汽车底盘中参数化设计研究

王郡成张红

1、北汽福田汽车股份有限公司诸城奥铃汽车厂 2、山东潍坊工商职业学院

汽车底盘是汽车的基础部件，随着汽车工业的发展，人们对汽车底盘的质量和性能要求越来越高。现如今的汽车底盘设计制造技术，相比于传统的汽车底盘设计技术，不仅设计质量更高，而且设计精度也更好。参数化设计在汽车底盘设计中的应用，极大地促进了汽车工业的发展。参数化设计是智能化和集成化结合的设计过程，在汽车底盘参数化设计中，不仅需要应用到汽车底盘设计的基本原理，还需要应用CAD、UG等计算机设计辅助软件。参数化设计作为现代汽车底盘设计的主要方法，是汽车制造工业步入现代化、信息化的体现，也是促进汽车工业现代化和信息化发展的重要技术之一。

1 参数化设计的应用软件与基本思想

1.1 参数化设计应用软件

目前世界主流的参数化设计软件有AutoCAD、Pro/Engineer、UGNX、CATIA和Solidworks等。这几种参数化设计软件各有特点，并在不同的参数化设计领域占据了一定的市场份额。我国汽车底盘中参数化设计软件应用最多的当属AutoCAD和UG。这些参数化设计软件，有着智能化的特点，其应用极大地提升了汽车底盘参数化设计的效率，为汽车工业的发展贡献了巨大的力量。

1.1.1 AutoCAD软件

AutoCAD是我国最常用的计算机辅助设计软件，该软件是由美国的Autodesk公司开发的。这种软件应用最便捷的视窗系统，即便设计人员不懂如何编程序，也能够自由使用几乎所有的制图功能。AutoCAD在我国的广泛应用，使其在汽车底盘参数化设计中也得到了一定的应用。随着计算机技术的发展，AutoCAD将向着智能化、多元化发展。其良好的开发性和支持计算机开发等特性，更是受到社会各界的一致好评。

1.1.2 UG软件

UG是SiemensPLMSoftware公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG作为一个交互式CAD系统，在美国被广泛应用于航空航天工业，经过多年的技术应用和发展具备世界一流的技术能力。由于开发UG的EDS公司与美国通用汽车有着密切的关系，因此该系统与汽车工业结合紧密。相比于其他软件，UG更加适合汽车工业的参数化设计。在汽车底盘参数化设计中，UG是比较常用的一款软件，对汽车工业的发展做出了卓越的贡献。

1.2 参数化设计的基本思想

传统的汽车底盘设计中，由于零部件较多且汽车底盘对底盘各零部件的精度和契合度有着较高的要求，因此在设计中经常出现设计不符合设计要求而推翻重做的现象。参数化设计是利用计算机软件，在设备设计时实现将现实中的设计参数转换为计算机结构设计参数，从而对设计效果进行模拟。参数化设计思想在汽车底盘设计中的应用，极大地提升了汽车底盘的设计精度和设计效率。在进行参数化设计时，包含原始图形创造、确定绘图参数、由确定原始图形参数与具体结构参数之间的关系、产生设计图纸及相关文档四个步骤。利用参数化技术进行设计可以十分容易地修改图形，并能将以往某些产品设计的经验和知识继承下来。设计者就可以把时间、精力集中于更具创造性的概念和整体设计上去，因此可以充分发挥创造力，提高设计效率。

2 参数化设计在底盘总布置中的实现

参数化设计在汽车底盘设计中的应用，实现了汽车底盘设计的智能化。在进行参数化设计时，我们只要将新的汽车底盘参数输入到系统中，计算机就能够通过对所改变参数的读取，对原始图纸进行自动修改，并自动生成一张新的设计图纸。这种设计方法不仅简便、直观，而且节约了底盘设计人员重复绘制图纸的时间，极大地提升了汽车底盘的设计效率。

2.1 底盘坐标系的建立

进行汽车底盘参数化设计时，我们必须建立汽车底盘的坐标系，坐标系的建立不仅是参数化设计自动设计图纸生成的基准，还是在进行装配时对总成部件位置尺寸计算的标尺。

2.2 零部件参数化模型的建立

汽车底盘参数化设计是为了确定汽车底盘中各部件的尺寸和位置，因此我们需要建立零部件参数化模型。零部件参数化模型是汽车底盘总成基本结构和空间位置的基础，当我们对底盘参数进行部件空间位置和结构参数修改后，系统可以依照修改基于参数化模型进行图形绘制。汽车底盘零部件参数化模型的参数包含形体参数和位置参数两部分，形体参数描述了部件的形状，位置参数则描述部件在原始图形中的位置。

2.3 参数化底盘总体装配的实现

2.3.1 参数化底盘总体装配关系的树状结构

由于汽车的底盘是由很多零件构成的，这些构成组成汽车底盘的零件有着像树状的结构特点，即小零件组成中型零件，中型零件组成大型零件，最后由大型零件构成整个汽车底盘的结构。因此，在参数化设计软件中，利用这种底盘的树状结构，能够实现参数化设计软件对汽车底盘的智能化设计。在参数化底盘总体装配关系的树状结构中，每一个零件无论级别，都有明确的位置和形状参数信息，通过对这些参数的更改，能够帮助我们实现对汽车底盘的整体参数化设计总装。

2.3.2 总成及零部件的装配方式

在进行底盘总体装配时，我们通常采用两种装配方式：通过坐标点装配和通过约束装配。坐标点装配思路简单，操作起来快捷方便，约束装配在实现零部件间复杂的装配关系时有着坐标点装配无法比拟的优势。

2.3.3 装配尺寸链

我们在应用参数化设计软件进行汽车底盘的参数化设计时，只要修改一个零件的形状或位置参数，就会使整体的汽车底盘设计出现改变。而装配尺寸链，就是保证这种改变符合汽车底盘设计物理结构的关键因素。通过装配尺寸链，我们在更改参数时不仅能够实现更改零件的尺寸和位置调整，计算机系统还会对整体的设计进行合理修改，并自动生成合理的新设计图纸。在参数化设计中，装备春联分为上下位置和前后位置两个尺寸链，分别对应侧视图和俯视图的要求。

在底盘的这些尺寸链当中，“发动机—离合器—变速箱—传动轴—后车桥”这一局部尺寸链是最为复杂的。当其中某一个部件的形位参数发生变化时，其余部件的位置也会随之发生变化，这样其位置参数就会产生一个变化量，不管是哪个位置尺寸链，这个变化量都要由传动轴的长度与角度的变化量来抵消。从而保证了尺寸链上各部件在一个发生变化时，其它部件的位置会自动做出合适的调整，不会出现干涉现象。

2.4 干涉检查与运动校核

汽车底盘是汽车的基础部件之一，在汽车底盘的参数化设计时，需要对新的底盘装备进行干涉检查和运动校核。所谓干涉检查就是对各部件之间的协作情况进行检查，而运动校核则是对各部件的运动配合进行校核。汽车底盘参数化设计中，干涉检查和运动校核包含发动机与前车桥的运动间隙校核以及前轮转向的运动间隙校核两方面内容。发动机与前车桥的运动间隙校核能够帮助我们发现前车桥与发动机油壳之间的运动干涉，如果存在严重的运动干涉，设计人员可以对其进行及时地修改，保证前车桥与发动机油壳之间的相对位置符合实际要求。前车轮的运动校核则是检验转向轮与纵拉杆、车架间的运动间隙是否合适，如果出现转向轮和车架之间的运动干涉，则需要继续进行参数调整，将转向轮和车架之间的运动干涉降到最低。

3 建立支持参数化设计的汽车参数数据库

进行汽车底盘的参数化设计时，我们需要导入原始图形。原始图形的导入有绘图导入和参数数据库调用两种方式。导入绘制的原始图形虽然生成快，比较简单，但却无法生成原始图形的子变形图，不利于设计人员的图形设计。另外一种方法则是利用绘图平台中的图形参数直接绘制出原始图形，这种方法可以生成多个含不同原始图形的衍生图形，但由于设计系统中数据资源的限制，生成的原始图形可能与设计人员的原始图形要求有一定的差距。为了弥补这种差距，我们就要建立支持参数化设计的汽车参数数据库。虽然数据库建立过程比较繁琐，并且是一个积累的过程，可一旦这个数据库形成规模，将极大地方便设计人员对图形的调用，提升汽车底盘参数化设计的效率。

综上所述，汽车底盘参数化设计作为现代化的智能汽车底盘设计方法，受到汽车设计制造领域的高度重视。随着我国汽车工业的发展，汽车底盘中参数化设计已经成为我国汽车底盘设计的主要应用方法。相信随着计算机软件技术的发展，汽车底盘参数化设计必然会越来越智能化，为我国汽车工业的继续发展贡献力量。

[1]王胜,李润娟.参数化设计在汽车底盘总布置中的运用[J].装备制造技术,2014(03).

[2]王伟,路春光,刘伟民.基于 Pro/E二次开发的电动汽车底盘车架的参数化设计[J].汽车零部件,2013(09).