CAD技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)上的應(yīng)用及發(fā)展

1、CAD技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)上的應(yīng)用及發(fā)展【摘要】：CAD技術(shù)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)汽車的生產(chǎn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，降低成本，提高工程設(shè)計(jì)中的精確強(qiáng)度，幾乎被所有汽車公司所采用。人們通過對汽車設(shè)計(jì)理論與方法的研究，融合人、車、環(huán)境系統(tǒng)于一體，結(jié)合工業(yè)設(shè)計(jì)的最新理念和現(xiàn)代CAD技術(shù)，使汽車產(chǎn)品的外形和舒適性達(dá)到更高層次，滿足市場對個(gè)性化車型的大量需求?！続bstract 】CAD technology using computer to realize auto production design and production, reduce cost and improve the precision of engin

2、eering design strength, are almost all car companies. People based on the research of the automobile design theory and method, the integration of people, vehicles, environment system into an organic whole, combined with the latest concept and modern CAD technology industrial design, make the appeara

3、nce and comfort of automobile products to a higher level, will meet the needs of the market of individual models 【關(guān)鍵詞】：CAD技術(shù)；汽車設(shè)計(jì)：覆蓋件模具；車身；底盤【正文】CAD，(CAD-Computer Aided Design，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計(jì)算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以

4、及能源交通等領(lǐng)域。汽車工程是我國CAD技術(shù)運(yùn)用最早的行業(yè)之一。CAD技術(shù)的應(yīng)用，對于企業(yè)提高設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、減輕技術(shù)人員勞動強(qiáng)度、縮短設(shè)計(jì)周期，對設(shè)計(jì)和生產(chǎn)領(lǐng)域生產(chǎn)力的解放起到了關(guān)鍵性的作用。我們將從以下幾個(gè)方面闡述CAD在汽車設(shè)計(jì)的應(yīng)用：一、CAD技術(shù)在汽車覆蓋件模具的運(yùn)用 現(xiàn)代覆蓋件模具設(shè)計(jì)不僅包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還包括覆蓋件模具的型面設(shè)計(jì)。在計(jì)算機(jī)中對汽車模具沖壓件的三維設(shè)計(jì)和工藝補(bǔ)充面的三維設(shè)計(jì)是汽車模具型面設(shè)計(jì)，除此之外的汽車模具部件的設(shè)計(jì)都屬于汽車覆蓋模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。模具結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用，對產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等具體設(shè)置，使得產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段易于修改，

5、并對設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬化測試變?yōu)榭赡?，同時(shí)也使并行的其它工程程序同步進(jìn)行成為可能。利用先進(jìn)的數(shù)字化分析手段，對模具進(jìn)行各種模擬和分析，使模具加工、制造、裝配問題提前暴露，在設(shè)計(jì)階段就有效地避免了錯(cuò)誤的發(fā)生。二、CAD技術(shù)在汽車車身上的運(yùn)用 汽車車身是汽車給消費(fèi)者的第一映像，汽車外形是消費(fèi)者在購車時(shí)首先考慮的因素，對影響消費(fèi)者是否購買起關(guān)鍵性的作用，同時(shí)車身還必須有足夠的強(qiáng)度和剛度、較好的動力學(xué)性能指標(biāo), 才能保證駕駛?cè)藛T的安全和汽車壽命,抗振抗噪, 節(jié)約能源等達(dá)到目標(biāo)。CAD技術(shù)在車身開發(fā)中的應(yīng)用, 使原來的舊模式有了徹底的改觀。設(shè)計(jì)人員通過與CAD系統(tǒng)的交互，將自己腦中的概念模式轉(zhuǎn)化為清晰的視覺模

6、式幾何實(shí)體，易于優(yōu)化和改進(jìn)，提高了工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。在車身部件的開發(fā)中，可能會有多個(gè)車型設(shè)計(jì)要交替進(jìn)行，產(chǎn)生多種數(shù)據(jù)版本，因此引入產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)，建立統(tǒng)一的CAD工程數(shù)據(jù)庫，消除車身開發(fā)中各部分內(nèi)部信息和數(shù)據(jù)間的矛盾和數(shù)據(jù)冗余，從而保證開發(fā)過程順利進(jìn)行。3、 CAD技術(shù)在其他方面的應(yīng)用1.在汽車底盤上的應(yīng)用汽車底盤總布置是汽車設(shè)計(jì)中重要的一環(huán), 對汽車產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的作用。在進(jìn)行底盤總布置設(shè)計(jì)時(shí), 設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在都是利用CAD技術(shù)在三維空間內(nèi)進(jìn)行，建立統(tǒng)一的整車坐標(biāo)系并以此做為確定各零部件位置。在已建立的坐標(biāo)系中建立汽車的數(shù)學(xué)模型, 用坐標(biāo)點(diǎn)的方法完成總稱裝配，并對其作位置干涉檢查和運(yùn)動干

7、涉檢查。而這對汽車動力性、操縱穩(wěn)定性、制動性都是性能分析的重要工作。CAD技術(shù)讓汽車模型進(jìn)行仿真化，是其在汽車設(shè)計(jì)和制造的最大優(yōu)點(diǎn)。2. 空氣動力學(xué)空氣動力學(xué)在車身造型設(shè)計(jì)中具有舉足輕重的地位。目前，汽車空氣動力學(xué)研究主要有兩種方法，一種是進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，另一種是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法進(jìn)行建模和CFD數(shù)值模擬，即計(jì)算流體動力學(xué)分析。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度高、可靠性好，但風(fēng)洞投資大、實(shí)驗(yàn)周期長，存在阻塞效應(yīng)等，而且不能對整個(gè)流場給出詳盡的描述，阻礙了它在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方法相比，開發(fā)周期短，費(fèi)用低，有良好的復(fù)現(xiàn)性，可進(jìn)行可視化處理，并且可以得出流場內(nèi)每一點(diǎn)的物理量值。 3

8、.快速成型技術(shù)伴隨產(chǎn)品開發(fā)的一步步進(jìn)程,運(yùn)用快速成型技術(shù)取代石膏、軟木、紙、泡沫塑料、ABS 工程塑料板、油泥等材料所表現(xiàn)出來的草模、比例模型、局部模型、原大模型、樣機(jī)等能在各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)點(diǎn)上以實(shí)體體量的檢測推進(jìn)設(shè)計(jì)工作進(jìn)程,并促使產(chǎn)品從一個(gè)個(gè)實(shí)體上不斷完善。四、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的新發(fā)展目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和汽車工業(yè)的飛速發(fā)展!在汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)也有了很多新的進(jìn)展! 這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.建立中央數(shù)據(jù)庫，實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)法美國通用汽車公司的車輛開發(fā)工程部（AVE)把CAD推到了一個(gè)新的高度， 提出了所謂優(yōu)化設(shè)計(jì)法。為此AVE正在建立通用汽車公司全部零件的CAD數(shù)據(jù)庫并編制相應(yīng)軟

9、件，使這些不同的零部件在CAD的屏幕上組合形成一個(gè)諸如懸架或傳動系的全新系統(tǒng)。 盡管他們采用這種方法的時(shí)間不長， 但AVE已經(jīng)能把85%的詳細(xì)零部件結(jié)合成型，并顯示成完整的系統(tǒng)。這無疑會大大地縮短設(shè)計(jì)時(shí)間， 而且也給設(shè)計(jì)的評價(jià)和修改提供了便利。2.開發(fā)新的計(jì)算機(jī)畫圖系統(tǒng)和人-機(jī)接口目前，描述三維立體模型最常用的方法就是對表面之間的遮掩關(guān)系做填充遮蓋處理，這在實(shí)體模型上總有一些欠缺。因此今后CAD中的造型技術(shù)將主要是立體造型,未來空間形體的表現(xiàn)將采用三維光學(xué)圖象生成技術(shù)。 利用該計(jì)算機(jī)造型技術(shù)能快速準(zhǔn)確地表達(dá)和反映設(shè)計(jì)師的思想，而且在設(shè)計(jì)階段可以通過屏幕顯示，對外形進(jìn)行研究和探討，從而既能節(jié)省研

10、討時(shí)間，又能改進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量。為了充分地利用這種計(jì)算機(jī)畫圖技術(shù)，需要開發(fā)新的輸入裝置，以使人的意志能更直接地輸送到計(jì)算機(jī)內(nèi)。3.推行視覺工程! 在微機(jī)上裝配和試驗(yàn)汽車零部件目前福特汽車公司已經(jīng)掌握并利用一項(xiàng)新的技術(shù)，零部件的設(shè)計(jì)裝配和試驗(yàn)完全在計(jì)算機(jī)上模擬進(jìn)行。這種新方法被稱為視覺工程，它有可能使沿用至今的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)技術(shù)完全過時(shí)汽車制造廠不必再制作粘土模型，不必再進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)。每秒鐘運(yùn)算上億次的計(jì)算機(jī)，使設(shè)計(jì)師可以利用桌面終端的計(jì)算機(jī)空間模擬系統(tǒng)建立逼真翔實(shí)的實(shí)體模型，從而實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬裝配零部件，并檢查配合情況，觀察零部件的應(yīng)力變化和模擬長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)。4.應(yīng)用智能

11、工程! 實(shí)現(xiàn)自動化設(shè)計(jì)在汽車工業(yè)使用的各種人工智能（AI)技術(shù)中，專家系統(tǒng)(ES)的應(yīng)用越來越廣泛。從分析" 診斷"管理" 監(jiān)控到設(shè)計(jì)和規(guī)劃都可應(yīng)用專家系統(tǒng)。其次通過將405中計(jì)算機(jī)畫圖和402中各種數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法相結(jié)合的方式， 給專家系統(tǒng)帶來了廣泛的應(yīng)用前景， 它可以突破原有功能的限制， 使一系列的研究工作自動完成。當(dāng)然這還只是處于初級階段， 不過卻代表未來的發(fā)展趨勢?！究偨Y(jié)】計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展與汽車設(shè)計(jì)的關(guān)系是廣泛而深刻的。一方面，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用極大地改變了汽車設(shè)計(jì)的技術(shù)手段，改變了汽車設(shè)計(jì)的程序與方法。與此相適應(yīng)，設(shè)計(jì)師的觀念和思維方式也有了很大的轉(zhuǎn)變。另一方面，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為代表的高新技術(shù)開辟了汽車設(shè)計(jì)的嶄新領(lǐng)域，先進(jìn)的技術(shù)必須與優(yōu)秀的設(shè)計(jì)結(jié)合起來，才能使技術(shù)人性化，真正服務(wù)于人類?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】：1.郝靜如，計(jì)算機(jī)輔助工程M，北京航天工業(yè)出版社，20002.李建軍，模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及模具CADM，北京機(jī)械工業(yè)出版社，20053.黃天澤，汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)M，北京機(jī)械工業(yè)出版社，200