汽車底盤設計中參數化技術的運用探究

摘 要：汽車底盤設計作為汽車生產制造的關鍵環節之一，其設計的質量安全與否直接關系到汽車的行駛安全性和舒適感，當前階段汽車底盤設計中參數化技術應用是影響汽車底盤設計質量的關鍵性因素之一。基于此，文章針對汽車底盤設計參數化應用的相關問題進行簡要論述，旨在提升汽車底盤設計中參數化技術應用技術水平，以期為提升汽車底盤設計質量、推進汽車行業的健康有序發展提供經驗借鑒和幫助。

關鍵詞：汽車底盤 參數化技術 數據分析 數據庫 汽車制造

1 引言

在傳統形式的汽車底盤設計制作工作中基本需要參考固定化的生產模型，在針對汽車零部件修改和優化之后再次繪制設計圖紙，這就在一定程度上使得汽車底盤設計工作效率較低。在汽車底盤設計中應用參數化技術能夠借助應用軟件來搭建出底盤的3D立體模型，通過對立體模型中底盤的設計和修改，行之有效的提升了汽車底盤設計的質量和效率。這種參數化技術應用突破了傳統由模型制作底盤的模式，最大程度上讓設計人員擺脫實物參考模型的限制，顯著提升了汽車底盤設計的有效性。

2 汽車底盤參數化設計概述

在當前階段的汽車底盤參數化設計過程中，相關設計人員能夠借助參數化設計平臺，通過對幾何關系以及工程的改變來滿足底盤設計要求。在設計汽車底盤參數時，設計工程師需要對零部件的尺寸以及工程初始數值進行充分考量，在維護參數間工程、幾何關系的基礎上修改和完善參數。基于此，可以將汽車底盤參數劃分為兩種類型，一種為不變參數，指的是各個元素間的幾何信息；另外一種則是可變參數類型，包括各類尺寸；參數設計則指的是在系統的實際操作過程中，相關設計人員可以采用修改不同參數值的方法來完成參數化設計，參數化系統只要保持不變參數的值和狀態即可。基于此，相關設計工程師可以更加快捷的對汽車底盤模型進行設計與調整，以完成最佳底盤設計狀態，滿足汽車底盤的設計要求。

在汽車底盤參數化設計工作中，數據模型的建模方式主要有生成歷史和變量幾何二個方法。變量幾何指的是采用平面建模的方法來構造資料模型，生成歷史則更偏向于三維空間建模以及曲面模型的構建。汽車底盤數據化設計的大致過程就是，由建立原始圖紙到設定繪圖數據，再到借助專業化知識來獲取初始圖形實際參數信息和結構之間關聯，最終獲得底盤設計的參數化圖紙和文檔。在汽車底盤參數化設計工作中參數化技術的主要核心在于可以通過相關參數來替換原始圖形，在保持傳統模型車型上的優化參數只對不合理的數據加以調整，使汽車底盤可以在繼承優秀特性的基礎上，大幅度提升汽車底盤產品的質量。

3 汽車底盤參數化技術應用的軟件支撐和設計思路

3.1 汽車底盤參數化設計的軟件支撐

3.1.1 UG設計軟件

UG設計軟件，全稱為"Unigraphics"，是一款廣泛應用于汽車行業的三維設計軟件。它在汽車底盤設計過程中扮演著重要角色，為工程師們提供強大的工具和功能，用于創建、修改和分析汽車底盤的三維模型。UG設計軟件的主要應用領域之一是汽車底盤的三維模型設計。通過UG軟件，設計師可以根據汽車底盤的要求和規范，創建高度精確的數字化三維模型。這些模型可以包括底盤結構、懸掛系統、轉向機構、制動系統等各個組成部分。通過使用UG軟件的強大建模工具，設計師可以輕松地繪制復雜的曲線和曲面，確保底盤的設計符合工程要求和美學標準。除了基本的建模功能，UG設計軟件還提供了許多高級工具和分析功能，用于優化底盤設計。例如，軟件可以進行結構分析，評估底盤在不同工況下的強度和剛度。它還可以進行動力學分析，模擬底盤在行駛過程中的運動和響應。這些功能有助于設計師在保證底盤性能和安全性的前提下，進行優化設計，提高汽車底盤的性能和操控性。

3.1.2 Auto CAD設計軟件

Auto CAD設計軟件是一種計算機設備輔助設計工作的通用性軟件包，在設計繪圖工作中的優勢十分明顯，將Auto CAD應用到汽車底盤參數化設計的過程中，不僅能夠支撐多種格式的圖片轉換，還能夠兼容和支持各類設備和平臺的使用，具備較強的實用性特點。Auto CAD軟件的操作較為簡單，軟件學習應用的難度較小，甚至部分初學者在經過一段時間的學習后也能夠快速掌握這種軟件應用能力，自主使用Auto CAD開展繪圖設計工作。Auto CAD設計軟件不僅應用在汽車底盤參數化設計過程中，甚至在房地產設計、機械設計、自動化等領域也得到了廣泛性的應用。

3.1.3 CATIA設計軟件

CATIA設計軟件是法國達索公司自主研發的一款設計產品，在二十世紀末期我國的各大工業產品設計領域就開始采用了數字樣機流程。目前CATIA設計軟件產品已經為中國的航空領域、造船制造、車輛設計、機械制造，以及建材行業等提供了3D產品設計的模擬解決方案。在當前的汽車底盤模型化開發流程中，通過數字建模的方式優化汽車底盤架構，已然成了當前階段汽車底盤產品設計工作人員必備的技能之一。

3.2 汽車底盤參數化設計的思路

在開展汽車底盤參數化設計前夕，需要確定汽車底盤的基本設計思路，設計思路的確認能夠為底盤構件的規劃提供方向指引，以此來提升汽車底盤零部件的加工生產質量，確保車輛行駛的安全性、穩定性和舒適性。在傳統形式的汽車底盤設計過程中，想要要構件汽車底盤零部件的幾何模型，就必須先確認具體構件的尺寸規格，這就在一定程度上使得汽車零部件結構形狀的修改流程較為繁瑣復雜，任何一個細節的失誤都極有可能影響整體繪圖的精度，進而使得繪圖質量降低。在汽車底盤參數化技術設計應用下，汽車底盤構件能夠以特定的參數來展現，在圖形以及數字自檢轉化的基礎上，滿足底盤實際產品的應用需求。在參數化設計應用過程中，相關設計工作人員創建原始圖形信息，明確圖形具體參數信息，分析圖形和參數之間的關系，進而編制設計圖紙以及相關數據文檔，參數化技術在底盤設計中的應用，不僅能夠實現相關參數信息的實時性修改和完善，還能夠不斷積累設計經驗和設計知識。除此之外，參數化技術在底盤設計中的應用，還能夠強化對設計全局的整體把控，在集合創造性概念以及時間的基礎上，顯著提升汽車底盤設計的精度，最大程度上滿足汽車底盤設計應用的實際需求。

4 汽車底盤參數化設計的具體實踐過程

在汽車底盤的參數化設計過程中，鑒于參數化設計布置是一項較為專業的系統實踐過程，其能夠在合理控制尺寸參數的基礎上，有效實現汽車底盤零部件的最優化集成，并在汽車底盤總成上實現設計布置方案的最優化局面。汽車底盤參數化技術設計布置過程如下圖1所示。

4.1 確定汽車底盤參數化坐標系

明確和搭建汽車底盤參數化坐標系是底盤設計工作的重要基礎，能夠在一定程度上為汽車底盤令頒布件的裝配工作提供技術參考。從參數化設計的流程而言，底盤總成坐標系的確定能夠為實際參數化設計提供基礎和方向，在實際的設計工作中，相關設計人員通過修改和完善參數化坐標系下的坐標參數信息，就能夠實現總成底板位置的更改。在當前階段的汽車底盤參數化設計過程中，大部分設計人員會選擇在三維坐標的基礎環境上來布置底盤坐標系，以此來實現汽車底盤定位等相關工作，值得注意的是，目前底盤參數化坐標系基本為右手坐標系。

4.2 構建汽車底盤零部件參數化模型

在汽車底盤各個總成的參數化設計過程中，明確各個總成基礎結構以及空間位置是總布置設計的基礎，為了最大程度上保障零部件空間位置以及基本結構動態化修改的實效性，大部分設計工作人員基本只考慮零部件的主要尺寸參數。在具體的設計規劃中主要分為兩個環節：首先，相關設計人員要抽取汽車底盤零部件的總體參數，一般情況下需要忽略一些細節性的參數信息，形體參數以及位置參數作為當前階段需考量的主要參數信息，借助這兩個參數信息的優化完善，將就能夠有效控制汽車底盤零部件的簡化迷行，進而完成變量化調整參數的設計目的。其次，在確定汽車底盤零部件的參數后，要搭建模型圖庫，在此基礎上來優選出契合的汽車底盤模型。

4.3 基于參數化設計的汽車底盤裝配環節

在汽車底盤參數化總成的裝配過程中要重點把握以下幾個方面：首先，需要優化參數化底盤總裝配的樹形結構。具體而言，汽車底盤的參數化設計工作涵蓋的零部件范圍較廣，各個零部件由多個子部件所組成，從零部件的整體上看，汽車底盤的各個零部件之間呈現出樹形結構的特點，在實際參數化設計過程中，相關設計人員可以將大總成設定為一級節點，往下涵蓋二級節點、三級節點等等，通過汽車底盤零部件間的聯系性特點來進行精確性的把控。其次，需要優化汽車底盤零部件的裝配方式。在當前階段的汽車底盤參數化設計過程中，坐標點裝配方式以及約束裝配方式是底盤總成裝配的兩種主要形式，兩種裝配方式相較而言，坐標點裝配方式總體裝配效率較高，裝配過程和裝配方式較為簡便，約束裝配方式則能夠有效協調汽車底盤零部件間的關系。因此在實踐裝配過程中，要根據汽車底盤零件的安裝要求來針對性的選用安裝方法。最后，在汽車底盤零件的裝配中還需有意識的強化尺寸鏈，這就需要專業工程技術人員在確定汽車底盤各個零件支架依附位置及其相對狀態的基礎上，來表示其總成組件之間相互位置的動態聯系，借此達到汽車底盤裝配優化的智能化管理過程。在當前階段的汽車制造過程中，汽車發動機、變速箱、后車橋、汽車底盤尺寸鏈的基礎流程，同時也是規范汽車底盤尺寸中比較復雜的環節之一，在設計方案或汽車底盤鏈條中，設計人員需要有意識地關注各個變量的動態化調節，以最終達到汽車底盤與各構件之間的有效關系。

4.4 汽車底盤運動橋準和設計核查

在汽車底盤的參數化設計規劃過程中，相關設計人員為了最大程度上提升汽車底盤的設計質量和效率，還需要對底盤設計的具體內容進行檢查，對汽車底盤設計進行動態校準核對等。在當前階段的汽車底盤參數化設計流程中，發動機與前車橋之間的間距校核、以及發動機前輪的活動空間校核都是動態控制的重點項目。就車輛發動機的前車橋活動空間的校核而言，這與車輛引擎所處的方位有關。在汽車底盤的設計過程中，當汽車發動機所處位置在前車橋上方時，其在行駛構成中油底殼就會和前車橋跳動發生作用，并在運動過程中形成運動干涉。基于此，在實際汽車底盤的設計過程中，要盡可能地保證前車橋與油底橋之間保持足夠的活動空間，在實際校核過程中相關技術部門還需要通過對后車架與前車橋之間距離做出優化調節，以最大限度的達到提升效果。針對校核前輪的活動間隙而言，開展校驗項目的最主要目的就是檢驗轉向車輪與縱拉桿、車架之間的活動關系是否滿足要求。一般情況下，當位置關系發生較為明顯的變動時，相關工程設計技術人員將會在減小車架長度的基礎上，進一步加大車輛的前輪距，由此來保證轉向輪和縱拉桿、車架之間運動關系的協調性，保障汽車的行駛安全和駕駛感受。

5 汽車底盤參數化技術數據庫的建設

數據庫的建設作為汽車底盤參數化技術應用的重要組成部分，在搭建參數化數據庫的過程中，應科學合理的規劃數據庫，其搭建的質量直接影響著汽車底盤的設計質量和安全性能。基于此，汽車底盤參數化技術數據庫的搭建要點主要分為以下幾個方面：

5.1 標準庫的設計要點

在當前階段的汽車底盤參數化技術數據庫搭建過程中，為了有效實現汽車底盤參數的合理化控制，相關設計人員需要查閱大量的汽車設計準則和標準規范，以保障在汽車底盤的設計規劃過程中，技術指標應符合車輛設計的一般要求。在以往汽車底盤設計規劃流程中，一般采取手動查詢車輛技術準則和標準規范的方法來展開，手動查詢信息的方法不但費時費力，而且無法全面掌握車輛制造生產的有關技術數據，使得汽車底盤的具體設計工作存在較為明顯的不足。基于此，在汽車底盤參數化技術應用的過程中，要充分結合現代化的信息技術手段，為參數化技術應用搭建出數據標準庫。就基礎資料標準庫的搭建而言，其中應當包含國家標準、質量檢測標準以及汽車設計制造準則等等內容，同時還應該具備數據信息的實時查詢、增加刪減等等功能，最大程度上實現汽車底盤設計效率的提升，以此來滿足汽車底盤設計的實際需求。

5.2 汽車底盤零部件參數化技術模型規劃

在當前階段的汽車底盤零部件參數化技術應用模型過程中，參數化模型從本質上而言是一種存儲零部件參數的圖形數據庫，在數據庫結構中以零部件的方式來展示汽車底盤零部件的常見結構，以此來為底盤零部件的設計設計提供理論依據。在原始圖的繪制流程中，主要使用方法包括了如下幾方面：首先，使用啞圖來描繪原型圖，事先繪制好零部件圖形，并在建好原始繪圖數據后存到其中以便于調用，與其他形式的模型規劃方法相比較來說，啞圖的生動速率較快。其次，通過活圖來制作原始圖形。在活圖制作數據庫的流程中，應對繪圖軟件進行優化和完善，在繪圖程序的引導下，繪出汽車底盤總成造型。活圖可以在原始圖形下制作若干個衍生圖像，最大程度上提升了汽車底盤的設計質量和效率。

6 結語

綜上所述，隨著經濟社會的不斷創新發展，汽車在我們的日常生活中的使用也越來越廣泛，汽車底盤作為汽車加工制造的主要對象，通過參數化技術手段來設計汽車底盤零部件，是汽車行業發展的必然趨勢。在汽車底盤的設計實踐過程中，只有充分認識到參數化技術應用的重要價值，并在坐標系、底盤零部件參數化模型、裝配以及運動校核的應用，提升汽車底盤零部件的參數化技術應用水平，在提升底盤設計質量的基礎上，推進汽車行業的健康可持續發展。

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