江苏大学毕业(设计)论文本 科 毕 业 论 文奇瑞A21轿车前风窗雨刮器的改进设计 Redesign of front windshield wipers of Chery A21学院名称： 机械工程学院 专业班级：机械制造及自动化019班学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2005年6月奇瑞A21轿车前风窗雨刮器的改进设计摘要 自1990年波音777全数字化样机诞生以来，虚拟产品开发和虚拟样机技术成为现代产品开发新技术领域的亮点。在全球经济一体化发展、市场竞争日趋激烈的形势下，虚拟产品开发和虚拟样机技术的出现为现代企业解决TQCSE的难题找到一条新的道路。本文以改进奇瑞A21轿车前风窗雨刮器的原有设计为主要目的，采用大型三维设计软件CATIA V5完成了对雨刮器系统的改进设计，并利用CATIA V5强大的曲面设计功能完成了相关车身部件的重设计，实现了在计算机虚拟环境下产品设计的全过程，建立了雨刮器机械系统的虚拟样机。在设计过程中，一方面利用了CATIA软件对雨刮系统及相关车身部件的静态干涉分析,另一方面还通过数据接口将模型导入到机械动力学仿真软件ADAMS中，完成了对雨刮系统及相关车身部件的动态实时干涉分析，实现了CAD软件与CAE软件的协同设计过程，并为数字化模型的干涉检测找到了一条新的途径。关键词：虚拟样机技术，协同设计，动态干涉分析，ADAMSRedesign of front windshield wipers of Chery A21Abstract Since 1990，the digital prototype of Boeing 777 came up, virtual productdevelopment and virtual prototype techniques become the modern product development new trend. Turn the gradually vigorous situation of development, the market competition in the global economic trend, the technical emergence of virtual product development and virtual prototype finds out a new road to deal with that the modern business enterprise solves the TQCSE.The purpose of this paper is to improve the original design of the front windshield wipers of Chery A21 by adopting CATIA V5, building the virtual prototype of windshield wipers mechanical system.In designing process, we have implented the static state interference analysis by CATIA V5 as well as dynamic state by ADAMS to achieve the goal of Collaborative Design.Key Words：Virtual Prototype Technology Collaborative Design dynamic interference analysis，ADAMS目 录第一章 绪论 11.1 虚拟样机技术. 11.2 本论文的目的及意义 21.3 本论文的安排 2第二章 计算机辅助设计技术概述32.1 三维CAD建模技术理论概述 32.2 三维CAD软件概述 32.2.1 CATIA V5软件简介32.2.2 Unigraphics软件简介 42.3 三维CAD软件之间的数据交换 4第三章 虚拟样机技术及相关软件概述63.1 虚拟样机技术概述63.2 ADAMS软件概述73.3 基于ADAMS的虚拟样机开发流程83.4 本章小结 9第四章 奇瑞A21轿车前风窗雨刮器改进设计104.1 引言104.2 汽车风窗雨刮器概述104.3 相关车身部件概述114.4 雨刮器原有设计的分析134.5 雨刮器及相关车身部件的改进设计134.5.1 雨刮器改型设计及位置设计134.5.2 相关车身部件的设计234.6 雨刮器的干涉分析254.7 本章小结31第五章 总结32致谢33参考文献34第一章 绪论1.1 虚拟样机技术虚拟样机技术VP（Virtual Prototyping Technology）是指在产品设计开发过程中，利用先进的CAD技术建立与物理样机一致的数字化模型，并针对该产品在投入使用后的各种工况，在计算机上进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进产品设计、提高产品性能的一种新技术。在传统的设计与制造过程中，为了验证产品设计通常要制造物理样机进行试验，往往有些试验是破坏性的。当通过试验发现缺陷时，又要重新修改设计并再用样机验证，这样反反复复几个循环下来，产品才能达到预期的性能要求，整个过程是漫长的，尤其对于像汽车这类复杂的机电产品，开发周期有时长达数十个月。很多产品为了应对市场需求的变化，物理样机的试验往往被忽略，导致产品在上市时就存在很多缺陷。在目前的市场竞争背景下，基于物理样机的设计验证过程严重制约了产品质量的提高、成本的降低及对市场的占有。在利用虚拟样机技术的过程中，产品设计人员首先利用计算机辅助设计软件建立零部件的数字模型，再利用数字模型提供的物理信息和几何信息，在计算机上定义零部件间的连接关系并对其进行虚拟装配，从而获得产品的虚拟样机。随着计算机仿真技术的日益完善，对产品数字模型的仿真分析逐渐成为可能。现在，利用系统级仿真软件可以真实模拟系统的运动，并可以对样机在多种实际工况下的运动和受力情况进行仿真分析，从而在设计早期发现并修改设计缺陷；同时通过仿真多种不同的方案，对整个系统进行不断的改进，直至获得最优方案时才制造物理样机1。通过人机交互作用，虚拟样机技术允许产品设计人员采用多种方式表达和实现自己的设计意图，最大限度地发挥人的创造力和想象力，并在一个多维信息环境下完成产品的概念设计、修改、定型、装配、测试，从而从根本上保证了产品的质量。虚拟样机技术在不消耗现实资源和能量的前提下，实现了产品开发周期和成本的最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。虚拟样机技术的应用无疑将会对产品设计与制造的未来发展产生重大的深远影响。1.2 本论文的目的及意义本论文的目的，是根据当前的先进设计理论，利用CAD技术的发展成果，通过虚拟样机技术的运用对奇瑞A21轿车前风窗雨刮器的原有设计进行改进，完成新方案的结构布置、运动分析，并对原有的车身做出必要的修改。本课题难度一般，课题来源于实际，但却采用了多种设计方法，希望借此课题推动虚拟样机技术在中国制造业中的运用，同时也为提高汽车零部件的设计水平作一些有意义的探索。1.3 本论文的安排本论文主要进行以下工作：1. 对本次毕业设计中使用的CAD技术进行分析；2. 对虚拟样机技术的特点及其工程实现方法进行研究；3. 对奇瑞A21轿车前风窗雨刮器的原有设计进行分析；4. 对原有设计进行改进设计，综合运用多种分析手段；第二章 计算机辅助设计技术概述2.1 三维CAD建模技术发展概述三维建模技术自上世纪70年代以来，经过三十多年的发展，已经有了很大的进步。一般以建模方法不同分为几何建模和特征建模两种，几何建模又可分为线框建模、曲面建模、实体建模。特征建模技术从一研制就是面向工程应用的，它将工程应用中零部件的形状信息（如凸台、孔、槽、倒角、圆角、尺寸）、精度信息（如尺寸公差、粗糙度）、技术信息（如技术要求、零件性能）、材料信息（材料规格、热处理方式、表面处理方式）和装配信息（如装配基准、装配关系）等用几何建模来表达，每一种信息都用专门的特征来实现。以往多数CAD软件一般都采用单一的建模技术，这在一定程度上限制了软件的应用范围。从目前大型CAD软件的发展趋势看，综合了多种建模技术的混合建模技术正越来越多的被软件开发商青睐，也为工程界广泛接受。目前市场上典型的混合建模软件有CATIA、Unigraphics等。采用混合建模技术能够很好地发挥各种建模技术的特长，大大提高了设计速度，减少了建模周期。2.2 三维CAD设计软件概述2.2.1 CATIA V5软件简介 CATIA是由Dassault System公司开发的一套CAD/CAE/CAM一体化软件，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，包括了从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。CATIA 源于航空航天业，但其强大的功能已得到各行业的认可，特别是波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777的电子装配，更是确立了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行业内的领导地位。 CATIA V5是Dassault System公司协同IBM公司基于Windows核心重新开发的新一代高端CAD/CAE/CAM软件系统。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIA V5版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品