王郡成張紅

1、北汽福田汽車股份有限公司諸城奧鈴汽車廠 2、山東濰坊工商職業(yè)學院

汽車底盤是汽車的基礎(chǔ)部件，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車底盤的質(zhì)量和性能要求越來越高?，F(xiàn)如今的汽車底盤設(shè)計制造技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的汽車底盤設(shè)計技術(shù)，不僅設(shè)計質(zhì)量更高，而且設(shè)計精度也更好。參數(shù)化設(shè)計在汽車底盤設(shè)計中的應(yīng)用，極大地促進了汽車工業(yè)的發(fā)展。參數(shù)化設(shè)計是智能化和集成化結(jié)合的設(shè)計過程，在汽車底盤參數(shù)化設(shè)計中，不僅需要應(yīng)用到汽車底盤設(shè)計的基本原理，還需要應(yīng)用CAD、UG等計算機設(shè)計輔助軟件。參數(shù)化設(shè)計作為現(xiàn)代汽車底盤設(shè)計的主要方法，是汽車制造工業(yè)步入現(xiàn)代化、信息化的體現(xiàn)，也是促進汽車工業(yè)現(xiàn)代化和信息化發(fā)展的重要技術(shù)之一。

1 參數(shù)化設(shè)計的應(yīng)用軟件與基本思想

1.1 參數(shù)化設(shè)計應(yīng)用軟件

目前世界主流的參數(shù)化設(shè)計軟件有AutoCAD、Pro/Engineer、UGNX、CATIA和Solidworks等。這幾種參數(shù)化設(shè)計軟件各有特點，并在不同的參數(shù)化設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)了一定的市場份額。我國汽車底盤中參數(shù)化設(shè)計軟件應(yīng)用最多的當屬AutoCAD和UG。這些參數(shù)化設(shè)計軟件，有著智能化的特點，其應(yīng)用極大地提升了汽車底盤參數(shù)化設(shè)計的效率，為汽車工業(yè)的發(fā)展貢獻了巨大的力量。

1.1.1 AutoCAD軟件

AutoCAD是我國最常用的計算機輔助設(shè)計軟件，該軟件是由美國的Autodesk公司開發(fā)的。這種軟件應(yīng)用最便捷的視窗系統(tǒng)，即便設(shè)計人員不懂如何編程序，也能夠自由使用幾乎所有的制圖功能。AutoCAD在我國的廣泛應(yīng)用，使其在汽車底盤參數(shù)化設(shè)計中也得到了一定的應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，AutoCAD將向著智能化、多元化發(fā)展。其良好的開發(fā)性和支持計算機開發(fā)等特性，更是受到社會各界的一致好評。

1.1.2 UG軟件

UG是SiemensPLMSoftware公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。UG作為一個交互式CAD系統(tǒng)，在美國被廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)，經(jīng)過多年的技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展具備世界一流的技術(shù)能力。由于開發(fā)UG的EDS公司與美國通用汽車有著密切的關(guān)系，因此該系統(tǒng)與汽車工業(yè)結(jié)合緊密。相比于其他軟件，UG更加適合汽車工業(yè)的參數(shù)化設(shè)計。在汽車底盤參數(shù)化設(shè)計中，UG是比較常用的一款軟件，對汽車工業(yè)的發(fā)展做出了卓越的貢獻。

1.2 參數(shù)化設(shè)計的基本思想

傳統(tǒng)的汽車底盤設(shè)計中，由于零部件較多且汽車底盤對底盤各零部件的精度和契合度有著較高的要求，因此在設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計不符合設(shè)計要求而推翻重做的現(xiàn)象。參數(shù)化設(shè)計是利用計算機軟件，在設(shè)備設(shè)計時實現(xiàn)將現(xiàn)實中的設(shè)計參數(shù)轉(zhuǎn)換為計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，從而對設(shè)計效果進行模擬。參數(shù)化設(shè)計思想在汽車底盤設(shè)計中的應(yīng)用，極大地提升了汽車底盤的設(shè)計精度和設(shè)計效率。在進行參數(shù)化設(shè)計時，包含原始圖形創(chuàng)造、確定繪圖參數(shù)、由確定原始圖形參數(shù)與具體結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系、產(chǎn)生設(shè)計圖紙及相關(guān)文檔四個步驟。利用參數(shù)化技術(shù)進行設(shè)計可以十分容易地修改圖形，并能將以往某些產(chǎn)品設(shè)計的經(jīng)驗和知識繼承下來。設(shè)計者就可以把時間、精力集中于更具創(chuàng)造性的概念和整體設(shè)計上去，因此可以充分發(fā)揮創(chuàng)造力，提高設(shè)計效率。

2 參數(shù)化設(shè)計在底盤總布置中的實現(xiàn)

參數(shù)化設(shè)計在汽車底盤設(shè)計中的應(yīng)用，實現(xiàn)了汽車底盤設(shè)計的智能化。在進行參數(shù)化設(shè)計時，我們只要將新的汽車底盤參數(shù)輸入到系統(tǒng)中，計算機就能夠通過對所改變參數(shù)的讀取，對原始圖紙進行自動修改，并自動生成一張新的設(shè)計圖紙。這種設(shè)計方法不僅簡便、直觀，而且節(jié)約了底盤設(shè)計人員重復(fù)繪制圖紙的時間，極大地提升了汽車底盤的設(shè)計效率。

2.1 底盤坐標系的建立

進行汽車底盤參數(shù)化設(shè)計時，我們必須建立汽車底盤的坐標系，坐標系的建立不僅是參數(shù)化設(shè)計自動設(shè)計圖紙生成的基準，還是在進行裝配時對總成部件位置尺寸計算的標尺。

2.2 零部件參數(shù)化模型的建立

汽車底盤參數(shù)化設(shè)計是為了確定汽車底盤中各部件的尺寸和位置，因此我們需要建立零部件參數(shù)化模型。零部件參數(shù)化模型是汽車底盤總成基本結(jié)構(gòu)和空間位置的基礎(chǔ)，當我們對底盤參數(shù)進行部件空間位置和結(jié)構(gòu)參數(shù)修改后，系統(tǒng)可以依照修改基于參數(shù)化模型進行圖形繪制。汽車底盤零部件參數(shù)化模型的參數(shù)包含形體參數(shù)和位置參數(shù)兩部分，形體參數(shù)描述了部件的形狀，位置參數(shù)則描述部件在原始圖形中的位置。

2.3 參數(shù)化底盤總體裝配的實現(xiàn)

2.3.1 參數(shù)化底盤總體裝配關(guān)系的樹狀結(jié)構(gòu)

由于汽車的底盤是由很多零件構(gòu)成的，這些構(gòu)成組成汽車底盤的零件有著像樹狀的結(jié)構(gòu)特點，即小零件組成中型零件，中型零件組成大型零件，最后由大型零件構(gòu)成整個汽車底盤的結(jié)構(gòu)。因此，在參數(shù)化設(shè)計軟件中，利用這種底盤的樹狀結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化設(shè)計軟件對汽車底盤的智能化設(shè)計。在參數(shù)化底盤總體裝配關(guān)系的樹狀結(jié)構(gòu)中，每一個零件無論級別，都有明確的位置和形狀參數(shù)信息，通過對這些參數(shù)的更改，能夠幫助我們實現(xiàn)對汽車底盤的整體參數(shù)化設(shè)計總裝。

2.3.2 總成及零部件的裝配方式

在進行底盤總體裝配時，我們通常采用兩種裝配方式：通過坐標點裝配和通過約束裝配。坐標點裝配思路簡單，操作起來快捷方便，約束裝配在實現(xiàn)零部件間復(fù)雜的裝配關(guān)系時有著坐標點裝配無法比擬的優(yōu)勢。

2.3.3 裝配尺寸鏈

我們在應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計軟件進行汽車底盤的參數(shù)化設(shè)計時，只要修改一個零件的形狀或位置參數(shù)，就會使整體的汽車底盤設(shè)計出現(xiàn)改變。而裝配尺寸鏈，就是保證這種改變符合汽車底盤設(shè)計物理結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。通過裝配尺寸鏈，我們在更改參數(shù)時不僅能夠?qū)崿F(xiàn)更改零件的尺寸和位置調(diào)整，計算機系統(tǒng)還會對整體的設(shè)計進行合理修改，并自動生成合理的新設(shè)計圖紙。在參數(shù)化設(shè)計中，裝備春聯(lián)分為上下位置和前后位置兩個尺寸鏈，分別對應(yīng)側(cè)視圖和俯視圖的要求。

在底盤的這些尺寸鏈當中，“發(fā)動機—離合器—變速箱—傳動軸—后車橋”這一局部尺寸鏈是最為復(fù)雜的。當其中某一個部件的形位參數(shù)發(fā)生變化時，其余部件的位置也會隨之發(fā)生變化，這樣其位置參數(shù)就會產(chǎn)生一個變化量，不管是哪個位置尺寸鏈，這個變化量都要由傳動軸的長度與角度的變化量來抵消。從而保證了尺寸鏈上各部件在一個發(fā)生變化時，其它部件的位置會自動做出合適的調(diào)整，不會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。

2.4 干涉檢查與運動校核

汽車底盤是汽車的基礎(chǔ)部件之一，在汽車底盤的參數(shù)化設(shè)計時，需要對新的底盤裝備進行干涉檢查和運動校核。所謂干涉檢查就是對各部件之間的協(xié)作情況進行檢查，而運動校核則是對各部件的運動配合進行校核。汽車底盤參數(shù)化設(shè)計中，干涉檢查和運動校核包含發(fā)動機與前車橋的運動間隙校核以及前輪轉(zhuǎn)向的運動間隙校核兩方面內(nèi)容。發(fā)動機與前車橋的運動間隙校核能夠幫助我們發(fā)現(xiàn)前車橋與發(fā)動機油殼之間的運動干涉，如果存在嚴重的運動干涉，設(shè)計人員可以對其進行及時地修改，保證前車橋與發(fā)動機油殼之間的相對位置符合實際要求。前車輪的運動校核則是檢驗轉(zhuǎn)向輪與縱拉桿、車架間的運動間隙是否合適，如果出現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪和車架之間的運動干涉，則需要繼續(xù)進行參數(shù)調(diào)整，將轉(zhuǎn)向輪和車架之間的運動干涉降到最低。

3 建立支持參數(shù)化設(shè)計的汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫

進行汽車底盤的參數(shù)化設(shè)計時，我們需要導入原始圖形。原始圖形的導入有繪圖導入和參數(shù)數(shù)據(jù)庫調(diào)用兩種方式。導入繪制的原始圖形雖然生成快，比較簡單，但卻無法生成原始圖形的子變形圖，不利于設(shè)計人員的圖形設(shè)計。另外一種方法則是利用繪圖平臺中的圖形參數(shù)直接繪制出原始圖形，這種方法可以生成多個含不同原始圖形的衍生圖形，但由于設(shè)計系統(tǒng)中數(shù)據(jù)資源的限制，生成的原始圖形可能與設(shè)計人員的原始圖形要求有一定的差距。為了彌補這種差距，我們就要建立支持參數(shù)化設(shè)計的汽車參數(shù)數(shù)據(jù)庫。雖然數(shù)據(jù)庫建立過程比較繁瑣，并且是一個積累的過程，可一旦這個數(shù)據(jù)庫形成規(guī)模，將極大地方便設(shè)計人員對圖形的調(diào)用，提升汽車底盤參數(shù)化設(shè)計的效率。

綜上所述，汽車底盤參數(shù)化設(shè)計作為現(xiàn)代化的智能汽車底盤設(shè)計方法，受到汽車設(shè)計制造領(lǐng)域的高度重視。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車底盤中參數(shù)化設(shè)計已經(jīng)成為我國汽車底盤設(shè)計的主要應(yīng)用方法。相信隨著計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，汽車底盤參數(shù)化設(shè)計必然會越來越智能化，為我國汽車工業(yè)的繼續(xù)發(fā)展貢獻力量。

[1]王勝,李潤娟.參數(shù)化設(shè)計在汽車底盤總布置中的運用[J].裝備制造技術(shù),2014(03).

[2]王偉,路春光,劉偉民.基于 Pro/E二次開發(fā)的電動汽車底盤車架的參數(shù)化設(shè)計[J].汽車零部件,2013(09).