探究汽车底盘设计中参数化技术的运用

探究汽车底盘设计中参数化技术的运用

王鹏飞 李振兴 张磊

辽宁航天凌河汽车有限公司 辽宁省 凌源市 122500

 摘要：汽车底盘的设计是整个汽车设计中最重要的组成部分，通过科学合理的汽车底盘的设计，可以提高整个汽车的设计质量，提高汽车的使用性能，参数化技术对汽车底盘的设计具有十分重要的作用。目前应用在现有基础上可以进一步提高汽车底盘设计工作的效率和质量，因此，在深入了解汽车底盘参数设计的意义和作用上，从坐标系的构建等方面，将参数化技术应用到汽车底盘设计上，可以有效提高提高汽车底盘的设计质量。

关键词：汽车底盘；设计；参数化技术；运用 前言         伴随着地球能源的不足，以及环境污染和全球变暖问题越来越严重的情况下。新能源车受到各国的关注，提高到了国家产业竞争力的高度。在电动汽车的构造中，底盘构造是最基本的，负责与其他部件的连接。各种负荷在底盘构造中，在电动汽车的设计上，底盘构造的性能指标非常重要，对机架结构进行结构分析和设计具有重要意义。当今社会最流行的话题就是环境保护，汽车产业只有适应这个潮流才能有生存的希望。因为现有的柴油化石燃料不能再生，所以可能什么时候用完，我们并不知道，并且传统汽车的尾气排放也是一个急需解决的问题。同时，废气转换无污染气体排放的研究开发也成为难关，短期内无法突破。所以人们开始追求新的能源，企图替代柴油化石燃料。通过人类的不断探索，寻找出了纯电动汽车、燃料电池汽车、氢汽车等对柴油化石燃料车进行替代。

1 参数化技术的简介和工作模式         通过参数化设计系统，改变工程和几何设计的关系，达到设计要求，在设计中，工程师们充分考虑工程的大小和初始参数值，在进行变化时，对工程和参数几何的基本关系进行后期处理^[1]。为了维持一个阶段，将各变量分成两个。一个是可变参数，另一个是不变参数，包括元素之间的几何信息，参数设计在系统运行的过程中，设计师独立地改变可变参数的数值，保持变量的数值和状态，这可以使设计者可以简单、快速地设计和修改汽车底盘模型。

变相几何建模是以平面模型为基础，以结构生成过程为基础的方法，形成三维和曲面模型的倾向较强，参数设计的主要课程如下。在结构初期，通过图形决定图纸的参数，通过专业知识获得初期图纸的实际参数和结构参数的关系，获得图纸和文档过程的关键是将初期的图纸置换为参数。现代设计工作中保留了传统车型的优秀参数，修正了不合理的部分，使设计制造底盘继承了原来的优秀性能，大大提高了产品质量。

2 有限元理论基础         有限元法是将整体结构分解为一定数量的离散单位进行分析计算，将结构强度和微观细胞的变化结合到整体强度和变形过程中，有限元法的主要分析过程是结构离散化、离散单元有限元分析、集成分析和结果分析函数，包含解析和结果分析等功能，可用于变量空间的设计。

有限元法计算的特征是将整体分解为部分，将部分整体改变，考虑到汽车结构的复杂性，采用传统的结构分析方法，分析、优化汽车底盘结构，反复优化计算。有限元法的应用大大减少了计算过程和工作量。

3 汽车底盘参数化设计的支撑与思路 3.1 底盘参数化设计的软件支撑         AutoCAD和UG是汽车底盘参数化设计的两个十分重要的软件。比如说AutoCAD的绘图功能十分齐全，具有很强的开发性，并且它与微机设备的适用性也较强^[2]。在历史上，第一个AutoCAD软件包是由美国的Autodesk研发的，到目前为止，已经超过了90%的软件图形都是由AutoCAD完成开发的，它已经成为了汽车底盘参数化设计的主要载体。UG软件是航空航天设计与汽车工业设计的坚实后盾，从设计过程来看，UG软件实现了汽车关于软件的集成化管理，通过使用UG软件，设计师可以对汽车底盘构件进行数字化处理，使其紧密性更强，充分满足了汽车制造加工产业的应用需要。 3.2 底盘参数化设计的基本思路         明确汽车底盘的设计思路，可以为汽车底盘构件的规划和布局提供指导，从而提升车辆制造的加工质量，确保车辆运行的平稳性、舒适性以及安全性。在传统的设计过程中，要建造底盘零件的几何模型，就必须要了解具体构件的尺寸值，这就导致了汽车零件结构形状的修改过程较为复杂，一个细节的失误都可能导致绘图的精准度降低，影响底盘的设计质量。而在汽车底盘参数化设计模式下，产品或零件的结构形状可以通过特性的参数和条件来实现。参数化技术的应用的基本任务在于实现图形、数字自检的转化，从而满足实际产品的应用需要^[3]。在汽车底盘的设计过程中，需要创建原始图形，并确定图形参数，分析参数与图形关系以及编制设计图纸及文档。这不仅能实现参数的快速修改，还能实现设计知识和经验的积累，除此之外，参数化技术还注重对设计过程的全局把控，在时间、精力、创造性概念集中的情况下，有效的提升了底盘设计精度，满足汽车制造及应用需要。

4参数化技术在汽车底盘设计中的应用 4.1建立坐标系        利用参数化技术设计汽车底盘 ，零件的安装位置和必要的尺寸由一定的坐标系决定。为了构建坐标系，首先确立具有定位功能的参照坐标，然后组装坐标系。这样使调整安装部分的位置更简单，只有在坐标系统中找到相应的参数才能进行修改。在汽车底盘设计过程中导入三维坐标。设计者如果需要修改，马上就可以找到具体的位置。而且，在实际设计过程中，大部分工作人员都使用右手坐标。  4.2建立零部件参数化模型         组装部件的整体构造和安装位置是决定汽车底盘整体品质的重要因素，在零件的尺寸和形状设计合理的前提下，需要在安装位置和整体构造上使需要进行修正的部件和组装部件之间有关系，因此需要调整参数。在进行参数化模型建立的过程中，省略了详细的参数，由此构建和设计结构相关的参数。结构参数由形体参数和位置参数这两部分构成，很好理解，这两个参数决定了零件的形状、大小、安装位置，系统结构参数的构建可以大大减少人员的设计和工作量。

 4.3底盘参数化设计

1. 底盘装配参数化的关系结构         汽车底盘组装相关的零件种类很多，很复杂^[4]。其中很多零件是由很多零件构成的。机架的组装有可能存在一定的树状构造。因此，掌握汽车底盘组装的参数关系数是关键。

2. 总成部件与零部件之间的参数装配         底盘的组装有两种，一种是利用坐标点进行组装的方法，这个方法操作简单，适合简单的组装工序。另一种是约束装配法，适合组装过程复杂的工序

4.4 底盘轻量化         由于新能源汽车电池占很大的重量，占整车的30%，并且约70%的能源损失在车身上，因此，实现了汽车底盘质量的控制，不仅可以有效提高新能源汽车的能源效率，还可以有效提高新能源汽车的运转性能，实现底盘部件轻量化的主要方法是利用结构优化设计、先进材料和先进制造技术，该结构采用部件的形状和尺寸的优化和中空部件来减轻重量。为了实现底盘轻量化的材料主要有两种。一种是用铝合金、镁合金等轻合金材料代替钢材。另一种是使用强度高的钢板，减少材料的强度和厚度，实现减量。该工艺包括利用液压成形、热成形等先进成型工艺来减轻部件的重量。 结束语         底盘的设计是整个汽车产品设计的重要组成部分，对汽车产品的加工品质有着非常重要的影响。与以往的设计方法不同，通过对具体设计中需要修正的零部件进行调整和优化，以提高汽车底盘设计的有效性。

参考文献： [1]王振,凌秀军.基于三维光学扫描的汽车底盘设计[J].时代汽车,2017(1):65-66. [2]孙二龙.刍议基于逆向的汽车底盘零件设计[J].工业c,2016(9):00282-00282. [3]韩伟松,杨得超.浅谈汽车底盘协调控制的优化设计[J].工程技术:全文版,2016(12):00284-00284.  [4]王文明,付贺利.汽车底盘悬架结构设计的浅析[J].城市建设理论研究:电子版,2016(11):222-223.

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