基于Pro/ENGINEER的卡車三維參數(shù)化總布置設(shè)計系統(tǒng)

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圖４ 骨架空間占位進(jìn)行(排氣)零件設(shè)計

    可以使用骨架在不開發(fā)元件的情況下，創(chuàng)建組件的三維布局、模擬運動、空間設(shè)計并顯示組件設(shè)計。然后，使用該骨架作為中心參照，通過將信息經(jīng)組件結(jié)構(gòu)向下傳遞，就可以改變該骨架以更新元件。同時在開發(fā)下級模型時就可以使用組件中的這些塊臨時地開發(fā)空間聲明，如圖４所示在骨架模型中直接進(jìn)行排氣系統(tǒng)的設(shè)計。約束裝配（Assembly）可以實現(xiàn)的形式可分為貼合、對齊、定向、插入等來實現(xiàn)元件間的組合。
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圖５

4.9 干涉檢查及基本運動校核
    在進(jìn)行總布置設(shè)計時，一項重要的工作就是對各相對運動的零部件進(jìn)行運動校核。其中包括轉(zhuǎn)向輪極限轉(zhuǎn)角和鋼板彈簧極限動載時的運動干涉情況。在Pro/ENGINEER中，干涉檢查是靜態(tài)的，只有當(dāng)用戶發(fā)出命令時才進(jìn)行。但可以通過Analysis中的Modle Analysis來輸入一定參數(shù)，從而進(jìn)行初步分析。鋼板彈簧是卡車底盤廣泛采用的懸架型式之一。對于發(fā)動機(jī)前置車型，前鋼板彈簧的極限上跳可能與布置在其上方的發(fā)動機(jī)油底殼發(fā)生干涉；對于后驅(qū)動車型，后鋼板彈簧的調(diào)動范圍將影響與后橋凸緣相連的傳動軸參數(shù)的設(shè)計選擇。因此必須對鋼板彈簧的運動進(jìn)行校核。通過將正反彎曲的兩段圓弧前輪轉(zhuǎn)向的運動校核是總布置設(shè)計必須進(jìn)行的工作，其目的是檢查轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向直拉桿、車架之間的運動間隙。車輪運動實際是由轉(zhuǎn)向節(jié)繞主銷的轉(zhuǎn)動引起的。在進(jìn)行車輪裝配時，我們通過引入曲線與曲面約束來進(jìn)行模擬運動。這樣，在進(jìn)行車輪轉(zhuǎn)向的檢查時，只要調(diào)整轉(zhuǎn)向節(jié)與前軸之間定義的Angle約束的角度大小，就可以實現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向角度的調(diào)整，還可以得到任意角度下車輪與轉(zhuǎn)向直拉桿、車架等的運動間隙情況。
4.10 質(zhì)量參數(shù)計算
    汽車的質(zhì)量參數(shù)是總布置設(shè)計必須考慮和確定的參數(shù)。它直接影響著汽車的性能和型式。
, _- D, S: C& A5 o7 M    在Pro/ENGINEER中已經(jīng)提供了計算整車總質(zhì)量及質(zhì)心坐標(biāo)的菜單，計算對象為零件、裝配部件以及裝配樹中包含的實體，利用該模塊可以計算和控制他們的質(zhì)量和其他質(zhì)量參數(shù)，如體積、質(zhì)心以及轉(zhuǎn)動慣量等。該模塊既可以計算整個零件和裝配體，也可以有選擇地計算其中一部分實體或裝配部件。當(dāng)我們采用相同的模板（含相同的質(zhì)量單位、基準(zhǔn)等），運行相應(yīng)的模塊，則可以進(jìn)行總布置中所有質(zhì)量參數(shù)的迅速計算。
% _% o( U, S) |9 L! {/ V, I5 三維圖的轉(zhuǎn)化
    Pro/ENGINEER中提供了相應(yīng)的功能模塊來創(chuàng)建三維實體零件所對應(yīng)的各種工程圖。工程圖中的各個視圖以及三維實體都是相互關(guān)聯(lián)的，如果在一個視圖中修改了尺寸，那么所有視圖、實體模型中的相關(guān)部分都會被更新并且重新生成，反之亦然。各種尺寸標(biāo)注、注釋、表格和文本等都可以經(jīng)過約定和共用模板進(jìn)行操作。完成三維模型建模，確定各部件總成狀態(tài)后，就可以從整車模型中取出所需的零件、部件的三維模型，并轉(zhuǎn)化為二維工程圖，同時，分總成可以通過建立連接關(guān)系，自動生成相應(yīng)的明細(xì)表。
. Z+ R- e' Y% C7 n+ [* f* {# t6  零部件圖形庫與參數(shù)數(shù)據(jù)庫
9 k' V, C9 p0 |; I) o1 I6.1  整車零部件三維參數(shù)化模型庫
    產(chǎn)品系列化、零部件通用化和零件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化是汽車設(shè)計的基本要求之一，也是平臺化戰(zhàn)略的特點之一。對于整車的變形設(shè)計，其零部件更是具有很大程度的繼承性。對于特定的企業(yè)尤其如此。為提高裝配設(shè)計效率和已設(shè)計零件的使用率，有必要建立整車各相關(guān)零部件模型庫，其中的零部件能夠表示底盤零部件常見的結(jié)構(gòu)形式，模型的總體參數(shù)實現(xiàn)參數(shù)化。當(dāng)設(shè)計零件的基本拓?fù)湫螤钆c模型庫中標(biāo)準(zhǔn)零件相同時，則可以直接調(diào)用模型庫中的模型進(jìn)行參數(shù)修改，使整車總布置設(shè)計效率得到了極大的提高。同時，該模型庫也是開放的，設(shè)計人員不僅可以調(diào)用模型庫中已有的模型，還可以把新結(jié)構(gòu)形式的零部件添加到模型庫中，準(zhǔn)確并完善的零部件數(shù)據(jù)庫使我們的總布置工作如同“堆積木”，實現(xiàn)模塊化操作，效率會更高。
: R) v$ c$ l0 F8 A0 W! b& _# B6.2  整車車型參數(shù)數(shù)據(jù)庫
    汽車設(shè)計在某種程度上也是一種積累的過程。企業(yè)已有產(chǎn)品以及國內(nèi)外樣車的車型數(shù)據(jù)，蘊涵著設(shè)計者的經(jīng)驗和知識，對于設(shè)計新產(chǎn)品具有很重要的借鑒作用。車型參數(shù)數(shù)據(jù)庫將車型尺寸及結(jié)構(gòu)型式數(shù)據(jù)信息和產(chǎn)品開發(fā)過程集成起來，創(chuàng)造出一種透明度很高的虛擬環(huán)境，能適應(yīng)復(fù)雜多變的變型設(shè)計的需求，保證在整個產(chǎn)品生命周期中使產(chǎn)品數(shù)據(jù)具有一致性定義的條件下，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)據(jù)管理和過程控制。除車型基本參數(shù)外，對于發(fā)動機(jī)和變速器等與整車基本性能密切相關(guān)的總成，他們的性能參數(shù)也分別進(jìn)行了建庫工作，以便于在整車總布置時進(jìn)行匹配和選型。
6.3  整車設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)庫
    進(jìn)行汽車設(shè)計時，無論是尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)，還是性能參數(shù)，都必須首先滿足相關(guān)法規(guī)的要求。滿足技術(shù)法規(guī)要求是整車總布置設(shè)計的前提和基本出發(fā)點之一。為此，我們將與整車設(shè)計、部件設(shè)計相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、ISO標(biāo)準(zhǔn)等以網(wǎng)頁的形式集成到整車總布置設(shè)計系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)可以隨時調(diào)用和查閱。
( Z9 x7 j; w- l) Z2 I# b$ J% J/ y7 結(jié)束語
    總布置分為兩部分——總體布置（Package）和部件布置（Lay out）。設(shè)計人員人人都做總布置，做部件布置（Lay out）人更多。部件布置工作做得很細(xì)，因此局部結(jié)構(gòu)很精細(xì)，產(chǎn)品檔次高。
1 @8 e* ]) \+ Z8 O) ~5 `    （1）在建立整車三維參數(shù)化圖形庫、整車車型參數(shù)數(shù)據(jù)庫、整車設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)庫的基礎(chǔ)上，通過Pro/ENGINEER軟件進(jìn)行二次開發(fā)，建立了集成于Pro/ENGINEER環(huán)境下的卡車整車參數(shù)化三維參數(shù)總布置設(shè)計系統(tǒng)。
    （2）該系統(tǒng)具有人機(jī)界面友好、使用方便、內(nèi)核程序完善等特點，零部件圖形庫和數(shù)據(jù)庫都具有良好的開放性和可拓展型，已具備良好的軟件構(gòu)架。
    （3）該軟件的研制將大幅度提高卡車整車總布置設(shè)計、變型設(shè)計的水平和速度，有效縮短開始周期，超前并動態(tài)地發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，很好地適應(yīng)了卡車多品種快速適應(yīng)市場的特點。
    （4）系統(tǒng)的研制在一定程度上實現(xiàn)了卡車的虛擬設(shè)計與虛擬開發(fā)。
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