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CATIA在客车车身设计上的应用

2016/10/19    来源:互联网    作者:李学功  丁攀      
关键字:CATIA  客车车身  计算机辅助设计  
CATIA在客车车身设计中具有方便、快捷、直观的特点,大大提高了客车车身设计效率,缩短了整车设计的开发研究周期,从而为传统的车身设计方法改进提供了新思路,在实际工程使用中具有很大的借鉴意义。

    计算机辅助设计在当前车身设计中被设计者广泛采用,CATIA软件在客车车身总布置设计、车身外覆盖件与结构件设计及强度校核中更是得心应手,最大程度上为设计者缩短了设计周期,降低了劳动强度,提高了设计效率。同时CATIA可将设计好的车身数据信息生成了存储文件,便于设计者对前期设计进行优化、修改。

1 客车车身总布置设计

    客车车身总布置主要是布置动力总成的布置与驾驶员座椅、乘客座椅、车身横截面尺寸,地板平面高度,过道宽度、高度,备胎,油箱,电瓶布置与尺寸形状的确定。

    首先根据客车用途(长途客车与城市公交车)布置动力总成及驱动形式,然后根据乘客数布置驾驶员与乘客的座椅及其间距来初步确定车的总长、总宽、总高。座椅的尺寸与布置的确定决定了驾驶员和乘客在车内的相对位置,这是车内其他尺寸布置的基准。座椅的布置包括座椅的尺寸设计,舒适性设计,形状设计,间距设计。间距设计既要满足乘员方便进出的条件下尽可能小,以免出现整车长度加长,从而导致整车的总质量增加,动力性、经济性,机动性、通过性下降。下图即为CATIA客车座椅的基本布置既车内座椅布置后的效果图。

图1 座椅布置后的效果图

图1 座椅布置后的效果图

2 视野性设计

    视野性设计直接影响到驾驶员行车的安全性,舒适性,其在车身设计中作用是至关重要的。根据人机工程学,首先确定驾驶员95百分位眼椭圆,然后以驾驶员座椅H点为基准,确定眼椭圆在车身上的正确位置,根据驾驶员视野要求,确定驾驶员的上视角、下视角、左视角、右视角,确定前风窗的形状及相关尺寸。

3 客车车架设计及强度校核

    确定了车身的总体布置之后,就是考虑客车车架的设计。客车车架主要功能是提高整车的强度和刚度,并保证车身上动力总成的正确安装与精确传动。车架的设计基本可参考基础承载式与承载式车身设计,本文采用的是基础承载式车身,故车架中下部车架设计为主要承载件。按照整车的驱动形式与动力总成布置、车门、车窗的具体形式,同时根据整车的质心位置,前后轴距、轮距、轴荷分配可以设计出车架的基本型式。

    车架的基本型式给出后,还需要考虑车架的强度校核,这里主要考虑动力总成安装部分的加强,以及整车整备情况下,车架的受力与形变。而车架强度校核目前最好的方法就是有限元分析,有限元是将车架这样的连续体离散成有限个单元,每个单元构成一个刚度方程,这样就可以通过有限个单元刚度方程叠加构成整个车架的刚度方程求解的方法,它的特点是计算精度高,求解迅速,同时还可满足用最少的材料达到使用强度与刚度的要求,而不至于设计的车架体积庞大,增加了整车重量。CATIA里自带的有限元分析模块,对车架进行网格划分,单元数与节点数要根据计算机配置进行设定,满足精度的前提下,既不要太多,也不要太少,多了计算时间延长,少了计算精度不准。根据实际工况添加车架材料、位移约束及车架的动态载荷与静态载荷,然后进行求解。

4 客车整车造型设计

    造型设计使汽车获得具体形状和艺术面貌。造型设计首先是给人以赏心悦目的视觉效果,与周围环境和谐一致,是城市一道靓丽的风景线:其次,造型设计要考虑客车的空气动力性能,使车身具有良好的流线型,最大减小客车的空气阻力,提高客车的燃油经济性、动力性:再次,要使车身具有良好的工艺性,尽量减少工序,便于车身的加工制造。

    充分利用CATIA的三维造型设计的优势,其曲面造型更是功能强大,可根据设计者的意愿与前期车身总布置方案,对车身造型进行绘制,修改,直到设计令人满意为止。车身设计的曲面过度平滑,式样美观,可最大化的降低了动气阻力。

5 结束语

    本文阐述了CATIA在车身设计中的具体应用,CATIA集建模强度分析于一体,显著减少了设计者研发客车车身的开发周期,显著提高了工作效率,为新产品的研发大大降低了成本。

责任编辑:马倩
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