ss

专家特稿

CATIA软件在汽车设计与发动机虚拟仿真运行的应用

点击次数: 1034   更新时间:2020-04-24

CATIA软件在汽车设计与发动机虚拟仿真运行的应用

饶建伟1    严伟民2

(重庆电讯职业学院  重庆402247)

摘要:CATIA软件提供丰富的造型工具、强大的曲面设计功能,支持用户设计需求。 CATIA V5版本应用微机平台,不仅使用户能够节省大量的硬件成本,而且其友好的用户界面,使用户更容易使用,在汽车设计方面得到广泛应用。

关键词:CATIA软件;数据建模

中图分类号:V448.15+3  文献标识码:A  文章编号:

   1引言

CATIA软件作为CAD/CAM软件,所具有的零件标准库、人机工程功能以及知识工程模块,支持汽车研发设计复杂度和工作量等关键应用方案。支持数字化制造企业和产品的整个生命周期的方向发展,提高产品设计的标准化程度,为新产品赢得更多地市场先机。

2 CATIA V5提供研发更具针对性的自用标准件数据库的二次开发的基础平台

(1)CATIA V5系统提供了强大的标准化部件的应用功能—CatalogBrowser,具有极强地二次拓展性。CATIA接口有两种与外部程序通信的方式:进程内应用程序方式、进程外应用程序方式。

(2)进程内应用程序方式相对简单,在CATIA内部即可完成。但在运行宏时,CATIA处于非激活状态,宏之间不能调用存储变量的值,功能有限。进程外应用程序方式可以进行从简单到复杂的二次开发工作,具有强大的交互、集成和用户特征定义的功能。

CAA是通过提供的快速可视化的集成开发应用环境提供完整的编程工具组;API提供了操作各种对象的方法、工具和接口程序来完成实现的。

自用标准件数据库事实上通过两个层级同时实现:

为设计人员建立标准件的类型索引,提供检索或者调用标准件;通过创建标准件类别,提供标准件的参数化信息以及三维数据模型。

人机动态或者静态的仿真模拟,及时的对设计参数进行修正,以达到不断优化设计的目的

(1)CATIA V5人机设计与分析的解决方案集成为四大模块:人体模型构造器(HBR),人体模型测量编辑(HME),人体姿态分析(HPA)以及人体行为分析(HPA)。

(2)在汽车的人机工程中,研发设计人员可以根据不同的设计目标在CATIA V5软件中植入人机特征评价模型。在此基础中,研发人员可以在特定的工作场景中进行各种各样的人机动态或者静态的仿真模拟。

 3 运用CATIA V5强大的知识工程,可以构建全参数化的汽车模型以及人机互动模型,优化车身总布置设计

汽车车身总布置指研究汽车车身的三维曲面部件布置以及其设计,是整车精度设计的重要组成部分。

(1)在CATIV V5中, 其知识工程顾问,产品知识模块,产品工程优化等模块,以参数、公式、规则、设计表等形式存在。

(2)通过CATIV V5知识工程,实现车身总布置的优化设计。

建立虚拟车立体结构的三维车身坐标系,虚拟车身的任何一个结构点或者部位点都有且有唯一的三维坐标点与之呼应。

建立整车的参考平面,选定外形尺寸的控制要素(尺寸)并确立基准参数。

ƒ建立车身结构模型,设置整车控制尺寸及参数,生成整车车身总布置的控制参数以及车身拆解成前部,中部,车尾,分别建立相应的结构模型。

  (3)车身及其总布置的精准设计。运用Check(检查)功能,对参数设定或修改检验。若造成目标设计偏差(如整车尺寸),系统会自动报警。

汽车发动机零件三维模型创建步骤

  4.1 发动机零部件的组成与整理

(1)零部件拆分并整理分类,测绘出每一个零件的二维工程图。创建零件库。

(2)分析每个零件的设计意义,记录其尺寸要素。

4.2 各个部件所构成零件建模

对各个部件所构成的零件,按照标准件和非标准件分类,以便于模拟装配过程,随时从所创建零件库中调用零件。

  (1)运用CATIA V5软件创建各零件模型数据库。创建模型时,可以针对不同的零件特征,采用不同的建模方式。

  (2)通过实物测绘,分析零件的实体特征,在CATIA的草图工作台上根据零件特征进行零件主体特征的建模。例如,活塞、缸体、曲轴、凸轮轴等都可以采用此种方式进行建模。

  (3)对于有相似特征,尺寸不同的零件,可以采取参数化进行零件建模。例如,发动机端盖、螺钉、螺栓、活塞、齿轮等零件都可以采用参数化设计。

  (4)采用关系式建模,可以用来提供或改变某一尺寸值,或者是当加工的条件违反了关系的限制时,系统将出现警示。像正时齿轮之间的设计,就可以采用关系式。

  4.3 建立发动机零件库和模块化设计

(1)在汽车发动机的零部件建模过程中发现,大部分的零件外形相似(如,齿轮、螺钉等标准零件),可以直接调用的约有70%左右;还有30%左右的零件,只需在之前设计的零件基础上通过适当的修改,或调整尺寸参数化驱动即可使用。

(2)建立汽车发动机零件库,每次设计时,可以专门管理所调用的零件,提高设计效率。

  5 发动机的虚拟装配与仿真

  5.1 虚拟装配零部件的具体步骤

(1)运用CATIA 虚拟装配工作台,导入需装配的零部件,建立装配关系并进行适当的约束。以得到完整的装配模型。

(2)通过CATIA V5的装配检验,装配时运用干涉检验和截面分析工具分析出现的干涉现象并进行调整。由软件自动生成的装配分解图,检查各组件的装配关系是否正确、有无遗漏和不合理现象,对存在的问题作相应的调整。

 5.2 发动机的虚拟仿真

(1)运用虚拟装配,切换至DMU仿真运动平台。建立相关的运动机构,设置固定件,相对运动副,添加驱动命令。

(2)根据系统提示开展运动模拟,实现运动仿真。通过仿真,可以再对完成的部件之间进行干涉分析,调整零件模型。

5.3 虚拟仿真作用

在虚拟仿真完成后,把相关文件保存为FLSH文件,方便在授课的过程中给学生动画演示。也可结合相应的编程软件,设计出一套可以装配拆卸的教学软件,供学生使用。

结论

CATIA软件无缝集成了基本的通用机械CAD模块与专用的汽车设计CAD模块。用户可最大限度地调用CATIA软件中各种知识工程资源。同时,亦可构筑自己“个性化”的零部件建模建库,并选择合适的图标,补充相应的指令,从而创造性地完成自己的设计工作。 

 

参考文献

[1] 苏国霞 .CATIA软件在汽车研发设计领域的应用[J]. 硅谷,2014,(01).


上一条:氧化物冶金技术及其应用探讨  下一条:浅谈雷达波速标定问题