特征点参数化作用下的轻轨车身外观曲面构建方法.pdf

研究与探讨
特征点参数化作用下的
轻轨车身外观曲面构建方法
杨先英:重庆交通大学机电与汽车工程学院,讲师,重庆,400074
李伟湛:重庆交通大学机电与汽车工裎学院,讲师,重庆,400074
杜子学:重庆交通大学机电与汽车工裎学院,教授,重庆,40074
摘要:以轻轨车身车体外观曲面构建为例,
根据系列因素的重要次序构建轻轨车身外表特
征点,依据内部构造关键点确定特征点位置
基于特征点对造型设计的影,提出一种基于
参数化控制的轻轨车身外观曲面构建方法。根
据参数化构建出基础曲线,利用网格化基融曲
线进行曲面构建,以车身侧面为例,通过曲面
构建、过渡、评价及整体感等对比验证该方法
计算机辅助设计方法实现的轻轨车身外观曲面构建
的效果,为轻轨车身研发提供参考。
过程中,CAD软件提供的三维曲面构建工具较多,在基
关键词:特征点;参数化;轻轨;车身外观
于曲线曲面构建的拉伸、放样、单轨、双轨、网格等多
曲面
种曲面构建方法中,网格曲线的曲面构建方法可获得品
质较高的曲面质量"2。因此,基于ProE软件,导入车
身构造工程图,根据设计要求构建关键特征点,通过参
数化约束锁定特征点位置,利用特征点确定曲线基础特
征,通过网格化方法构建最终曲面并进行对比评价。
由
于构造与功能的因素,轻轨车身外观造型设计的
1特征点与参数化的概念
三维形变比汽车的造型构造层次简单,同时由于
采用框架式结构与外表蒙皮的生产工艺,也使得轻轨车1.1特征点定义
身外观曲面构建过程中曲面与质量控制相对简化。但轻轻轨车身外观造型是具有一定原则的设计,主要需
轨车身外观依然存在多个需要关注的基本要求,如空气要考虑包括车身内部构造、车体结构、车体使用功能、
动力性能、外观整体性、外观曲面视觉与工艺质量等,空气动力性能、造型意向与风格等因素。因此,轻轨车
要求轻轨车身外观的曲面构建具有较好的质量与过程可身造型设计中,特征点是反映车身内部和外部因素综合
控性
作用的特征位置,该位置在车身车体内部结构及外部造
基金项目:重庆市教委自然科学基金资助项目(KJ120411)
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CAMA CHINESE RAILWAYS 2013/01
特征点参数化作用下的轻轨车身外观曲面构建方法杨先英等
研究与探讨
型设计中起关键的位置确定作用。特征点定义对造型设1.3参数化应用时机
计的控制可以更加明确、精确,并阶段性地引导设计方
参数化设定与应用应根据设计和生产需要出,一般
向。以侧面视图为例,在轻轨车身中,特征点在车体顶有以下几种情况:
部、车头最前端位置、车体与车架连接位置、车体尾部
(1)后期数据修改的需要。研发设计过程中,会
端位置等均可进行设定。
出现变更产品规格或更新产品规格的情况。特别在研发
1.2参数化概念
后期,对产品数据进行变更时,需要对大量数据进行修
参数化概念一般解析是在系统中某些变化较快或改与监测,此时如果缺少参数化的设计手段,修改工作
较慢的因素通过一个常数进行表达。在ProE的辅助设计量将非常大
建模过程中,通常会将某些经常变更后不变的因素进行
(2)装配的需要。研发后期,进行产品模拟装配
参数化管理,即给定一个参考数值,通过改变该参考数时,需要对产品零件进行自由度限制,通过参数化的方
值的量实现该因素的修改。在ProE中存在的图元(点、法可以对产品各种装配方式进行控制。此外,装配的顺
线、面、基准面等)间的参考关系即“父子”关系,建序过程需要对零件进行多级装配,参数化的应用大大减
模过程中,通过捕捉或贴合等多种链接关系对之前构建少了装配关系的控制与修改。
的某个图元进行参考作用,后构建的图元可根据其参考
(3)特征点位置约束的需要。曲面建模过程中,
图元数值变化而变化,参数化建模较灵活。轻轨车身曲对一些具有工程特征的关键点,需要通过参数进行控
面由若干曲线构成,曲线的位置方向及质量需通过参数制,减少人为控制误差,如等高、等厚、定点控制等形
定义,定义的对象是轻轨车身构造及车身布局过程中形式。
成的工程图纸及关键点(建模流程见图11)。
(4)大量复杂模型构建的控制需要。大型产品的
研发,零件多导致模型数据构建、结构机构数据构建与
分析部件外形轮醇
曲面构建的工作量较大,需要利用参数化手段对一些
提取外形尺す参数
建立二维架等件
通过Exce进行参数关联
特征点的位置进行控制,减少建模工作量,但前期需对
二维框架草图创建
所有零件进行重要性区分,确定参数的应用位置,避免
各零件模型建立
形成相反的障碍。
Exce表格参数修改
2轻轨车体外观特征点参数化构建
是否行生二维框架零件
对于轻轨车身曲面,车身布局阶段对车身一些关
键点进行冻结,即确定一些较为重要或确定车身性能不
分析要行生的特征(草图、参数
三雄建模得到客件模型
能减少的点。车身设计过程中将外观覆盖件的尺寸设计
在这些点以外的三维空间。为了简化参数作用示意,以
以生零件为基础建立零件模型
侧面为例,导人轻轨车身基本尺寸,通过前期造型特征
的设计与结构工艺特征的综合考虑,确定了8个特征点
修整(倒角、倒圆
(见图2):点1是车头前端与顶面过渡的位置尺寸;点
2是车头前端上下面分型位置尺寸:点3是车头前端与
各零件买体模型
转向架分型位置尺寸;点4是车身底端最低位置尺寸
作为装配基准
点5是车身后段尾部与底面交接位置尺寸;点6是车头
装配各零件
后端车顶与尾端交接位置尺寸;点7是车顶上端最高点
尺寸;点8是空调空间高度尺寸。对于车身外观曲面来
部件模型
新部件模型
说,点1一点7确定整体造型的基础位置
图1零件建模流程
通过特征点的确定,指导车身曲面构建的基本框
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