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关于汽车总布置设计的座标定位法

汽车总布置CAD系统在绘制出各总成的实体图形之后,必须进一步按照设计人员的意图对这些总成进行合理的空间布置,构造出新车型的总装配图。在传统的总布置设计中,设计人员的空间布置方案通过主图板来表达,而主图板上的图形都由设计人员直接画上去和直接修改,设计人员无需在绘制主图板之前去另找一个描述其空间布置方案的方法。在CAD系统中,新方案的汽车总装配图要出计算机来构成,新的空间布置方案要由计算机来进行间隙分析和运动校核,所以必须找出一种出设计人员向CAD系统准确描述其空间布置方案的适当方法 。这里推荐几何座标定位法作为向CAD系统描述空间布置方案的方法。首先,需要引入“局部座标系”和“整体座标系”两个不同的概念。根据汽车各总成不同的结构特点,考虑作图和标注尺寸的方便,分别给每种型式的总成规定一个总成座标系(局部座标系),有关总成的座标控制参数都以总成坐标系为参照。同时, 为了描述备总成的相对空问位置,需要规定一个用于总装配图的整车座标系(整体座标系)。遵从传统的设计习惯, 可以取车架总成的局部座标系兼作汽车的整体座标系。这样一来,描述各总成在汽车总装配图中方向位置的问题就转化为描述各局部座标系在整体座标系中方向位置的问题。局部座标系的位置可由其原点的三个整体座标值来定义。局部座标系在整体座标系中的方向也可由三个角度参数来定义,定义这种座标系旋转变换关系的方法有很多种(例如卡尔丹法、欧拉角法、座标定轴法等)。通过实践摸索和比较,这里推荐一种由作者首创的比较适合干汽车总布置特点的方法。

以货车为例,将汽车的整体(直角)座标系定义为:以车架上平面作为XOZ平面,以汽车纵对称面与XOZ平面的交线为Z轴,正向为汽车前进方向。以通过汽车两前轮中心连线而垂直于z轴的平面与XOZ平面的交线为X轴,正向指向驾驶员左方,Y轴方向由Y=Z×X来确定。通过三次旋转, 可使整体座标系变换产生各局部座标系:

(1)整体座标系OXYZ绕OY轴按右手法则旋转角度a成为OX1 YZ1 座标系;

(2)座标系OX 1YZ1 绕OX 1轴接右手法则旋转角度b成为OX1 Y1Z 2座标系;

(3)座标系OX1 Y1 Z2挠OZ 2轴按右手法则旋转角度c成为OX 2Y2Z 2座标系。

座标系OX2 Y2Z2就是以a、b、c三个角度参数定义其方向的局部座标系.采用这种方法,角度b相当干总成滋配时的俯仰角,角度a相当于总成装配时的水平摆角,而角度c通常为零值。这三个角度参数值比较容易获取。

几何座标定位法要求对每个总成都选取定义其空间方向位置的六个广义空问座标(三个直角座标和三个角度参数)作为控制该总成的总布置参数,而描述一个汽车总布置方案就需要一个几何控制参数表,对应着每个总成都有六个控制参数。这个总布置几何控制参数表使设计人员与CAD系统之间、CAD系统各功能模块之间进行方案交流变得十分简便,易于实现空间布置的程序控制,工作效率很高。

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