基于CATIA模擬仿真在汽車(chē)空調(diào)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用研究

許振華，祖潤(rùn)青，馬建文，吳遠(yuǎn)培

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

基于CATIA模擬仿真在汽車(chē)空調(diào)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用研究

許振華，祖潤(rùn)青，馬建文，吳遠(yuǎn)培

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

汽車(chē)空調(diào)模式盤(pán)涉及吹面、吹腳和除霜，需要帶動(dòng)兩個(gè)風(fēng)門(mén)以上的耦合運(yùn)動(dòng)，精度要求高，設(shè)計(jì)難度大。利用CATIA三維設(shè)計(jì)建立空調(diào)模式三維數(shù)模，并利用CATIA運(yùn)動(dòng)仿真模塊建立仿真模型，可提高數(shù)據(jù)的精確度和準(zhǔn)確性，同時(shí)提高了工作效率，節(jié)省了開(kāi)發(fā)費(fèi)用。

汽車(chē)空調(diào)；CATIA；仿真分析；模式盤(pán)；HVAC總成

隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，乘客對(duì)舒適性的要求越來(lái)越高，如何提高乘客的舒適性，成為汽車(chē)設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。空調(diào)作為保證舒適性的最重要的產(chǎn)品之一。汽車(chē)空調(diào)模式涉及吹面、吹腳和除霜功能，為節(jié)省成本需要兩個(gè)風(fēng)門(mén)以上聯(lián)動(dòng)耦合運(yùn)動(dòng)，精度要求高，設(shè)計(jì)難度大，以往AUTOCAD在三維設(shè)計(jì)產(chǎn)品已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足快速設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)利用CATIA三維設(shè)計(jì)建立空調(diào)模式三維模型，并利用CATIA運(yùn)動(dòng)仿真建立仿真模型，可提高數(shù)據(jù)精確度和準(zhǔn)確性，同時(shí)減少開(kāi)發(fā)周期。本文通過(guò)CATIA在汽車(chē)空調(diào)中應(yīng)用實(shí)例來(lái)分享模式盤(pán)設(shè)計(jì)的思路和設(shè)計(jì)依據(jù)。

1 風(fēng)門(mén)模式設(shè)計(jì)要素

風(fēng)門(mén)模式要求的功能和要素見(jiàn)表1。風(fēng)門(mén)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下要素。

表1 風(fēng)門(mén)模式要求的功能和要素

1）由于受控制側(cè)動(dòng)作的影響，主操縱桿的停止位置存在偏差，設(shè)計(jì)時(shí)有必要設(shè)計(jì)出富余空間（圖1）。

2）由于發(fā)生副操縱桿的速度變化劇烈，難于操作，所以變曲點(diǎn)的邊緣應(yīng)該用圓滑的R進(jìn)行相連（R6銷(xiāo)直徑5mm時(shí)）。

3）風(fēng)門(mén)動(dòng)作角設(shè)計(jì)時(shí)，為減少操縱臂由于縫隙松動(dòng)而導(dǎo)致實(shí)動(dòng)角減少和壓縮殼體及兩側(cè)更薄，操縱桿側(cè)角度比殼體的風(fēng)門(mén)動(dòng)作角度大2°（圖2）。

4）理論行程為60°，實(shí)際總行程兩側(cè)各應(yīng)加2°富余量，避免風(fēng)門(mén)由于旋轉(zhuǎn)和樣件誤差造成風(fēng)門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)的隱患。

2 基于CATIA模擬仿真進(jìn)行空調(diào)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例

2.1 利用CATIA進(jìn)行空調(diào)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟

步驟①：確定所需要設(shè)計(jì)的HVAC總成中風(fēng)門(mén)位置信息。

步驟②：確定模式調(diào)節(jié)時(shí)，風(fēng)門(mén)位置和調(diào)節(jié)時(shí)間的關(guān)系。

步驟③：生成軌跡線，完成空調(diào)模式盤(pán)的設(shè)計(jì)。步驟④：提取模式盤(pán)凸輪槽中心軌跡線，進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證。

2.2 模式風(fēng)門(mén)角度定義

風(fēng)門(mén)位置示意圖見(jiàn)圖3，角度定義見(jiàn)圖4。

2.3 在CATIA模擬仿真進(jìn)行模式盤(pán)設(shè)計(jì)

將3D產(chǎn)品零部件在DUM模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)副設(shè)計(jì)，凸輪槽軌跡生成見(jiàn)圖5。將軌跡利用CATIA軟件GSD模塊進(jìn)行凸輪槽設(shè)計(jì)見(jiàn)圖6。CATIA操作示意圖見(jiàn)圖7。將設(shè)計(jì)好的凸輪槽提取中心軌跡進(jìn)行CATIA仿真分析驗(yàn)證見(jiàn)圖8。

3 結(jié)論與展望

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程比較繁瑣，由開(kāi)始的掃描樣件，到之后樣件的模糊修改，都沒(méi)有具體的參數(shù)進(jìn)行記錄，修改、開(kāi)模、實(shí)驗(yàn)、再修改的循環(huán)在整個(gè)開(kāi)發(fā)中周期長(zhǎng)，人工費(fèi)用高，同時(shí)模具的更新也造成了極大的資源浪費(fèi)。使用CATIA進(jìn)行模擬仿真，可以精準(zhǔn)地對(duì)數(shù)模進(jìn)行修改，同時(shí)隨時(shí)驗(yàn)證修改部分的可行性。參數(shù)化的設(shè)計(jì)方式增加了產(chǎn)品的可靠性，也節(jié)省了開(kāi)模的費(fèi)用，降低了開(kāi)發(fā)周期。采用CATIA參數(shù)化設(shè)計(jì)模式盤(pán)方法，比原有設(shè)計(jì)方法減少了樣件制作反復(fù)驗(yàn)證的過(guò)程，節(jié)省了約30%的開(kāi)發(fā)費(fèi)用和80%的開(kāi)發(fā)周期。

CATIA建模與模擬仿真有效地驗(yàn)證了模式盤(pán)及機(jī)構(gòu)的有效運(yùn)行，確保開(kāi)發(fā)的有效性和合理性，為優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)模式控制提供了依據(jù)，在長(zhǎng)城汽車(chē)H6和H8的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中均有應(yīng)用，且此類(lèi)仿真方法可以拓展到其他領(lǐng)域，為產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供新方法，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和品質(zhì)。

［1］王國(guó)義，南文虎，肖根先.基于UG運(yùn)動(dòng)仿真的汽車(chē)空調(diào)設(shè)計(jì)［J］.甘肅科技，2009（17）：12-15．

［2］潘文斌.CATIA V5中文版設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與實(shí)踐［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012．

（編輯 心翔）

Research on Application of CATIA's Modal in Air Condition Design

XU Zhen-hua，ZU Run-qing，MA Jian-wen，WU Yuan-pei
（R&D Center of Great Wall Motor Company，.Automotive Engineering Technical Center of HeBei，Baoding 071000，China）

As the automotive air-conditioning mode dial involves blowing face，blowing feet and defrost，it needs to drive more than two coupled motion damper，which requires high precision and sophisticated design.A 3D air-conditioning digital model has been established by using CATIA 3D design.A simulation model has been set up by using CATIA motion simulation module.The models established improve the precision and accuracy of data，while improving efficiency，saving development costs.

automotive air conditioning；CATIA；modal analysis；mode dial；HVAC

U463.851

A

1003－8639（2016）04－0066－03

2015-09-28；

2015-10-13

許振華（1985-），河南新鄉(xiāng)人，從事汽車(chē)空調(diào)設(shè)計(jì)；祖潤(rùn)青（1979-）河北高碑店人，從事從事汽車(chē)空調(diào)設(shè)計(jì)；吳遠(yuǎn)培（1983-），河南南陽(yáng)人，從事汽車(chē)空調(diào)設(shè)計(jì)；馬建文（1990-），山西太原人，從事汽車(chē)電器設(shè)計(jì)。