基于Pro/ENGINEER的卡車三維參數(shù)化總布置設(shè)計(jì)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(jì)

    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(yùn)動(dòng)、空間設(shè)計(jì)并顯示組件設(shè)計(jì)。然后，使用該骨架作為中心參照，通過(guò)將信息經(jīng)組件結(jié)構(gòu)向下傳遞，就可以改變?cè)摴羌芤愿略Ｍ瑫r(shí)在開發(fā)下級(jí)模型時(shí)就可以使用組件中的這些塊臨時(shí)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(jì)。約束裝配（Assembly）可以實(shí)現(xiàn)的形式可分為貼合、對(duì)齊、定向、插入等來(lái)實(shí)現(xiàn)元件間的組合。
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圖５

4.9 干涉檢查及基本運(yùn)動(dòng)校核
2 V4 Q; V- y1 n( p0 ^4 ~: V    在進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)時(shí)，一項(xiàng)重要的工作就是對(duì)各相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核。其中包括轉(zhuǎn)向輪極限轉(zhuǎn)角和鋼板彈簧極限動(dòng)載時(shí)的運(yùn)動(dòng)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(shí)才進(jìn)行。但可以通過(guò)Analysis中的Modle Analysis來(lái)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(duì)于發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)油底殼發(fā)生干涉；對(duì)于后驅(qū)動(dòng)車型，后鋼板彈簧的調(diào)動(dòng)范圍將影響與后橋凸緣相連的傳動(dòng)軸參數(shù)的設(shè)計(jì)選擇。因此必須對(duì)鋼板彈簧的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行校核。通過(guò)將正反彎曲的兩段圓弧前輪轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)校核是總布置設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)間隙。車輪運(yùn)動(dòng)實(shí)際是由轉(zhuǎn)向節(jié)繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的。在進(jìn)行車輪裝配時(shí)，我們通過(guò)引入曲線與曲面約束來(lái)進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)。這樣，在進(jìn)行車輪轉(zhuǎn)向的檢查時(shí)，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(shí)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(yùn)動(dòng)間隙情況。
4.10 質(zhì)量參數(shù)計(jì)算
) s' e3 S) ^& O  t    汽車的質(zhì)量參數(shù)是總布置設(shè)計(jì)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。
- }7 S9 j% \6 c    在Pro/ENGINEER中已經(jīng)提供了計(jì)算整車總質(zhì)量及質(zhì)心坐標(biāo)的菜單，計(jì)算對(duì)象為零件、裝配部件以及裝配樹中包含的實(shí)體，利用該模塊可以計(jì)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(dòng)慣量等。該模塊既可以計(jì)算整個(gè)零件和裝配體，也可以有選擇地計(jì)算其中一部分實(shí)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(yùn)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(jì)算。
5 三維圖的轉(zhuǎn)化
    Pro/ENGINEER中提供了相應(yīng)的功能模塊來(lái)創(chuàng)建三維實(shí)體零件所對(duì)應(yīng)的各種工程圖。工程圖中的各個(gè)視圖以及三維實(shí)體都是相互關(guān)聯(lián)的，如果在一個(gè)視圖中修改了尺寸，那么所有視圖、實(shí)體模型中的相關(guān)部分都會(huì)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(guò)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(shí)，分總成可以通過(guò)建立連接關(guān)系，自動(dòng)生成相應(yīng)的明細(xì)表。
* l- i1 m4 m/ @+ A6  零部件圖形庫(kù)與參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)
! x0 s' @% Y9 h1 s& K& e6.1  整車零部件三維參數(shù)化模型庫(kù)
    產(chǎn)品系列化、零部件通用化和零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化是汽車設(shè)計(jì)的基本要求之一，也是平臺(tái)化戰(zhàn)略的特點(diǎn)之一。對(duì)于整車的變形設(shè)計(jì)，其零部件更是具有很大程度的繼承性。對(duì)于特定的企業(yè)尤其如此。為提高裝配設(shè)計(jì)效率和已設(shè)計(jì)零件的使用率，有必要建立整車各相關(guān)零部件模型庫(kù)，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(shí)現(xiàn)參數(shù)化。當(dāng)設(shè)計(jì)零件的基本拓?fù)湫螤钆c模型庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)零件相同時(shí)，則可以直接調(diào)用模型庫(kù)中的模型進(jìn)行參數(shù)修改，使整車總布置設(shè)計(jì)效率得到了極大的提高。同時(shí)，該模型庫(kù)也是開放的，設(shè)計(jì)人員不僅可以調(diào)用模型庫(kù)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(kù)中，準(zhǔn)確并完善的零部件數(shù)據(jù)庫(kù)使我們的總布置工作如同“堆積木”，實(shí)現(xiàn)模塊化操作，效率會(huì)更高。
6.2  整車車型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)
9 h2 F8 f. S# H  _9 V5 e) d" o    汽車設(shè)計(jì)在某種程度上也是一種積累的過(guò)程。企業(yè)已有產(chǎn)品以及國(guó)內(nèi)外樣車的車型數(shù)據(jù)，蘊(yùn)涵著設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)新產(chǎn)品具有很重要的借鑒作用。車型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)程集成起來(lái)，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(jì)的需求，保證在整個(gè)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(jì)的數(shù)據(jù)管理和過(guò)程控制。除車型基本參數(shù)外，對(duì)于發(fā)動(dòng)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(kù)工作，以便于在整車總布置時(shí)進(jìn)行匹配和選型。
6.3  整車設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)
  m& s3 D  K# Y6 n( Y5 v    進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)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(jì)的前提和基本出發(fā)點(diǎn)之一。為此，我們將與整車設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、ISO標(biāo)準(zhǔn)等以網(wǎng)頁(yè)的形式集成到整車總布置設(shè)計(jì)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)調(diào)用和查閱。
7 結(jié)束語(yǔ)
    總布置分為兩部分——總體布置（Package）和部件布置（Lay out）。設(shè)計(jì)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。
; o9 W2 o5 x; L) K+ L/ R4 v    （1）在建立整車三維參數(shù)化圖形庫(kù)、整車車型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、整車設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)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(jì)系統(tǒng)。
$ ]& l& w$ U+ e8 |- r    （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(diǎn)，零部件圖形庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)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。
7 b2 x+ ?6 a" J% ^- J    （3）該軟件的研制將大幅度提高卡車整車總布置設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)的水平和速度，有效縮短開始周期，超前并動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，很好地適應(yīng)了卡車多品種快速適應(yīng)市場(chǎng)的特點(diǎn)。
    （4）系統(tǒng)的研制在一定程度上實(shí)現(xiàn)了卡車的虛擬設(shè)計(jì)與虛擬開發(fā)。
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