汽车底盘设计中参数化技术的运用研究

   汽车底盘设计是汽车生产中的重要环节，也是一个需要反复商讨和整改的过程。在早期设计中，由于设计方法较为传统，存在许多重复性工作，导致设计人员需要付出大量的精力和时间。参数化技术出现后，改变了上述状况。作为新的设计方法，参数化技术与传统方法完全不同，尤其是在零部件设计、总布置调整等方面。合理运用该方法可简化设计过程，提升设计工作的效率，并从根本上避免重复性工作的出现。随着科技的不断发展，参数化技术在现代汽车设计领域中已成为最实用、有效的方法之一。

1  参数化技术

    在早期的设计工作中，汽车零部件模型的制造大多参考固定的尺寸，因此，想要修改零部件模型的结构、形状是十分困难的，即使是微小的修改，都需要重新编绘设计图。而参数化技术是根据具体的参数、条件确定产品结构的，进而制造出规格迥异的各类产品。参数化技术的主要任务为使用满足设计要求的参数替代原始图形，这些参数与产品本身存在一定的联系。运用参数化技术实施程序设计的流程为：建立原始图形→选定绘图参数→借助专业理论得出原始图形的具体参数及其与结构参数的联系→形成图纸和文档。在设计工作中，合理运用参数化技术可简化图形修改流程，还可传承设计中的经验和理论。在实际工作中，运用该技术可使设计人员将更多的精力和时间放在创造性设计上，使其充分发挥自身的创造力和想象力，从而提升设计品质。

2  应用参数化技术的软件基础

    2.1  AutoCAD

    AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）由美国欧特克公司开发研制，是一款计算机辅助设计通用软件包，其在绘图方面的能力极为出众。该软件于20 世纪 80 年代诞生，凭借其极强的绘图能力和较强的开发性，在许多领域得到了广泛应用。统计表明，约有 90% 的计算机制图工作是基于该软件进行的。 

    2.2  NX

    NX由 Siemens PLM Software 公司出品，其在实质上属于产品工程的解决方案。目前，该软件将航空航天事业和汽车生产作为后盾，整合了各种专业的经验，已逐渐演变为高端的集成化软件。由于该软件的开发商与汽车工业保持着较为密切的联系，所以，NX软件在汽车设计领域中的应用较为成熟，与其他类型的软件相比，它更适合于当今的汽车工业。

3  在汽车底盘设计中的应用

    3.1  建立坐标系

    在设计汽车底盘时，需要通过建立相应坐标系的方式来确定总成部件的装配位置和尺寸，且需要一个可提供定位功能的基准坐标系，即总成坐标系。因此，当需要修改总成零部件的

    具体位置时，在相应的坐标系上修改参数即可。如果设计工作在三维环境中开展，则上述坐标系属于同种类型，从而为定位等操作提供便利。通常情况下，大多数设计者使用右手直角坐标系。

    3.2  建立零部件参数化模型

    汽车底盘设计的首要工作为明确各个总成的结构和位置，并在考虑零部件尺寸的基础上，修改零部件与总成所处的位置关系和结构状态。因此，应先忽略一部分细节参数，抽取与设计相关的结构参数。这种结构参数可分成两大类，分别为形体参数和位置参数。其中，形体参数决定了部件的形状和尺寸，位置参数决定了部件的具体方位。依靠这些参数，可简化和变量化部件的设计模型，从而实现参数化设计。

    3.3  底盘装配参数化设计

    3.3.1  参数化底盘装配的关系结构

    在装配汽车底盘的过程中，底盘是由多种多样的部件组成的。如果组成底盘的某个部件又由多个子部件组成，则会形成树状关系，即底盘装配的关系树。在构建装配模型前，要先掌握与参数化装配的树状关系。这种关系树的实际根节点为装配文件，各个总成是其中的节点之一。对于较为复杂的总成而言，其会包含二、三级等多个节点，且各节点之间的相互关系与每层的父、子节点存在一定参数关联。其中，父、子节点间存在的参数性关联可通过具体的尺寸和位置参数表达。

    3.3.2  总成与零部件的参数装配 

    在装配过程中，常用的装配方法主要有坐标点装配和约束装配。其中，坐标点装配操作简单，但约束装配在面对复杂的装配关系时具有优势。

    3.3.3  建立装配尺寸链

    在装配过程中，由于总成部件之间存在一定的相对位置关系，所以，如果其中一个部件的参数发生变化，则可能对其他坐标系中的位置参数造成影响。如果某个总成部件的参数发生改变，则其他部件的参数会自行调整。此时，应创建一套对应的装配尺寸链。充分利用尺寸链可表达各个部件的位置关系，从而从根本上实现装汽车底盘配、修改的可视化和自动化。汽车底盘设计图一般只有侧视图和俯视图两类。侧视图对应的尺寸链包含上、下位置的尺寸链与前、后位置的尺寸链，俯视图对应的尺寸链包含左、右位置的尺寸链和前、后位置的尺寸链。由于侧视图和俯视图的尺寸链同为底盘的纵向依存联系，因此，可使其完全保持一致。

    在所有的尺寸链中，“发动机—离合器—变速箱—传动轴—后车桥”尺寸链的复杂程度最高。如果其中一个部件的参数发生变化，则剩余部件的参数也会变化，进而产生一种变化量。无论是在哪一种类型的尺寸链中，这种变化量都需要根据传动轴长度、角度的改变量抵消，从而确保某一部件的参数发生变化时，其余部件可进行相应的调整，避免互相干涉等问题的发生。

    3.4  干涉检查和运动校核

    3.4.1  发动机与前车桥间的运动间隙校核

    对于前置后驱设计方案而言，发动机需布置于前车桥的上端。汽车在正常行驶的过程中，前车桥上发生的跳动现象会对发动机底油壳造成一定运动干涉。因此，在布置发动机的过程中，要在前车桥与油底壳之间留有足够的间隙。如果二者的相对位置不匹配，则可采取调整车架和前车桥的实际位置参数的方法修正。

    3.4.2  前轮转向运动间隙校核

    对于汽车底盘的设计而言，对前轮转向实施运动间隙校核是一项基础性工作。该校核的目的在于检查转向轮、纵拉杆等，从而判断其是否合理。如果转向轮与车架存在一定的运动干涉，则可采取缩小车架的实际宽度或加大前轮轮距等方式调整。

4  结束语

    在汽车底盘设计工作中，合理运用参数化技术可大幅提升设计工作的效率，并确保设计质量。因此，该技术具有很高的应用和推广价值。然而，在实际应用中，设计人员必须认识到该技术具有的复杂性。此外，相关设计人员应清晰地认识到自动化将是今后设计领域发展的主要方向。因此，相关单位及其设计人员应加大对参数化技术的推广力度，并加快自动化设计的发展进程。