淺談應用參數化設計在汽車底盤布置中的地位

倪飛

摘 要：闡述了汽車參數數據庫及參數化繪圖的設計思想.并以此為基礎，將傳統的經驗設計方法與計算機輔助設計有機地結合在一起，實現了汽車參數化設計，并在汽車底盤總布置中得到了應用。

關鍵詞：汽車 數據庫 總布置 參數化設計

一、國外用于汽車設計的計算機軟件日臻成熟

如在汽車設計參數數據庫管理方面和參數化繪圖方面，都取得了成功的應用。國內汽車設計人員通常是按照經驗設計的方法，參照同級類似的汽車來獲得有關的設計參數，然后利用計算機繪制總布置圖及各總成、部件結構圖。由于國內外同級類似的汽車數目龐大，所以僅僅依靠設計人員的手工查閱或實驗測繪，不僅費時費力，而且難以對大量同類汽車作合理的比較，以至于獲取的參數未必合理，從而影響到設計的質量。[1]

二、汽車參數數據庫管理系統

汽車參數數據庫是汽車參數化設計軟件的基礎部分，汽車設計者通過它可快速獲取設計車型的必要參數，從而對汽車的底盤部分及總成部件實現參數化設計。[2]

1.汽車參數數據庫的整體結構

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

2.整車參數的確定過程

首先，按設計者的意愿輸入所要設計車型的部分參數或全部參數，提供所輸入參數的條件范圍查詢汽車參數數據庫，將滿足條件的所有汽車的整車參數顯示在屏幕上。為了使被查詢出的各汽車參數具有更客觀的參考價值，對這些汽車的參數分別予以統計，暫按算術平均法來計算。設計者可以將原始初定的汽車參數與查詢出的各汽車參數統計結果作對照，從而選擇出適合于所開發車型的有關參數。

3.各總成部件的選型、設計過程在整車參數確定完畢之后，依據整車參數及其他一些輔助條件，我們基本上可以進行對底盤各總成部件的設計。總成部件的設計可分為兩種情況：一種是總成部件的選型；一種是總成部件的設計計算。參數傳送為使在運行參數化繪圖程序模塊時能夠自動生成汽車底盤總布置圖，需要把由數據庫確定的參數傳送到參數化繪圖模塊當中。在“設計瀏覽”菜單中增加了“CAD 數據保存”項。在汽車的所有參數都確定完畢后，只要選取此菜單項，計算機就會自動將數據庫中的參數貯存到相應的TXT 文件中，AUTOCAD 環境下只要打開這些TXT 文件就會自動生成圖形，從而可以在此基礎上進行參數化繪圖工作。

三、底盤總布置參數化繪圖模塊

1.底盤總布置參數化繪圖過程

在進行參數化設計之前，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，按設計要求布置在總布置圖的適當位置。當根據汽車參數數據庫管理系統確定的參數繪制出的底盤總布置圖不符合設計要求時，就需對各總成部件的形位尺寸進行適當的修改。為此，我們利用DCL 語言編制了人機交互式窗口。當按默認參數繪圖時，用戶不必向對話框中輸入任何參數，只需點擊對話框中的“圖形顯示”按鈕，計算機就會自動打開貯存汽車參數（這些參數在汽車數據庫管理系統中確定）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，利用參數驅動機制自動生成汽車底盤布置圖形。3.2 運動校核對于發動機前置，后輪驅動的汽車系統來說，發動機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，在布置發動機時就要求油箱底殼與前車橋之間應留有足夠空間。為了驗證發動機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，當前車橋向下跳動時，彈簧變形量減少（相當于厚度增加），此時，發動機與前車橋間的空間增大；當前車橋向上跳動時，彈簧變形量增大（相當于厚度減少），此時，發動機與前車橋間的空間減少。前輪轉向時的運動校核通常是汽車總布置設計必須進行的工作，其目的是為了檢查轉向輪與縱拉桿、車架之間的運動間隙是否夠。利用汽車參數化繪圖模塊進行前輪轉向的運動校核時，用戶只要選取任一個前輪，輸入一定的轉向角度，然后點取“圖形顯示”按鈕，計算機便會根據汽車左右

轉向輪與轉彎半徑的關系計算出另一個轉向輪的轉向角度，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向時的運動間隙，可以任意改變轉向輪角度多次進行運動校核。

結語

開發的汽車參數數據庫及參數化設計軟件能夠實現如下功能：

1.運用汽車參數數據庫管理系統，設計人員能夠輕松快捷地按自己的意愿查詢出國內外各種車型的整車參數，

同時也能快速瀏覽汽車標準部件的有關數據。更為重要的是，本系統將傳統的汽車經驗設計手段成功地移植到了計算機上，可以快速確定出所要設計車型的整車參數，并可以對汽車底盤的各總成部件進行有對照性的選型和設計。

2.通過使用汽車參數化設計軟件，設計人員可以不斷改變各總成部件的形位尺寸數據，從而隨心所欲地對汽車底盤進行總布置，直到滿足為止。另外，通過改變輸入參數，可以對各總成部件進行運動校核，不僅直觀，而且準確。

參考文獻

[1]秦玉學，宋振寰，單寶峰.汽車底盤設計中參數化技術的運用[J].機械設計與制造，2002（06）：73-75.

[2]張健，雷雨成.基于UG 的客車底盤三維參數化總布置設計系統[J].汽車技術，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化設計系統