catia在汽車車身設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用分析研究 車輛工程專業(yè)

catia在汽車車身設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用摘要：目前，中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。尤其是汽車車身的設(shè)計(jì)好壞直接影響到汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和銷售狀況。車身的更新速度較快，因此車身設(shè)計(jì)對(duì)新車的開發(fā)具有十分重要的作用。目前，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)已滲透到汽車生存周期的各個(gè)階段，尤其是CAD技術(shù)已成為汽車造型設(shè)計(jì)的常規(guī)手段。文中以網(wǎng)上某轎車數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)為對(duì)象，運(yùn)用catia三維造型軟件進(jìn)行轎車車身造型，著重研究曲線構(gòu)造、曲面構(gòu)造、曲面過(guò)渡連接以及轎車車身曲面的分塊、內(nèi)飾設(shè)計(jì)和整車的虛擬裝配造型等進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：車身設(shè)計(jì)、曲面構(gòu)造、內(nèi)飾設(shè)計(jì)、catiaV5R18catiadesigninautomotivebodyapplicationsAbstract：Atpresent,China'sautoindustryhasundergoneenormouschanges.Inparticular,thedesignofthecarbodytothecaradirectimpactonproductqualityandsales.Bodyoftheupdatespeed,sothebodydesignofthenewcar'sdevelopmenthasaveryimportantrole.Currently,computer-aidedtechnologyhaspenetratedintothecarlifecyclestages,inparticular,CADtechnologyhasbecomearoutinemeansofautomobiledesign.Inthispaper,onlinedataforthedesignofacarasanobject,usecatia3Dmodelingsoftwareforcarstyling,focusedonthecurvestructure,surfacestructure,surfaceblendingcarbodyconnectionandblocksurfaces,interiordesignandvirtualassemblymodelvehiclewerestudied.Keywords:Bodydesign;surfaceconstruction,;interiordesign,;catiaV5R18引言我國(guó)的汽車工業(yè)從無(wú)到有、由小到大、從引進(jìn)到自主創(chuàng)新，已獲得很大發(fā)展，并已成為我國(guó)重要的支柱性產(chǎn)業(yè)。各國(guó)發(fā)展的歷史與實(shí)踐證明，汽車整車生產(chǎn)能力的提升主要取決于車身的生產(chǎn)能力，汽車的更新?lián)Q代、造型改裝、產(chǎn)品促銷等都取決于車身。特別是轎車，其發(fā)展取決于車身技術(shù)水平。汽車車身應(yīng)為駕駛員提供良好、舒適的乘坐和工作環(huán)境，使其免受震動(dòng)、噪聲、廢氣以及惡劣氣候的影響。故汽車車身及內(nèi)飾的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。本文對(duì)汽車車身及內(nèi)飾的一些大體環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)用二維、三維軟件進(jìn)行制圖并結(jié)合《車身設(shè)計(jì)學(xué)》、《汽車設(shè)計(jì)》、《造型設(shè)計(jì)》等知識(shí)所作。汽車車身設(shè)計(jì)涉及面廣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般機(jī)械產(chǎn)品的范圍，因此車身設(shè)計(jì)人員需要有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。汽車車身設(shè)計(jì)要考慮節(jié)能、環(huán)保、安全三大主題，也要考慮車身外觀的美觀性；還要考慮所設(shè)計(jì)的加工可能性。所以汽車車身設(shè)計(jì)并不是某一個(gè)人能夠單獨(dú)完成的，但是大學(xué)生有需要進(jìn)行此類方面的訓(xùn)練，所以本文以大學(xué)生的角度結(jié)合大學(xué)所學(xué)知識(shí)并且細(xì)化建模方法，為大學(xué)生以及汽車catia愛好者提供一個(gè)參考。車身的catia建模catia是法國(guó)達(dá)索公司開發(fā)的CAD/CAE/CAM一體化軟件?，F(xiàn)在的catia軟件分為V4和V5兩個(gè)系列，V4版本應(yīng)用于UNIX平臺(tái)，V5版本應(yīng)用于UNIX和WINDOWS兩種平臺(tái)。V5版本界面更友好、易學(xué)、易用、功能強(qiáng)大。catia軟件廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)，軟件集成解決方案幾乎覆蓋了所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，在歐洲的汽車行業(yè)已經(jīng)成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)軟件。Catia軟件的著名用戶包括波音、戴姆勒-克萊斯勒、寶馬、大眾等一大批知名企業(yè)。座椅設(shè)計(jì)座椅對(duì)于駕駛員座椅設(shè)計(jì)，必須以人機(jī)系統(tǒng)工程學(xué)有關(guān)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)。一個(gè)好的駕駛員座椅可以使駕駛員有一個(gè)舒適的駕駛環(huán)境，達(dá)到卻倒行車安全、槽中方便以及事業(yè)開闊、清晰的目的，同時(shí)還能各地或減弱車設(shè)傳到人體震動(dòng)和沖擊。人體最佳乘坐姿勢(shì)三級(jí)標(biāo)題許多長(zhǎng)期從事坐姿工作的人，如意一種姿勢(shì)坐得太久，其背部、腰部、臀部及大腿下部等部位會(huì)感到疲勞與疼痛而引起各種不適感。坐姿舒適與人體去干的組織結(jié)構(gòu)、生理特點(diǎn)有關(guān)。人體的軀干骨由脊柱、肋骨、胸骨等組成，脊柱從側(cè)面看有四個(gè)生理彎曲：頸曲、胸曲、腰曲及骶曲。組成脊柱的椎骨有頸椎奇快、胸椎12塊、腰椎5塊愈合成一塊骶骨，尾椎4塊愈合成一塊尾骨。在所有的生理彎曲中，腰曲直接影響到坐姿的舒適性。因?yàn)樽恕澴嘶蛄⒆藭r(shí)腰曲弧線均會(huì)產(chǎn)生或多或少的變形。腰曲弧線的變形時(shí)造成腰部酸痛、疲勞甚至損傷的機(jī)械原因。人站立時(shí)身體重量由腿足承受，其腰曲線呈正常稍微前突，變形小；直坐或彎腰姿勢(shì)時(shí)，大部分體重由坐骨承受，部分由腰背部和足部承受，腰曲弧線受到拉伸變形，破事中間的椎間盤受到一向后的推力，壓向韌帶使之繃緊而引起腰酸等不適感。人體在座椅上坐著的姿勢(shì)可以用各相臨關(guān)節(jié)的距離及各個(gè)關(guān)節(jié)的角度來(lái)確定。對(duì)于成年人而言，線度一般是不變的，而關(guān)節(jié)角度則可以改變。在其可變的范圍內(nèi)，可以找到一個(gè)最佳區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)的肌肉及關(guān)節(jié)周圍的結(jié)構(gòu)組織松弛，姿勢(shì)的坐姿稱為最佳坐姿。所以為了使乘員坐在座椅上時(shí)，其最佳姿勢(shì)的吃試點(diǎn)應(yīng)在腳、臀部和背部三部分。若這三部分的支持條件匹配合理，可改善人體的疲勞。座椅的幾何參數(shù)選擇三級(jí)標(biāo)題根據(jù)汽車車身設(shè)計(jì)表3-11確定座椅的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而列出下表表1-1前排座椅參數(shù)Tab.1Parametersofthefrontseats車型座墊-靠背夾角座墊后傾角座高座寬座深靠背高轉(zhuǎn)向柱傾角小轎車1101630050040050030表1-2后排座椅參數(shù)Tab.1Parametersoftherearseats車型座墊-靠背夾角座墊后傾角座高座寬座深靠背高小轎車110123001400400500效果圖三級(jí)標(biāo)題圖1座椅尺寸參數(shù)圖2前排座椅效果圖Fig.1SeatsizeFig.2Frontseats圖3后排座椅設(shè)計(jì)參數(shù)圖4后排座椅效果圖Fig.3RearseatsizeFig.4Rearseats車輪設(shè)計(jì)車輪猶如人的鞋，鞋子好看整個(gè)人顯得挺拔精神，汽車亦是如此。一個(gè)好的車輪會(huì)為汽車增添去多姿色。本車由于排量所限，故考慮動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性選擇205/55R16輪胎。車輪參數(shù)的計(jì)算三級(jí)標(biāo)題輪胎的選擇：根據(jù)汽車車身設(shè)計(jì)選擇輪胎為205/55R16具體計(jì)算結(jié)果如下：輪胎單邊高度=205*55%=112.75mm輪轂直徑=16*25.4=406.4mm車輪直徑=112.75*2+406.4=631.9mm輪胎寬205mm效果圖圖1-5輪胎效果圖Fig.1wheel車身設(shè)計(jì)確定車身的外形尺寸及汽車參數(shù)長(zhǎng)4997寬1835高1552軸距2790輪距1560最小離地間隙130接近角12.8°離去角14°前后軸負(fù)荷60%40%整備質(zhì)量1470kg額定載人數(shù)5人最高車速180km/h最大爬坡度45%制動(dòng)距離50m最小轉(zhuǎn)彎半徑6m發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率97kw轉(zhuǎn)速3500-4500轉(zhuǎn)矩180N/m輪胎型號(hào)205/55R16檔位數(shù)6檔手動(dòng)傳動(dòng)形式前置前驅(qū)建模后的效果圖圖1-6車身效果圖有輪廓線Fig.1Body裝配及人機(jī)工程分析裝配利用catia裝配功能進(jìn)行裝配，能夠?qū)⑺O(shè)計(jì)的車身等零件組裝在一起。圖2-1添加零件圖2-2效果圖Fig.1AddpartsFig.1finish人機(jī)工程分析人體視野分析利用catia【HumanActivityAnalysis】模塊進(jìn)行駕駛員視野分析。點(diǎn)擊視野分析按鈕，在點(diǎn)擊駕駛員，即出現(xiàn)駕駛員的視野。如下圖：圖2-3駕駛員視野圖Fig.1Driver'sfieldofvision顯然A柱擋住了駕駛員左邊的視野，這對(duì)駕駛是十分危險(xiǎn)的。故需對(duì)座椅或駕駛員向左調(diào)整。調(diào)整后如圖：圖2-4駕駛員視野圖Fig.1Driver'sfieldofvision如圖駕駛員的視野開闊，有利于駕駛。故修改合理。駕駛員手伸及界面的分析利用catia【HumanActivityAnalysis】模塊進(jìn)行駕駛員手可觸及的區(qū)域進(jìn)行分析。點(diǎn)擊手伸及界面計(jì)算功能，然后點(diǎn)擊駕駛員的手，一個(gè)手伸界面生成，如圖：圖2-5駕駛員手觸及區(qū)域圖Fig.1Driver'shandtouchedtheregion如圖所示，駕駛員可對(duì)儀表臺(tái)，中控臺(tái)，若車門中控區(qū)輕松觸及，表明設(shè)計(jì)基本合理?？偨Y(jié)汽車車身設(shè)計(jì)涉及面廣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般機(jī)械產(chǎn)品的范圍，因此車身設(shè)計(jì)人員需要有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。汽車車身設(shè)計(jì)要考慮節(jié)能、環(huán)保、安全三大主題，也要考慮車身外觀的美觀性；還要考慮所設(shè)計(jì)的加工可能性。所以catia正是一款汽車設(shè)計(jì)的優(yōu)秀軟件，其方便易懂，上手快，尤其適合大學(xué)生練習(xí)使用。希望通過(guò)本文可以總結(jié)一套適合大學(xué)生聯(lián)系車身外形設(shè)計(jì)的流程，或作為參考之用，必將對(duì)日后的工作起到至關(guān)重要的作用。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，車身等造型設(shè)計(jì)也會(huì)隨之進(jìn)步，各種三維建模軟件系統(tǒng)不斷強(qiáng)大，車身設(shè)計(jì)定會(huì)翻開全新的一頁(yè)。[參考文獻(xiàn)](References)[1]劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001[2]王望予.汽車設(shè)計(jì)第四版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[3]余志生.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[4]羊拯民.汽車車身設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[5]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社，2006[6]張炳力.汽車設(shè)計(jì)[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2011[7]JulianHappian-Smith