CATIA在客車車身設計上的應用

2016-11-02 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網

CATIA在客車車身設計中具有方便、快捷、直觀的特點,大大提高了客車車身設計效率,縮短了整車設計的開發(fā)研究周期,從而為傳統(tǒng)的車身設計方法改進提供了新思路,在實際工程使用中具有很大的借鑒意義。

計算機輔助設計在當前車身設計中被設計者廣泛采用,CATIA軟件在客車車身總布置設計、車身外覆蓋件與結構件設計及強度校核中更是得心應手,最大程度上為設計者縮短了設計周期,降低了勞動強度,提高了設計效率。同時CATIA可將設計好的車身數(shù)據(jù)信息生成了存儲文件,便于設計者對前期設計進行優(yōu)化、修改。

1 客車車身總布置設計

客車車身總布置主要是布置動力總成的布置與駕駛員座椅、乘客座椅、車身橫截面尺寸,地板平面高度,過道寬度、高度,備胎,油箱,電瓶布置與尺寸形狀的確定。

首先根據(jù)客車用途(長途客車與城市公交車)布置動力總成及驅動形式,然后根據(jù)乘客數(shù)布置駕駛員與乘客的座椅及其間距來初步確定車的總長、總寬、總高。座椅的尺寸與布置的確定決定了駕駛員和乘客在車內的相對位置,這是車內其他尺寸布置的基準。座椅的布置包括座椅的尺寸設計,舒適性設計,形狀設計,間距設計。間距設計既要滿足乘員方便進出的條件下盡可能小,以免出現(xiàn)整車長度加長,從而導致整車的總質量增加,動力性、經濟性,機動性、通過性下降。下圖即為CATIA客車座椅的基本布置既車內座椅布置后的效果圖。

圖1 座椅布置后的效果圖

2視野性設計

視野性設計直接影響到駕駛員行車的安全性,舒適性,其在車身設計中作用是至關重要的。根據(jù)人機工程學,首先確定駕駛員95百分位眼橢圓,然后以駕駛員座椅H點為基準,確定眼橢圓在車身上的正確位置,根據(jù)駕駛員視野要求,確定駕駛員的上視角、下視角、左視角、右視角,確定前風窗的形狀及相關尺寸。

3 客車車架設計及強度校核

確定了車身的總體布置之后,就是考慮客車車架的設計。客車車架主要功能是提高整車的強度和剛度,并保證車身上動力總成的正確安裝與精確傳動。車架的設計基本可參考基礎承載式與承載式車身設計,本文采用的是基礎承載式車身,故車架中下部車架設計為主要承載件。按照整車的驅動形式與動力總成布置、車門、車窗的具體形式,同時根據(jù)整車的質心位置,前后軸距、輪距、軸荷分配可以設計出車架的基本型式。

車架的基本型式給出后,還需要考慮車架的強度校核,這里主要考慮動力總成安裝部分的加強,以及整車整備情況下,車架的受力與形變。而車架強度校核目前最好的方法就是有限元分析,有限元是將車架這樣的連續(xù)體離散成有限個單元,每個單元構成一個剛度方程,這樣就可以通過有限個單元剛度方程疊加構成整個車架的剛度方程求解的方法,它的特點是計算精度高,求解迅速,同時還可滿足用最少的材料達到使用強度與剛度的要求,而不至于設計的車架體積龐大,增加了整車重量。CATIA里自帶的有限元分析模塊,對車架進行網格劃分,單元數(shù)與節(jié)點數(shù)要根據(jù)計算機配置進行設定,滿足精度的前提下,既不要太多,也不要太少,多了計算時間延長,少了計算精度不準。根據(jù)實際工況添加車架材料、位移約束及車架的動態(tài)載荷與靜態(tài)載荷,然后進行求解。

4 客車整車造型設計

造型設計使汽車獲得具體形狀和藝術面貌。造型設計首先是給人以賞心悅目的視覺效果,與周圍環(huán)境和諧一致,是城市一道靚麗的風景線:其次,造型設計要考慮客車的空氣動力性能,使車身具有良好的流線型,最大減小客車的空氣阻力,提高客車的燃油經濟性、動力性:再次,要使車身具有良好的工藝性,盡量減少工序,便于車身的加工制造。

充分利用CATIA的三維造型設計的優(yōu)勢,其曲面造型更是功能強大,可根據(jù)設計者的意愿與前期車身總布置方案,對車身造型進行繪制,修改,直到設計令人滿意為止。車身設計的曲面過度平滑,式樣美觀,可最大化的降低了動氣阻力。

結語

本文闡述了CATIA在車身設計中的具體應用,CATIA集建模強度分析于一體,顯著減少了設計者研發(fā)客車車身的開發(fā)周期,顯著提高了工作效率,為新產品的研發(fā)大大降低了成本。

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