CATIA在客車車身設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

2016-11-02 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

CATIA在客車車身設(shè)計(jì)中具有方便、快捷、直觀的特點(diǎn),大大提高了客車車身設(shè)計(jì)效率,縮短了整車設(shè)計(jì)的開發(fā)研究周期,從而為傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)方法改進(jìn)提供了新思路,在實(shí)際工程使用中具有很大的借鑒意義。

CATIA在客車車身設(shè)計(jì)上的應(yīng)用Catia分析圖片1

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在當(dāng)前車身設(shè)計(jì)中被設(shè)計(jì)者廣泛采用,CATIA軟件在客車車身總布置設(shè)計(jì)、車身外覆蓋件與結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核中更是得心應(yīng)手,最大程度上為設(shè)計(jì)者縮短了設(shè)計(jì)周期,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了設(shè)計(jì)效率。同時(shí)CATIA可將設(shè)計(jì)好的車身數(shù)據(jù)信息生成了存儲(chǔ)文件,便于設(shè)計(jì)者對前期設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化、修改。

1 客車車身總布置設(shè)計(jì)

客車車身總布置主要是布置動(dòng)力總成的布置與駕駛員座椅、乘客座椅、車身橫截面尺寸,地板平面高度,過道寬度、高度,備胎,油箱,電瓶布置與尺寸形狀的確定。

首先根據(jù)客車用途(長途客車與城市公交車)布置動(dòng)力總成及驅(qū)動(dòng)形式,然后根據(jù)乘客數(shù)布置駕駛員與乘客的座椅及其間距來初步確定車的總長、總寬、總高。座椅的尺寸與布置的確定決定了駕駛員和乘客在車內(nèi)的相對位置,這是車內(nèi)其他尺寸布置的基準(zhǔn)。座椅的布置包括座椅的尺寸設(shè)計(jì),舒適性設(shè)計(jì),形狀設(shè)計(jì),間距設(shè)計(jì)。間距設(shè)計(jì)既要滿足乘員方便進(jìn)出的條件下盡可能小,以免出現(xiàn)整車長度加長,從而導(dǎo)致整車的總質(zhì)量增加,動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性,機(jī)動(dòng)性、通過性下降。下圖即為CATIA客車座椅的基本布置既車內(nèi)座椅布置后的效果圖。

CATIA在客車車身設(shè)計(jì)上的應(yīng)用Catia分析圖片2

圖1 座椅布置后的效果圖

2視野性設(shè)計(jì)

視野性設(shè)計(jì)直接影響到駕駛員行車的安全性,舒適性,其在車身設(shè)計(jì)中作用是至關(guān)重要的。根據(jù)人機(jī)工程學(xué),首先確定駕駛員95百分位眼橢圓,然后以駕駛員座椅H點(diǎn)為基準(zhǔn),確定眼橢圓在車身上的正確位置,根據(jù)駕駛員視野要求,確定駕駛員的上視角、下視角、左視角、右視角,確定前風(fēng)窗的形狀及相關(guān)尺寸。

3 客車車架設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核

確定了車身的總體布置之后,就是考慮客車車架的設(shè)計(jì)。客車車架主要功能是提高整車的強(qiáng)度和剛度,并保證車身上動(dòng)力總成的正確安裝與精確傳動(dòng)。車架的設(shè)計(jì)基本可參考基礎(chǔ)承載式與承載式車身設(shè)計(jì),本文采用的是基礎(chǔ)承載式車身,故車架中下部車架設(shè)計(jì)為主要承載件。按照整車的驅(qū)動(dòng)形式與動(dòng)力總成布置、車門、車窗的具體形式,同時(shí)根據(jù)整車的質(zhì)心位置,前后軸距、輪距、軸荷分配可以設(shè)計(jì)出車架的基本型式。

車架的基本型式給出后,還需要考慮車架的強(qiáng)度校核,這里主要考慮動(dòng)力總成安裝部分的加強(qiáng),以及整車整備情況下,車架的受力與形變。而車架強(qiáng)度校核目前最好的方法就是有限元分析,有限元是將車架這樣的連續(xù)體離散成有限個(gè)單元,每個(gè)單元構(gòu)成一個(gè)剛度方程,這樣就可以通過有限個(gè)單元?jiǎng)偠确匠摊B加構(gòu)成整個(gè)車架的剛度方程求解的方法,它的特點(diǎn)是計(jì)算精度高,求解迅速,同時(shí)還可滿足用最少的材料達(dá)到使用強(qiáng)度與剛度的要求,而不至于設(shè)計(jì)的車架體積龐大,增加了整車重量。CATIA里自帶的有限元分析模塊,對車架進(jìn)行網(wǎng)格劃分,單元數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)要根據(jù)計(jì)算機(jī)配置進(jìn)行設(shè)定,滿足精度的前提下,既不要太多,也不要太少,多了計(jì)算時(shí)間延長,少了計(jì)算精度不準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)際工況添加車架材料、位移約束及車架的動(dòng)態(tài)載荷與靜態(tài)載荷,然后進(jìn)行求解。

4 客車整車造型設(shè)計(jì)

造型設(shè)計(jì)使汽車獲得具體形狀和藝術(shù)面貌。造型設(shè)計(jì)首先是給人以賞心悅目的視覺效果,與周圍環(huán)境和諧一致,是城市一道靚麗的風(fēng)景線:其次,造型設(shè)計(jì)要考慮客車的空氣動(dòng)力性能,使車身具有良好的流線型,最大減小客車的空氣阻力,提高客車的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性:再次,要使車身具有良好的工藝性,盡量減少工序,便于車身的加工制造。

充分利用CATIA的三維造型設(shè)計(jì)的優(yōu)勢,其曲面造型更是功能強(qiáng)大,可根據(jù)設(shè)計(jì)者的意愿與前期車身總布置方案,對車身造型進(jìn)行繪制,修改,直到設(shè)計(jì)令人滿意為止。車身設(shè)計(jì)的曲面過度平滑,式樣美觀,可最大化的降低了動(dòng)氣阻力。

結(jié)語

本文闡述了CATIA在車身設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用,CATIA集建模強(qiáng)度分析于一體,顯著減少了設(shè)計(jì)者研發(fā)客車車身的開發(fā)周期,顯著提高了工作效率,為新產(chǎn)品的研發(fā)大大降低了成本。

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