毕业设计 机电一体化汽修专业

1、 E20E20 电动汽车卡钳结构电动汽车卡钳结构 CATIACATIA 三维造型设计三维造型设计班班级级 机电 12-01 学学 号号 1203130318 学生姓名学生姓名 周杰 指导教师指导教师 方兵 2015 年 1 月 至 2015 年 5 月前前 言言当代汽车车身造型的显著特点之一就是利用计算机辅助几何设计，在计算机中建立三维汽车卡钳的模型。卡钳通常是由一系列复杂的空间曲面构成，这些曲面又由不同曲率的空间曲面通过相互光滑过渡、连接而成，这种连接既要满足零件功能、结构的要求，又要达到平顺、美观、和谐的效果。我的思路是把汽卡钳三视图导入 Catia 的创成式外形设计模块；在创成式外形设计

2、模块中用草图构建卡钳对应的轮廓线，再回到创成式外形设计中用填充、扫掠、桥接曲面、多截面曲面等构面。最后用到圆角、倒角、分割、修剪等处理，卡钳造型完成后再统一加厚。其他部件都是用类似的方法设计的。卡钳总布置是在原车的基础上加以改变某些尺寸，再用 CATIA 的工程制图导出 CAD 图并加以尺寸标注。 目 录前言设计任务书.1开题报告.3第 1 章 绪 论.9 1.1 汽车车身造型的发展史.9 1.2 汽车造型设计在汽车开发过程中的重要性.9 1.3 汽车造型的发展趋势.10 1.4 课题的来源背景及研究目的.12 1.4.1 所选课题的题目背景.12 1.4.2 课题研究的目的、意义.12 1.

3、4.3 课题研究内容和研究方法.13第 2 章 CATIA 软件介绍.14 2.1 CATIA 软件简介.14 2.1.1 CATIA 软件的发展历史.14 2.1.2 CATIA 软件的应用现状.14 2.1.3 CATIA V5 在汽车工业上的应用.15 2.1.4 CATIA V5 版本应用特点.15 2.2 CATIA 软件功能介绍.16 2.2.1 CATIA V5 基本功能简介.16 2.2.2 基于 CATIA 车身造型设计功能模块介绍.17第 3 章 电动汽车 E20 电池框卡钳三维造型设计.20 3.1 E20 图解.22 3.2 E20 电池框图解.22 3.3 E20 卡

4、钳三视图.22 3.4 造型设计详解.23 3.4.1 创成式外形设计的介绍及创建.23 3.4.2 卡钳草图绘制.24 3.4.3 卡钳曲面构建.25 3.4.4 实体构建.27第 4 章 装配设计.29 4.1 电池框架图解.29 4.2 装配设计的介绍及创建.29 4.3 装配明细.30 4.3.1 将卡钳导入装配设计.30 4.3.2 装配卡钳.32附录.33参考文献.34致谢.351设计任务书设计任务书 课题名称 E20 电动汽车卡钳结构 CATIA 三维造型设计 课题来源 杭州新时空电动汽车有限公司 系 别 机电系 专 业 机电一体化技术 班 级 机电 12-01 姓 名 周 杰

5、指导教师 方 兵 起讫时间：2015 年3 月1 日2015 年5 月15 日（共 11 周）21 1 、设计（论文）依据、设计（论文）依据结合该同学在杭州新时空电动汽车有限公司顶岗实习的工作内容:电动汽车卡钳结构设计,毕业设计题目定为 E20E20 电动汽车卡钳结构件电动汽车卡钳结构件 CATIACATIA 三维造型设三维造型设计计。通过本毕业设计,学习汽车零件的基本结构、汽车零件的基本结构及设计的基本原则、过程， CATIA 三维造型软件的使用方法及电动汽车车身关键零件卡钳的设计的基本过程，并对自己的工作进行文字表述和整理。2 2、任务要求、任务要求毕业设计应基本包含如下几个方面的内容：一

6、汽车卡钳的基本结构；二卡钳的基本结构及设计的基本原则、过程；三某型电动汽车卡钳构件 CATIA 三维造型设计的基本过程；四毕业设计及顶岗实习总结。3浙江同济科技职业学院浙江同济科技职业学院毕业设计开题报告毕业设计开题报告设计题目设计题目 某型电动汽车卡钳结构 CATIA 三维造型设计 专专 业业 机电一体化机电一体化班班 级级 机电机电 12011201学生姓名学生姓名 周杰周杰指导教师指导教师 方兵方兵2015.12015.12015.52015.54 机电一体化技术机电一体化技术 专业毕业设计开题报告专业毕业设计开题报告学生姓名 周杰学号1203130138 专 业 机电一体化指导教师 方

7、兵职称 所在系机电系课题来源课题性质课题名称 E20 电动汽车卡钳结构 CATIA 三维造型设计（一）设计的内容及成果1.设计的内容1、汽车结构的发展史以及车身机构重要性的2、CATIA 的介绍以及用法2.预计完成成果1、车身零件的结构的设计介绍以及车身零件结构的改造2、制作中 CATIA 制三维以及二维的过程 5（二）设计的意义汽车造型设计在汽车开发过程中的重要汽车造型设计在汽车开发过程中的重要世界汽车工业竞争日益加剧，汽车巨头们都在加紧新车型的设计开发，由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟，新车型便主要体现在电子设备和车身造型的更新上。目前，在一种新车型的开发项目中，40%的设计师和工程师

8、是在从事与车身相关的开发。车身造型与汽车电子一起已经成为目前汽车整车产品中最活跃的因素。造型是汽车的外观，是汽车评价中最直观、最负感染力的部分，好的造型对提高产品竞争力、反映企业文化有着重要意义。目前，我国汽车工程技术总体发展水平与发达国家有一定的差距，与这种现状类似，我国的汽车车身设计研究与应用的总体水平目前也相对落后。然而，近年来的发展势头却令人瞩目，包括基础设施条件与实验分析手段已不断增强和改善，吸引了更多的学者和科技人员关注和从事这一领域的研究，己经出现了一些具有标志性或较高水平的研究成果并被加以应用。近两年迅速崛起的以奇瑞和吉利为代表的中国汽车公司成为了中国汽车行业自主开发的典范。中

9、国的汽车造型设计还有很长一段路要走，它将在中国的汽车工业中扮演越来越重要的角色。 6（三）文献综述四、参考文献：【1】王望予主编.汽车设计（第 4 版）.北京：机械工业出版社，2006.8【2】余志生主编.汽车理论（第 4 版）.北京：机械工业出版社，2007.7【3】陈家瑞主编.汽车构造. 北京：机械工业出版社，2007.1【4】黄天泽，黄金陵主编.汽车车身结构与设计.北京：机械工业出版社，2007【5】凯德设计/编著.CATIA V5 从入门到精通.北京：中国青年出版社，2008【6】唐俊，龙坤编著. CATIA V5 R14 中文版实例教程.北京：清华大学出版社，2005【7】宁贵欣编著

10、.CATIA V5 工业造型设计实例教程.北京：清华大学出版社，2005【8】羊拯民主编.汽车车身设计.北京：机械工业出版社，2008【9】杜子学.汽车造型，北京：人民交通出版社，2005（四）特色与创新 现在电动汽车已经开始即将普及发展，而对于一辆车最基本的就是车身，要想有一个质量好的车就要车身好，各方面的结构牢靠，而我就是对于车身进行设计以及原有的基础上进行修改，使车身变得更牢靠更简便。7进度安排学生姓名指导教师进课题来源课题名称（一）设计的内容及成果（二）设计的意义（三）文献综述四、参考文献：【1】王望予主编.汽车设计（第4 版）.北京：机械工业出版社，2006.8【2】余志生主编.汽车

11、理论（第4 版）.北京：机械工业出版社，2007.7【3】陈家瑞主编.汽车构造. 北京：机械工业出版社，2007.1【4】黄天泽，黄金陵主编.汽车车身结构与设计.北京：机械工业出版社，2007【5】凯德设计/编著.CATIA V5从入门到精通.北京：中国青年出版社，2008【6】唐俊，龙坤编著. CATIA V5 R14中文版实例教程.北京：清华大学出版社，2005【7】宁贵欣编著.CATIA V5 工业造型设计实例教程.北京：清华大学出版社，2005【8】羊拯民主编.汽车车身设计.北京：机械工业出版社，2008【9】杜子学.汽车造型，北京：人民交通出版社，2005（四）特色与创新 现在电动汽

12、车已经开始即将普及发展，而对于一辆车最基本的就是车身，要想有一个质量好的车就要车身好，各方面的结构牢靠，而我就是对于车身进行设计以及原有的基础上进行修改，使车身变得更牢靠更简便。（五）设计进程计划1、4 月 16 号完成开题报告2、5 月 15 号完成毕业设计的初稿3、5 月低完成毕业设计8 指导教师（签名） 2015 年 月 日审批意见 指导教师（签名） 2015 年 月 日9第 1 章 绪 论1886 年世界上发明了第一辆汽车，经过 100 多年的技术进步，汽车已经发展成为一种普及的现代化交通运输工具。它以其动感的车身造型特点加上装饰和色彩，即可以美化市容，点缀大自然环境，又能给人以美的感

13、受和强烈的精神感染川，它已经成为人们喜闻乐见以及和人们的生活息息相关，不可缺少并具有双重功能的工艺艺术品。1.11.1 汽车车身造型的汽车车身造型的发展史发展史1.21.2 汽车造型设计在汽车开发过程中的重要性汽车造型设计在汽车开发过程中的重要性世界汽车工业竞争日益加剧，汽车巨头们都在加紧新车型的设计开发，由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟，新车型便主要体现在电子设备和车身造型的更新上。目前，在一种新车型的开发项目中，40%的设计师和工程师是在从事与车身相关的开发。车身造型与汽车电子一起已经成为目前汽车整车产品10中最活跃的因素。造型是汽车的外观，是汽车评价中最直观、最负感染力的部分，好的造

14、型对提高产品竞争力、反映企业文化有着重要意义。对某一时期的汽车市场而言，各大汽车厂商在汽车技术，也就是在功能实现上的差别并不大，很难形成独有的优势。因此，造型就成了表达设计风格、传递企业文化、吸引顾客的主要手段。各厂商把汽车车身设计视为占领市场、打开销路的竞争手段之一，对造型工作倍加重视。为了与瞬息万变的市场相适应，各厂商都制订了较多的车型方案，以便从中选择适合市场竞争的设计方案研制投产，因而需要大量的技术储备和庞大的技术班子。由于对造型人才的要求较高，需要精心培养和训练，他们有时甚至不惜重金聘请外国名师代行造型设计。目前，我国汽车工程技术总体发展水平与发达国家有一定的差距，与这种现状类似，我

15、国的汽车车身设计研究与应用的总体水平目前也相对落后。然而，近年来的发展势头却令人瞩目，包括基础设施条件与实验分析手段已不断增强和改善，吸引了更多的学者和科技人员关注和从事这一领域的研究，己经出现了一些具有标志性或较高水平的研究成果并被加以应用。近两年迅速崛起的以奇瑞和吉利为代表的中国汽车公司成为了中国汽车行业自主开发的典范。中国的汽车造型设计还有很长一段路要走，它将在中国的汽车工业中扮演越来越重要的角色。1.31.3 汽车造型的发展趋势汽车造型的发展趋势以目前的汽车市场为例，对一个普通消费者而言，汽车在动力上的某种新技术他可能不知道或不了解，那么外观就成为选购的重要因素。造型是汽车的脸面，它带

16、给人的是第一感觉、第一印象。奇瑞之所以深受女性消费者的喜爱就在于其可爱、小巧和绚丽的外形，哈飞之所以与别的面包车不同就在于其流畅、富有旋律的线条，奥迪的各个车型都能给人带来大气、现代、严谨的感觉和气势，就好像融入了德国庄重的交响乐和建筑，所以奥迪车成为政府、企业家购买的首选。而法国车一般都拥有流畅优美的线条，给人时尚浪漫的感觉。美国车则具有大方、粗犷的特点。未来汽车的造型会呈现什么样的趋势，仁者见仁，智者见智。11(1)功能决定造型，在功能实现上的进步必将会反映到造型上。随着汽车工程技术上的重大变革，比如电机驱动取代内燃机驱动、燃料电池或者高容量蓄电装置取代燃油箱、电子操控取代机械式操控，这些

17、大的变革将引起汽车动力系统的简化和占用空间的减少，这就给汽车的造型设计带来更大的发挥空间，更能体现个性，更好的满足人机工程方面的要求，而不像内燃机汽车造型会受到诸多因素的限制。多种能源的汽车需要多种不同形状的车身。通用推出的滑板车概念就充分说明了这一点。(2)未来的汽车将更加的个性化、更加的灵活多变，很多地方采用模块化设计，用户可选择、可搭配的余地更大。选购汽车有些像选购电脑，车身可以象电脑机箱一样有多种款式可供选择。用户在内饰空间里的座椅布局和样式选择上有更大的空间。为了满足不同使用场合的需要，比如高速行驶和城市行驶、休闲状态和行驶状态等，汽车上将会有很多可变部件，甚至车身可以变形。(3)环

18、保节能是未来汽车的主流。改进汽车动力学，降低能耗是未来汽车发展的重要课题。新材料、新工艺对汽车内部造型也将产生巨大影响。目前使用更多替代钢的轻质材料，以降低车重。美国轿车自重由目前的 1100 千克降低到1000 千克以下。铝合金、镁合金及碳素纤维等轻质材料在汽车制造上的应用将增多。(4)电子智能是现代车身造型改变最活跃的因素。目前仪表应用数字显示代替指针，所以仪表和仪表板的造型己有新的改观。内部装置如室温调控，音响效果等也应用于电脑。电子发动机锁，它使偷车贼无法下手;全球卫星定位系统使驾驶人员无论身处何处，都不会迷路。目前应用在汽车上的电子装置主要有:Quattro 一全时四轮驱动系统、Ti

19、ptroniC 一轻触子一自动变速器、Multirtnoic一多极子一无级自动变速器、ABC 一车身主动控制系统、DSC车身稳定控制系统、VSC 一车身稳定控制系统、TRC 一牵引力控制系统、TCS牵引力控制系统、ABS 一防抱死制动系统、ASR 一加速防滑系统、BAS 一制动辅助系统、DCS 一车身动态控制系统、EAB-紧急制动辅助系统、EBD 一电子制动力分配系统、EDS 一电子差速锁、ESP 一电子稳定程序系统、HBA 一液压刹车辅助系统、HDC 一坡道控制系统、HAC 一坡道起车控制系统、DAC 一下坡行车辅助控制系统、A 一 TRC 一车身主动循迹控制系统、SAHR 一主动性头枕、G

20、PS 一12车载卫星定位导航系统、i 一 Drive 一智能集成化操作系统、Dny 二 1c.DriVe-主动式稳定杆、Ap 一恒时全轮驱动、Az 一接通式全轮驱动、ASM 动态稳定系统、AYC 主动偏行系统、TS 一无级自动变速器、PMC 一动力控制模块、EGR 一废气循环再利用、BCM 一车身控制模块、工 CM 一点火控制模块(5)“双 M”理念，即机器所占空间最小，而驾乘者享受的内部空间最大。将来世界各国汽车保有量还会不断增加，到那时，城市交通管理、停车场空间限制必然要求汽车外部轮廓占较小空间，但又不应对乘座空间无限地压缩以至人的基本活动范围，随着拥有汽车的人数的增加，对车内座位数量需要

21、肯定相应的降低。由于社会生活活动方式的变革，家庭成员需乘各人汽车，今日最普遍的两排座车型就不在适用，而是需要更经济的车型布置。双座汽车将得到更广泛的应用。1.41.4 课题的来源背景及研究目的课题的来源背景及研究目的1.4.11.4.1 所选课题的题目背景所选课题的题目背景课题的背景是由于我国的汽车造型设计的手段与国外的差距较大。在国内，目前汽车企业大多数采用传统的手工制作油泥模型的车身设计方法，而该方法的缺点是期长、精度低、劳动强度大，因此如何缩短造型设计周期，提高设计质量，利用现代的设计手段将设计人员从繁重的手工劳动中解脱出来，与车身结构设计 CAD/CAM 系统衔接，一直是汽车行业面临的

22、重要问题。当今国内汽车工业在引进、消化、吸收国外的先进技术及进行创新设计时，需建立身数学模型，发展汽车产品开发能力，是当代汽车工业竞争的核心问题;如何快速、效、准确地构造出汽车外形的主模型，是现代设计方法的关键技术。汽车工业代表着个国家机械制造业发展的水平，能否掌握它的核心关键技术，是一个国家汽车工业成败的关键。1.4.21.4.2 课题研究的目的、意义课题研究的目的、意义课题研究的目的：1.通过项目的研究过程具有一定的实验技能和生产实践知识132.对于进行本方向的研究有关的计算机软件能够达到熟练运用课题研究的来源:因为本设计的汽车是电动汽车，所以需要电池来给汽车提供动力。而电池过于大且重，再

23、加上车本上在道路上会有抖动，会使电动汽车产生晃动，从而导致电池左右摇摆，通过卡钳装配是电池固定在电池框上避免电池左右摇摆的因素发生。1.4.31.4.3 课题研究内容和研究方法课题研究内容和研究方法研究内容:阐述 CATIA 软件进行卡钳设计的工作内容研究 E20 卡钳的结构形式和特点，确定卡钳的总体方案利用 CATIA 软件曲面模块完成该卡钳的主体轮廓线形利用草图工具生成卡钳曲面，完成卡钳与支架主体曲面 卡钳总布置设计人体工程学在卡钳设计中的应用研究方法：将卡钳的主视图、俯视图和侧视图，在 Catia 软件工程制图模块中显示；分析卡钳的总体造型，并确定卡钳的分块；利用 Catia 的工程制图

24、模块的数据确定卡钳的主体轮廓线；利用利用创成式外形设计生成曲面，并对曲面进行修整、光顺。14第第 2 2 章章 CATIACATIA 软件介绍软件介绍2.12.1 CATIACATIA 软件简介软件简介2.1.12.1.1 CATIACATIA 软件的发展历史软件的发展历史CATIA 软件是全称是 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application,它是法国 Dassault System(达索系统)公司开发的 CAD/CAE/CAM 一体化软件。CATIA 诞生于 20 世纪 70 年代，从 1982 年到 1988 年，CATIA 相继

25、发布了 V1版本、V2 版本、V3 版本，并于 1993 年发布了功能强大的 V4 版本。为了扩大软件的用户群并使软件能够易学易用，Dassault System(达索系统)公司于 1994 年开始重新开发全新的 CATIA V5 版本，新的 V5 版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了 CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风貌。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的 CATIA V5 版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详

26、细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。2.1.22.1.2 CATIACATIA 软件的应用现状软件的应用现状CATIA 是世界上一种主流的 CAD/CAE/CAM 一体化软件。由法国 Dassault System 公司的一体化软件，居世界 CAD/CAE/CAM 领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的 DMU 电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。在世界上有超过13,000 的用户选择了 CATIA。CATIA 源于航空航天业，但其

27、强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。汽车工业中 CATIA 是汽车工业的事实标准，是欧洲、北美和亚洲顶尖汽车15制造商所用的核心系统。CATIA 在造型风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处，为各种车辆的设计和制造提供了端对端（end to end ）的解决方案。CATIA 涉及产品、加工和人三个关键领域。CATIA 的可伸缩性和并行工程能力可显著缩短产品上市时间。 一级方程式赛车、跑车、轿车、卡车、商用车、有轨电车、地铁列车、高速列车，各种车辆在 CATIA 上都可以作为数字化产品，在数字化工

28、厂内，通过数字化流程，进行数字化工程实施。CATIA 的技术在汽车工业领域内是无人可及的，并且被各国的汽车零部件供应商所认可。从近来一些著名汽车制造商所做的采购决定，如 Renault、Toyota、Karman 、Volvo、Chrysler 等，足以证明数字化车辆的发展动态。2.1.32.1.3 CATIACATIA V5V5 在汽车工业上的应用在汽车工业上的应用CATIA 是汽车工业的事实标准，是欧洲、北美洲和亚洲顶尖汽车制造商所用的核心系统。CATIA 在自由风格造型、车身和引擎设计等方面具有独到的长处，为各种车辆的设计和制造提供了全面地解决方案，解决方案设计产品、加工和人三个关键因素

29、。CATIA 的可伸缩性和并行工作能力可显著缩短产品上市时间，提高产品的竞争力。一级方程式赛车、跑车、轿车、卡车、商用车、有轨电车、地铁列车、高速列车等各种车辆在 CATIA 上都可以作为数字化产品，在数字化工厂内，通过数字化流程，进行数字化工程实施。CATIA 在汽车工业领域内的技术是无人可及的，并且被各国的汽车零部件供应商所认可。2.1.42.1.4 CATIACATIA V5V5 版本应用特点版本应用特点1、重新构造的新一代体系结构为确保 CATIA 产品系列的持续发展，CATIA V5 新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户的产

30、品数据和制造具有更大的竞争优势。2、支持不同应用层次的可扩充性CATIA V5 队与开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案，允许任意配置的解决16方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。3、与 NT 和 UNIX 硬件平台的独立性CATIA V5 是在 Windows NT 平台和 UNIX 平台上开发完成的，并在所有支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIA V5 在 Windows 平台的应用可是设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而 UNIX 平台上 NT 风格的用户界面，可是

31、用户在 UNIX 平台上高效地处理复杂的工作。4、专用知识的捕捉和重复使用CATIA V5 结合了显示式规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成显示的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。5、为现有客户平稳升级CATIA V4 版本和 V5 版本具有兼容性，两个版本可并行使用。对于现有的CATIA V4 用户，V5 可引领他们走向全新的 Windows 应用平台。对于新的CATIA V5 可户，可充分利用 CATIA V4 的成熟应用产品，组成一个完整的产品开发环境。2.22.2 CATIACATIA 软件功能介绍软件功能介绍2.

32、2.12.2.1 CATIACATIA V5V5 基本功能简介基本功能简介CATIA V5 的 PC 版是标准的 Windows 应用程序，可以在Windows2000、WindowsXP 和 Windows2003 操作系统上运行。CATIA V5 自1994 年发布以来，进行了大量的改进，目前最新的是 V5R17 版本，也是此次进行车身造型建模所用的版本。CATIA V5 再发售时有三种产品 P1、P2 和P3，为不同层次的用户提供不同的解决方案。CATIA V5 P1 平台是一个低价位的 3D PLM 解决方案，并具有能随企业未来的业务增长进行扩充的能力。CATIA V5 P1 解决方案

33、中的产品关联设计工程、产品知识重用、端到端的关联性、产品的验证以及协同设计变更管理等功能，特别适合中小型企业使用。CATIA V5 P2 平台通过知识集成、流程加速器以及客户化工具，可实现设计到17制造的自动化，并进一步对 PLM 流程优化。CATIA V5 P2 解决方案具有创成式产品工程设计能力。“针对目标设计”的优化技术，可让用户轻松地捕捉并使用知识，同时也激发更多的协同创新。这些独有的和高度专业化的应用将产品和流程的专业知识集成起来，支持专家系统和产品创新。CATIA V5 共有 11 个功能模组，这些功能几乎涵盖现代工业领域的全部应用，这些模组包括如下内容：基础架构、机械设计、外型设

34、计、分析与模拟、工厂规划、加工制造、数字化模拟、设备与系统、制造加工的数字化过程、人类工程学设计与分析、智能软件。2.2.22.2.2 基于基于 CATIACATIA 车身造型设计功能模块介绍车身造型设计功能模块介绍1 1Sketch Tracer，FSK，草图跟踪器本模块是基于原有产品图片资料的三维重建方法,即根据被仿制车型的图片资料,从二维信息中提取三维信息,在三维空间中重新构造出二维信息所对应的三维形体,重构汽车外形主模型的建模方法。利用 CATIA 软件中的草图跟踪模块,在 3D 视角中引入实际车身大小外形草图图像,作为构建车身三维几何模型的基础,依据现有参数化曲面理论和应用软件曲面造

35、型方法,结合产品的外形情况,采用曲面分块车身建模方法,对车身建模和创新设计过程中涉及的关键技术进行了分析。2Generic Shape Design GSD，创成式外形设计。非常完整的曲线操作工具和最基础的曲面构造工具，除了可以完成所以曲线操作以外，还可以完成拉伸，旋转，扫描，边界填补，桥接，修补碎片，拼接，凸点，裁剪，光顺，投影和高级投影，倒角等功能。它能帮助设计者在线架、多种曲面特征的基础上，进行机械零部件外形设计。它提供了一系列全面的工具集，用于创建和修改复杂外形设计或很和零件造型中的机械零部件外形。它带有智能化的工具，如用于管理特征重用的超级复制功能。以特征为基础的方法提供了高效的设计

36、环境，系统可以捕捉和重用设计方法及规范。创成式曲面设计模块拥有强大的曲面整体修改技术，扩展了 CATIA 创成式曲面设计创建线框和多种曲面特征的功能。该模块基于高级的智能化工具，允许用户进行快速的修改操作，减少他们的设计时间。这个模块是重要的曲面设18计工具，此次车身造型三维建模大部分在这模块中进行。3Free Style Surface, FSS, 自由风格造型。该模块提供使用方便的基于曲面的工具，用一创建符合审美要求的外形。除了包括 GSD 中的所有功能以外，还可完成诸如曲面控制点（可实现多曲面到整个产品外形同步调整控制点、变形），自由约束边界，去除参数，达到汽车A 面标准的曲面桥接、倒角

37、、光顺等功能。通过草图或数字化的数据，设计人员可以高效地创建任意的 3D 曲线和曲面，通过实时交互更换功能，可以在保证连续性规范的同时调整设计，是之符合审美要求和质量要求。为保证质量，该模块提供了大量的曲线和曲面诊断工具进行实时质量检查。该模块也提供了曲面修改的关联性，曲面的修改回传送到所有相关的拓扑上。该模块提供了强大的使用方便的曲面工具，斑竹设计者创建风格化的外形，即使是临时用户，也可以很容易的光顺和剪切曲线和曲面。大量的面向企业的曲线和曲面诊断工具可以执行质量检查，以保证设计质量。凭借 GSD 和FSS，CATIA 曲面功能已经超越了所有 CAD 软件，甚至同为汽车行业竞争对手的 UG

38、NX。书4Sketcher,草图设计该模块提供了三维环境下的二维绘制功能，可以绘制平面轮廓曲线提供给其他三维设计模块，例如零件设计、装配设计、创成式曲面设计等。它是三维设计的基础，该功能模块嵌入到多个设计模块中，因此用途相当广泛，是CATIA 的基础内容在设计工作中具有广泛的应用。该模块主要内容包括基本图形的绘制、图形操作、图形约束、绘图辅助工具和实例等。5Part Design,PDG，零件设计该模块提供用于零件设计的混合造型方法，结合了关联特征和布尔运算方法，提供了高效和直观的解决方案，允许设计者使用多种设计方法。用户可以在可控制关联性的装配环境下进行草图设计和零件设计，在局部 3D 参数

39、化环境下天家设计约束，由于支持零件的多实体操作，可以轻松管理零件更改，如进行灵活的设计后期操作。该模块是三维设计的基础，通常结合装配设计、创成式曲面设计进行设计，也与工程绘图有精密的联系。通过此模块的学习，可以掌握三维设计的基本方法和思路。（书后）学会了基于草图的特征建立、特征19修饰、基于曲面的特征处理、特征变换操作、布尔运算等内容。6Real Time Rendering，实时渲染实时渲染模块可以通过利用材质的技术规范来生成模型的逼真渲染显示。纹理可以通过草图创建，也可以由导入的数值图象或选择库中的图案中的图案来修改。材质库和零件的指定材质之间具有关联性，可以通过规范驱动方法或直接选择来指

40、定材质。7Human Bulider,HBR，人体模型构造器可以通过建造和模拟标准的虚拟人体模型进行第一手的人机交互分析。HBR 中的工具包括性别和身高百分比定义，人机工程学控制技术，动作生成及高级视觉仿真。HBR 产品能够满足设计工程师，管理者，技术支持维护工程师，概念设计师等不同工业界人士的需要。有效地将 HBR 与 CATIA-人体测量编辑器(HME)，CATIA-人体姿态分析(HPA)及 CATIA-人体行为分析(HAA)结合可以生成更高级的人体模型，得到更详尽的分析结果，使设计更符合人机工程学对舒适性，功能性及安全性的要求。 HBR 的附加产品，它允许用户通过大量的先进人体测量学工具

41、生成高级的用户定义的人体模型。该模型可以用于评价设计与其目标的吻合程度。HME 能够满足人机工程师，技术支持维护工程师以及产品包装工程师等不同设计人员的需要。它还能够有效地与 CATIA-人体姿态分析(HPA)及 CATIA-人体行为分析(HAA)结合。8.Assembly Design 装配设计CATIA V5 中的 Assembly Design（装配设计）模块可以将生成的零件通过相互之间的定位关系装配在一起。同时在生成装配体的过程中，还可以根据需要添加生成新的零件和特征。同时，增添重合、接触、偏移一定距离、夹角等装配特征。装配设计模块跟零件设计模块相似，中间是工作台，周围是工具栏。工作台

42、内有模型树、指南针和默认平面及坐标；工具栏除了提供了所有模块都有的功能选项，还有零件装配设计时所用的专用功能选项。主要有产品结构工具栏、移动工具栏、约束工具栏、焊接表示与标注工具栏、等等。20第第 3 3 章章 电动汽车电动汽车 E20E20 电池框卡钳三维造型设计电池框卡钳三维造型设计3.13.1 E20E20 图解图解（如：图 3.1）图 3.1 E20 电池框位置213.23.2 E20E20 电池框图解电池框图解（如图 3：2）图 3.2 电池框卡钳223.33.3 E20E20 卡钳卡钳 三视图三视图（如：图 3.2）正视图俯视图左视图图 3.2 卡钳三视图233.43.4 造型设计

43、详解造型设计详解3.4.13.4.1 创成式外形设计的介绍及创建创成式外形设计的介绍及创建 打开 Catia 进入创成式外形设计。（如：图 3.3）图 3.3 创成式外形设计模块打开开始界面进入形状选项中选中创成式创建创成式的界面，点击创成式外形设计出现创建按钮点击确定创建创成式界面。点击插入选择几何图形集创建几何图形集（红色线框内为几何图形集）。(如：图 3.4)24图 3.4 创建几何图形集3.4.23.4.2 卡钳草图绘制卡钳草图绘制 进入创成式外形设计模块，先视图建立草图，注意先要选择平面，平面可以自由选择，细节可以忽略。(如: 图 3.5)图 3.5 草图界面 按照工程制图中的尺寸要

44、求画出卡钳轮廓，在草图中自行选择基点，并用点画出线，用样条曲线画出曲面，用倒圆角画出需要进行圆化的图形，制作出卡钳轮廓。（如：图 3.6）图 3.6 卡钳轮廓25主要用到3.4.33.4.3 卡钳卡钳 曲面构建曲面构建卡钳轮廓画出后点击退出草图模式，点击拉伸对卡钳轮廓进行拉伸。（如：图3.6）图 3.7 拉伸卡钳卡钳拉伸完，点击多重提取提取出卡钳边宽轮廓线。点击需要提取的边线，把轮廓类型改为切线连续就能提取出一个封闭的轮廓线，点击确定。（如：图3.8）26图 3.8 提取轮廓线提取轮廓线边线后，按填充按钮，点击两个需要填充的轮廓线，并按确定将卡钳左右两边的面填充上，使它成为一个封闭曲面。（如图

45、 3.9）图 3.9 曲面封闭27因为曲面在创成式外形设计里面画出来是零散的，所以要用结合按钮把整个卡钳结合成一个曲面。当所有曲面成为一个曲面时，才能够进行曲面的封闭。主要用到卡钳的轮廓线都是用上面的方法，完成后的轮廓线。（如：图 3.8）3.4.43.4.4 实体构建实体构建点击右上角创成式外形设计的按钮出现按钮，出现面板选择零件设计按钮进入零件设计。(如：图 3.10)图 3.10 进入零件设计在零件设计中点击封闭曲面点击曲面，将曲面卡钳变成实体卡钳（如：图3.11）28图 3.11 加厚最后按照工程制图尺寸要求在卡钳一面上利用草定位两个孔的位置，并画出两个圆。退出草图界面点击凹槽按钮出现

46、选项，将类型改为直到平面，然后点击要到的那一面，点击确定。（如:图 3.12）图 3.12 开孔29 主要用到卡钳的实体及开槽都是用上面的方法，完成后的实体卡钳。（如：图 3.11）30第第 4 4 章章 装配设计装配设计4.14.1 电池框架图解电池框架图解下图为电池以及电池框架。（如：图 4.1）图 4.1 电池框架1 为电池、2 为电池框、3 卡钳支架4.24.2 装配设计的介绍及创建装配设计的介绍及创建装配设计是把在 Catia 中创建的所有零部件进行装配的一个场所，利用装配设计的功能进行装配。进入 Catia 进入装配设计模板，按开始按钮，将鼠标放在机械设计的地方，点击装配设计，进入

47、装配设计。（如：图 4.2）12331图 4.2 进入装配设计4.34.3 装配明细装配明细4.3.14.3.1 将卡钳导入装配设计将卡钳导入装配设计进入装配设计模板后，打开电池框架的图。（如：图 4.3）图 4.3 电池框架32导入电池框架后将卡钳导入装配设计中。打开已设计好的卡钳，将鼠标移至 W18-2101510-00 右键点击复制。(如: 图 4.4)图 4.4 复制卡钳打开电池框装架配图，将复制下来的卡钳复制到装配图中，注意要在源文件也就是 W14-2101020-00 点亮，然后右键点击粘贴，卡钳就会出现在装配图中，如果卡钳看不到就点击全部适应。（如：图 4.5）图 4.5 导入卡钳334.3.24.3.2 装配卡钳装配卡钳点击相合约束，然后找到卡钳上孔的中心轴，点击中心轴。然后找到支架上所对应的孔的中心轴点击，会出现一条线，点击更新卡钳中心轴与支架中心轴在一条直线上。（如：图 4.6）图 4.6 约束卡钳然后点击捕捉按钮，点击卡钳一面再点击支架一面（两个面为接触面），卡钳自动装配到支架上装配完成。（如：图 4.7）图 4.7 捕捉装配完成 主要用到 34附录附录卡钳的性能：本设计中卡钳是由 45 号钢制作一切性能满足 45 号钢的要求即可。卡钳设计的原因：1.考虑到卡钳与电池与直架所干涉的问题