CAD技术在机车车辆可视化设计中的应用

2013-05-26 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

对三维CAD技术在机车车辆可视化设计中的应用进行了探讨,对软件的选型及设计时应注意的问题进行了分析,对与柳州机车车辆厂合作设计的UZ25B型邮政车车体钢结构的设计效果进行了分析。

徐武彬罗玉军李宝灵李健来源:万方数据
关键字:三维CAD Solid Edge 机车车辆

1 三维CAD软件的选型

目前可供选择的三维CAD软件很多,如高端的Unigraphics 、proengineer等,中端的Solid Edge、Solidworks等。对于列车车身结构而言,其主要由各种型材构成,不涉及复杂的曲面和特殊结构,因此无需采用价格昂贵的Unigraphics 、proengineer 等软件,采用中端的三维CAD软件Solid Edge、Solidworks等即可。对于这两种软件而言,它们的共同点是:①基于在Windows 平台的微机三维软件;②采用Parasolid内核;③采用基于特征的参数化实体造型技术;④强大的造型功能和支持大装配;⑤智能的装配技术;⑥专业的焊接设计模块;⑦较高的易用性;③良好的数据转换接口和特征识别功能。主要区别是:①Solid Edge 的使用操作要更为简洁一些,易用性要更高一些。②Solid Edge主要操作是基于它的创新的Stream技术。Stream基于人机工程和职能决策,使操作既简单又清晰,而Solidworks相对罗嗦一点。③Solidworks的功能稍高于Solid Edge。④Solid Edge 总体价格比Solidworks略低。Solid Edge的突出优势在于:①操作方便简洁,易用性高;②性能价格比高;③业界领先的专业板金模块;④数据转换接口良好。通过以上分析,我们采用中端三维CAD软件Solid Edge作为UZ25B型邮政车车体钢结构的三维设计软件。

2 运用Solid Edge设计时应注意的问题

柳州机车车辆厂UZ25B 型邮政车车体钢结构的设计特点是零件结构简单,但零件数量庞大。大多数零件采用角钢、槽钢等型材制戚,本设计中一节列车的钢结构共涉及783 类约6 则个零件。采用Solid Edge 进行列车车身结构等大型机械产品三维设计时,应注意以下问题。

(1)保证足够的计算机软硬件配置。UGS 公司推荐的计算机系统主要要求是:①操作系统用Windows 20000 Professional (Service Pack 1 or 2 or 3)或Windows XP Professional (Service Pack 1)或Windows NT(version 4.0 Service Pack 6) 以及Internet Explorer 5.0 以上;②硬件方面,CPU要在Intel Pentium II 以上,内存在512MB以上,以及1024 x 768 分辨率的显示器、支持65536色图形显示卡等。根据我们的经验,对计算机系统应作如下调整:①加大计算机的内存,建议加大至1GB左右。②改进显示性能,显示卡上的显存要在64MB以上。③提高页面文件的大小。页面文件的大小一般至少是2x(物理内存+所用文件大小) ,例如对于256MB 内存的计算机一般应将页面文件大小设置为600MB 以上。④预留足够的磁盘空间。

(2)尽可能地采用最简单的拉伸、旋转、除料、圆角等基本特征来造型以加快建模速度,减少存储空间,提高装配速度,方便设计修改。对于列车车身结构设计而言,这些造型方法已经基本满足设计要求。

(3)机车车辆钢结构中含有大量的螺栓、螺母等标准件,在零件建模时应尽量采用阵列的方法构建螺栓孔。如果螺栓孔的位置较为零乱,也应该将其分组以便采用阵列的方法来实现,这样在装配时大量的螺栓、螺母就可以利用零件建模时原有的阵列进行快速装配,而不需重新构建阵列。

(4)使用零件简化功能简化零件细节。为了能够顺畅地进行大型产品的装配,在装配前应将一些结构复杂的零件进行简化处理,将零件中一些不影响装配的细节部分简化,以减少零件所占内存空间。例如,包含许多圆角、倒角和孔的零件的处理速度比删除这些特征的零件慢。操作时采用Solid Edge的"简化"工具即可,它可以减少零件的复杂性,以便在零件用于装配件时处理得更快。也可以控制在装配件中显示零件的简化版本还是设计版本。

(5)隐藏和卸载零件。当设计或修改大型装配件时,在一段时间内通常只在有限的区域内工作,可以隐藏零件和子装配件,以便更容易看清楚工作的区域,更有效地工作,可以快速地查找和选择正的零件。一旦隐藏了不需要的零件,就可以使用"工具"菜单上的"卸载隐藏零件"命令来将它们从物理内存中卸载出去,提高Solid Edge 大型装配件的装配速度。

(6) 停用零件。通过停用零件,元需隐藏零件也可以改进装配性能。使用"装配件命令"工具栏上的"停用"命令来停用零件时,它将卸载所有特征历史和零件数学定义,只留下零件的图形表示法,这可以显著地降低对计算机的要求。虽然仍然在显示这些零件,但是它们使用的物理内存很少,有利于提高装配速度。

(7) 尽量不使用剖切视图。在装配设计中为了能够清楚地观察产品内部结构,通常采用剖切视图,但对于大型装配件而言,采用剖切视图将占用很多的物理内存,大大降低计算机的运行速度。对此,较好的办法是采用透明色。

采用Solid Edge 设计的UZ25B 型邮政车车体钢结构的设计效果如图1 所示。

CAD技术在机车车辆可视化设计中的应用+学习资料图片1

图1 UZ25B型邮政车车体钢结构

3 结束语

我们在三维CAD软件Solid Edge的平台上,完成了UZ25B型邮政车车体钢结构的三维设计,并取得了如下效果:①将原有的二维图纸转化为三维实体,并进行三维装配,实现了车身结构的可视化;②所有零件均采用参数化设计,便于以后修改设计;③所有三维设计全部进入PDM 系统,便于管理和可视化;④使得产品用户能够提前"看到"产品的三维结构,而不是面对大量、复杂的二维工程图;⑤提高了企业的信息化水平,促进了企业信息化的建设。

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