基于CATIA模拟仿真在汽车空调设计中的运用研究 .pdfVIP

基于CATIA模拟仿真在汽车空调设计中的运用研究

许振华;祖润青;马建文;吴远培

【摘要】汽车空调模式盘涉及吹面、吹脚和除霜,需要带动两个风门以上的耦合运

动,精度要求高,设计难度大.利用CATIA三维设计建立空调模式三维数模,并利用

CATIA运动仿真模块建立仿真模型,可提高数据的精确度和准确性,同时提高了工作

效率,节省了开发费用.

【期刊名称】《汽车电器》

【年(卷),期】2016(000)004

【总页数】3页(P66-68)

【关键词】汽车空调;CATIA;仿真分析;模式盘;HVAC总成

【作者】许振华;祖润青;马建文;吴远培

【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心,河北

保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心,河北

保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心,河北

保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心,河北

保定071000

【正文语种】中文

【中图分类】U463.851

随着汽车行业的快速发展，乘客对舒适性的要求越来越高，如何提高乘客的舒适性，

成为汽车设计的焦点。空调作为保证舒适性的最重要的产品之一。汽车空调模式涉

及吹面、吹脚和除霜功能，为节省成本需要两个风门以上联动耦合运动，精度要求

高，设计难度大，以往AUTOCAD在三维设计产品已经无法满足快速设计要求。

现利用CATIA三维设计建立空调模式三维模型，并利用CATIA运动仿真建立仿真

模型，可提高数据精确度和准确性，同时减少开发周期。本文通过CATIA在汽车

空调中应用实例来分享模式盘设计的思路和设计依据。

风门模式要求的功能和要素见表1。风门进行详细设计时，应注意以下要素。

1）由于受控制侧动作的影响，主操纵杆的停止位置存在偏差，设计时有必要设计

出富余空间（图1）。

2）由于发生副操纵杆的速度变化剧烈，难于操作，所以变曲点的边缘应该用圆滑

的R进行相连（R6销直径5mm时）。

3）风门动作角设计时，为减少操纵臂由于缝隙松动而导致实动角减少和压缩壳体

及两侧更薄，操纵杆侧角度比壳体的风门动作角度大2°（图2）。

4）理论行程为60°，实际总行程两侧各应加2°富余量，避免风门由于旋转和样件

误差造成风门关闭不严的隐患。

2.1利用CATIA进行空调运动机构设计步骤

步骤①：确定所需要设计的HVAC总成中风门位置信息。

步骤②：确定模式调节时，风门位置和调节时间的关系。

步骤③：生成轨迹线，完成空调模式盘的设计。步骤④：提取模式盘凸轮槽中心轨

迹线，进行仿真分析验证。

2.2模式风门角度定义

风门位置示意图见图3，角度定义见图4。

2.3在CATIA模拟仿真进行模式盘设计

将3D产品零部件在DUM模块进行运动副设计，凸轮槽轨迹生成见图5。将轨迹

利用CATIA软件GSD模块进行凸轮槽设计见图6。CATIA操作示意图见图7。将

设计好的凸轮槽提取中心轨迹进行CATIA仿真分析验证见图8。

传统的设计过程比较繁琐，由开始的扫描样件，到之后样件的模糊修改，都没有具

体的参数进行记录，修改、开模、实验、再修改的循环在整个开发中周期长，人工

费用高，同时模具的更新也造成了极大的资源浪费。使用CATIA进行模拟仿真，

可以精准地对数模进行修改，同时随时验证修改部分的可行性。参数化的设计方式

增加了产品的可靠性，也节省了开模的费用，降低了开发周期。采用CATIA参数

化设计模式盘方法，比原有设计方法减少了样件制作反复验证的过程，节省了约

30%的开发费用和80%的开发周期。

CATIA建模与模拟仿真有效地验证了模式盘及机构的有效运行，确保开发的有效

性和合理性，为优化空调系统模式控制提供了依据，在长城汽车H6和H8的开发

设计中均有应用，且此类仿真方法可以拓展到其他领域，为产品的开发提供新方法，

提高产品设计的效率和品质。

【相关文献】

［1］王国义，南文虎，肖根先.基于UG运动仿真的汽车空调设计［J］.甘肃科技，2009（17）：

12-15．

［2］潘文斌.CATIAV5中文版设计基础与实践［M］.北京：机械工业出版社，2012．