CN1750009A - 一种计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要是涉及一种计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法，其步骤如下：1)建立轿车底盘总成三维参数化模型库；抽取各零部件的总体参数，通过这些总体参数控制零部件的简化模型，进行变量化、参数化设计，在底盘装配时，通过修改相应参数就可以实现汽车零部件的快速布置和基本结构尺寸的动态修改；2)确定轿车底盘装配树形结构；3)确定轿车底盘总成装配方式；底盘的总体结构和总成，采用自顶向下的设计方式进行组织，零件装配的基本方式为坐标点装配。本发明的有益效果是，可以很好地发挥其对设计活动的支持和指导作用，提高轿车底盘总体布置的效率和质量，促进轿车底盘产品的技术升级，适应快速多变的国际国内市场。

Description

一种计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法

所属技术领域

本发明涉及计算机技术中的三维CAD及其二次开发技术领域，主要是利用三维CAD及其二次开发技术的一种计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法。

背景技术

目前，以CAD/CAE/CAM为代表的现代汽车设计方法正逐渐代替传统的设计方法。三维下的CAD可以有效地克服二维状态下零部件几何关系和运动关系无法清晰、直观表达的弊端，产品开发周期普遍缩短，设计质量也得到大大提高。以依据算法的结构性能分析和计算机辅助绘图为主要特征的传统CAD技术在产品设计中的成功应用，引起设计领域内的一场深刻变革。但是通用CAD软件中纯几何的信息无法很好地反映工程实际。同时由于现行CAD系统大部分采用标准的键盘和鼠标作为输入设备，对使用者提出了很高的专业技能要求，很难实现流畅的人机交互，限制了设计者的创造性思维。而且，系统操作的复杂性也使设计师无法在短时间内对众多的设计方案进行全面、综合地考察。

汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，即总体设计参数的选择和各总成及部件在统一的整车系统中的布置。汽车底盘作为和发动机、车身并列的三大总成之一，对于汽车的质量和性能具有举足轻重的作用。底盘总布置是汽车总体设计不可或缺的重要组成部分。

发明内容

为了克服了通用CAD软件不能很好地支持工程设计的弊端，本发明提供了一种利用三维CAD及其二次开发技术的计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法，建立轿车底盘总成三维参数化模型库。实现底盘总成在三维环境下的快速布置与参数化修改。在总成位置及尺寸变化时，实现各总成位置及参数之间相应变化，保持了各总成之间的相关性。在总布置过程中，还可按照设计原则或知识检查各零部件之间是否存在静态干涉和间隙大小。本发明大大提高了轿车底盘总布置装配的效率和质量，为轿车底盘的虚拟设计和虚拟开发创造了条件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案。这种计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法，其步骤如下：1)采用三维CAD参数化建模技术，建立轿车底盘总成三维参数化模型库；抽取各零部件的总体参数，即与总布置有关的基本结构参数，通过这些总体参数控制零部件的简化模型，进行变量化、参数化设计，在底盘装配时，通过修改相应参数就可以实现汽车零部件的快速布置和基本结构尺寸的动态修改；2)确定轿车底盘装配树形结构；3)确定轿车底盘总成装配方式；底盘的总体结构和总成，采用自顶向下的设计方式进行组织，零件装配的基本方式为坐标点装配；4)采用装配相关性驱动技术及CAD二次开发技术，实现各分总成在底盘大总成中的快速布置及参数化修改。

本发明的有益效果是，可以很好地发挥其对设计活动的支持和指导作用，提高轿车底盘总体布置的效率和质量，促进轿车底盘产品的技术升级，适应快速多变的国际国内市场。

附图说明

图1是总布置装配关系树型结构示意图。

图2是总成装配流程图。

其中，A：当前总成，B：装配A所依赖的总成，C：当前装配体中除A外的其他总成，W：当前总装配体。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

本发明所述的这种利用三维CAD及其二次开发技术的计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法，其步骤如下：

1、建立轿车底盘总成三维参数化模型库

抽取各零部件的总体参数，即与总布置有关的基本结构参数，如表征零部件外形轮廓的长、宽、高等尺寸，零部件的定位基准等。通过这些总体参数控制零部件的简化模型，进行变量化、参数化设计。在底盘装配时，通过修改相应参数就可以实现汽车零部件的快速布置和基本结构尺寸的动态修改。

2、确定轿车底盘装配树形结构

在装配体中各个总成的零件和子部件之间构成了装配关系树。在建立底盘装配模型之前，需要先建立好底盘参数化总装配的树型结构，如图1所示。参数化总装配树型结构的根节点为所要建立的底盘文件，各大总成作为树型结构的一级子节点，对于复杂的总成还有二级甚至三级子接点。父节点与子节点之间的关系由相关参数联系，这些参数包括配合参数和安装定位参数(尺寸参数、位置参数)。

3、确定轿车底盘总成装配方式

底盘的总体结构，采用自顶向下的设计方式进行组织；对于总成，如果需要重新设计，则采用和总体结构相同的组织方式；如果总成系沿用件，则完全没有必要再进行设计，只需将已有总成通过合理的方式装配到底盘上。总成下分总成的设计也可采用相同的方式来决定使用何种设计方式。零件装配的基本方式为坐标点装配。

4、实现各分总成在底盘大总成中的快速布置及参数化修改

各分总成在底盘坐标系中的位置采用两种装配方式引入：坐标点装配和通过约束装配.各分总成在底盘坐标系中的装配关系包括平移和旋转，若令T表示平移，R_x表示绕x轴旋转α角，R_y表示绕y轴旋转β角，R_z表示绕z轴旋转γ角，则底盘坐标系中一点P(x，y，z)经过平移和旋转后变为P′(x′，y′，z′)，这两点之间的关系为：

         (x′，y′，z′，1)＝(x，y，z，1)·T·R_x·R_y·R_z    (1)

R_x、R_y、R_z的乘积顺序依绕x、y、z轴的旋转次序确定排列先后，式中：

$T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ \mathrm{\Δx}& \mathrm{\Δy}& \mathrm{\Δz}& 1\end{array}\right]$

$R_x=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}& 0\\ 0& -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

$R_y=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\β}& 0& -\sin \mathrm{\β}& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ \sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

$R_z=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\γ}& 0& 0\\ -\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

为了实现汽车底盘的变型设计，除了要有大量的三维参数化图形库外，还必须建立零部件之间的关联关系，即实现底盘总布置装配设计的相关性。为了实现底盘装配的相关性，在Pro/E环境下采用Pro/TOOLKIT技术进行二次开发，采用Interpart Expressions和MatingConditions技术对底盘总体装配结构进行规划和控制。装配流程图如图2所示。

Claims (3)

1、一种计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法，其特征在于：主要步骤如下：

1)采用三维CAD参数化建模技术，建立轿车底盘总成三维参数化模型库；抽取各零部件的总体参数，即与总布置有关的基本结构参数，通过这些总体参数控制零部件的简化模型，进行变量化、参数化设计，在底盘装配时，通过修改相应参数就可以实现汽车零部件的快速布置和基本结构尺寸的动态修改；

2)确定轿车底盘装配树形结构；

3)确定轿车底盘总成装配方式；底盘的总体结构和总成，采用自顶向下的设计方式进行组织，零件装配的基本方式为坐标点装配；

4)采用装配相关性驱动技术及CAD二次开发技术，实现各分总成在底盘大总成中的快速布置及参数化修改。

2、根据权利要求1所述的计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法，其特征在于：确定轿车底盘装配树形结构：在装配体中各个总成的零件和子部件之间构成了装配关系树，参数化总装配树型结构的根节点为所要建立的底盘文件，各大总成作为树型结构的一级子节点，对于复杂的总成还有二级甚至三级子接点，父节点与子节点之间的关系由相关参数联系，这些参数包括配合参数和安装定位参数。

3、根据权利要求1所述的计算机辅助的轿车底盘总布置的实现方法，其特征在于：实现各分总成在底盘大总成中的快速布置及参数化修改：各分总成在底盘坐标系中的位置采用两种装配方式引入：坐标点装配和通过约束装配，各分总成在底盘坐标系中的装配关系包括平移和旋转，若令T表示平移，R_x表示绕x轴旋转α角，R_y表示绕y轴旋转β角，R_z表示绕z轴旋转γ角，则底盘坐标系中一点P(x，y，z)经过平移和旋转后变为P′(x′，y′，z′)，这两点之间的关系为：

                (x′，y′，z′，1)＝(x，y，z，1)·T·R_x·R_y·R_z       (1)

R_x、R_y、R_z的乘积顺序依绕x、y、z轴的旋转次序确定排列先后，式中：

$T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ \mathrm{\Δx}& \mathrm{\Δy}& \mathrm{\Δz}& 1\end{array}\right]$

$R_x=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}& 0\\ 0& -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

$R_y=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\β}& 0& -\sin \mathrm{\β}& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ \sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

$R_z=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\γ}& 0& 0\\ -\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right].$

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