淺談汽車底盤設(shè)計(jì)參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用和研究

李小微 陳彥亮

摘 要：參數(shù)化技術(shù)在汽車底盤設(shè)計(jì)中的有效運(yùn)用，不僅能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，同也可隨時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而提升設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)整車性能有著重要的作用。本文主要從汽車底盤設(shè)計(jì)參數(shù)化技術(shù)、軟件及應(yīng)用等方面進(jìn)行總結(jié)和闡述。

關(guān)鍵詞：底盤設(shè)計(jì);參數(shù)化;裝配

0 概述

傳統(tǒng)汽車底盤設(shè)計(jì)通常是參考固定模型及尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)工作不僅十分繁瑣，還存在難以修改的缺點(diǎn)。參數(shù)化技術(shù)是在零部件設(shè)計(jì)、總布置調(diào)整等方面簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，提升設(shè)計(jì)工作的效率，隨著科技的不斷發(fā)展，參數(shù)化技術(shù)在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域中已成為最實(shí)用、有效的方法之一。

1 參數(shù)化技術(shù)

在傳統(tǒng)的汽車底盤設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師通常只能按照固定參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，想要修改零部件模型的結(jié)構(gòu)、形狀是十分困難的，即使是微小的修改，都需要重新編繪設(shè)計(jì)圖。參數(shù)化技術(shù)的主要任務(wù)為使用滿足設(shè)計(jì)要求的參數(shù)替代原始圖形，這些參數(shù)與產(chǎn)品本身存在一定的聯(lián)系。運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)實(shí)施程序設(shè)計(jì)的流程為：建立原始圖形→選定繪圖參數(shù)→借助專業(yè)理論得出原始圖形的具體參數(shù)及其與結(jié)構(gòu)參數(shù)的聯(lián)系→形成圖紙和文檔。運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)可使設(shè)計(jì)人員將更多的精力和時(shí)間放在創(chuàng)造性設(shè)計(jì)上，使其充分發(fā)揮自身的創(chuàng)造力和想象力，從而提升設(shè)計(jì)品質(zhì)和創(chuàng)新力。

2 應(yīng)用參數(shù)化技術(shù)的軟件基礎(chǔ)

（1）AutoCAD軟件不僅具有完善的圖形繪制功能，還支持各種格式圖形格式轉(zhuǎn)換功能;此外其圖形編輯功能也尤為強(qiáng)大，并能給支持多種硬件設(shè)備及操作平臺(tái)，從而具有通用性與易用性。尤其從AutoCAD2000開(kāi)始，其功能就變得更加強(qiáng)大，其極強(qiáng)的繪圖能力和較強(qiáng)的開(kāi)發(fā)性，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

（2）UG軟件具備計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助制造功能的系統(tǒng)。使用UG能夠?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程中提供數(shù)字化造型，并根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)及工藝要求，從而結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提供科學(xué)的解決方案。目前UG軟件系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于汽車及其零部件設(shè)計(jì)制造中，并已經(jīng)逐漸演變成為高端的集成化軟件，汽車底盤設(shè)計(jì)也不例外。

3 在汽車底盤設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 建立坐標(biāo)系

在運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行汽車底盤設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要通過(guò)建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系來(lái)確定總成部件的裝配位置和尺寸，且需要一個(gè)可提供定位功能的基準(zhǔn)坐標(biāo)系，即總成坐標(biāo)系。建立坐標(biāo)系的意義在于將各個(gè)零部件坐標(biāo)化，從而建立起以坐標(biāo)為基礎(chǔ)的參數(shù)，當(dāng)需要調(diào)整零部件設(shè)計(jì)方案時(shí)，則可以通過(guò)改變坐標(biāo)參數(shù)完成。如果在三維環(huán)境中開(kāi)展設(shè)計(jì)，則上述坐標(biāo)系屬于同種類型，大多數(shù)設(shè)計(jì)者通常使用右手直角坐標(biāo)系，從而為定位等操作提供便利。

3.2 建立零部件參數(shù)化模型

汽車底盤設(shè)計(jì)的首要工作為明確各個(gè)總成的結(jié)構(gòu)和位置，并在考慮零部件尺寸的基礎(chǔ)上，修改零部件與總成所處的位置關(guān)系和結(jié)構(gòu)狀態(tài)。為建立起一個(gè)完整的、可創(chuàng)造設(shè)計(jì)的總成結(jié)構(gòu)形態(tài)，首先就應(yīng)該忽略一部分細(xì)節(jié)參數(shù)，建立起總成結(jié)構(gòu)參數(shù)模型，即將各個(gè)零部件的形體參數(shù)和位置參數(shù)結(jié)構(gòu)起來(lái)，從而簡(jiǎn)化及量化零部件的設(shè)計(jì)模型，以達(dá)到參數(shù)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.3 底盤裝配參數(shù)化設(shè)計(jì)

（1）參數(shù)化底盤裝配的關(guān)系結(jié)構(gòu)。眾所周知，底盤是由各種各樣、不規(guī)則零部件組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。因此我們?cè)诘妆P參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了對(duì)各個(gè)零部件及總成建立參數(shù)模型之外，同時(shí)還應(yīng)該建構(gòu)參數(shù)化底盤裝配的關(guān)系結(jié)構(gòu)。在建構(gòu)底盤裝配參數(shù)化模型之前，首先應(yīng)該明晰各個(gè)零部件的具體情況，并將各個(gè)裝配元器件與零部件及總成形成邏輯鮮明的樹(shù)狀關(guān)系，這種樹(shù)狀關(guān)系的實(shí)際節(jié)點(diǎn)為裝配文件。然后再將各個(gè)節(jié)點(diǎn)以參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而建構(gòu)起一個(gè)完善的參數(shù)化裝配模型。

（2）總成與零部件的參數(shù)裝配。在底盤裝配過(guò)程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常用的裝配方法主要有坐標(biāo)點(diǎn)裝配和約束裝配，雖然坐標(biāo)點(diǎn)裝配相對(duì)操作簡(jiǎn)單，但約束裝配在面對(duì)復(fù)雜的裝配關(guān)系時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。

（3）建立裝配尺寸鏈。在底盤裝配過(guò)程設(shè)計(jì)中，由于總成部件之間存在一定的相對(duì)位置關(guān)系，其中一個(gè)部件的參數(shù)發(fā)生變化，則可能對(duì)其他坐標(biāo)系中的位置參數(shù)造成影響，所以就應(yīng)該建立起零部件參數(shù)模型及裝配參數(shù)模型，其意義在于明確各個(gè)零部件之間的位置關(guān)系。要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們就需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，建構(gòu)起一套對(duì)應(yīng)的裝配尺寸鏈。裝配尺寸鏈的建構(gòu)則是為了充分表達(dá)各個(gè)零部件的動(dòng)態(tài)化位置關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)“牽一發(fā)，動(dòng)全身”的動(dòng)態(tài)化參數(shù)設(shè)計(jì)要求。通常情況下，汽車底盤尺寸鏈的設(shè)定應(yīng)綜合側(cè)視及俯視兩個(gè)方面參數(shù)。側(cè)視面對(duì)應(yīng)的尺寸鏈主要包含了各個(gè)零部件上、下、前后位置參數(shù)即位置關(guān)系參數(shù)的設(shè)定，而俯視面對(duì)應(yīng)的尺寸鏈則主要包含左、右前后位置參數(shù)即位置關(guān)系參數(shù)的設(shè)定。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了有效促進(jìn)汽車底盤零部件位置參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，我們則還需設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)軸長(zhǎng)度、角度變化參數(shù)，以此抵消位置參數(shù)變化量。

3.4 干涉檢查和運(yùn)動(dòng)校核

汽車底盤設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)校核至關(guān)重要，其關(guān)系著整個(gè)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，需重點(diǎn)關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)與前車橋間的運(yùn)動(dòng)間隙校核、前輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)間隙校核。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)與前車橋間的運(yùn)動(dòng)間隙校核對(duì)于前置后驅(qū)設(shè)計(jì)方案而言，發(fā)動(dòng)機(jī)需布置于前車橋的上端。汽車在正常行駛過(guò)程中，前車橋上發(fā)生的跳動(dòng)現(xiàn)象會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)底油殼造成一定運(yùn)動(dòng)干涉。因此，在布置發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程中，要在前車橋與油底殼之間留有足夠的間隙。如果二者的相對(duì)位置不匹配，則可采取調(diào)整車架和前車橋的實(shí)際位置參數(shù)的方法修正。

（2）前輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)間隙校核對(duì)于汽車底盤的設(shè)計(jì)而言是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，其目的在于檢查轉(zhuǎn)向輪、縱拉桿等，從而判斷其是否合理。如果轉(zhuǎn)向輪與車架存在一定的運(yùn)動(dòng)干涉，則可采取縮小車架的實(shí)際寬度或加大前輪輪距等方式調(diào)整。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，合理運(yùn)用汽車底盤設(shè)計(jì)參數(shù)化技術(shù)，可以大幅提升底盤設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，需要不斷深入的研究和探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]王勝，李潤(rùn)娟.參數(shù)化設(shè)計(jì)在汽車底盤總布置中的運(yùn)用[J].裝備制造技術(shù)，2014.

[2]南希.淺議汽車底盤的參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2015.