CATIA底盘设计示例

1、1汽车底盘开发设计流程使用catia软件进行汽车底盘设计开发的核心是基于骨架模型与dmu集成的top- down 设计方法。自上而下（top down design process）设计是与常规bottom up 设计相对应的一种设计方式，此设计方法的中心思路是先整体规划，后细节设 计。即在产品整休设计的初期，就定位于整个装配系统的最高层而来考虑产品的总 体设计和功能性设计。这种方法是从装配构成的最顶层开始，在一个骨架模型零件中来考虑和表达整个装 配的各个部件的相互位置关系、作用和实现的功能等，集中捕捉产品的设计意 图，ii上而下的传递设计信息，从而更加有冃的地进行后续的设计。骨架模型就 是产

2、品设计信息的载体，这个骨架模型的建立需要考虑到不同零件之间的参数关系 与驱动关系，这些信息会用来作为后期详细模型设计的基础。山于在骨架模型设计 阶段就考虑到了整体装配的相互关联信息，所以，很多设计上的缺陷与问题可以在 整个设计的早期阶段得到及时发现和更正。设计后期发现的问题也可以通过修改 骨架模型来实现后续相应零部件的h动更改工作。这种设计思想现在有些汽车设计公司已得到广泛的使用，但是我们只提到了基于骨 架模型的关联设计，而我们忽视了骨架模型的另外一个很重要的作用，即作为运动 仿真，定义运动机构的一个基础模型。它的作用贯穿于整个汽车底盘的始终。以骨架驱动为主要手段的top/down设计将设计流

3、程分为三个主要阶段：（1）骨架模型设计阶段（设计前期验证）（2）零部件详细设计阶段（基于骨架的建模）（3）装配验证阶段（模型装配与dmu干涉检查）1.1整车总布置骨架模型整车总布置骨架模型如图1是一个新车型的设计基础，它由悬架转向子系统骨架模型如图2所示、发动机系统子骨架模型、传动系统子骨架模型组成。图2在这个基本的骨架模型中可以定义整车的相关参数如：轴距、轮距、悬架的硬点、 转向机的硬点、板簧的悬吊点、传动轴中间支撑点、发动机整车坐标的位置等。利 用骨架模型可以进行参数化关联设计以外，还可以进行后桥跳动时，传动轴的长度 的校核；板簧弧高随载荷变化时，减震器长度的校核；悬架参数的变化，对车轮跳

4、 动量的影响。1.2各子系统模型的建立在基本的骨架模型建立完成以后，进行各个系统模型零件的建立。将需要设计的零 件分为以下六类：基于知识工程的模板设计方法；专用件设计方法；通用件设计方 法；标准件设计方法；对称件设计方法；外协件设计方法。以钢板弹簧的设计为例:悬架设计人员在理论计算完成以后会确定板簧主片在空载情况下的r值，夹紧长度s,吊耳长度lx ,以及板簧前后固定点的位置，这些值将作为钢板弹簧骨架模型的输入，如图3所示。j 湎 pne二 yzpu”二 msg 郴fll mtend-none£吊耳铁厦70血-jj leh,2zl5s 3o7wn"fl 5es5 处 wn-谬

5、立舷长度5>£ lecth.5-1299.95w0-0 网tmzmm詡 length. 72ls5307mm母弦3s1曲n询直顋长厦工7亦谆 leho$2wnvjkemgt h h 299-$5mm-历用琢攸度70wn-：f§leoqth.i3»2155-307wn谨戲熄长度2乙7沏 lenh. 1392rrmlefflth.l7«1299.95wft 两 sskflt-2 -70frm也forrwjk.42:公36«)2275以adus hsoorrm &f0fze、2913gag?“$76lr«iu< *500

6、盼 垮 包focmdaw '29】3gaa2e*jl«34w«iu< >5wn fe<f«rwjo.4$： .2913galj?gm5ovzuf +swn念forz" 2913gaoz98v0ffsec 总线段妖醐 f2-&fwnda 如：29ga024). .5cff.22offmt亦5uw«8： 2w02o6vzu5?24识如, &fom<如史29ga02o6vz*224h“£念rrz.so: 29ga02oncfhee26心仏 ao2mdrsi: 2w(w识8孟躯*& x

7、件 fieeeerx«if a>lci图3基于生成的板簧了骨架模型，就能很快的将带有参数的板簧模型建立好，如图4所示。plar>-!-c axis; system!；-|tatendhaie "t§!、帛耳觇反、=70w -lerqth. 2=2 l55.537rnm £、sfea92tte 吞、直域於&侵-76mm 谨 ggthal；?% 圧 mm -lepthe伽皿-l6n：th. 7-2 lss. 5sc5.r=92rr.nr.直如长蛊,二冷叶icnjlh 10=9?m l.enjlh 11-129.95 nm d4-tl： 1

8、 -tcm pth.1 k1u仃刁 i .、社忘：mi-包、宜处任史206e ” vjlerqlh 16=92r r i-逐lbqlh 17-?29>.95ni n 前、曲上眈图4在板簧由空载向满载变化的过程屮，板簧的弧高会变小，这个可以用参数来控制调 整，方便得校核减震器的长度及后桥的跳动量，同时还可以校核传动轴的长度。2模型的装配与电子样机dmu （digital mockup）检查由于各子系统的设计采用的是整车坐标系，所以，在catia装配模块中直接调入各子系统模型，它的相对位置关系就是正确的。一个完整的汽车底盘要做以下3种分析：（1）静态、动态的干涉分析（2）拆装模拟分析（3）空

9、间占位分析但是，在作分析前一定要检查模型的完整性，具体检查的方面有：是否正确命名；是否处于更新状态；是否按正确的系统分类；是否版本统一。2. 1静态、动态干涉分析在pick-up及suv底盘设计中，设计工作量最人的是发动机系统，它包括了进气系统，排气系统，冷却系统，供油系统，油门操纵系统，悬置系统。所以，发动机系统的装配数模如图5,进行静态干涉是很有必要的。图5动态干涉分析主要步骤为是：(1) 定义运动机构骨架模型(2) 创建运动机构(mechanism)(3) 添加各运动副(4) 添加固定部件(5) 根据需要添加辅助模型(6) 仿真(7) dressup实体模型到对应的骨架(8) 进行相关分

10、析从这个动态干涉的分析过程的主要步骤中，dmu骨架模型是依据设计骨架模型而得到的，所以，设计与dmu分析实现了很好的集成，充分的发挥了骨架模型的作用，一个设计骨架模型在进行零件详细设计控制的同时，也实行了对dmu模型的控制，即，骨架模型的修改可以直接反映在零件的详细设计模型上，也可以直接反映在运动机构的定义上，整个产品的设计、修改、dmu验证可以协同工作，支持并行工程，这样的集成式设计一分析方法可以显著提高开发的效率和质量。如图6是悬架转向系统数模基于骨架模型的运动机构:图6通过动态的干涉分析，可以检查转向横拉杆是否和发动机油底壳干涉，同时生成轮胎的包罗体，检査在各种工况下，轮胎是否和轮罩干涉

11、。2. 2拆装模拟针对发动机系统附件，如发屯机，空调压缩机、启动机等附件定义拆装路线，拆装顺序与动作，检查在拆装的过程是否有干涉情况发生，如图7所示。图72. 3空间占位分析可以快速得到一个系统，如发动机在设定距离范围之内的部件，如图8。对于大型装配，可以在不打开部件显示的情况下得到空间某范围内的部件组，这样便于进行大型装配的设计与分析，提高模型分析处理的速度。通过基于空间位置而进行的分组定义，有利于上下文关联设计的进行。* * 憐腥闕瞬隆j世嬰鰹喪繩jjj!燮-亠i竽io q 疋"flgafaw繭状=2 “ 7?23 4sr.k.4洛*%图84汽车底盘设计开发流程图通过对以上设计方法的使用，总结出汽车底盘设计的整个流程，如下图所示:结