1.概述
随着国内计算机辅助设计应用技术的发展，CAD技术在企业里得到了极大应用。CATIA V5以其界面
友好，易于操作、功能强大而受到众多企业的青睐，已越来越广泛地应用于航空、汽车、机械等领域。 本文以CATIA作为技术设计手段，对某车型的车架进行了三维设计开发。根据车架的结构特点，依托主模型设计方法，应用结构设计完成该车架的设计。下面着重从结构设计中型材库的二次开发、车架主模型的建立、以及结构设计车架设计时需注意的问题出发，阐述CATIA V5在车架上的应用。
2.结构型材库的建立
车架是底盘的基础,因此在考虑汽车总布置时必须要考虑车架的设计结构。由于CATIA结构设计模块的优越性，所以车架设计时采用了该模块与GSD、PDG相结合的方法。在CATIA的结构设计模块（SR1）里, 库里自带的型材库不满足企业原有的型材标准，因此在设计前必须建立企业自己的型材库。
建立结构型材库的一般步骤为：
(1) 用Sketcher建立某一型材的断面图，在建断面图时，要考虑模型的参数化建立和驱动，然后创建设计表格(Design Table)。如图1所示：
图1：截面零件
图2：截面库
(2)更改设计表格（Design Table），添加Part Family下的一些组件特征和参数。 (3)打开Catalog Editor（库编辑器），建立企业自己的库文件。如图2所示。 (4)更改结构文件：
找到<安装路径>\\startup\\EquipmentAndSystems\\ProjectData文件里的Project文件；
修改Sections Catalog和Structure Sections Path路径，将其指定为上面刚建的Catalog库文件和SectionPart文件的相关路径。
（5）更改环境设置路径：利用CATIA环境编辑器，按图3红框标注进行编辑修改。
1
图3：CATIA环境编辑器
（6）在结构设计（SR1）模块下进入Tools\\Project Management后，指定刚才修改的Project文件就可以直接使用自定义的型材库。
3.车架主模型的建立
应用CATIA进行车架的主模型设计需要综合考虑车架的结构形式及特点，确定车架的主要尺寸和参
数，以及各总成之间是否干涉及是否容易安装及维修。
简单地说，主模型就是在设计阶段建立的线架模型，是所有下游应用的基础模型，下游模型取线架模型上的元素作为基准来开展自己的工作。也就是说主模型是由一些简单的点、线、面组成的一个模型的骨架或躯干，在整个设计阶段各总成的建模过程中，仅是引用了主模型中的某些点、线、面作为建模时的参考元素。当然这里的“引用”可以采用Publish(发布)或者采用元素级拷贝Link的关系来实行。在建立车架主模型的过程中，需要考虑以下四点： （1） 主模型的简化：
主模型所能控制的点、线、面等元素要越少越好，这样有利于实现产品的变型设计。在车架设计中，通过更改前悬、后悬以及轴距等参数可实现车架整体的参数化，达到实现开发新车架的要求。 （2） 主模型的管理：
在建立主模型时，会生成许多点、线、面。如果不对树进行组织和管理，这些元素在树上的位
置一定是很乱的。如果这样，后面的总成或零部件设计对这些元素的引用也很容易乱，主模型元素的维护也将是件令人头疼的事情。因此，在主模型建立的过程中，对一些关键点、线、面要有条理地把它们存放在不同的Open Body下，并将Open Body根据其特定的含义命名。对车架设计，其主模型在建立的过程中，先后使用了主要参考面、前段总成参考架构、后段总成参考架构、中段总成
2
参考架构等多个Open Body。
（3） 车架各总成间的元素级引用
车架主模型建立以后，各大总成引用主模型上的元素时必须要引用对自己本身有着至关重要的元素，在引用元素的基础上通过引用的元素建立各总成自己的子模型。
在车架各总成的设计中，通过引用主模型的绝对原点，三个坐标平面，前桥中心面、后桥中心
面,并以这些元素为参考扩充可建立车架上的各总成如前后段车架、各总成横梁、主桁架总成、边横梁总成分子模型架构，这样才能实现车架结构的整体预装配。
（4） 车架主模型的参数化
在车架主模型的建立过程中，要充分考虑到车架主模型的可变性。可在Options里设置选项
将Parameters和Relations勾上，这样在建立主模型的参数化时通过工具条中的f(x)即可在结构树中看到Parameters,此时的Parameters是孤立的，还必须将Parameters与具体的控制尺寸如轴距等建立一一对应的联系Relations。这样才能实现车架主模型的参数化、可驱动化。图4为某车型车架的主模型架构。
图4：车架主模型架构
4.车架模型的建立
我们知道装配设计方法主要有三种：自底向上方法，自顶向下方法，上下文设计方法。对一个新型产品的设计，它的一部分零件是新设计零件，一部分是已有的，可以采用自顶向下的方法构造出产品的基本结构，再进行各种设计。因此设计思想作为自顶向下的主模型方法是比较适合车架这样的大总成装配设计的。
如上所述，在建立车架的主模型后，考虑到该车型车架的特定结构，采用结构设计（SR1）模块来设计车架。该车架为三段式结构，中段设计为桁架式，前后段采用槽形断面梁。根据车架自身的特点，在建模时将车架总成分为前、后段总成和中段总成，每个总成的子模型从车架子模型中引用元素并扩充而成。建模时可先建立车架的结构然后再扩充各总成直到形成完整的车架模型，如图5所示。
3
图5：车架模型
车架的三维模型建立完成后，为了分析车架各总成、各总成内部零件之间有无干涉以及零部件安装和维修是否方便以及设计出来的车架是否满足设计要求，可以利用CATIA V5的DMU模块和Analysis分析模块进行校验和强度分析计算，从而反过来修整车架设计。
4
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容