catia在汽車車身設計方面的應用分析研究車輛工程專業(yè)

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1、catia在汽車車身設計方面的應用 摘要：目前，中國汽車工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。尤其是汽車車身的設計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，因此車身設計對新車的開發(fā)具有十分重要的作用。目前，計算機輔助技術(shù)已滲透到汽車生存周期的各個階段，尤其是CAD技術(shù)已成為汽車造型設計的常規(guī)手段。文中以網(wǎng)上某轎車數(shù)據(jù)為設計為對象，運用catia三維造型軟件進行轎車車身造型，著重研究曲線構(gòu)造、曲面構(gòu)造、曲面過渡連接以及轎車車身曲面的分塊、內(nèi)飾設計和整車的虛擬裝配造型等進行研究。 關鍵詞：車身設計、曲面構(gòu)造、內(nèi)飾設計、catiaV5R18 catia design in autom

2、otive body applications Abstract：At present, China's auto industry has undergone enormous changes. In particular, the design of the car body to the car a direct impact on product quality and sales. Body of the update speed, so the body design of the new car's development has a very important role.

3、Currently, computer-aided technology has penetrated into the car life cycle stages, in particular, CAD technology has become a routine means of automobile design. In this paper, online data for the design of a car as an object, use catia 3D modeling software for car styling, focused on the curve str

4、ucture, surface structure, surface blending car body connection and block surfaces, interior design and virtual assembly model vehicle were studied. Key words:Body design;surface construction,;interior design,;catiaV5R18 0 引言 我國的汽車工業(yè)從無到有、由小到大、從引進到自主創(chuàng)新，已獲得很大發(fā)展，并已成為我國重要的支柱性產(chǎn)業(yè)。各國發(fā)展的歷史與實踐證明，汽車整車生產(chǎn)能力的

5、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、噪聲、廢氣以及惡劣氣候的影響。 故汽車車身及內(nèi)飾的設計就顯得尤為重要。本文對汽車車身及內(nèi)飾的一些大體環(huán)節(jié)進行設計，運用二維、三維軟件進行制圖并結(jié)合《車身設計學》、《汽車設計》、《造型設計》等知識所作。 汽車車身設計涉及面廣，遠遠超出一般機械產(chǎn)品的范圍，因此車身設計人員需要有堅實的理論基礎和豐富的實踐經(jīng)驗。汽車車身設計要考慮節(jié)能、環(huán)保、安全三大主題，也要考慮車身外觀的美觀性；還要考慮所設計的加工可能性。所以汽

6、車車身設計并不是某一個人能夠單獨完成的，但是大學生有需要進行此類方面的訓練，所以本文以大學生的角度結(jié)合大學所學知識并且細化建模方法，為大學生以及汽車catia愛好者提供一個參考。 1 車身的catia建模 catia是法國達索公司開發(fā)的CAD/CAE/CAM一體化軟件。現(xiàn)在的catia軟件分為V4和V5兩個系列，V4版本應用于UNIX平臺，V5版本應用于UNIX和WINDOWS兩種平臺。V5版本界面更友好、易學、易用、功能強大。catia軟件廣泛應用于多種行業(yè)，軟件集成解決方案幾乎覆蓋了所有產(chǎn)品設計與制造領域，在歐洲的汽車行業(yè)已經(jīng)成為事實上的標準級軟件。Catia軟件的著名用戶包括波音、戴

7、姆勒-克萊斯勒、寶馬、大眾等一大批知名企業(yè)。 1.1 座椅設計 座椅對于駕駛員座椅設計，必須以人機系統(tǒng)工程學有關知識來指導。一個好的駕駛員座椅可以使駕駛員有一個舒適的駕駛環(huán)境，達到卻倒行車安全、槽中方便以及事業(yè)開闊、清晰的目的，同時還能各地或減弱車設傳到人體震動和沖擊。 1.1.1 人體最佳乘坐姿勢三級標題 許多長期從事坐姿工作的人，如意一種姿勢坐得太久，其背部、腰部、臀部及大腿下部等部位會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)、生理特點有關。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

8、、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。因為坐姿、彎姿或立姿時腰曲弧線均會產(chǎn)生或多或少的變形。腰曲弧線的變形時造成腰部酸痛、疲勞甚至損傷的機械原因。 人站立時身體重量由腿足承受，其腰曲線呈正常稍微前突，變形??；直坐或彎腰姿勢時，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可以用各相臨關節(jié)的距離及各個關節(jié)的角度來確定。對于成年人而言，線度一般是不變的，而關節(jié)角度則可以改變。在其可變的范圍內(nèi)，可以找到一個

9、最佳區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)的肌肉及關節(jié)周圍的結(jié)構(gòu)組織松弛，姿勢的坐姿稱為最佳坐姿。 所以為了使乘員坐在座椅上時，其最佳姿勢的吃試點應在腳、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。 1.1.2 座椅的幾何參數(shù)選擇三級標題 根據(jù)汽車車身設計表3-11確定座椅的設計參數(shù)，進而列出下表 表1-1 前排座椅參數(shù) Tab. 1 Parameters of the front seats 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 110 16 300 500 400 500 30 表1-2 后排座椅參數(shù)

10、 Tab. 1 Parameters of the rear seats 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 110 12 300 1400 400 500 1.1.3 效果圖三級標題 圖 1座椅尺寸參數(shù) 圖 2前排座椅效果圖 Fig. 1 Seat size Fig. 2 Front seats 圖3后排座椅設計參數(shù) 圖 4后排座椅效果圖 Fig. 3 Rear sea

11、t size Fig. 4 Rear seats 1.2 車輪設計 車輪猶如人的鞋，鞋子好看整個人顯得挺拔精神，汽車亦是如此。一個好的車輪會為汽車增添去多姿色。 本車由于排量所限，故考慮動力性與經(jīng)濟性選擇205/55 R16輪胎。 1.2.1 車輪參數(shù)的計算三級標題 輪胎的選擇：根據(jù)汽車車身設計選擇輪胎為205/55 R16 具體計算結(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 1.2.2

12、 效果圖 圖 1-5輪胎效果圖 Fig. 1wheel 1.3 車身設計 1.3.1 確定車身的外形尺寸及汽車參數(shù) 長 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% 制動距離 50m 最小轉(zhuǎn)彎半徑 6m 發(fā)動機最大功率 97kw 轉(zhuǎn)速 3500-4500 轉(zhuǎn)矩 180N/m 輪胎型號 205/55R16 檔位數(shù)

13、 6檔手動 傳動形式 前置前驅(qū) 1.3.2 建模后的效果圖 圖 1-6車身效果圖有輪廓線 Fig. 1Body 2 裝配及人機工程分析 2.1 裝配 利用catia裝配功能進行裝配，能夠?qū)⑺O計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. 1 Add parts Fig. 1finish 2.2 人機工程分析 2.2.1 人體視野分析 利用catia【Human Activity Analysis】模塊進行駕駛員視野分析。點擊

14、視野分析按鈕，在點擊駕駛員，即出現(xiàn)駕駛員的視野。如下圖： 圖 2-3駕駛員視野圖 Fig. 1Driver's field of vision 顯然A柱擋住了駕駛員左邊的視野，這對駕駛是十分危險的。故需對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's field of vision 如圖駕駛員的視野開闊，有利于駕駛。故修改合理。 2.2.2 駕駛員手伸及界面的分析 利用catia【Human Activity Analysis】模塊進行駕駛員手可觸及的區(qū)域進行分析。點擊手伸及界面計算功能，然后點擊駕駛員的手，一個手伸

15、界面生成，如圖： 圖 2-5駕駛員手觸及區(qū)域圖 Fig. 1Driver's hand touched the region 如圖所示，駕駛員可對儀表臺，中控臺，若車門中控區(qū)輕松觸及，表明設計基本合理。 3 總結(jié) 汽車車身設計涉及面廣，遠遠超出一般機械產(chǎn)品的范圍，因此車身設計人員需要有堅實的理論基礎和豐富的實踐經(jīng)驗。汽車車身設計要考慮節(jié)能、環(huán)保、安全三大主題，也要考慮車身外觀的美觀性；還要考慮所設計的加工可能性。所以catia正是一款汽車設計的優(yōu)秀軟件，其方便易懂，上手快，尤其適合大學生練習使用。 希望通過本文可以總結(jié)一套適合大學生聯(lián)系車身外形設計的流程，或作為參考之用，必將

16、對日后的工作起到至關重要的作用。 隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，車身等造型設計也會隨之進步，各種三維建模軟件系統(tǒng)不斷強大，車身設計定會翻開全新的一頁。 [參考文獻] (References) [1] 劉惟信. 汽車設計[M]. 北京：清華大學出版社，2001 [2] 王望予. 汽車設計 第四版 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004 [3] 余志生. 汽車設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005 [4] 羊拯民. 汽車車身設計[M]. 北京：機械工業(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. 汽車設計[M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2011 [7] Julian Happian-Smith. An Introduction to Modern Vehicle Design [M]. New York: Academic Press, 2002. [8] 侯洪生. 機械工程圖學[M]. 北京：科學出版社,2001 [9] 王登峰. Catia v5機械（汽車）產(chǎn)品CAD/CAE/CAM全精通教程[M]. 北京：人民交通出版社，2007 [10] 林玉祥. 機械工程圖學習題集[M]. 北京：科學出版社，2008 需要全部設計過程的發(fā)郵件至280894357@