diǎn)

作為參數(shù)化設(shè)計(jì)的重要組成部分，在數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中，應(yīng)注重?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的合理規(guī)劃，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響著底盤的運(yùn)作性能。具體而言，汽車底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)要點(diǎn)包括：

3.1 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)設(shè)計(jì)

汽車底盤設(shè)計(jì)中，為確保底盤參數(shù)的合理控制，設(shè)計(jì)師需查閱大量國(guó)家汽車制造法規(guī)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，從而確保在底盤設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)技術(shù)也指標(biāo)滿足汽車使用的基本要求。傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)中，采用手工查閱的方式查閱汽車制造法規(guī)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，這種資料查閱方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)查閱內(nèi)容相對(duì)有限，難以獲得全面的汽車制造生產(chǎn)資料，給具體設(shè)計(jì)帶來較大不便?；诖?，在參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中，人們會(huì)依托現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建基礎(chǔ)資料的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。就基礎(chǔ)資料標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)而言，其包含了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、ISO標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等類容;同時(shí)新標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)還能進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的查詢、增刪，這使得汽車底盤設(shè)計(jì)效率大大提升，有效的滿足了實(shí)際設(shè)計(jì)需要。

3.2 零部件參數(shù)化模型規(guī)劃

零部件參數(shù)化模型直接影響著汽車底盤裝配設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)對(duì)其使用率也有一定影響。從本質(zhì)上講，零部件參數(shù)化模型是一個(gè)存儲(chǔ)各零件參數(shù)的圖形庫(kù)，在圖形庫(kù)中，已存的零部件能夠表示底盤零件的常見結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為實(shí)際設(shè)計(jì)提供依據(jù)。從模型總體參數(shù)化設(shè)計(jì)過程來看，原始圖形是參數(shù)化設(shè)計(jì)的母圖形，創(chuàng)建原始圖形是數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的基本任務(wù)?，F(xiàn)階段，在原始圖形創(chuàng)建過程中，常見的方式包含兩種：其一，利用啞圖創(chuàng)建原始圖形。該方法是事先繪制好零件圖形，然后在建立原始圖形數(shù)據(jù)后存入里面調(diào)用。與其它模型規(guī)劃方式相比，啞圖節(jié)省了繪圖程序，生成速度較快。其二，利用活圖創(chuàng)建原始圖形。在活圖數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中，首先應(yīng)優(yōu)化繪圖軟件，為數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)創(chuàng)設(shè)平臺(tái)，然后在繪圖軟件的驅(qū)動(dòng)下，直接繪制底盤總成模型突。與啞圖相比，活圖在一個(gè)原始圖形下，可以生成多個(gè)衍生圖形;即整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用具有較高的開放性，借助于該設(shè)計(jì)平臺(tái)，設(shè)計(jì)是可以不斷的添加新

零件模型，并在后期應(yīng)用中，直接調(diào)用庫(kù)中的模型劑型修改，其極大的提升了汽車底盤的設(shè)計(jì)效率，保證了零部件設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4 結(jié)論

新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，汽車在人們生活生活中的應(yīng)用不斷普遍，作為汽車加工生產(chǎn)的重要構(gòu)件，底盤設(shè)計(jì)至關(guān)重要?，F(xiàn)階段，利用參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行底盤設(shè)計(jì)是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。設(shè)計(jì)實(shí)踐中，人們只有充分認(rèn)識(shí)到參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的必要性，并在底盤坐標(biāo)系、零部件參數(shù)化模型、底盤裝配、底盤設(shè)計(jì)檢查和運(yùn)動(dòng)校核優(yōu)化過程中，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)設(shè)計(jì)和零部件參數(shù)化模型規(guī)劃的系統(tǒng)應(yīng)用，才能有效的提升參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用水平，繼而在提升底盤設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，推動(dòng)汽車加工制造行業(yè)的不斷發(fā)展。

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