基于CATIA模拟仿真在汽车空调设计中的运用研究

许振华，祖润青，马建文，吴远培

（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

基于CATIA模拟仿真在汽车空调设计中的运用研究

许振华，祖润青，马建文，吴远培

（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

汽车空调模式盘涉及吹面、吹脚和除霜，需要带动两个风门以上的耦合运动，精度要求高，设计难度大。利用CATIA三维设计建立空调模式三维数模，并利用CATIA运动仿真模块建立仿真模型，可提高数据的精确度和准确性，同时提高了工作效率，节省了开发费用。

汽车空调；CATIA；仿真分析；模式盘；HVAC总成

随着汽车行业的快速发展，乘客对舒适性的要求越来越高，如何提高乘客的舒适性，成为汽车设计的焦点。空调作为保证舒适性的最重要的产品之一。汽车空调模式涉及吹面、吹脚和除霜功能，为节省成本需要两个风门以上联动耦合运动，精度要求高，设计难度大，以往AUTOCAD在三维设计产品已经无法满足快速设计要求。现利用CATIA三维设计建立空调模式三维模型，并利用CATIA运动仿真建立仿真模型，可提高数据精确度和准确性，同时减少开发周期。本文通过CATIA在汽车空调中应用实例来分享模式盘设计的思路和设计依据。

1 风门模式设计要素

风门模式要求的功能和要素见表1。风门进行详细设计时，应注意以下要素。

表1 风门模式要求的功能和要素

1）由于受控制侧动作的影响，主操纵杆的停止位置存在偏差，设计时有必要设计出富余空间（图1）。

2）由于发生副操纵杆的速度变化剧烈，难于操作，所以变曲点的边缘应该用圆滑的R进行相连（R6销直径5mm时）。

3）风门动作角设计时，为减少操纵臂由于缝隙松动而导致实动角减少和压缩壳体及两侧更薄，操纵杆侧角度比壳体的风门动作角度大2°（图2）。

4）理论行程为60°，实际总行程两侧各应加2°富余量，避免风门由于旋转和样件误差造成风门关闭不严的隐患。

2 基于CATIA模拟仿真进行空调运动机构设计应用实例

2.1 利用CATIA进行空调运动机构设计步骤

步骤①：确定所需要设计的HVAC总成中风门位置信息。

步骤②：确定模式调节时，风门位置和调节时间的关系。

步骤③：生成轨迹线，完成空调模式盘的设计。步骤④：提取模式盘凸轮槽中心轨迹线，进行仿真分析验证。

2.2 模式风门角度定义

风门位置示意图见图3，角度定义见图4。

2.3 在CATIA模拟仿真进行模式盘设计

将3D产品零部件在DUM模块进行运动副设计，凸轮槽轨迹生成见图5。将轨迹利用CATIA软件GSD模块进行凸轮槽设计见图6。CATIA操作示意图见图7。将设计好的凸轮槽提取中心轨迹进行CATIA仿真分析验证见图8。

3 结论与展望

传统的设计过程比较繁琐，由开始的扫描样件，到之后样件的模糊修改，都没有具体的参数进行记录，修改、开模、实验、再修改的循环在整个开发中周期长，人工费用高，同时模具的更新也造成了极大的资源浪费。使用CATIA进行模拟仿真，可以精准地对数模进行修改，同时随时验证修改部分的可行性。参数化的设计方式增加了产品的可靠性，也节省了开模的费用，降低了开发周期。采用CATIA参数化设计模式盘方法，比原有设计方法减少了样件制作反复验证的过程，节省了约30%的开发费用和80%的开发周期。

CATIA建模与模拟仿真有效地验证了模式盘及机构的有效运行，确保开发的有效性和合理性，为优化空调系统模式控制提供了依据，在长城汽车H6和H8的开发设计中均有应用，且此类仿真方法可以拓展到其他领域，为产品的开发提供新方法，提高产品设计的效率和品质。

［1］王国义，南文虎，肖根先.基于UG运动仿真的汽车空调设计［J］.甘肃科技，2009（17）：12-15．

［2］潘文斌.CATIA V5中文版设计基础与实践［M］.北京：机械工业出版社，2012．

（编辑 心翔）

Research on Application of CATIA's Modal in Air Condition Design

XU Zhen-hua，ZU Run-qing，MA Jian-wen，WU Yuan-pei
（R&D Center of Great Wall Motor Company，.Automotive Engineering Technical Center of HeBei，Baoding 071000，China）

As the automotive air-conditioning mode dial involves blowing face，blowing feet and defrost，it needs to drive more than two coupled motion damper，which requires high precision and sophisticated design.A 3D air-conditioning digital model has been established by using CATIA 3D design.A simulation model has been set up by using CATIA motion simulation module.The models established improve the precision and accuracy of data，while improving efficiency，saving development costs.

automotive air conditioning；CATIA；modal analysis；mode dial；HVAC

U463.851

A

1003－8639（2016）04－0066－03

2015-09-28；

2015-10-13

许振华（1985-），河南新乡人，从事汽车空调设计；祖润青（1979-）河北高碑店人，从事从事汽车空调设计；吴远培（1983-），河南南阳人，从事汽车空调设计；马建文（1990-），山西太原人，从事汽车电器设计。