基于虚拟现实技术的中型客车驱动桥设计与开发_付畅

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1、·基于虚拟现实技术的中型客车驱动桥设计与开发·文章编号:1002-4581(2007)02-0012-04基于虚拟现实技术的中型客车驱动桥设计与开发付畅,过学迅FUChang,GuoXue-xun(武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070)摘要:利用虚拟现实技术进行中型客车驱动桥的设计开发,建立零部件参数化实体模型,并进行了虚拟装配、干涉分析和运动仿真。虚拟现实技术可以提高设计效率,缩短开发周期,降低产品研发成本,具有广泛的应用前景。关键词:虚拟现实;驱动桥;UG中图分类号:U463.218.02:U469.1文献标识码:A求,然而传统的产品(汽车)开发过程周期长、耗0引言北

2、资大,往往需要制造出数台物理样机,进行性能试验,依据试验中发现的问题进行改进。采用虚虚拟现实是近年来发展起来的一个新的研京拟现实技术,可以实现产品设计开发过程的全数究领域,是计算机图形学、人工智能、计算机网字化,省略传统纸质图纸和实物模型。采用虚拟络、信息处理、机械设计与制造等技术综合发展汽现实技术,利用三维CAD软件建立产品零件三的产物。虚拟现实技术广泛地应用于各行业,对维模型,在产品开发阶段就能够进行总成装配、车传统产品设计方法产生了革命性的影响。虚拟现运动分析、干涉检查,极大地缩短了产品开发周实技术在许多工业发达国家都已经得到了不同期。同时,基于三维数字模型的参数驱动特性,可

3、程度的应用,汽车工业作为衡量国家工业发展程以方便地更改产品设计,修正缺陷,提高产品设度的标志性产业,虚拟现实技术在其中的应用更计质量,加快产品改型和换代的速度,适应市场为广泛。的需求变化。1虚拟现实技术2某中型客车驱动桥的虚拟现实技术应用虚拟现实技术是一种新兴的多学科科研成2.1概述果交叉技术。它涉及多方面的学科研究成果与专驱动桥是汽车传动系统的主要构成部分,是业技术,使设计人员能够通过计算机平台与多维为汽车传递驱动力的主要装置。其基本功能是增的信息环境进行交互。基于虚拟现实技术的产品大由传动轴或直接由变速器传递的转矩,将转矩设计系统是以计算机辅助设计(CAD)为基础,分配给左、右

4、驱动车轮,并使左、右车轮具有汽车利用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计系行驶所必须的差速功能,同时,驱动桥还要承受统。作用于路面和车架或承载式车身之间的铅垂力、虚拟现实技术对传统的产品开发过程产生纵向力、横向力及其力矩。对汽车而言,其经济了革命性的影响。快速且低成本地开发高质量的产品已经成为全球经济中制造业组织的基本要性、动力性、舒适性、通过性和噪声值等,在一定-12-《北京汽车》2007.No.2·基于虚拟现实技术的中型客车驱动桥设计与开发·程度上取决于车桥的性能。行完善。驱动桥总成中差速器及主动锥齿轮零部目前我国的汽车零配件行业滞后于整车的件参数化实体模型如图1和图2所示。发展

5、,车桥行业又滞后于汽车零配件行业的发展。我国的零部件投资仅为整个汽车行业的1/3左右,远低于发达国家水平,而且其中对发动机、变速箱的投入较多,车桥企业技术状况多处于低档水平,出现了低档产品过剩、高档产品供给不足的局面。在这样的形势下,车桥企业积极开展与高校的技术合作,采用先进的虚拟现实技术进行车桥的设计开发,对车桥行业整体的发展具有图1差速器总成爆炸图积极的意义。2.2硬、软件环境硬件:IBMMPro图形工作站。软件:UGNX3.0及其支持环境。UGNX3是美国UGS公司推出的一套产品设计开发解决方案,包括一整套CAD、CAE、图2主动锥齿轮总成爆炸图CAM应用程序,是当今世界最先

6、进的计算机辅北助设计、分析和制造软件之一,广泛应用于航空、2.4驱动桥总成虚拟装配京航天、汽车、通用机械和电子等工业领域。虚拟装配(VA:VirtualAssembly)是产品(汽车)设计中一个极其重要的环节,是将零件汽2.3建立驱动桥零件参数化实体模型(或部件)的模型装配成一个最终的产品模型的在计算机辅助设计系统中,不同型号的产车过程。在装配建模过程中,有两种装配建模方法,品往往只是尺寸不同,结构上是相同的,映射到自底向上(Bottom-Up)方法和自顶向下几何模型中,就是几何信息不同而拓扑信息相(Top-Down)方法。同。因此,在对零件进行拓扑结构归类的基础上2.4.1自底向

7、上(Bottom-Up)方法建立参数化模型,保证设计过程中几何拓扑关自底向上(Bottom-Up)方法的主要思路是系一致,同时提取几何特征参数并进行用户化先设计好各个零件,然后将这些零件拿到一起进命名,建立几何信息和参数的对应机制,通过编行装配,如果在装配过程中发现某些零件不符合辑参数值直接或间接修改几何实体,实现参数要求,就要对零件进行重新设计、装配,若发现问化设计。题便再重新设计、装配,直至符合要求为止,其设零部件的设计过程不可能一步到位,必须在计过程如图3所示。