汽車底盤設(shè)計中參數(shù)化技術(shù)的運用探究

摘 要：汽車底盤設(shè)計作為汽車生產(chǎn)制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其設(shè)計的質(zhì)量安全與否直接關(guān)系到汽車的行駛安全性和舒適感，當前階段汽車底盤設(shè)計中參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用是影響汽車底盤設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵性因素之一。基于此，文章針對汽車底盤設(shè)計參數(shù)化應(yīng)用的相關(guān)問題進行簡要論述，旨在提升汽車底盤設(shè)計中參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用技術(shù)水平，以期為提升汽車底盤設(shè)計質(zhì)量、推進汽車行業(yè)的健康有序發(fā)展提供經(jīng)驗借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：汽車底盤 參數(shù)化技術(shù) 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)庫 汽車制造

1 引言

在傳統(tǒng)形式的汽車底盤設(shè)計制作工作中基本需要參考固定化的生產(chǎn)模型，在針對汽車零部件修改和優(yōu)化之后再次繪制設(shè)計圖紙，這就在一定程度上使得汽車底盤設(shè)計工作效率較低。在汽車底盤設(shè)計中應(yīng)用參數(shù)化技術(shù)能夠借助應(yīng)用軟件來搭建出底盤的3D立體模型，通過對立體模型中底盤的設(shè)計和修改，行之有效的提升了汽車底盤設(shè)計的質(zhì)量和效率。這種參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用突破了傳統(tǒng)由模型制作底盤的模式，最大程度上讓設(shè)計人員擺脫實物參考模型的限制，顯著提升了汽車底盤設(shè)計的有效性。

2 汽車底盤參數(shù)化設(shè)計概述

在當前階段的汽車底盤參數(shù)化設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員能夠借助參數(shù)化設(shè)計平臺，通過對幾何關(guān)系以及工程的改變來滿足底盤設(shè)計要求。在設(shè)計汽車底盤參數(shù)時，設(shè)計工程師需要對零部件的尺寸以及工程初始數(shù)值進行充分考量，在維護參數(shù)間工程、幾何關(guān)系的基礎(chǔ)上修改和完善參數(shù)?；诖?，可以將汽車底盤參數(shù)劃分為兩種類型，一種為不變參數(shù)，指的是各個元素間的幾何信息；另外一種則是可變參數(shù)類型，包括各類尺寸；參數(shù)設(shè)計則指的是在系統(tǒng)的實際操作過程中，相關(guān)設(shè)計人員可以采用修改不同參數(shù)值的方法來完成參數(shù)化設(shè)計，參數(shù)化系統(tǒng)只要保持不變參數(shù)的值和狀態(tài)即可?；诖耍嚓P(guān)設(shè)計工程師可以更加快捷的對汽車底盤模型進行設(shè)計與調(diào)整，以完成最佳底盤設(shè)計狀態(tài)，滿足汽車底盤的設(shè)計要求。

在汽車底盤參數(shù)化設(shè)計工作中，數(shù)據(jù)模型的建模方式主要有生成歷史和變量幾何二個方法。變量幾何指的是采用平面建模的方法來構(gòu)造資料模型，生成歷史則更偏向于三維空間建模以及曲面模型的構(gòu)建。汽車底盤數(shù)據(jù)化設(shè)計的大致過程就是，由建立原始圖紙到設(shè)定繪圖數(shù)據(jù)，再到借助專業(yè)化知識來獲取初始圖形實際參數(shù)信息和結(jié)構(gòu)之間關(guān)聯(lián)，最終獲得底盤設(shè)計的參數(shù)化圖紙和文檔。在汽車底盤參數(shù)化設(shè)計工作中參數(shù)化技術(shù)的主要核心在于可以通過相關(guān)參數(shù)來替換原始圖形，在保持傳統(tǒng)模型車型上的優(yōu)化參數(shù)只對不合理的數(shù)據(jù)加以調(diào)整，使汽車底盤可以在繼承優(yōu)秀特性的基礎(chǔ)上，大幅度提升汽車底盤產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 汽車底盤參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用的軟件支撐和設(shè)計思路

3.1 汽車底盤參數(shù)化設(shè)計的軟件支撐

3.1.1 UG設(shè)計軟件

UG設(shè)計軟件，全稱為"Unigraphics"，是一款廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的三維設(shè)計軟件。它在汽車底盤設(shè)計過程中扮演著重要角色，為工程師們提供強大的工具和功能，用于創(chuàng)建、修改和分析汽車底盤的三維模型。UG設(shè)計軟件的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一是汽車底盤的三維模型設(shè)計。通過UG軟件，設(shè)計師可以根據(jù)汽車底盤的要求和規(guī)范，創(chuàng)建高度精確的數(shù)字化三維模型。這些模型可以包括底盤結(jié)構(gòu)、懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、制動系統(tǒng)等各個組成部分。通過使用UG軟件的強大建模工具，設(shè)計師可以輕松地繪制復雜的曲線和曲面，確保底盤的設(shè)計符合工程要求和美學標準。除了基本的建模功能，UG設(shè)計軟件還提供了許多高級工具和分析功能，用于優(yōu)化底盤設(shè)計。例如，軟件可以進行結(jié)構(gòu)分析，評估底盤在不同工況下的強度和剛度。它還可以進行動力學分析，模擬底盤在行駛過程中的運動和響應(yīng)。這些功能有助于設(shè)計師在保證底盤性能和安全性的前提下，進行優(yōu)化設(shè)計，提高汽車底盤的性能和操控性。

3.1.2 Auto CAD設(shè)計軟件

Auto CAD設(shè)計軟件是一種計算機設(shè)備輔助設(shè)計工作的通用性軟件包，在設(shè)計繪圖工作中的優(yōu)勢十分明顯，將Auto CAD應(yīng)用到汽車底盤參數(shù)化設(shè)計的過程中，不僅能夠支撐多種格式的圖片轉(zhuǎn)換，還能夠兼容和支持各類設(shè)備和平臺的使用，具備較強的實用性特點。Auto CAD軟件的操作較為簡單，軟件學習應(yīng)用的難度較小，甚至部分初學者在經(jīng)過一段時間的學習后也能夠快速掌握這種軟件應(yīng)用能力，自主使用Auto CAD開展繪圖設(shè)計工作。Auto CAD設(shè)計軟件不僅應(yīng)用在汽車底盤參數(shù)化設(shè)計過程中，甚至在房地產(chǎn)設(shè)計、機械設(shè)計、自動化等領(lǐng)域也得到了廣泛性的應(yīng)用。

3.1.3 CATIA設(shè)計軟件

CATIA設(shè)計軟件是法國達索公司自主研發(fā)的一款設(shè)計產(chǎn)品，在二十世紀末期我國的各大工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域就開始采用了數(shù)字樣機流程。目前CATIA設(shè)計軟件產(chǎn)品已經(jīng)為中國的航空領(lǐng)域、造船制造、車輛設(shè)計、機械制造，以及建材行業(yè)等提供了3D產(chǎn)品設(shè)計的模擬解決方案。在當前的汽車底盤模型化開發(fā)流程中，通過數(shù)字建模的方式優(yōu)化汽車底盤架構(gòu)，已然成了當前階段汽車底盤產(chǎn)品設(shè)計工作人員必備的技能之一。

3.2 汽車底盤參數(shù)化設(shè)計的思路

在開展汽車底盤參數(shù)化設(shè)計前夕，需要確定汽車底盤的基本設(shè)計思路，設(shè)計思路的確認能夠為底盤構(gòu)件的規(guī)劃提供方向指引，以此來提升汽車底盤零部件的加工生產(chǎn)質(zhì)量，確保車輛行駛的安全性、穩(wěn)定性和舒適性。在傳統(tǒng)形式的汽車底盤設(shè)計過程中，想要要構(gòu)件汽車底盤零部件的幾何模型，就必須先確認具體構(gòu)件的尺寸規(guī)格，這就在一定程度上使得汽車零部件結(jié)構(gòu)形狀的修改流程較為繁瑣復雜，任何一個細節(jié)的失誤都極有可能影響整體繪圖的精度，進而使得繪圖質(zhì)量降低。在汽車底盤參數(shù)化技術(shù)設(shè)計應(yīng)用下，汽車底盤構(gòu)件能夠以特定的參數(shù)來展現(xiàn)，在圖形以及數(shù)字自檢轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上，滿足底盤實際產(chǎn)品的應(yīng)用需求。在參數(shù)化設(shè)計應(yīng)用過程中，相關(guān)設(shè)計工作人員創(chuàng)建原始圖形信息，明確圖形具體參數(shù)信息，分析圖形和參數(shù)之間的關(guān)系，進而編制設(shè)計圖紙以及相關(guān)數(shù)據(jù)文檔，參數(shù)化技術(shù)在底盤設(shè)計中的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)參數(shù)信息的實時性修改和完善，還能夠不斷積累設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計知識。除此之外，參數(shù)化技術(shù)在底盤設(shè)計中的應(yīng)用，還能夠強化對設(shè)計全局的整體把控，在集合創(chuàng)造性概念以及時間的基礎(chǔ)上，顯著提升汽車底盤設(shè)計的精度，最大程度上滿足汽車底盤設(shè)計應(yīng)用的實際需求。

4 汽車底盤參數(shù)化設(shè)計的具體實踐過程

在汽車底盤的參數(shù)化設(shè)計過程中，鑒于參數(shù)化設(shè)計布置是一項較為專業(yè)的系統(tǒng)實踐過程，其能夠在合理控制尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上，有效實現(xiàn)汽車底盤零部件的最優(yōu)化集成，并在汽車底盤總成上實現(xiàn)設(shè)計布置方案的最優(yōu)化局面。汽車底盤參數(shù)化技術(shù)設(shè)計布置過程如下圖1所示。

4.1 確定汽車底盤參數(shù)化坐標系

明確和搭建汽車底盤參數(shù)化坐標系是底盤設(shè)計工作的重要基礎(chǔ)，能夠在一定程度上為汽車底盤令頒布件的裝配工作提供技術(shù)參考。從參數(shù)化設(shè)計的流程而言，底盤總成坐標系的確定能夠為實際參數(shù)化設(shè)計提供基礎(chǔ)和方向，在實際的設(shè)計工作中，相關(guān)設(shè)計人員通過修改和完善參數(shù)化坐標系下的坐標參數(shù)信息，就能夠?qū)崿F(xiàn)總成底板位置的更改。在當前階段的汽車底盤參數(shù)化設(shè)計過程中，大部分設(shè)計人員會選擇在三維坐標的基礎(chǔ)環(huán)境上來布置底盤坐標系，以此來實現(xiàn)汽車底盤定位等相關(guān)工作，值得注意的是，目前底盤參數(shù)化坐標系基本為右手坐標系。

4.2 構(gòu)建汽車底盤零部件參數(shù)化模型

在汽車底盤各個總成的參數(shù)化設(shè)計過程中，明確各個總成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及空間位置是總布置設(shè)計的基礎(chǔ)，為了最大程度上保障零部件空間位置以及基本結(jié)構(gòu)動態(tài)化修改的實效性，大部分設(shè)計工作人員基本只考慮零部件的主要尺寸參數(shù)。在具體的設(shè)計規(guī)劃中主要分為兩個環(huán)節(jié)：首先，相關(guān)設(shè)計人員要抽取汽車底盤零部件的總體參數(shù)，一般情況下需要忽略一些細節(jié)性的參數(shù)信息，形體參數(shù)以及位置參數(shù)作為當前階段需考量的主要參數(shù)信息，借助這兩個參數(shù)信息的優(yōu)化完善，將就能夠有效控制汽車底盤零部件的簡化迷行，進而完成變量化調(diào)整參數(shù)的設(shè)計目的。其次，在確定汽車底盤零部件的參數(shù)后，要搭建模型圖庫，在此基礎(chǔ)上來優(yōu)選出契合的汽車底盤模型。

4.3 基于參數(shù)化設(shè)計的汽車底盤裝配環(huán)節(jié)

在汽車底盤參數(shù)化總成的裝配過程中要重點把握以下幾個方面：首先，需要優(yōu)化參數(shù)化底盤總裝配的樹形結(jié)構(gòu)。具體而言，汽車底盤的參數(shù)化設(shè)計工作涵蓋的零部件范圍較廣，各個零部件由多個子部件所組成，從零部件的整體上看，汽車底盤的各個零部件之間呈現(xiàn)出樹形結(jié)構(gòu)的特點，在實際參數(shù)化設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員可以將大總成設(shè)定為一級節(jié)點，往下涵蓋二級節(jié)點、三級節(jié)點等等，通過汽車底盤零部件間的聯(lián)系性特點來進行精確性的把控。其次，需要優(yōu)化汽車底盤零部件的裝配方式。在當前階段的汽車底盤參數(shù)化設(shè)計過程中，坐標點裝配方式以及約束裝配方式是底盤總成裝配的兩種主要形式，兩種裝配方式相較而言，坐標點裝配方式總體裝配效率較高，裝配過程和裝配方式較為簡便，約束裝配方式則能夠有效協(xié)調(diào)汽車底盤零部件間的關(guān)系。因此在實踐裝配過程中，要根據(jù)汽車底盤零件的安裝要求來針對性的選用安裝方法。最后，在汽車底盤零件的裝配中還需有意識的強化尺寸鏈，這就需要專業(yè)工程技術(shù)人員在確定汽車底盤各個零件支架依附位置及其相對狀態(tài)的基礎(chǔ)上，來表示其總成組件之間相互位置的動態(tài)聯(lián)系，借此達到汽車底盤裝配優(yōu)化的智能化管理過程。在當前階段的汽車制造過程中，汽車發(fā)動機、變速箱、后車橋、汽車底盤尺寸鏈的基礎(chǔ)流程，同時也是規(guī)范汽車底盤尺寸中比較復雜的環(huán)節(jié)之一，在設(shè)計方案或汽車底盤鏈條中，設(shè)計人員需要有意識地關(guān)注各個變量的動態(tài)化調(diào)節(jié)，以最終達到汽車底盤與各構(gòu)件之間的有效關(guān)系。

4.4 汽車底盤運動橋準和設(shè)計核查

在汽車底盤的參數(shù)化設(shè)計規(guī)劃過程中，相關(guān)設(shè)計人員為了最大程度上提升汽車底盤的設(shè)計質(zhì)量和效率，還需要對底盤設(shè)計的具體內(nèi)容進行檢查，對汽車底盤設(shè)計進行動態(tài)校準核對等。在當前階段的汽車底盤參數(shù)化設(shè)計流程中，發(fā)動機與前車橋之間的間距校核、以及發(fā)動機前輪的活動空間校核都是動態(tài)控制的重點項目。就車輛發(fā)動機的前車橋活動空間的校核而言，這與車輛引擎所處的方位有關(guān)。在汽車底盤的設(shè)計過程中，當汽車發(fā)動機所處位置在前車橋上方時，其在行駛構(gòu)成中油底殼就會和前車橋跳動發(fā)生作用，并在運動過程中形成運動干涉?；诖?，在實際汽車底盤的設(shè)計過程中，要盡可能地保證前車橋與油底橋之間保持足夠的活動空間，在實際校核過程中相關(guān)技術(shù)部門還需要通過對后車架與前車橋之間距離做出優(yōu)化調(diào)節(jié)，以最大限度的達到提升效果。針對校核前輪的活動間隙而言，開展校驗項目的最主要目的就是檢驗轉(zhuǎn)向車輪與縱拉桿、車架之間的活動關(guān)系是否滿足要求。一般情況下，當位置關(guān)系發(fā)生較為明顯的變動時，相關(guān)工程設(shè)計技術(shù)人員將會在減小車架長度的基礎(chǔ)上，進一步加大車輛的前輪距，由此來保證轉(zhuǎn)向輪和縱拉桿、車架之間運動關(guān)系的協(xié)調(diào)性，保障汽車的行駛安全和駕駛感受。

5 汽車底盤參數(shù)化技術(shù)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

數(shù)據(jù)庫的建設(shè)作為汽車底盤參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分，在搭建參數(shù)化數(shù)據(jù)庫的過程中，應(yīng)科學合理的規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，其搭建的質(zhì)量直接影響著汽車底盤的設(shè)計質(zhì)量和安全性能?；诖?，汽車底盤參數(shù)化技術(shù)數(shù)據(jù)庫的搭建要點主要分為以下幾個方面：

5.1 標準庫的設(shè)計要點

在當前階段的汽車底盤參數(shù)化技術(shù)數(shù)據(jù)庫搭建過程中，為了有效實現(xiàn)汽車底盤參數(shù)的合理化控制，相關(guān)設(shè)計人員需要查閱大量的汽車設(shè)計準則和標準規(guī)范，以保障在汽車底盤的設(shè)計規(guī)劃過程中，技術(shù)指標應(yīng)符合車輛設(shè)計的一般要求。在以往汽車底盤設(shè)計規(guī)劃流程中，一般采取手動查詢車輛技術(shù)準則和標準規(guī)范的方法來展開，手動查詢信息的方法不但費時費力，而且無法全面掌握車輛制造生產(chǎn)的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，使得汽車底盤的具體設(shè)計工作存在較為明顯的不足?；诖?，在汽車底盤參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用的過程中，要充分結(jié)合現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，為參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用搭建出數(shù)據(jù)標準庫。就基礎(chǔ)資料標準庫的搭建而言，其中應(yīng)當包含國家標準、質(zhì)量檢測標準以及汽車設(shè)計制造準則等等內(nèi)容，同時還應(yīng)該具備數(shù)據(jù)信息的實時查詢、增加刪減等等功能，最大程度上實現(xiàn)汽車底盤設(shè)計效率的提升，以此來滿足汽車底盤設(shè)計的實際需求。

5.2 汽車底盤零部件參數(shù)化技術(shù)模型規(guī)劃

在當前階段的汽車底盤零部件參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用模型過程中，參數(shù)化模型從本質(zhì)上而言是一種存儲零部件參數(shù)的圖形數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中以零部件的方式來展示汽車底盤零部件的常見結(jié)構(gòu)，以此來為底盤零部件的設(shè)計設(shè)計提供理論依據(jù)。在原始圖的繪制流程中，主要使用方法包括了如下幾方面：首先，使用啞圖來描繪原型圖，事先繪制好零部件圖形，并在建好原始繪圖數(shù)據(jù)后存到其中以便于調(diào)用，與其他形式的模型規(guī)劃方法相比較來說，啞圖的生動速率較快。其次，通過活圖來制作原始圖形。在活圖制作數(shù)據(jù)庫的流程中，應(yīng)對繪圖軟件進行優(yōu)化和完善，在繪圖程序的引導下，繪出汽車底盤總成造型?；顖D可以在原始圖形下制作若干個衍生圖像，最大程度上提升了汽車底盤的設(shè)計質(zhì)量和效率。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟社會的不斷創(chuàng)新發(fā)展，汽車在我們的日常生活中的使用也越來越廣泛，汽車底盤作為汽車加工制造的主要對象，通過參數(shù)化技術(shù)手段來設(shè)計汽車底盤零部件，是汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在汽車底盤的設(shè)計實踐過程中，只有充分認識到參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用的重要價值，并在坐標系、底盤零部件參數(shù)化模型、裝配以及運動校核的應(yīng)用，提升汽車底盤零部件的參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用水平，在提升底盤設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)上，推進汽車行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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