浅谈应用参数化设计在汽车底盘布置中的地位

倪飞

摘 要：阐述了汽车参数数据库及参数化绘图的设计思想.并以此为基础，将传统的经验设计方法与计算机辅助设计有机地结合在一起，实现了汽车参数化设计，并在汽车底盘总布置中得到了应用。

关键词：汽车 数据库 总布置 参数化设计

一、国外用于汽车设计的计算机软件日臻成熟

如在汽车设计参数数据库管理方面和参数化绘图方面，都取得了成功的应用。国内汽车设计人员通常是按照经验设计的方法，参照同级类似的汽车来获得有关的设计参数，然后利用计算机绘制总布置图及各总成、部件结构图。由于国内外同级类似的汽车数目庞大，所以仅仅依靠设计人员的手工查阅或实验测绘，不仅费时费力，而且难以对大量同类汽车作合理的比较，以至于获取的参数未必合理，从而影响到设计的质量。[1]

二、汽车参数数据库管理系统

汽车参数数据库是汽车参数化设计软件的基础部分，汽车设计者通过它可快速获取设计车型的必要参数，从而对汽车的底盘部分及总成部件实现参数化设计。[2]

1.汽车参数数据库的整体结构

汽车参数数据库是一个庞大的数据库体系，它包括数据记录的增加、删除、修改以及汽车主要参数的确定、浏览等多种功能。在汽车参数数据库管理系统中，我们建立了比较健全的数据库体系，在主菜单“数据库”中的“轿车”、“客车”、“货车”、“特种车”、“发动机”、“轮胎”子项中分别存放了国内外现有各类汽车的整车参数、发动机参数及轮胎参数，因此，主菜单“数据库”为汽车设计者们快速查询、浏览汽车及总成参数提供了极大的方便。为了不断丰富数据库中的汽车及总成记录，在汽车参数数据库管理系统的主菜单中设置了“记录变更”一项，用户可以随时增加、删除和修改数据库中的记录。汽车参数数据库管理系统最主要的功能是为了确定整车及各部件的有关参数，因此，在本系统中，“整车参数”、“部件设计”以及“设计浏览”等主菜单项中包含的所有程序内容都是为了快速有效地确定相应参数开发的。[3]

2.整车参数的确定过程

首先，按设计者的意愿输入所要设计车型的部分参数或全部参数，提供所输入参数的条件范围查询汽车参数数据库，将满足条件的所有汽车的整车参数显示在屏幕上。为了使被查询出的各汽车参数具有更客观的参考价值，对这些汽车的参数分别予以统计，暂按算术平均法来计算。设计者可以将原始初定的汽车参数与查询出的各汽车参数统计结果作对照，从而选择出适合于所开发车型的有关参数。

3.各总成部件的选型、设计过程在整车参数确定完毕之后，依据整车参数及其他一些辅助条件，我们基本上可以进行对底盘各总成部件的设计。总成部件的設计可分为两种情况：一种是总成部件的选型；一种是总成部件的设计计算。参数传送为使在运行参数化绘图程序模块时能够自动生成汽车底盘总布置图，需要把由数据库确定的参数传送到参数化绘图模块当中。在“设计浏览”菜单中增加了“CAD 数据保存”项。在汽车的所有参数都确定完毕后，只要选取此菜单项，计算机就会自动将数据库中的参数贮存到相应的TXT 文件中，AUTOCAD 环境下只要打开这些TXT 文件就会自动生成图形，从而可以在此基础上进行参数化绘图工作。

三、底盘总布置参数化绘图模块

1.底盘总布置参数化绘图过程

在进行参数化设计之前，首先要建立底盘各总成部件的图形库，图形库中的每个图形都利用CAD 中的Block 等命令被定义成图形块，这些图形块可以随时被提取出来，按设计要求布置在总布置图的适当位置。当根据汽车参数数据库管理系统确定的参数绘制出的底盘总布置图不符合设计要求时，就需对各总成部件的形位尺寸进行适当的修改。为此，我们利用DCL 语言编制了人机交互式窗口。当按默认参数绘图时，用户不必向对话框中输入任何参数，只需点击对话框中的“图形显示”按钮，计算机就会自动打开贮存汽车参数（这些参数在汽车数据库管理系统中确定）TXT 文件，从CAD的“图形库”中提取汽车底盘的各总成部件图形，按照汽车总布置的一般原则，利用参数驱动机制自动生成汽车底盘布置图形。3.2 运动校核对于发动机前置，后轮驱动的汽车系统来说，发动机总是要布置在前车桥的上方，而前车桥在汽车行驶时是上下跳动的，在布置发动机时就要求油箱底壳与前车桥之间应留有足够空间。为了验证发动机的布置位置是否合理，用户可以通过改变前钢板弹簧的厚度（代表弹性变形）来模拟前车桥上下跳动时的情形，当前车桥向下跳动时，弹簧变形量减少（相当于厚度增加），此时，发动机与前车桥间的空间增大；当前车桥向上跳动时，弹簧变形量增大（相当于厚度减少），此时，发动机与前车桥间的空间减少。前轮转向时的运动校核通常是汽车总布置设计必须进行的工作，其目的是为了检查转向轮与纵拉杆、车架之间的运动间隙是否够。利用汽车参数化绘图模块进行前轮转向的运动校核时，用户只要选取任一个前轮，输入一定的转向角度，然后点取“图形显示”按钮，计算机便会根据汽车左右

转向轮与转弯半径的关系计算出另一个转向轮的转向角度，并自动生成修改之后的底盘布置图。这样，用户能够很轻松地检查前轮转向时的运动间隙，可以任意改变转向轮角度多次进行运动校核。

结语

开发的汽车参数数据库及参数化设计软件能够实现如下功能：

1.运用汽车参数数据库管理系统，设计人员能够轻松快捷地按自己的意愿查询出国内外各种车型的整车参数，

同时也能快速浏览汽车标准部件的有关数据。更为重要的是，本系统将传统的汽车经验设计手段成功地移植到了计算机上，可以快速确定出所要设计车型的整车参数，并可以对汽车底盘的各总成部件进行有对照性的选型和设计。

2.通过使用汽车参数化设计软件，设计人员可以不断改变各总成部件的形位尺寸数据，从而随心所欲地对汽车底盘进行总布置，直到满足为止。另外，通过改变输入参数，可以对各总成部件进行运动校核，不仅直观，而且准确。

参考文献

[1]秦玉学，宋振寰，单宝峰.汽车底盘设计中参数化技术的运用[J].机械设计与制造，2002（06）：73-75.

[2]张健，雷雨成.基于UG 的客车底盘三维参数化总布置设计系统[J].汽车技术，2001（09）：22-26.

[3]赵丕云，宋晓琳，许伟.基于VB 的客车底盘总布置参数化设计系统