论文部分内容阅读
摘要：完成汽车总体设计要求，需要运动仿真、电子虚拟装配模型的辅助，从而实现汽车的制造装配智能化与集成化。为了更好地了解电子虚拟装配及运动仿真模型建立的具体过程，本文根据运动仿真、电子虚拟装配的特点，找出其汽车总体设计中的具体应用。
关键词：CATIA；运动仿真；汽车设计
前言
由于汽车行业的竞争不断加剧，如何减少制造时间、加快产品研发的速度以及提升汽车产品质量是汽车制造业急需解决的问题。同时随着电子信息技术的不断发展，为汽车的制造装配智能化与集成化创造了有利条件，尤其是虚拟现实技术的加入，使得汽车制造工艺过程的可视化逐渐变为现实。现在许多汽车企业引人虚拟装配技术进行提升自身的专业化，从而提高了汽车的质量。
1汽车的整体设计
汽车整体设计，也属于汽车总布置设计，就是要使汽车的内置可以达到设计图所要求的性能指标与整车参数，同时要使这些性能指标与整车参数分解成各个单独的功能与参数。
第一要绘制汽车总布置图，在部件设计、各总成要求以及总布置草图的基础上使用比较精确的比例绘出总布置图，可以确定部件的位置与尺寸，使汽车可以得到合理的布局；第二依据总布置设计要求确定的整车性能与参数提出准确的要求，尤其是计算载荷、质量限制、尺寸要求、特性参数等方面。第三需要准确绘出涉及运动的校核图，并且要合理布置空间，以免出现运动干涉；第四要确定涉及整体和部件特性、结构参数以及支承型式等；第五要确定各总成的核心位置，同时要计算整车质心高度与空载和满载时的轴荷分配；
2电子虚拟装配及运动仿真建模
2.1电子虚拟装配的建立
（1）正向实体建模
经过确定软件的实体建模模块，可以依据部件与零件三维图纸尺寸，通过布尔运算、放样、扫描、旋转、拉伸等方法，使用部件与零件具体用途展现在电脑虚拟环境之下。这种方法虽然比较直观，但是部分细小的零部件无法准确测绘其尺。例如曲面的的零部件、汽车外面的细小部件等，无法使用正向建模进行模拟，这时需要使用逆向建模方法进行操作。
（2）逆向实体建模
经过使用精密光学三坐标测量机可以收集零件的具体数据。接着使用CAITA软件的进行逆向建模，然后将GSD、QSR、DSE等模块进行逆向重构。经过不同的模块进行模拟可以实现实体建模，使人们可以准确测量零部件的质量和材质。
2.2运动仿真模型的建立
在建设整车装配模型之后，就可以尽快建立运动仿真模型。要想完善汽车系统，需要对许多运动进行分析，因此在开始建设运动模型之前，要对需要组装的机构运动进行仔细了解，尤其要弄清其约束条件、运动方式等情况。在运动仿真模型当中，可以建设多个运动副，比如前轮在上下跳动的时候也进行转动。同时仿真模型中也需要驱动副的辅助，由于驱动副、后传动轴万向节中心沿运动轨迹的运动、上下摆臂的运动、方向盘的转动。在驱动副的作用下，可以引起后传动轴、前驱动轴、前轮的转动、跳动。然后根据处运动轨迹进行作图，然后根据运动轨迹进行运动仿真。
3电子虚拟装配及运动仿真在汽车设计中的运用
3.1电子虚拟装配在汽车设计中的运用
电子虚拟装配属于零件模型根据约束关系进行再次定位的阶段，依据产品设计的精度特性、形状特性，在计算机上真实模拟产品三维装配的具体过程，同时用户可以通过交互的方法进行调整产品的三维真实模拟装配情况，从而可以检验产品的可装配性。同时装配体设计模块具有装配分析的作用，可以可实现各零部件之间的距离测量及干涉检查。同时通过虚拟装配汽车可以快速、准确地完成整车总体设计工作，最终实现总装配图、总布置图的绘制核对和空间的校核。使用虚拟装配，可以尽快发现制造、设计当中存在的问题，在生产产品之前采取措施解决问题，确保产品的安全性。
3.2运动仿真在汽车设计中的运用
运动仿真指的是经过设立运动机构模型，探究具体的运动规律，分析零件的运动情况，分析机构中零件的力矩、反作用力、作用力、加速度、速度等，其分析结果可以修改零件的结构设计或调整零件材料。Pro/E、UG、CATIA中运动分析模块，其完全集成于CAITA之中，可以直接选择建模参数详细分析，完善运动机构仿真分析。同时可以根据后传动轴、前驱动轴、前轮的转动、跳动做出运动轨迹图，然后根据运动轨迹进行运动仿真，找出汽车内置的不足之处，这样在制造完成之后汽车不但可以实现智能化，也可以提高汽车的附加价值。
4结束语
通过运动仿真与整车虚拟装配可以准确显示整车虚拟设计，比较形象、真实展现了运动机构，同时也可以帮助工作人员准确地完成整车总体设计。另外也可以减少工作量，缩短产品开发周期、降低生产成本、减少设计失误，并且也可以按照市场变化或者用户需求，快速调整产品设计，提高产品的核心竞争力，促进汽车制造企业的快速发展。
作者简介：
林波（1984-），男，陕西商洛人，单位：重庆科创职业学院，本科，职称助教，职务：教师 ，研究方向 ：机械制造，现在主要教汽车专业的课。
关键词：CATIA；运动仿真；汽车设计
前言
由于汽车行业的竞争不断加剧，如何减少制造时间、加快产品研发的速度以及提升汽车产品质量是汽车制造业急需解决的问题。同时随着电子信息技术的不断发展，为汽车的制造装配智能化与集成化创造了有利条件，尤其是虚拟现实技术的加入，使得汽车制造工艺过程的可视化逐渐变为现实。现在许多汽车企业引人虚拟装配技术进行提升自身的专业化，从而提高了汽车的质量。
1汽车的整体设计
汽车整体设计，也属于汽车总布置设计，就是要使汽车的内置可以达到设计图所要求的性能指标与整车参数，同时要使这些性能指标与整车参数分解成各个单独的功能与参数。
第一要绘制汽车总布置图，在部件设计、各总成要求以及总布置草图的基础上使用比较精确的比例绘出总布置图，可以确定部件的位置与尺寸，使汽车可以得到合理的布局；第二依据总布置设计要求确定的整车性能与参数提出准确的要求，尤其是计算载荷、质量限制、尺寸要求、特性参数等方面。第三需要准确绘出涉及运动的校核图，并且要合理布置空间，以免出现运动干涉；第四要确定涉及整体和部件特性、结构参数以及支承型式等；第五要确定各总成的核心位置，同时要计算整车质心高度与空载和满载时的轴荷分配；
2电子虚拟装配及运动仿真建模
2.1电子虚拟装配的建立
（1）正向实体建模
经过确定软件的实体建模模块，可以依据部件与零件三维图纸尺寸，通过布尔运算、放样、扫描、旋转、拉伸等方法，使用部件与零件具体用途展现在电脑虚拟环境之下。这种方法虽然比较直观，但是部分细小的零部件无法准确测绘其尺。例如曲面的的零部件、汽车外面的细小部件等，无法使用正向建模进行模拟，这时需要使用逆向建模方法进行操作。
（2）逆向实体建模
经过使用精密光学三坐标测量机可以收集零件的具体数据。接着使用CAITA软件的进行逆向建模，然后将GSD、QSR、DSE等模块进行逆向重构。经过不同的模块进行模拟可以实现实体建模，使人们可以准确测量零部件的质量和材质。
2.2运动仿真模型的建立
在建设整车装配模型之后，就可以尽快建立运动仿真模型。要想完善汽车系统，需要对许多运动进行分析，因此在开始建设运动模型之前，要对需要组装的机构运动进行仔细了解，尤其要弄清其约束条件、运动方式等情况。在运动仿真模型当中，可以建设多个运动副，比如前轮在上下跳动的时候也进行转动。同时仿真模型中也需要驱动副的辅助，由于驱动副、后传动轴万向节中心沿运动轨迹的运动、上下摆臂的运动、方向盘的转动。在驱动副的作用下，可以引起后传动轴、前驱动轴、前轮的转动、跳动。然后根据处运动轨迹进行作图，然后根据运动轨迹进行运动仿真。
3电子虚拟装配及运动仿真在汽车设计中的运用
3.1电子虚拟装配在汽车设计中的运用
电子虚拟装配属于零件模型根据约束关系进行再次定位的阶段，依据产品设计的精度特性、形状特性，在计算机上真实模拟产品三维装配的具体过程，同时用户可以通过交互的方法进行调整产品的三维真实模拟装配情况，从而可以检验产品的可装配性。同时装配体设计模块具有装配分析的作用，可以可实现各零部件之间的距离测量及干涉检查。同时通过虚拟装配汽车可以快速、准确地完成整车总体设计工作，最终实现总装配图、总布置图的绘制核对和空间的校核。使用虚拟装配，可以尽快发现制造、设计当中存在的问题，在生产产品之前采取措施解决问题，确保产品的安全性。
3.2运动仿真在汽车设计中的运用
运动仿真指的是经过设立运动机构模型，探究具体的运动规律，分析零件的运动情况，分析机构中零件的力矩、反作用力、作用力、加速度、速度等，其分析结果可以修改零件的结构设计或调整零件材料。Pro/E、UG、CATIA中运动分析模块，其完全集成于CAITA之中，可以直接选择建模参数详细分析，完善运动机构仿真分析。同时可以根据后传动轴、前驱动轴、前轮的转动、跳动做出运动轨迹图，然后根据运动轨迹进行运动仿真，找出汽车内置的不足之处，这样在制造完成之后汽车不但可以实现智能化，也可以提高汽车的附加价值。
4结束语
通过运动仿真与整车虚拟装配可以准确显示整车虚拟设计，比较形象、真实展现了运动机构，同时也可以帮助工作人员准确地完成整车总体设计。另外也可以减少工作量，缩短产品开发周期、降低生产成本、减少设计失误，并且也可以按照市场变化或者用户需求，快速调整产品设计，提高产品的核心竞争力，促进汽车制造企业的快速发展。
作者简介：
林波（1984-），男，陕西商洛人，单位：重庆科创职业学院，本科，职称助教，职务：教师 ，研究方向 ：机械制造，现在主要教汽车专业的课。