基于Pro/ENGINEER的卡车三维参数化总布置设计系统

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图４ 骨架空间占位进行(排气)零件设计

    可以使用骨架在不开发元件的情况下，创建组件的三维布局、模拟运动、空间设计并显示组件设计。然后，使用该骨架作为中心参照，通过将信息经组件结构向下传递，就可以改变该骨架以更新元件。同时在开发下级模型时就可以使用组件中的这些块临时地开发空间声明，如图４所示在骨架模型中直接进行排气系统的设计。约束装配（Assembly）可以实现的形式可分为贴合、对齐、定向、插入等来实现元件间的组合。
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图５

4.9 干涉检查及基本运动校核
( [" L! S, w# y" @3 u8 a+ R    在进行总布置设计时，一项重要的工作就是对各相对运动的零部件进行运动校核。其中包括转向轮极限转角和钢板弹簧极限动载时的运动干涉情况。在Pro/ENGINEER中，干涉检查是静态的，只有当用户发出命令时才进行。但可以通过Analysis中的Modle Analysis来输入一定参数，从而进行初步分析。钢板弹簧是卡车底盘广泛采用的悬架型式之一。对于发动机前置车型，前钢板弹簧的极限上跳可能与布置在其上方的发动机油底壳发生干涉；对于后驱动车型，后钢板弹簧的调动范围将影响与后桥凸缘相连的传动轴参数的设计选择。因此必须对钢板弹簧的运动进行校核。通过将正反弯曲的两段圆弧前轮转向的运动校核是总布置设计必须进行的工作，其目的是检查转向轮与转向直拉杆、车架之间的运动间隙。车轮运动实际是由转向节绕主销的转动引起的。在进行车轮装配时，我们通过引入曲线与曲面约束来进行模拟运动。这样，在进行车轮转向的检查时，只要调整转向节与前轴之间定义的Angle约束的角度大小，就可以实现前轮转向角度的调整，还可以得到任意角度下车轮与转向直拉杆、车架等的运动间隙情况。
4.10 质量参数计算
    汽车的质量参数是总布置设计必须考虑和确定的参数。它直接影响着汽车的性能和型式。
    在Pro/ENGINEER中已经提供了计算整车总质量及质心坐标的菜单，计算对象为零件、装配部件以及装配树中包含的实体，利用该模块可以计算和控制他们的质量和其他质量参数，如体积、质心以及转动惯量等。该模块既可以计算整个零件和装配体，也可以有选择地计算其中一部分实体或装配部件。当我们采用相同的模板（含相同的质量单位、基准等），运行相应的模块，则可以进行总布置中所有质量参数的迅速计算。
5 三维图的转化
    Pro/ENGINEER中提供了相应的功能模块来创建三维实体零件所对应的各种工程图。工程图中的各个视图以及三维实体都是相互关联的，如果在一个视图中修改了尺寸，那么所有视图、实体模型中的相关部分都会被更新并且重新生成，反之亦然。各种尺寸标注、注释、表格和文本等都可以经过约定和共用模板进行操作。完成三维模型建模，确定各部件总成状态后，就可以从整车模型中取出所需的零件、部件的三维模型，并转化为二维工程图，同时，分总成可以通过建立连接关系，自动生成相应的明细表。
, |, l. s$ E6 i" {- H/ G; j6  零部件图形库与参数数据库
9 s' W! s4 Y# z/ w/ c+ [4 c6.1  整车零部件三维参数化模型库
    产品系列化、零部件通用化和零件设计标准化是汽车设计的基本要求之一，也是平台化战略的特点之一。对于整车的变形设计，其零部件更是具有很大程度的继承性。对于特定的企业尤其如此。为提高装配设计效率和已设计零件的使用率，有必要建立整车各相关零部件模型库，其中的零部件能够表示底盘零部件常见的结构形式，模型的总体参数实现参数化。当设计零件的基本拓扑形状与模型库中标准零件相同时，则可以直接调用模型库中的模型进行参数修改，使整车总布置设计效率得到了极大的提高。同时，该模型库也是开放的，设计人员不仅可以调用模型库中已有的模型，还可以把新结构形式的零部件添加到模型库中，准确并完善的零部件数据库使我们的总布置工作如同“堆积木”，实现模块化操作，效率会更高。
6.2  整车车型参数数据库
7 ?: h4 R9 ]4 Y& C* j7 u6 J1 D    汽车设计在某种程度上也是一种积累的过程。企业已有产品以及国内外样车的车型数据，蕴涵着设计者的经验和知识，对于设计新产品具有很重要的借鉴作用。车型参数数据库将车型尺寸及结构型式数据信息和产品开发过程集成起来，创造出一种透明度很高的虚拟环境，能适应复杂多变的变型设计的需求，保证在整个产品生命周期中使产品数据具有一致性定义的条件下，进行产品设计的数据管理和过程控制。除车型基本参数外，对于发动机和变速器等与整车基本性能密切相关的总成，他们的性能参数也分别进行了建库工作，以便于在整车总布置时进行匹配和选型。
6.3  整车设计标准库
    进行汽车设计时，无论是尺寸参数、质量参数，还是性能参数，都必须首先满足相关法规的要求。满足技术法规要求是整车总布置设计的前提和基本出发点之一。为此，我们将与整车设计、部件设计相关的国家标准、ISO标准等以网页的形式集成到整车总布置设计系统，通过网络可以随时调用和查阅。
7 结束语
    总布置分为两部分——总体布置（Package）和部件布置（Lay out）。设计人员人人都做总布置，做部件布置（Lay out）人更多。部件布置工作做得很细，因此局部结构很精细，产品档次高。
$ t1 x1 s0 {. }8 W3 _" u7 x    （1）在建立整车三维参数化图形库、整车车型参数数据库、整车设计标准库的基础上，通过Pro/ENGINEER软件进行二次开发，建立了集成于Pro/ENGINEER环境下的卡车整车参数化三维参数总布置设计系统。
2 `: j3 M1 j* ]1 J4 I4 Q4 n    （2）该系统具有人机界面友好、使用方便、内核程序完善等特点，零部件图形库和数据库都具有良好的开放性和可拓展型，已具备良好的软件构架。
    （3）该软件的研制将大幅度提高卡车整车总布置设计、变型设计的水平和速度，有效缩短开始周期，超前并动态地发现设计问题，很好地适应了卡车多品种快速适应市场的特点。
' O6 H+ }5 ^4 t2 q8 q% `% D    （4）系统的研制在一定程度上实现了卡车的虚拟设计与虚拟开发。