Proe的轎車車身造型設計和轎車車身設計

1、安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計 (論文 任務書 課題名稱 Proe 的轎車車身造型設計和轎車車身設計學 院 工 商 學 院專業(yè)班級 車輛工程 0441姓 名 潘雪寧學 號 049184356畢業(yè)設計(論文的工作內(nèi)容 :1. Proe的研究與發(fā)展2. 車身設計的簡介與發(fā)展3. Proe曲面設計學習4. 創(chuàng)意圖的繪制5.Proe 軟件的應用6. 車身總布置的設計、計算及繪圖7. 畢業(yè)設計工作日志8. 說明書不少于 1萬字、 5000字英文文獻翻譯、 300字中英文摘要;9.A0圖紙一張, A1圖紙一張, A3圖紙一張起止時間:2008 年 2 月 20 日至

2、 2008 年 6 月 12 日共 15 周指 導 教 師簽 字系 主 任簽 字院 長簽 字安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 摘 要在汽車新車型設計開發(fā)過程中 , 汽車車身設計是直接影響設計成功與否的重要 因素。從早期的依靠經(jīng)驗類比進行設計到傳統(tǒng)的通過制作車身油泥模型進行設計 , 車 身造型設計正朝著縮短設計周期、 提高設計質(zhì)量、 降低開發(fā)成本及提高汽車產(chǎn)品的市 場競爭力的方向不斷發(fā)展。近年來隨著計算機硬件和計算機圖形學的發(fā)展 , 為實現(xiàn)車 身造型設計、結(jié)構(gòu)強度分析和模具制造一體化工程提供了條件。Proe 正是車身曲面設計的很好的工具, 本論文前半段主要學習 Proe 車身造型

3、的研究背景及意義, 創(chuàng)意圖的繪制, Proe 軟件的應用, 及車身造型在 Proe 中的實現(xiàn)。 本論文的后半段主要學習設計的轎車車身。 轎車車身設計主要包括:車身坐標 系的確定,駕駛員座椅位置,眼橢圓,布置各種操縱桿件、踏板的位置,儀表板的布 置,前輪罩的設計,座椅的布置 , 前方視野,后方視野,前風窗刮水器掛掃區(qū)。關鍵詞:車身設計研究意義與展望, Proe 曲面造型設計車身,車身設計安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 AbstractNew car models in the design and development process, the design of car bo

4、dy design is a direct impact on the success of important factors. From the early rely on the experience of traditional analog design to the body through the production of oil sludge model design, vehicle design is moving to shorten the design cycle and improve design quality, lower development costs

5、 and improved automotive products in the market competitiveness of the direction of continuous development. In recent years, with computer hardware and computer graphics development, to achieve the body design, structural strength analyses and die manufacturing integration project has provided the c

6、onditions.Proe body surface design is a good tool for the first half of the major papers learning Proe body shape of the background and significance, creative plan drawn, Proe software applications, and body shape in the realization of Proe.In this paper, the second half of the study and design of t

7、he main car body. Car body design include: Body coordinate the identification, the driver seating position, oval eyes, the layout of various joystick, pedal position, the dashboard layout, the front hood design, seating arrangements, in front of vision , The rear vision, before the wind shutters wip

8、ers sweep linked to the District.Keywords:Body Design Research significance and prospects, Proe surface design body, Body Design安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 目 錄安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 緒 論在汽車新車型設計開發(fā)過程中 , 汽車車身設計是直接影響設計成功與否的重要 因素。 汽車猶如一個個流動的精度建筑物游戈在道路上, 優(yōu)美的車身能給人留下難以 忘懷的印象。本設計針對以上發(fā)展趨勢,主要學習了用 proe 軟件對車身曲面設計造型

9、,并 對車身內(nèi)部設計加以研究。Proe 曲面造型:根據(jù)建立的曲線模型 , 利用 Pro/E提供的邊界法生成樣條自由曲面 , 同時定義曲面 之間的連續(xù)性。對車身表面分塊造型后 , 將各部分裝配到一起 , 然后先進行車身各部分 曲線的縫合 , 再進行曲面的縫合。同時 , 對于車身前后風窗、側(cè)風窗的處理采用曲面偏 置的方法完成。由于各部分采用同一個坐標系并相互參照 , 因此車身造型裝配時 , 采用 Pro/E提供的坐標系功能 , 自然天衣無縫。車身內(nèi)部設計:車身內(nèi)部設計要力求精致、考究、裝備齊全。大量采用柔性的內(nèi)飾設計。內(nèi)飾 裝備和覆蓋物的造型都比較圓滑, 恰好與外形發(fā)展的趨勢相呼應。 面料和座椅軟

10、墊一 體化成型的座椅,整體模塑成型的儀表板和復合材料飾板給人以精致、明快的感覺, 而內(nèi)飾面料觸感柔軟則給人以和諧、 舒坦的視覺效果。 總之,軟化的內(nèi)飾不僅是舒適 的需要, 而且也是安全的需要。座椅可說是保證乘員舒適性的最重要的裝備。 座椅的設計和布置:首先要保證乘客的坐姿符合人體工程學。然而, 一個座椅要滿足各種體形的 人, 就得能夠?qū)ψ螐母鱾€方位進行調(diào)節(jié)。愈是講究的座椅, 調(diào)節(jié)機構(gòu)就愈復雜。 為了使座椅適合各種身材的人, 就要按照人體工程學和數(shù)理統(tǒng)計原理對座椅的調(diào)節(jié) 方式和調(diào)節(jié)范圍進行精確的計算并設計, 同時保證車身內(nèi)部空間的尺寸盡可能緊湊。 車身設計的發(fā)展趨勢:1. 當代轎車車身已由傳統(tǒng)

11、的車駕式結(jié)構(gòu)向整體無架結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)化, 這是一種緣于飛機 的應力薄殼結(jié)構(gòu), 質(zhì)輕而強度非常高。與車架式車身相比, 重量減輕了 400K G以上,而車身內(nèi)部空間切絲毫未減少,甚至還有擴大。2. 計算機應用于車身設計中。3. 現(xiàn)代汽車車身要求具有很高的防撞抗沖擊能力。4. 高度的清潔性、舒適性和智能性, 還要給人以更美的藝術感受?？傊?汽車車身 是設計師的語言和藝術品, 也是汽車設計的精髓所在。畢業(yè)設計對于即將畢業(yè)的我們意義重大, 是對我們大學幾年的學習總結(jié)和考察, 對我們的科學知識的水平評估, 幫助我們提高綜合應用所學的知識進行分析研究的水 平和獨立完成車身設計的能力, 在實踐中實現(xiàn)能力與知識的深化

12、和升華, 培養(yǎng)創(chuàng)新意 識和發(fā)明能力, 培養(yǎng)我們嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風, 為我們走入社 會奠定堅實的科學知識基礎和各方面的綜合能力。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 第一章. Proe 的研究與發(fā)展1.1 Proe簡介1985年, PTC 公司成立于美國波士頓,開始參數(shù)化建模軟件的研究。 Pro/ENGINEER還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。下 面就 Pro/ENGINEER的特點及主要模塊進行簡單的介紹。主要特性:1.2 Proe 在車身中的應用目前 , 應用于汽車領域的各種先進的計算機 CAS(Computer Aid2ed Styli

13、ng 軟件 如 Pro/CDRS、 Alias 、 Catia 使造型師和設計人員在計算機上可以模仿各種筆直接畫出 效果圖 , 并根據(jù)效果圖進行三維曲線及曲面造型。但目前國內(nèi)各大汽車生產(chǎn)廠家仍普 遍采用傳統(tǒng)的手工造型設計與計算機輔助造型設計相結(jié)合的方法 , 還無法擺脫手工做 實物模型及通過車身總布置圖和效果圖平面四視圖提供的尺寸在計算機上建立數(shù)學 模型這種模式。如何利用已有的計算機軟件更好地完成車身曲面的再造型 ? 筆者認為 靈活掌握和運用軟件的基本功能非常重要。我們從汽車造型設計 , 到繪制線圖、零件圖直至生產(chǎn)準備數(shù)據(jù)等所有造型工作安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 在 計 算

14、機 圖 形 終 端 上 合 成 進 行 , 完 成 了一 系 列的設 計工作。同 時 , 結(jié)合“ 車 身 CAD/CAE/CAM集成制造系統(tǒng)”研究課題 , 以重型汽車 Steyr92小比例模型為例 , 嘗試 了由三坐標測量到 Pro/E軟件環(huán)境下進行車身曲面模型的重建過程 , 建立了 Steyr92車 身的計算機數(shù)學模型 , 并以此作為車身的主模型。在其上可以方便快捷地提取各種數(shù) 據(jù) , 為在 Pro/E環(huán)境下進行車身的結(jié)構(gòu)設計、模具設計奠定了基礎。軟件 Pro/E的 Surface 模塊用曲面描述車身自由曲面。因為不可能用整張樣條 曲面描述整個車身自由表面 , 所以必須對車身表面進行分塊 ,

15、 分塊描述后再進行曲面連 接和過渡 , 從而達到準確反映實物模型的目的。造型分塊不取決于面積的大小 , 只取決 于造型變化狀態(tài) , 特征棱線一階連續(xù) (相切 處或雖為二階光滑過渡但變化劇烈 , 都是造 型分段邊界的明顯標志 ; 在一個分塊內(nèi) , 曲面內(nèi)部至少是二階連續(xù) , 變化也是較為平緩 的 , 分塊過大 , 超越軟件自身的限制 , 無法精確表現(xiàn)曲面的各部分 , 顧此失彼 , 力不從心 , 分 塊過細 , 則顯得過于零碎 , 有損于造型的整體形象 , 同時增加多余的工作量 ; 棱線分明的 造型 , 易于把握分塊邊界 , 圓渾的流線形 , 邊界模糊 , 只有根據(jù)造型特點去把握 ; 對于剪裁 曲

16、面 , 如車身側(cè)面有車輪罩通過的地方 , 先構(gòu)造其原始曲面 , 再去剪切 , 要比直接構(gòu)造來 的容易和準確 ; 車身前臉包括風窗及其周邊曲面一般視為由一整張大曲面法向偏置出 一風窗玻璃而得到 ; 車身側(cè)窗、邊框是由裁剪而得到 , 側(cè)窗玻璃一般則要根據(jù)結(jié)構(gòu)功能 重新進行設計。一旦造型分塊方案確定 , 便可進行針對性的測量 , 以獲得曲面重建所需 的邊界點以及曲面內(nèi)部的有關點、線。構(gòu)造新的曲線 (Create。參照已存在的幾何元素構(gòu)造出的曲線與參考體無父子關系 , 操作起來非常靈活。修改樣條曲線通過點 (Spline Pnts ?？梢蕴砑?、刪除、自動稀疏、移動、顯示以及 簡單的光順。調(diào)整曲線 ,

17、使之在交叉處真正相交 (Adjust。剪切或延長曲線 (Trim/Extend。在 相交處斷開曲線 (Split。將曲線合并 (Merge。即將兩條曲線的通過點進行簡單的組 合 , 生成新的曲線。刪除部分曲線 (Delete。編輯曲線文件 (Edit File 。邊界法 (Boundaries生成 B 樣條自由曲面。曲面縫合。曲面分割。曲面之間的圓角過渡。 曲面與曲面交線。曲線投影到曲面。掃掠曲線形成曲面。旋轉(zhuǎn)曲線形成曲面。一組曲 線形成曲面。指定曲面的方向。曲面偏值 (Offset。現(xiàn)以三坐標測量的車模型為例說明在 Pro/E的曲面重建步驟。要想準確地測量模型并較好地利用這些數(shù)據(jù)在計算機上建

18、立數(shù)學模型 , 首先應 了解所使用的計算機軟件的特點及功能 , 確定測量的內(nèi)容和方法 , 以利于以后的造型。 Pro/E用 B-Spline 來描述自由曲面 , 曲面是由特征輪廓線及一些曲面上的點、 曲線來確 定的 , 而車身是由若干個復雜的曲面片組成的。因而如何對車身表面合理地分塊并確安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 定測量的特征線及曲面上的點、 曲線 , 也就決定了要測量的內(nèi)容及將來在 Pro/E軟件上 造型的基礎。也就是說 , 計算機軟件的曲面構(gòu)造功能決定測量的內(nèi)容和方法 , 只有測量 的內(nèi)容和方法準確才談得上測量數(shù)據(jù)的準確。 1 15車身模型 , 由于模型較小 , 我們用

19、 小型的三坐標儀 L EITZ PMM12106測量機對其測量。為了在 Pro/E中能利用統(tǒng)一的 坐標系進行裝配 , 一次性將模型固定在三坐標測量臺上 , 建立統(tǒng)一的坐標系 , 分別對各 部件測量 (即其曲面邊界、曲線點及影響曲面內(nèi)部形狀的點的數(shù)據(jù)的測量 。Pro/E提供了曲線數(shù)據(jù)文件和三維空間點文件讀入功能 , 這兩種文件格式分別 是 *.ibl和 *.pts。 由于測量機測出的曲線數(shù)據(jù)文件格式與 Pro/E中的曲線數(shù)據(jù)文件格式 不同 , 因而它不能直接讀入 Pro/E中。曲線數(shù)據(jù)及點數(shù)據(jù)讀入后 , 首先建立相應的參照面 , 除三基準面外 , 建立了車身 中線平面、 保險杠上平面、 駕駛室后

20、平面、 流水槽截面、 上下保險杠分界面做參照面。 然后利用測量的數(shù)據(jù)規(guī)范并構(gòu)畫出車身的曲面邊界曲線 , 去掉多余的曲線及空間點。 再根據(jù)車身實物測量前既定的車身表面分塊原則 , 把車身駕駛室分為車身本體、裝飾 架、主保險杠、副保險杠、車輪罩以及車身附件。調(diào)整曲面邊界曲線采用在三個視圖 (主、 俯、 左 中或某特殊方向視圖中 , 通過拖動控制 (通過 點的方式初步光順邊界曲線。 光順時應注意各視圖效果的相互影響 , 并注意各曲線之間的連接與過渡 , 只有構(gòu)造出較 好的曲線造型 , 才能生成高質(zhì)量的曲面。按車身的分塊原則及前面提到的曲線構(gòu)造功 能分別對各部分進行曲線造型。造型時 , 應從曲線總模型

21、提取各個分塊的構(gòu)造曲線 , 各 部分采用同一個坐標系相互參照來進行構(gòu)造。根據(jù)建立的曲線模型 , 利用 Pro/E提供的邊界法生成樣條自由曲面 , 同時定義曲 面之間的連續(xù)性。如果邊界是整條樣條曲線 , 生成的曲面才有可能是單張完整的曲面 ; 如果一條邊界線由幾段組成 , 生成的曲面將由幾部分組成。為了減少曲面片的數(shù)目 , 可 以 定 義 控 制 頂 點 (Controlpoints,也 可 以 將 分 段 曲 線 組 合 成 一 條 復 合 曲 線 (CompositeCurve來代替原來的多段曲線邊界。對車身表面分塊造型后 , 將各部分裝配 到一起 , 然后先進行車身各部分曲線的縫合 , 再

22、進行曲面的縫合。為了使曲面間能做到 二階連續(xù) , 對一些區(qū)域要進行必要的細化處理 , 使之過渡自然、流暢、美觀 , 以達到完美 的造型效果。在 Pro/E軟件環(huán)境下對車身進行分塊造型 , 不但提高了數(shù)學建模的效率和更改 與管理的方便 , 同時對各部分可靈活調(diào)用 , 合適的部分可做它用 , 象保險杠和后視鏡可 做為“標準件”使用。這種方法使其以后的變型車的造型設計變得更為方便。當然 , 汽車車身造型是一項復雜的工作 , 需要在實踐中不斷探索和交流 , 以使我國汽車行業(yè)的 設計水平邁上一個新臺階。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 第二章 . 車身設計的簡介與發(fā)展2.1. 車身總布置設

23、計概述在擴大汽車的服務領域和滿足各方面多樣化要求的前提下, 作為汽車三大總成 之一的車身,已經(jīng)后來居上越來越處于主導地位。據(jù)統(tǒng)計,客車、轎車和多數(shù)專用汽 車車身的質(zhì)量約占整車質(zhì)量的 40%60%,貨車車身質(zhì)量約占整車質(zhì)量的 16% 30%, 其各車型的車身占整車制造成本的百分比甚至還略超過以上給出的上限值。 因 此,僅從這個意義上來衡量汽車車身,其經(jīng)濟效益也遠遠高于其它兩個總成。綜觀世界汽車工業(yè)改革,可以看出,現(xiàn)代汽車是沿著“底盤”“發(fā)動機” “車身”逐步發(fā)展完善過來的。這個發(fā)展過程不以人的主觀意識為轉(zhuǎn)移,而在很 大程度上取決于當時的科學技術水平和物質(zhì)生活條件。車身設計造型涉及諸如空氣動力學,

24、人體工程學、制造工藝學、美學、計算機 圖形學、結(jié)構(gòu)學、材料學等學科,它是一種技術和勞動密集型相結(jié)合的產(chǎn)品,它的制 造成本約占汽車總成本的一半, 其設計成本比重在整車總設計中已屬最大部分, 所以 車身設計成為制約著汽車制造和新車型開發(fā)的關鍵。 由于汽車使用功能的多樣性, 車 身設計、結(jié)構(gòu)和體制等均有其特點,其有關設備投資費用較高,技術難度也較大,所 以發(fā)達國家歷來都極為重視車身技術的開發(fā),雖然車身屬于汽車上的三大總成之一, 但除了只在整車總布置受制于汽車上的其它總成部件以外,很多方面 (如:外形,制 圖與結(jié)構(gòu)設計計算方法,制造與裝配工藝以及所采用的材料等 均與其它總成大相徑 庭。 汽車車身是載運

25、乘客或貨物的活動建筑物, 相當于一個臨時住所或流動倉庫, 但 又受到質(zhì)量和空間的限制。 其涉及面很廣, 如:車身造型藝術, 內(nèi)部裝飾, 取暖通風, 防震隔音,密封,照明,座椅設計,人體工程等方面;車身材料有逐漸擴大非金屬的 趨勢。車身零部件的加工方法也是各式各樣 (如:冷沖壓,各種型式的焊接、噴漆、 電鍍、塑料成形等 。綜合起來看,由于汽車車身的獨特性,使得生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)力 學、人體工程、技術美學、用戶心理、交通運輸工程、企業(yè)管理乃至供銷等各種彼此 分別很大的學科甚至很多非技術領域的知識緊密結(jié)合在一起。車身總布置屬于汽車設計工作的一部分,它是在整車總布置的基礎上進行的。 整車的總布置提供了汽車

26、長、寬、高、軸距、輪距等控制尺寸。軸荷分配以及水箱、 動力總成、前橋、后橋、傳動軸與車輪等的輪廓尺寸和位置。據(jù)此再參考同類車型的 有關數(shù)據(jù)作為參考, 即可以初步確定前懸和后懸的長度, 前后風窗位置和角度, 發(fā)動 機罩的高度,前圍板位置,座椅位置,內(nèi)部空間控制尺寸,方向盤位置角度與操縱機 構(gòu)和踏板的相互位置等。然后在此基礎上按滿載情況繪制 1:5車身總布置圖。2.2 汽車車身的主要構(gòu)成部件發(fā)動機蓋:發(fā)動機蓋 (又稱發(fā)動機罩 是最醒目的車身構(gòu)件, 是買車者經(jīng)常要察看的 部件之一。對發(fā)動機蓋的主要要求是隔熱隔音、自身質(zhì)量輕、剛性強。發(fā)動機蓋的在安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 結(jié)構(gòu)上一

27、般由外板和內(nèi)板組成, 中間夾以隔熱材料, 內(nèi)板起到增強剛性的作用, 其幾 何形狀由廠家選取, 基本上是骨架形式。 發(fā)動機蓋開啟時一般是向后翻轉(zhuǎn),也有小部 分是向前翻轉(zhuǎn)。 向后翻轉(zhuǎn)的發(fā)動機蓋打開至預定角度, 不應與前檔風玻璃接觸, 應有 一個約為 10毫米的最小間距。為防止在行駛由于振動自行開啟,發(fā)動機蓋前端要有 保險鎖鉤鎖止裝置, 鎖止裝置開關設置在車廂儀表板下面, 當車門鎖住時發(fā)動機蓋也 應同時鎖住。車頂蓋:車頂蓋是車廂頂部的蓋板。 對于轎車車身的總體剛度而言,頂蓋不是很重 要的部件, 這也是允許在車頂蓋上開設天窗的理由。 從設計角度來講,重要的是它如 何與前、后窗框及與支柱交界點平順過渡,

28、以求得最好的視覺感和最小的空氣阻力。 當然, 為了安全車頂蓋還應有一定的強度和剛度, 一般在頂蓋下增加一定數(shù)量的加強 梁,頂蓋內(nèi)層敷設絕熱襯墊材料,以阻止外界溫度的傳導及減少振動時噪聲的傳遞。行李箱蓋:行李箱蓋要求有良好的剛性, 結(jié)構(gòu)上基本與發(fā)動機蓋相同,也有外板和 內(nèi)板,內(nèi)板有加強筋。一些被稱為“二廂半”的轎車,其行李箱向上延伸,包括后檔 風玻璃在內(nèi),使開啟面積增加,形成一個門,因此又稱為背門,這樣既保持一種三廂 車形狀又能夠方便存放物品。翼子板:翼子板是遮蓋車輪的車身外板, 因舊式車身該部件形狀及位置似鳥翼而得 名。 按照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板, 前翼子板安裝在前輪處,因此必須要

29、 保證前輪轉(zhuǎn)動及跳動時的最大極限空間,因此設計者會根據(jù)選定的輪胎型號尺寸用 “車輪跳動圖”來驗證翼子板的設計尺寸。后翼子板無車輪轉(zhuǎn)動碰擦的問題, 但出于空氣動力學的考慮, 后翼子板略顯拱形 弧線向外凸出。 現(xiàn)在有些轎車翼子板已與車身本體成為一個整體, 一氣呵成。但也有 轎車的翼子板是獨立的, 尤其是前翼子板, 因為前翼子板碰撞機會比較多,獨立裝配 容易整件更換。 有些車的前翼子板用有一定彈性的塑性材料 (例如塑料 做成。 塑性材 料具有緩沖性,比較安全。前圍板:前圍板是指發(fā)動機艙與車廂之間的隔板,它和地板、前立柱聯(lián)接,安裝在 前圍上蓋板之下。前圍板上有許多孔口,作為操縱用的拉線、拉桿、管路和電

30、線束通 過之用,還要配合踏板、方問機柱等機件安裝位置。2.3車身設計的研究背景及改善轎車車身結(jié)構(gòu)概念設計是以車身造型設計為基礎進行的車身結(jié)構(gòu)強度、碰撞安 全、 制造工藝等相結(jié)合的綜合優(yōu)化設計過程。 車身結(jié)構(gòu)概念設計質(zhì)量的優(yōu)劣關系到車 身各種功能是否能正常發(fā)揮, 它是完成整個車身開發(fā)設計的關鍵環(huán)節(jié)。 車身結(jié)構(gòu)設計安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 必須兼顧造型設計的要求, 同時應充分考慮諸如結(jié)構(gòu)強度、 碰撞安全以及制造工藝等 多種設計性能要求。 優(yōu)良的車身結(jié)構(gòu)設計可以充分保證汽車整車質(zhì)量的控制, 改善整 車性能、 降低制造成本的目的。 車身結(jié)構(gòu)設計是一個涉及到多方面因素的綜合工程設

31、計問題,常成為車身設計開發(fā)中的難點。汽車工業(yè)近年來經(jīng)歷了高速發(fā)展的階段,中國汽車產(chǎn)量 2005年首次突破 300萬輛,已成為世界第四大汽車生產(chǎn)國,預計到 2010年,中國的汽車產(chǎn)量將突破 1000萬輛。 高速增長的汽車工業(yè)在為我國經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻的同時也給我們帶來了 嚴重的安全問題,它和環(huán)境問題和能源問題共同構(gòu)成了當今汽車工業(yè)研究的三大主 題。對汽車碰撞的研究表明轎車車身結(jié)構(gòu)在汽車安全性方面起著決定性作用, 同時 車身結(jié)構(gòu)的改變將對車身的剛度、 強度、 車身自然頻率等產(chǎn)生很大的影響。車身結(jié)構(gòu) 一般是在概念設計中確定的, 這個階段留下的缺陷往往很難在后續(xù)的設計中彌補, 因 而車身概念開發(fā)過

32、程的關鍵技術及定義受到汽車設計業(yè)的廣泛重視。目前車身結(jié)構(gòu)設計通常有兩種方法,一種是原有車型的基礎上進行改進設計, 其結(jié)構(gòu)特點主要沿用原車型結(jié)構(gòu), 嚴格來說, 這種方法不算真正的結(jié)構(gòu)設計。另一種 為全新的結(jié)構(gòu)設計, 設計者通過對市場同等競爭車型的結(jié)構(gòu)進行分析, 根據(jù)設計者經(jīng) 驗和相關結(jié)構(gòu)設計數(shù)據(jù)庫, 建立車身結(jié)構(gòu)簡化模型。 設計流程通過對車身結(jié)構(gòu)布置形 式和車身主要結(jié)構(gòu)件的優(yōu)化以確定車身主要結(jié)構(gòu)件的特性參數(shù), 最后進行車身結(jié)構(gòu)詳 細設計。其開發(fā)流程如圖 1所示。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 圖 2.1 車身結(jié)構(gòu)概念設計流程在車身結(jié)構(gòu)概念設計階段, 一方面由于沒有詳細幾何模型,

33、為了對設計方案進 行評價、優(yōu)化,需要建立簡化模型,另一方面需要建立不同子結(jié)構(gòu)參數(shù)庫(包含車身 結(jié)構(gòu)件的尺寸剛度, 材料特性, 連接方式及其相關力學性能以便設計工程師進行方 案選擇。 由于簡化模型以及車身子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的建立對車身結(jié)構(gòu)概念設計起著重要作 用, 目前國外有關車身結(jié)構(gòu)概念設計的研究主要集中在這些領域。 對于簡化模型建立 來說, 主要研究如何簡化車身結(jié)構(gòu)件使其能準確描述車身主要部件結(jié)構(gòu)以及連接部位 的實際性能。 從文獻檢索來看, 車身概念模型的建模方法可以分為集中參數(shù)模型、 多 剛體模型和梁單元模型:集中參數(shù)模型 (將車身結(jié)構(gòu)簡化為 1D 彈簧、阻尼和集中剛性質(zhì)量塊多剛體系統(tǒng)模型 (將車

34、身結(jié)構(gòu)簡化為不同質(zhì)量多剛體系統(tǒng),剛體之間通過塑性 鉸連接梁單元模型, (將車身結(jié)構(gòu)件簡化為不同特性梁單元,單元之間利用非線性彈簧 諒解對于車身結(jié)構(gòu)設計數(shù)據(jù)庫建立, 由于涉及企業(yè)的商業(yè)機密,報道較少。車身 結(jié)構(gòu)概念過程的優(yōu)化設計方法研究, 國內(nèi)外均有一定的研究, 主要集在優(yōu)化方法的選 擇,優(yōu)化算法包括:響應面法(RSM 、替代模型法、遺傳算法等。國內(nèi)一些汽車設計 公司能真正做轎車車身結(jié)構(gòu)設計的還不多, 大部分設計還是借用原有的產(chǎn)品平臺。 這 主要是因為國內(nèi)整車企業(yè)自身沒有建立相應數(shù)據(jù)庫或信息不完整, 有關的經(jīng)驗有效數(shù) 據(jù)不足, 因此建立自主品牌轎車 CAE 設計開發(fā)流程與開展其關鍵技術研究的任務

35、已迫 在眉睫。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 第三章 . Proe 曲面設計學習3.1創(chuàng)建曲面特征 1可使用 “ 曲面選項 ” 菜單的以下任何選項創(chuàng)建曲面特征: 拉伸 - 在垂直于草繪平面的方向上, 通過將草繪截面拉伸到指定深度來創(chuàng)建面組。 在使用 “ 至曲面 ” 作為深度選項時,新曲面可拉伸到與草繪平面平行的平曲面、面組 或基準平面。要選取面組曲面,可使用 “ 查詢選取 ” 。 旋轉(zhuǎn) - 通過繞截面中草繪出的第一條中心線,將草繪截面旋轉(zhuǎn)一個特定角度來創(chuàng) 建面組。旋轉(zhuǎn)角可指定為 “90” 、 “180” 、 “270” 、 “360” 、 “ 至點 /頂點 ” 或 “ 至平面

36、” 。 掃描 - 通過沿指定軌跡掃描草繪截面來創(chuàng)建面組?？刹堇L軌跡,也可使用現(xiàn)有基 準曲線。 . 混合 - 創(chuàng)建連接幾個草繪截面的光滑面組。 “ 平行 ” 混合只能是 “ 盲 ” 的。 也可創(chuàng)建 “ 旋 轉(zhuǎn) ” 或 “ 一般 ” 混合,或 “ 從文件 ” 混合。 平整 - 通過草繪其邊界創(chuàng)建平面組。 偏距 - 通過從面組或曲面偏移來創(chuàng)建面組。 復制 - 通過復制現(xiàn)有面組或曲面來創(chuàng)建面組。 指定選擇方法并選擇要復制的曲面。 Pro/ENGINEER直接在所選曲面的上面創(chuàng)建曲面特征。 圓角 - 從實體模型曲面或面組曲面之間的曲面至曲面倒圓角幾何, 來創(chuàng)建新面組。 高級 - 使用 “ 高級特征選項

37、” 菜單,答應用復雜的特征定義創(chuàng)建曲面。1. 通過 “ 特征 ”>“ 創(chuàng)建 ”>“ 曲面 ” 創(chuàng)建。2. 假如是要創(chuàng)建的第一個曲面特征,系統(tǒng)顯示 “ 曲面選項 ” 菜單。否則,從 “ 面組曲 面 ” 菜單中選擇 “ 新建 ” 。3. 從 “ 曲面選項 ” 菜單中選擇所需選項。根據(jù)要指定特征形式選項的過程,創(chuàng)建特 征。1. 選擇一條先前創(chuàng)建的基準曲線(選中預選取過濾器以便該曲線能被選中并 選擇 “ 插入 ”>“ 曲面 ”>“ 拉伸 ” 。 或者 選取基準平面或平面曲面,然后選擇 “ 插 入 ”>“ 曲面 ”>“ 拉伸 ” 。草繪器打開。草繪截面并單擊 “ 確定

38、 ” 。2. 系統(tǒng)將截面拉伸至缺省深度。使用深度圖柄改變深度。 注釋:也可通過雙擊 尺寸值,然后輸入一個新值或選取一個在當前會話中已曾用過的值來修改深 度。3. 為完成特征的創(chuàng)建,請單擊鼠標中鍵或選擇另一個命令。系統(tǒng)將自動再生特 征。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 1. 選擇一條先前創(chuàng)建的基準曲線(選中預選取過濾器以便該曲線能被選中并選 擇一條邊作為中心線。選擇 “ 插入 ”>“ 曲面 ”>“ 旋轉(zhuǎn) ” 。 或者 選取基準平面或 平曲面。選擇 “ 插入 ”>“ 曲面 ”>“ 旋轉(zhuǎn) ” 。草繪器打開。草繪要旋轉(zhuǎn)的截面及要繞 其旋轉(zhuǎn)的中心線。2. 一個旋轉(zhuǎn)的

39、伸出物出現(xiàn)。使用圖柄改變角度。 注釋:也可通過雙擊尺寸值, 然后輸入一個新值或選取一個在當前會話中已曾用過的值來修改深度。從 “ 曲面選項 ” 菜單創(chuàng)建帶有 “ 拉伸 ” 、 “ 旋轉(zhuǎn) ” 、 “ 掃描 ” 或 “ 混合 ” 選項的曲面特征時, 可通過蓋住特征端部來創(chuàng)建包圍一個封閉體積塊的面組, 也可以使端部保持開放。 通 過從 “ 屬性 ” 菜單選擇一個選項,設置 “ 開放終點 /封閉終點 ” 屬性: 開放終點 - 創(chuàng)建未 封閉終點的曲面特征。 例如, 拉伸的圓截面可創(chuàng)建端部開放的管子,開放端以黃色邊 顯示。 封閉終點 - 創(chuàng)建帶有封閉體積塊的曲面特征。例如,拉伸的圓截面將產(chǎn)生 一個封閉的圓

40、柱體,因此面組的所有邊均為雙側(cè),并顯示為洋紅色。注重,對該選項 截面必須封閉。1. 從 “ 曲面選項 ” 菜單中選擇 “ 平整 ” 和 “ 完成 ” ,或者單擊 “ 插入 ”>“ 曲面 ”>“ 平整 ” 。2. 出現(xiàn) “ 平整曲面 ” 對話框,列出特征元素。3. 選擇或創(chuàng)建草繪和參照平面。4. 為該曲面草繪一個閉合截面。5. 從該對話框中選擇 “ 確定 ” 。 注釋:為了能通過改變草繪平面的位置和方向,來 修改平整曲面的位置,使用偏距或角度基準平面作為其草繪平面。使用 “ 曲面選項 ” 菜單的 “ 圓角 ” 選項,可創(chuàng)建一個面組,作為實體曲面間或面組 間的一個曲面至曲面的倒圓角。

41、要創(chuàng)建圓角, 從 “ 曲面選項 ” 菜單選擇 “ 圓角 ” 和 “ 完成 ” , 或者單擊 “ 插入 ”>“ 曲面 ”>“ 圓角 ” ,并與創(chuàng)建一般倒圓角一樣創(chuàng)建圓角面組。 注重,使 用 “ 圓角 ” 選項時有如下設置: 缺省參照類型為 “ 曲面 -曲面 ” 。 缺省連接類型為 “ 新面 組 ” 。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 3.2創(chuàng)建高級曲面特征 1使用 “ 高級特征選項 ” 菜單中的下列選項: 可變截面掃描 - 使用可變截面掃描 幾何來創(chuàng)建一個面組。 掃描混合 - 使用一個掃描混合幾何外形來創(chuàng)建一個面組。 螺旋掃描 - 使用螺旋掃描幾何來創(chuàng)建一個面組。 邊界

42、 - 自其邊界創(chuàng)建一個面組。 截面至曲面 - 創(chuàng)建類似從一個截面向相切曲面的混合的一個面組。 曲面至曲面 - 創(chuàng)建類似從一個曲面向相切曲面混合的一個面組。 從文件 - 從文件創(chuàng)建一個混合。 相切于曲面 - 創(chuàng)建一個類似于從一個邊 /曲線向相切曲面混合的曲面。 自由生成 - 通過動態(tài)操作創(chuàng)建一個曲面。 使用這些曲面的另一方法是單擊 “ 插入 ”>“ 曲面 ” 并選擇 所需要的曲面類型。1. 選擇 “ 特征 ”>“ 創(chuàng)建 ”>“ 曲面 ”>“ 新建 ”>“ 高級 ”>“ 完成 ” ,或者單擊 “ 插入 ”>“ 曲面 ”>“ 從邊 界 ” 。2. 選擇

43、 “ 高級特征選項 ”>“ 邊界 ”>“ 完成 ”>“ 混合曲面 ”>“ 完成 ” 。3. 系統(tǒng)顯示一個對話框, 列出曲面特征的元素。 這些選項有: 曲面類型 - 指 定曲面類型 :可延展或邊界混合。 曲線 - 指定特征的幾何參照。 邊界條件 - (可選的定義邊界條件。 控制點 - (可選的指定混合控制點。 邊界影響 - (可選的 定義邊界對曲面外形的影響。 高級 - (可選的 使用高級曲面控 制 工具。 拉伸 - (可選的 通過拉伸修改曲面外形。 只有當 “ 邊界條件 ” 設置成 “ 自 由 ” 之外的選項時,邊界混合才可用 “ 拉伸 ” 選項。4. 指定該特征元素。

44、1. 選擇 “ 特征 ”>“ 創(chuàng)建 ”>“ 曲面 ”>“ 新建 ”>“ 高級 ”>“ 完成 ” 。 2. 選擇 “ 高級特征選 項 ”>“ 邊界 ”>“ 完成 ”>“ 混合曲面 ”>“ 完成 ” 。 系統(tǒng)顯示對話框和 “ 曲線選項 ” 菜單。 3. 從 “ 曲 線選項 ” 菜單選擇 “ 退出曲線 ” 以激活對話框。 4. 在對話框中選擇 “ 曲面類型 ” 元素并單 擊 “ 定義 ” 。 5. 從 “ 曲面選項 ” 菜單中,選擇 “ 可延展的 ” 和 “ 完成 ” 。 6. 選擇兩個不相交 的開放曲線。完成后,選擇 “ 完成曲線 ” 。 7.

45、 單擊 “ 確定 ” ,創(chuàng)建曲面特征。 注釋:要 重新定義混合曲面類型, 請單擊對話框中的 “ 曲面類型 ” 和 “ 定義 ” , 并從 “ 曲面選項 ” 菜單 中選擇 “ 混合 ”>“ 完成 ” 。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書1. 開始在 “ 混合曲面 ” 對話框中定義 “ 曲線 ” 元素時, “ 曲線選項 ” 菜單打開,提供 下列選項: 第一方向 - 選取第一方向上的邊界。 第二方向 - 選取第二方向上 的邊界。 逼近方向 - 選取曲面將逼近的附加曲線。 2. “ 曲線選項 ” 菜單中的 “ 第一 方向 ” 和 “ 增加項目 ” 選項缺省為激活。從 “ 選取項目 ” 菜單選擇圖

46、元類型,開始選擇參照 項目。 “ 選取項目 ” 菜單列出以下圖元類型: 曲線 - 選擇一條簡單曲線或復合曲線。 選擇一條曲線后,系統(tǒng)用藍色加亮它。然后可以繼續(xù)選擇曲線,或從 “ 選取項目 ” 菜單 選擇另一圖元類型。 點 /頂點 - 選擇一個基準點,或者選擇曲線或邊的端點。 鏈 - 用 “ 鏈 ” 菜單中的選項選擇一條邊鏈或曲線。選取一條圖元鏈后,選擇 “ 完成 ” 。 3. 指定參照曲線時,可以使用 “ 曲線選項 ” 菜單中的下列選項: 增加項目 - 在參照列 表的末端增加一條新曲線或圖元鏈。 刪除項目 - 通過從 “ 指定 ” 菜單中選擇,來刪 除參照列表中的一條曲線或圖元鏈。 重做項目

47、- 通過重新選擇、裁剪或延伸項目 來修改一條選定的曲線或圖元鏈。用 “ 指定 ” 菜單選擇要修改的曲線或鏈。 插入項 目 - 在指定項目前,向參照列表中插入一條曲線或圖元鏈 顯示項目 - 通過從 “ 曲 線選項 ” 菜單選擇鏈名,顯示出鏈中所有項目。 4. 指定第一方向的參照圖元后,可 以通過從 “ 曲線選項 ” 菜單選擇 “ 第二方向 ” ,開始選擇在第二方向上的圖元。若要跳過 第二方向參照圖元的選取,就選擇 “ 完成曲線 ” 。 5. 要選擇附加曲線,請選擇 “ 逼近方 向 ” 并選擇要逼近的曲線。 6. 完成圖元的選取后, 從 “ 曲線選項 ” 菜單選擇 “ 確認曲線 ” 。 7. 指定

48、其它特征元素。1. 選擇 “ 逼近方向 ” 并選擇要逼近的曲線。 2. 從 “ 曲線選項 ” 菜單中選擇 “ 確認曲線 ” 。 3. “ 混合曲面 ” 對話框中出現(xiàn)下列新元素: 平滑度 - 指定平滑度系數(shù)。 U 向曲 面片數(shù) - 指定 U 方向的曲面片數(shù)量。 V 向曲面片數(shù) - 指定 V 方向的曲面片數(shù)量。 4. 輸入平滑度參數(shù)值。該值必須在 0到 1之間, 1表示最大平滑度。 5. 輸入每個 方向上曲面片的數(shù)量。 曲面片數(shù)量越大, 曲面與曲線越靠近。 若 Pro/ENGINEER不 能用指定的曲面片數(shù)量構(gòu)建曲面,可輸入另一個曲面片數(shù)量。 6. 必要時,定義其 它可選元素。 7. 從該對話框中

49、選擇 “ 預覽 ” 。 系統(tǒng)將從可選的曲線中打印出曲面的最 大偏差。若可接受,則從該對話框選擇 “ 確定 ” ,完成該特征。若要減小偏差,選擇 重新指定逼近曲面的參數(shù)。選擇截面圖元的規(guī)則如下: 曲線、零件邊、基準點、曲線或邊的端點可作為 參照圖元使用。 在每個方向上,參照圖元都必須按連續(xù)的順序選擇。 對于在兩個 方向上定義的混合曲面來說, 其外部邊界必須形成一個封閉的環(huán)。 這意味著外部邊界 必須相交。若邊界不終止于相交點,系統(tǒng)自動裁剪這些邊界,并使用有關部分。 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書裝訂線第四章.創(chuàng)意圖的繪制圖 4.1 轎車俯視圖 安徽工業(yè)大學 畢

50、業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 圖 4.2 轎車主視圖 圖 4.3 轎車側(cè)視圖安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 第五章. Proe 軟件的應用 上圖是我用 proe 曲面設計出來的圖形,由于時間匆忙,學習經(jīng)驗有許多欠缺, 所以此圖有許多不足, 在以后的學習設計過程中會盡量改正。 以下是我設計此圖的步 驟和其中一部分設計的截圖。1. 編輯 >填充用 FRONT 繪制一個 1680*1225的平面,注意上下兩邊的距離。中心線的距離分 別是 840和 1000.2. 編輯 >填充用 RIGHT 面繪制 3975*1225的平面,中心線的距離 1987.5和 10003. 編

51、輯 >填充用 TOP 繪制 3975*1680的平面,中心線的距離分別是 1987.5和 840安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 圖 5.1 填充后的效果圖4. 插入 >造型 >跟蹤草繪出現(xiàn)跟蹤草繪的對話框 .點 FRONT, 如下圖所示,插入創(chuàng)意圖主視圖,按下圖的框中填好相應的數(shù)字。 點 RIGHT, 如下圖所示,插入創(chuàng)意圖側(cè)視圖,按下圖的框中填好相應的數(shù)字。 點 TOP, 如下圖所示,插入創(chuàng)意圖俯視圖,按下圖的框中填好相應的數(shù)字。 完成 退出造型。將這三個填充隱藏。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線

52、 5. 創(chuàng)建曲線 >>用 RIGHT 為參照平面屏中點擊鼠標右鍵 >活動平面方向,將側(cè)視圖的外形描出來,控制點盡量少。 6. 創(chuàng)建曲線 >>用 TOP 為參照平面,描出俯視圖的一半外形,頭尾兩點要按住 shife 鍵,撲捉上步畫的曲線。編輯這條線 ,將兩端設置成法向,參照面為 RIGHT (點端點,出現(xiàn)一條曲線, 鼠標右鍵,法向 >選 RIGHT 面完成 ,退出造型,得到兩條外形線。7. 插入 >拉伸 >曲面造型 >選 RIGHT 為草會面,繪制如圖所示的曲線,得到下圖 所示的曲面。安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文說明書 裝 訂 線 8.插入 >造