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CAD模型的發(fā)展：在一個(gè)汽車應(yīng)用專題研究的草圖中
R Vignesh,R Suganthan, and K Prakasan*
印度 Coimbatore，Peelamedu的 PSG科技學(xué)院的制造工程技術(shù)部在2006年4月6日的原稿于2006年8月2日經(jīng)審核和修正以后的出版物。
DOI (加拿大)工業(yè)部:10.1243/09544070JAUTO331
摘要：今天產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅為他們的功能要求，而且還為美學(xué)。在汽車制造業(yè)，造型風(fēng)格成為了類表面設(shè)計(jì)過(guò)程的大部分。類表面是自由形態(tài)表面以連續(xù)的曲度的表面。設(shè)計(jì)所有組分或系統(tǒng)過(guò)程通過(guò)引起實(shí)際上產(chǎn)品根據(jù)它的形式、作用和適合的概念開(kāi)始。概念圖樣幫助設(shè)計(jì)師迅速和容易地到達(dá)可以為細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)指定的一個(gè)令人滿意的設(shè)計(jì)階段。 這些概念圖樣可以用于對(duì)曲線和表面的數(shù)字式構(gòu)思設(shè)計(jì)和有限元分析的發(fā)展。 軟件例如別名存在以及可以被用來(lái)在電腦屏幕上進(jìn)行車身概念剪影繪制的合適的硬件支持。在本文一個(gè)系統(tǒng)的做法為在圖紙上手工繪制的類表面概念剪影準(zhǔn)備被討論。這些圖象被放進(jìn)CATI A V5草圖追蹤者模塊。一個(gè)設(shè)計(jì)師可以用這些圖象作為參考使用圖象，并且通過(guò)用CATIA V5軟件追蹤圖象繪制一個(gè)數(shù)字式草圖而沒(méi)有增加任何特別硬件。 以后，可以試圖用這些表面的審訊來(lái)改進(jìn)美學(xué)效果。這個(gè)方法為CATIA V5的用戶改進(jìn)他們的設(shè)計(jì)實(shí)踐和技能是很有用的。
主題詞： 概念剪影，黏土塑造，類表面，反射排行
1導(dǎo)言
產(chǎn)品造型風(fēng)格被用來(lái)創(chuàng)造在眾多產(chǎn)品中的視覺(jué)吸引力。造型被廣泛接受是產(chǎn)品在無(wú)需改變它的技術(shù)表現(xiàn)下增值的一個(gè)重要方式。
當(dāng)新產(chǎn)品質(zhì)量等第相差不大時(shí)，新興的外觀造型成為吸引消費(fèi)者的一個(gè)關(guān)鍵的因素。新造型款式的創(chuàng)造和令人興奮震撼的設(shè)計(jì)理念不僅是一時(shí)的興盛，也是具有定位長(zhǎng)遠(yuǎn)價(jià)值的。外觀造型在提高車視覺(jué)魅力的同時(shí)開(kāi)發(fā)了新的設(shè)計(jì)和為顧客提供了更多的選擇余地。 今天，不僅是考慮被設(shè)計(jì)的產(chǎn)品功能，而且特別考慮能給在人的頭腦里能導(dǎo)致一個(gè)欲望去擁有那個(gè)產(chǎn)品的他們的美學(xué)。這是改進(jìn)類表面的原因和他們的重要性。類表面對(duì)我們是可直觀看見(jiàn)的，并且具有優(yōu)選的審美形狀和高表面質(zhì)量的那些審美自由形態(tài)表面。
因?yàn)楣こ處熗ǔ８矚g產(chǎn)品的演變進(jìn)行完全再設(shè)計(jì)，現(xiàn)有的產(chǎn)品身份證Restyling在汽車制造業(yè)頻繁地執(zhí)行了。 用戶反映、客戶協(xié)助建議和市場(chǎng)方針通常影響關(guān)于再設(shè)計(jì)或restyling的決定產(chǎn)品。
一個(gè)傳統(tǒng)汽車發(fā)展過(guò)程介入許多手工制造描繪草圖的發(fā)展為了提供模型的神色的視覺(jué)。 從這些草圖中，一些通過(guò)粘貼一張定格在墻壁上的圖畫的四個(gè)角度看法及 哪些在1:10被做度量下來(lái)的黏土模型被開(kāi)發(fā)。 一個(gè)打縮小比例的黏土模型被完成，并且模型使用三維掃描器被掃描。 然后被完成的剪影的1:1黏土模型被發(fā)展。在這個(gè)階段所有變動(dòng)都需要很多時(shí)間。 概念開(kāi)發(fā)和造型通過(guò)常規(guī)的方法比較是要建立在計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì) (CAD)可以提供的基礎(chǔ)上的。如表 1.
這工作宗旨是為了實(shí)現(xiàn)一種為開(kāi)發(fā)CAD模型和表面審訊將手工準(zhǔn)備的用于CATIA V5軟件跟蹤影曲線概念性草圖的圖象的方案。也有一種將未做曲度連續(xù)性審核的表面和做過(guò)曲度連續(xù)性審核的表面進(jìn)行美學(xué)和外觀造型比較的想法。這里用的方法透露出在很難注意其他方面時(shí)表面可能顯露間斷性，雖然兩個(gè)在這里同是由CATIA V5軟件創(chuàng)造的。這里引用的這一程序可以被CATIA V5的用戶實(shí)踐操作來(lái)進(jìn)行革新。 一個(gè)由術(shù)家畫在紙上的圖案被用于這一工序。這看來(lái)是一種新方法。 從當(dāng)前作者的經(jīng)驗(yàn)它被發(fā)現(xiàn)用戶在領(lǐng)悟IA V5表面審核的功能是有限的。
2文學(xué)效果的檢驗(yàn)
為了進(jìn)行造型表面的審核來(lái)決定工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，一個(gè)符合人文氣息的檢驗(yàn)被執(zhí)行并且在這里提出相關(guān)的觀察。
Tovey [1]談?wù)摿瞬輬D和它的在汽車構(gòu)思設(shè)計(jì)中的角色。 汽車設(shè)計(jì)師使用草圖通過(guò)它的二個(gè)階段構(gòu)思設(shè)計(jì)支持造型創(chuàng)造的活動(dòng)和在移交到順流之前設(shè)計(jì)發(fā)展過(guò)程。 計(jì)算機(jī)造型輔助設(shè)計(jì)（CAD）的重要性被突出
Tovey [2]描述了在草圖的工作映射作為一個(gè)有用的工具并且和那些更加方便直接而看起來(lái)有局限性的塑造方法進(jìn)行了對(duì)比。 他也給了一個(gè)在工作進(jìn)展中直接地從草圖獲得簡(jiǎn)要說(shuō)明的形式。 構(gòu)思設(shè)計(jì)方法學(xué)也被討論了。
Sunner [3]等談?wù)摿藢?duì)于用鏡子反射線聚焦的用途為汽車身體表面質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)管理。 一個(gè)高度反射性表面原型被建立了并且在一間立方的屋子里觀看到有許多平行的被安排的光。 用光的反射原理來(lái)檢驗(yàn)表面質(zhì)量是一項(xiàng)好措施即： 為檢測(cè)表面曲度間斷性和探討形狀的特征。
哈根[4]等提出了一個(gè)表面審核方法的細(xì)部鑒定。 Orthotomics用于凸形測(cè)試。 焦曲面，一套自由形態(tài)曲線和表面分析新工具是用于在向CNC機(jī)器寄發(fā)數(shù)據(jù)之前分析表面質(zhì)量的一致特別線。
Hahmann [5]給了一個(gè)一般方法為包括反射線、isophotes、曲率測(cè)算、聚焦線和isolines的表面校核。 這些工具主要用在計(jì)算機(jī)圖型計(jì)算和建立用CAD分析自由形態(tài)表面的申請(qǐng)。
Theisel [6]顯示isophotes和反射線是為不同的表面審核，Isophotes的工具是使用辨認(rèn)曲度間斷性在表面之間，并且反射線用于測(cè)量表面質(zhì)量的。
Monacelli [7]談?wù)摿藢?duì)減少在車開(kāi)發(fā)過(guò)程和費(fèi)用的虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)申請(qǐng)介入的時(shí)間。 VR可能幫助從一個(gè)手工方法改變最初的概念草圖到一個(gè)數(shù)字式的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 VR有應(yīng)用在造型，并且設(shè)計(jì)師能用一個(gè)更好的方式形象化數(shù)字式模型。
Barone [8]解釋了將傳統(tǒng)制圖過(guò)程更新到一個(gè)基于CAD的制圖過(guò)程的需要并闡釋了傳統(tǒng)制圖的過(guò)程期間面對(duì)的困難。
3 車身造型風(fēng)格
關(guān)于汽車外部造型圖樣的一項(xiàng)研究被執(zhí)行，因?yàn)轭櫩蛯?duì)一輛車的第一印象是車身造型設(shè)計(jì)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，不僅需要一個(gè)好的設(shè)計(jì)，而且關(guān)鍵是在制造汽車時(shí)外觀造型師能準(zhǔn)確實(shí)施。
傳統(tǒng)汽車發(fā)展過(guò)程缺點(diǎn)是當(dāng)需要做出做變動(dòng)時(shí)才更改，且黏土模型是不能夠開(kāi)發(fā)創(chuàng)造新產(chǎn)品種類的。而概念模型僅能夠在設(shè)計(jì)過(guò)程的最后階段看出是否需要變動(dòng)，在最后階段做對(duì)概念模型的變動(dòng)是困難的。
這種方法學(xué)被采取是基于CAD的逐步發(fā)展過(guò)程的和為使用CATIA V5進(jìn)行車身設(shè)計(jì)見(jiàn)圖（2）解釋。
3.1 概念圖樣的重要性
概念開(kāi)發(fā)的輸入是圖樣。概念圖樣幫助設(shè)計(jì)師迅速和容易地到達(dá)可以為細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)指定的一個(gè)令人滿意的設(shè)計(jì)階段。 圖樣被輸入CATIA V5剪影追蹤者模塊。 他們被這樣排列：汽車的正面圖置靠在前平面上。 同樣汽車的所有視圖都被排列在對(duì)應(yīng)的平面上。 那些圖案將形成一個(gè)邊界框，并且模型將放置在邊界框里面。 圖3展示了手工準(zhǔn)備的概念速寫被輸入CATIA V5 (被掃描)時(shí)所排列的概念草圖。
3.2追蹤和翻譯曲線
兩張被描述為最好的生成的曲面圖將被選擇以及曲線在圖樣之上被追蹤。 兩曲線都置于草圖相對(duì)應(yīng)的平面上。要在曲線追蹤模塊中生成一單一的曲面，需要用交叉點(diǎn)技術(shù); 被追蹤的曲線被擠壓并且相交，以便生成的曲線將是必需的最后成型曲線。
如果全部三個(gè)視圖都來(lái)描述曲線，則點(diǎn)密排在一個(gè)視圖上且當(dāng)涉及到那些點(diǎn)被翻譯時(shí)那兩個(gè)視圖也有點(diǎn)的密排。這樣那些點(diǎn)將密排在所有的三個(gè)視圖上。
生成的視圖將誤認(rèn)為如圖4顯示的生成的一組適合于那些補(bǔ)丁的曲線。
3.3 曲面校核
好曲線導(dǎo)致好表面。 所以，在生成曲線表面之前它們的質(zhì)量應(yīng)首先得到分析。用CATIA V5檢查整個(gè)曲線的光滑度來(lái)分析它的曲率度。 如果曲線導(dǎo)致光滑的表面。 如果它不是光滑的，則代表曲線的控制點(diǎn)被翻譯，以便獲得在曲度上光滑度的變化。 圖5代表在曲度上的不規(guī)則的變化，并且Gig.6顯示了曲度光滑的變異。 曲度的疏密繪制將顯示在曲率半徑的巨大變異。 當(dāng)補(bǔ)釘?shù)拿娣e是小的時(shí)，這在曲線表明是一個(gè)平的區(qū)域。補(bǔ)丁面積必須順利地或者也有變化地用在分析連續(xù)性的曲線之間。 為曲度連續(xù)性它是必要在沒(méi)有曲度疏密的跳躍的前提下。
3.4引起表面及其變形
表面從曲線引起作為補(bǔ)丁。 圖7展示了用CATIA V5.生成的概念模型。表面描述了汽車的一個(gè)特殊組分(即 敞篷和上面是分開(kāi)的組分)安置是分開(kāi)的，因?yàn)槟軌蚴巧眢w舒適的休息空間。 圖8和9顯示在本研究期間引起的某些變形。
3.5表面審核
表面為類質(zhì)量被檢查。 Isophotes和反射線是表面審訊的通常使用的工具。 Isophotes用于辨認(rèn)間斷性在表面之間。 當(dāng)光從表面時(shí)，反射他們突出形式的表面的行為或形狀。用戶根據(jù)這光的反射給理解關(guān)于曲度間斷性。 這反射應(yīng)該具有自然流線型，并且應(yīng)該均一。 它被用于辨認(rèn)曲度間斷性和找出凹痕表面。 曲度間斷性由不連續(xù)的聚焦光線排列而成。 圖10顯示isophote組分中其中一個(gè)模型。凹痕由強(qiáng)光聚焦排列于凹痕點(diǎn)的光程測(cè)算來(lái)描述。 Figure11顯示了在用Isophotes在測(cè)算表面凹痕。 反射線用來(lái)測(cè)量表面質(zhì)量。反射光線是一組汽車表面的光平面上的平行光線。圖12顯示了用反射光線來(lái)檢測(cè)汽車表面。
3.6模型的翻譯
模型翻譯是對(duì)模型的形象化方面進(jìn)行改進(jìn)。 真實(shí)生活的翻譯主要執(zhí)行使顧客贊賞最后的模型的神色。A VR環(huán)境用于形象化和真實(shí)翻譯。 Figure13展示在CATIA V5軟件上翻譯過(guò)來(lái)的模型。
結(jié)論 本文在開(kāi)發(fā)的造型設(shè)計(jì)方法提供一種系統(tǒng)的方法，從藝術(shù)家做的手工準(zhǔn)備的概念草圖的圖象以及到使用CATIA V5軟件援助。它具體地也闡述了二表面顯露滿意的間斷性。當(dāng)常規(guī)地設(shè)計(jì)表面，表面也許有間斷性時(shí)，并且將必須美學(xué)改進(jìn)。這種方法為需要類表面化的所有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是有用的。 CATIA V5的用戶在他們的實(shí)踐實(shí)施同一個(gè)技術(shù)時(shí)并沒(méi)有增加任何昂貴的硬件。
1位Tovey、M.I.、紐曼、R.M.和搬運(yùn)工， S。 Skeching、概念開(kāi)發(fā)和汽車設(shè)計(jì)。Des. 螺柱。， 2003,24,135-153。
2 Tovey， M.I.，構(gòu)思設(shè)計(jì)CAD為汽車制造業(yè)。.J.Engng Des。， 2002,13,5-13
3 Sunner， G.、Greiner、G.和Augustiniack， S。 表面質(zhì)量的交互式考試在cau身體。 計(jì)算機(jī)輔助的Des。， 2004,36,425-436
4哈根， H.、Hahmann、S.、Schreiber、T.、Nakajima、Y.、Wordenweber， B.和Hollemann-Grundstedt， P。 表面審核algorithma。 IEEE計(jì)算機(jī)圖表Applic。， 1992,12 (5)， 53-60
5 Hahmann， S。 表面分析的形象化技術(shù)。 在先進(jìn)的形象化技術(shù)(EDC。 Bajaj)， 1999年， pp.1-26 (約翰?威里，紐約)。
6 Theisel， H。 isophotes和反射線同樣。 計(jì)算機(jī)輔助的幾何學(xué)Des。， 2001,18,711-722 7 Monacellli， G。 對(duì)減少veicle developmet過(guò)程的時(shí)期和費(fèi)用的VR申請(qǐng)。 在第八次國(guó)際會(huì)議ATA的記錄關(guān)于車建筑學(xué)的： 產(chǎn)品、過(guò)程和未來(lái)發(fā)展，佛羅倫薩，意大利，瑞士5月2003年(Eurographics Assoceation)。
制動(dòng)力測(cè)算器顯示制動(dòng)力矩的變化取決于制動(dòng)盤的厚度
Jaeyoung Kang and Sungjin Choi
美國(guó)西部拉斐特Purdue大學(xué)的機(jī)械工程；
韓國(guó) Chungnam Chonan 韓國(guó)汽車技術(shù)學(xué)院，身體和底盤工程學(xué)中心，
原稿在2005年5月11日在2006年6月5日被審核和在修正以后的出版物。
DOI (加拿大)工業(yè)部: 10.1243/09544070JAUT091
摘要： 在這項(xiàng)研究中，功率計(jì)的一個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型被提議用來(lái)辨認(rèn)閘扭矩的變化(BTV)，以及發(fā)電機(jī)功率測(cè)試和模擬之間的交互作用是確定了的。在時(shí)間界域里，當(dāng)點(diǎn)聯(lián)結(jié)元素和瞬時(shí)響應(yīng)分析時(shí)，在觸頭補(bǔ)丁金屬片上墊和圓盤之間的互作用被簡(jiǎn)單地塑造。 模型表明相當(dāng)數(shù)量的BTV與硬墊、摩擦系數(shù)、圓盤厚度偏差和制動(dòng)塊的有效的半徑成線性比例關(guān)系。使用閘功率計(jì)和別的物質(zhì)性的測(cè)試被執(zhí)行核實(shí)分析模型。 發(fā)電機(jī)試驗(yàn)證明建議的模型在準(zhǔn)確性的預(yù)測(cè)制動(dòng)系統(tǒng)的BTV是有理由的。
1 介紹
制動(dòng)圓盤厚度偏差(DTV)和熱量畸變(BTV)導(dǎo)致的制動(dòng)器扭矩變化和制動(dòng)器震動(dòng)的勵(lì)磁來(lái)源一樣知名。既然取決于摩擦力的定量熱量作用很難被預(yù)測(cè)，那么熱能畸變?cè)谶@里就不會(huì)被發(fā)現(xiàn)。反而，本文考慮制動(dòng)器功率計(jì)的在相對(duì)地低溫試驗(yàn)條件減少熱量作用。功率計(jì)被用來(lái)減少熱量作用的。制動(dòng)器工作的動(dòng)力特性在制動(dòng)器功率計(jì)操作期間被觀察記錄，并且所有振動(dòng)分析被省去，因?yàn)橹苿?dòng)器組分和制動(dòng)器功率計(jì)的方式是太高以至于不能由制動(dòng)圓盤的自轉(zhuǎn)激發(fā)。時(shí)域分析本身能有效地揭露制動(dòng)咬合的低頻率勵(lì)磁的機(jī)制。 動(dòng)態(tài)模型包括正常負(fù)載變異[1]在制動(dòng)墊和圓盤之間的聯(lián)結(jié)并且允許BTV分析形式被表達(dá)。 一些資料[2]通過(guò)實(shí)驗(yàn)表示， BTV取決于幾個(gè)因素例如溫度、改變的數(shù)量和DTV。 在本文， DTV假設(shè)是時(shí)間不變式，并且摩擦系數(shù)被簡(jiǎn)化，當(dāng)圓盤的僅有角速度的一個(gè)特定作用。 制動(dòng)試驗(yàn)在制動(dòng)功率計(jì)和一些機(jī)械測(cè)試進(jìn)行核實(shí)的動(dòng)態(tài)模型。
2 制動(dòng)力的陳述
制動(dòng)功率計(jì)對(duì)制動(dòng)模型的測(cè)試被用來(lái)衡量制動(dòng)系統(tǒng)BTV的水平，這被稱為BTV測(cè)試。制動(dòng)模型功率測(cè)試是由等效慣性與車和制動(dòng)系統(tǒng)的四分之一重量組成的。當(dāng)慣量達(dá)到一定的角速度，驅(qū)動(dòng)力被阻止，而制動(dòng)力被增強(qiáng)。在制動(dòng)系被約束的過(guò)程中，一些動(dòng)力性參數(shù)被測(cè)量用一種分析的方法來(lái)描述BTV測(cè)驗(yàn)，見(jiàn)下面的例子。
2.1 沒(méi)有BTV的制動(dòng)模型。
制動(dòng)系的一般運(yùn)動(dòng)方程是：f=2μN(yùn)
Iθ=-2μN(yùn)Reff