汽車設(shè)計流程及相關(guān)設(shè)計軟件(編輯修改稿)
2025-05-13 06:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 工作大多局限于計算機畫圖（Computer Aided Draft）和二維設(shè)計，只有個別企業(yè)的汽車模具設(shè)計和制造能力接近國際先進水平。此外，國內(nèi)也出現(xiàn)了一些擁有自主版權(quán)的軟件，如北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開發(fā)的CAD系統(tǒng)CAXA等，解決了生產(chǎn)中的一些問題，但還沒有得到很好的推廣和使用。 車身CAD技術(shù)基于PDM。在車身部件的開發(fā)中，可能會有多個車型設(shè)計要交替進行，產(chǎn)生多種數(shù)據(jù)版本，因此引入產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)，建立統(tǒng)一的CAD工程數(shù)據(jù)庫，消除車身開發(fā)中各部分內(nèi)部信息和數(shù)據(jù)間的矛盾和數(shù)據(jù)冗余，從而保證開發(fā)過程順利進行。 基于PDM的車身CAD集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由用戶層、應(yīng)用層、系統(tǒng)層、PDM系統(tǒng)集成層、異構(gòu)環(huán)境處理層組成。其中用戶層由處在集成環(huán)境中各人員組成包括設(shè)計人員、工藝人員、制造人員等。應(yīng)用層由CAX系統(tǒng)和用戶界面組成。PDM系統(tǒng)集成層是整個系統(tǒng)的核心，由具有數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)操作的應(yīng)用性軟件組成。異構(gòu)環(huán)境層提供了集成所需的網(wǎng)絡(luò)平臺、操作系統(tǒng)平臺、網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)傳輸與操作等功能。 汽車底盤CAD技術(shù) 汽車總布置是汽車設(shè)計中重要的一環(huán)，對汽車產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的作用?？傮w布置采用模塊化設(shè)計，模塊之間互相聯(lián)系，彼此間可以交換數(shù)據(jù)。 在進行布置設(shè)計時，都是在三維空間內(nèi)進行，因此必須確定零部件位置，這對建立整車坐標(biāo)系及總稱的坐標(biāo)系很有必要。在已建立的坐標(biāo)系中建立數(shù)學(xué)模型，用坐標(biāo)點的方法完成總稱裝配。待設(shè)計完成后，要進行干涉檢查，一般分為位置干涉檢查和運動干涉檢查。汽車動力性、操縱穩(wěn)定性、制動性都是性能分析的重要工作。 另外，汽車總布置CAD系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)庫、圖形庫為基礎(chǔ)的，設(shè)計過程中產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)對于今后的工作會有很大的幫助，節(jié)省工作量。總成圖形庫存儲的是與整車總布置密切相關(guān)的零部件，其數(shù)據(jù)包含了對總成的特征結(jié)構(gòu)和尺寸的描述?？偛贾脭?shù)據(jù)庫主要包含設(shè)計中一些中間參數(shù)和數(shù)學(xué)模型運行結(jié)果，具有動態(tài)性。 CAD技術(shù)在汽車輕量化中的應(yīng)用 汽車減小自重，不僅可以改善汽車的各項性能，還能降低油耗節(jié)省資源。有兩種途徑可實現(xiàn)汽車輕量化，一種是采用復(fù)合材料，另一種是減小汽車結(jié)構(gòu)尺寸。但不是為了保證汽車具有較高的安全性，采用縮小尺寸的方式必有一個界度。盡管現(xiàn)如今復(fù)合材料已經(jīng)廣泛用于汽車上，但是從整體上來說，還沒有完全達到節(jié)省資源的目的。一方面繼續(xù)研究性能更為優(yōu)越的輕量化材料，另一方面可以從設(shè)計方面入手。 目前CAD系統(tǒng)只能表示實體的幾何和拓?fù)湫畔ⅲ荒鼙硎静牧闲畔?。一個現(xiàn)代化的CAD系統(tǒng)應(yīng)該能建立實體內(nèi)部的材料信息，即在一個實體內(nèi)有著不同的材料結(jié)構(gòu)。而許多結(jié)構(gòu)部件要求材料性能在零件內(nèi)部隨位置變化而連續(xù)變化，這要做既能滿足零件的性能要求，又能節(jié)省大量材料。比如氣缸，其內(nèi)部承受高溫，因此可采用耐高溫材料——陶瓷，外部要求具有良好的延展性，可采用金屬，因此可以實現(xiàn)陶瓷材料和金屬基體間的雙向擴散，材料組成呈梯度變化。但是能夠同時進行幾何設(shè)計和材料設(shè)計的CAD技術(shù)，在國內(nèi)并沒有從理論走向?qū)嵺`，不過這將會成為今后CAD技術(shù)研究的新亮點。 汽車設(shè)計分析技術(shù)一、剛度和強度分析有限元法在機械結(jié)構(gòu)強度和剛度分析方面因具有較高的計算精度而到普遍采用，特別是在材料應(yīng)力應(yīng)變的線性范圍內(nèi)更是如此。另外，當(dāng)考慮機械應(yīng)力與熱應(yīng)力的偶合時，像ANSYS、NASTRAN等大型軟件都提供了極為方便的分析手段。（1）車架和車身的強度和剛度分析：車架和車身是汽車中結(jié)構(gòu)和受力都較復(fù)雜的部件，對于全承載式的客車車身更是如此。車架和車身有限元分析的目的在于提高其承載能力和抗變形能力、減輕其自身重量并節(jié)省材料。另外，就整個汽車而言，當(dāng)車架和車身重量減輕后，整車重量也隨之降低，從而改善整車的動力性和經(jīng)濟性等性能。（2）齒輪的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力分析：齒輪是汽車發(fā)動機和傳動系中普遍采用的傳動零件。通過對齒輪齒根彎曲應(yīng)力和齒面接觸應(yīng)力的分析，優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高齒輪的承載載力和使用壽命。（3）發(fā)動機零件的應(yīng)力分析：以發(fā)動機的缸蓋為例，其工作工程中不僅受到氣缸內(nèi)高壓氣體的作用，還會產(chǎn)生復(fù)雜的熱應(yīng)力。缸蓋開裂事件時有發(fā)生。如果僅采用在開裂處局部加強的辦法加以改進，無法從根本上解決問題。有限元法提供了解決這一問題的根本途徑。二、NVH分析近年來，隨著人們環(huán)保意識的增強，對汽車提出了更高要求。為此，國際汽車界制定NVH標(biāo)準(zhǔn)，即噪音(Noise)、振動(Vibration)、平穩(wěn)(Harshness)三項標(biāo)準(zhǔn)，通俗稱為乘坐轎車的“舒適感”。對NVH標(biāo)準(zhǔn)的
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