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摘要：

隨著科技不斷發展，汽車設計逐漸引入虛擬設計。在電子虛擬裝配設計下，建立仿真模型，能夠直觀的規劃出汽車的實際裝配流程，對汽車實際運行中可能出現的問題進行干涉檢測。基于CATIA運動仿真在汽車設計中的運用，能夠比較有效的對汽車的運動狀態進行仿真，幫助汽車設備進行定位。為此，本文對CATIA運動仿真在汽車設計中的運用進行研究。

關鍵詞：

CATIA運動仿真；汽車設計中；運用

科技信息技術的發展為汽車設計領域帶來了福音，現代社會汽車設計與生產需要將虛擬技術應用到汽車制造與汽車設計中來。CATIA運動仿真在汽車設計中的運用，能夠有效的縮短汽車零部件的開發時間，能夠對汽車生產進行動態的零部件檢測。在本文中以CATIA軟件為例，對如何使用三維軟件，進行汽車設計仿真、汽車運動控制等進行研究。

一、運動仿真與建模

1、運動仿真概述

運動仿真是針對運動機構建立其運動的數據空間模型，根據機構自身的運動規律，對機構進行數據狀態讀取與分析。在運動機構內部存在著很多功能較大的零部件，運動仿真能夠分析零部件的運動速度、加速度、作用力、反作用力、力矩等參數，這些參數能夠應用于實際機構故障檢修與維護上。針對于汽車設計，運動仿真可以根據參數進行零件材料的調整。運用CATIA軟件來實現汽車虛擬裝配的設計，并對其運動進行仿真，使得汽車設計到配件生產的整個環節實現可視化。同時該種建模設計還能夠對設計結果進行動、靜態的干涉檢測，提升設備可靠性。CATIA運動仿真對汽車系統進行優化，減少實際設計中的失誤[1]。

2、運動仿真建模

汽車運動仿真模型的建立，需要在汽車裝配模型建立之后進行。針對一個汽車系統來說有很多設計需要進行仿真，本文中僅對汽車總布置設計工作中的運動進行建模分析。在仿真建模的目的，主要是對汽車前輪的跳動、方向盤角度輸入、以及傳動軸的校驗。第一，對汽車機構運行時的西部動作進行分析，掌握汽車的運動方式和約束條件。第二，前輪跳動。汽車設計的前輪跳動，需要通過上下擺臂之間的球銷連接，來帶動轉向實現前輪跳動。第三，前輪轉動。前輪轉動實現，主要是依靠方向盤的角度轉動，通過拉桿將力傳動給方向機，方向機轉動引起車輪轉動。第四，前驅動軸運動。汽車的前驅動軸運動在前輪運動帶動下實現，在花鍵軸套內進行循環往復的運動，第五，后傳動軸運動。汽車的后傳動軸發生運動，需要在后橋彈性元件的作用下來實現，對于后傳動軸運動的仿真，可以根據其運動的軌跡來分析其運動規律。在實際汽車設計仿真環節中，可以根據實際情況建立不同的運動副。針對一個仿真模型需要具有多個運動副，才能夠實現真實精確的仿真[2]。

二、CATIA運動仿真在汽車設計中的應用

1、汽車部件包絡體生成

CATIA運動仿真在汽車設計中的應用，最為突出的特點就能夠進行汽車機構部件運動的包絡體確定。當是汽車運動設計的模型建立之后，在CATIA軟件中的DUM模型中，能夠容易獲得汽車部件運動的包絡體，該包絡體實際上就是汽車部件所能夠運動的最大的范圍。當該最大范圍生成之后，模型軟件中能夠分析汽車的前輪、前驅動軸、轉向拉桿等的運動是否符合實際需求[3]。

2、數據模型檢驗

為了檢測汽車前輪運動是否符合實際需求，需要在前輪建模環節中，根據實際需求向模型輸入不同層別的方向盤轉角，轉角不同，所產生的左右輪轉角度數則有著比較大的差別。對所測量出來的前輪數據，對左右輪的轉角的進行檢驗。根據以下公式進行分析：LH01cotcot，0其中為汽車轉向輪外輪在實際測量中輸入的轉角；1為汽車轉向輪內輪在實際測量中輸入的轉角；H為汽車兩個主銷軸與地面交點之間的距離；L為汽車的實際軸距。在以上數據檢驗環節中，如果所得到的結果差異比較大，需要重新進行運動仿真，指導所測量的數據結果符合實際需求。

3、干涉檢查

當汽車設計仿真模型建立之后，需要進行設計的干涉檢查，汽車的干涉檢查主要分為動態檢查和靜態檢查。其中動態檢車比較關鍵，當汽車設計仿真進入到CATIA的轉配環境中時，需要系統建立汽車齒輪齒條之間的約束，同時需要將設計系統中的各個結構之間的相互位置關系進行確定。這樣能夠便于汽車空間布置與校驗[4]。

4、車輪定位分析

汽車的車輪定位在檢驗汽車穩定性方面發揮著重要的作用，當汽車在進行轉向時，其前輪作為轉向輪，需要產生一定的回正力矩，因此其定位參數需要提前設置，能夠有效的保障汽車行車穩定性。對汽車前輪定位參數的設置，其實際標準有兩個，第一，靜平衡狀態下的車輪中心定位，車輪中心與車身的相對位置在靜止時測量，其數據是否滿足數據標準。第二，當車輪中心在仿真系統所設定的極限區域內，其車身進行上下跳動時，前輪定位參數產生一定的規律。正確的仿真模式能夠針對這些變化參數，發現汽車機構中存在的問題，并對汽車進行檢驗與檢修。在對于汽車車輪定位環節中，能夠在仿真中分析出汽車前輪前束值隨著汽車前輪向上跳動而出現減少。

結論：

綜上所述，本文對運動仿真的概念進行介紹，分析其運動仿真的建模，并且研究CATIA運動仿真在汽車設計中的實際應用。針對于汽車設計，運動仿真可以根據參數進行零件材料的調整。運用CATIA軟件來實現汽車虛擬裝配的設計，并對其運動進行仿真，使得汽車設計到配件生產的整個環節實現可視化。

作者：陳炳橋 單位：哈爾濱廣廈學院

參考文獻

[1]劉斌,劉軼婭,韓亞平.CATIA運動仿真在汽車設計中的應用[J].上海汽車,2006,07:32-34+43.

[2]孔薇,晏雙鶴,楊維新.CATIA虛擬裝配及運動仿真在汽車加速踏板控制器設計中的應用[J].汽車與配件,2008,27:36-37.

[3]孔薇,晏雙鶴,楊維新.CATIA虛擬裝配及運動仿真在汽車油門控制器設計中的應用[J].北京汽車,2008,05:32-34+37.

[4]張軍,朱磊.CATIA運動仿真在汽車轉向系統設計中的應用[J].產業與科技論壇,2016,05:52-53