劉小龍

摘要：本次研究依據(jù)SolidWorks軟件平臺(tái)作為依據(jù)，對城市軌道交通車輛空調(diào)的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)情況進(jìn)行分析，提出科學(xué)的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，保證零部件能夠科學(xué)、自動(dòng)化的配置，優(yōu)化設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析，也使城市軌道交通車輛空調(diào)的三維參數(shù)化有科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：城市軌道；交通車輛；空調(diào)；三維參數(shù)化；設(shè)計(jì)

近些年來，城市軌道交通車輛空調(diào)實(shí)現(xiàn)了很好的發(fā)展，其質(zhì)量、技術(shù)性能得到提升，但是在產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝等方面還存在一定滯后性，所以需要積極開發(fā)城市軌道車輛空調(diào)三維設(shè)計(jì)。SolidWorks是一種三維設(shè)計(jì)軟件[1]，能夠使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)集中起來，對空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高工作效率以及準(zhǔn)確性。

一、城市軌道交通車輛空調(diào)結(jié)構(gòu)布局分析

當(dāng)前我國城市軌道交通車輛空調(diào)結(jié)構(gòu)，依據(jù)送回風(fēng)形式的不同可以分為4種，分別是雙側(cè)送風(fēng)、回風(fēng)型；雙側(cè)送風(fēng)、底部雙回風(fēng)型；底部雙側(cè)送風(fēng)、單回風(fēng)型；單側(cè)送風(fēng)、底部單回風(fēng)型。下面就雙側(cè)送風(fēng)、底部雙回風(fēng)的城市軌道車輛空調(diào)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析。

該空調(diào)機(jī)組主要分為5種功能段，分別是左右蒸發(fā)室、冷凝室、蒸發(fā)室蓋、冷凝室蓋等。不同功能段的用途是不同的，具有冷卻、送風(fēng)、回風(fēng)以及除濕的效果。送風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、冷凝器、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器等部件處于機(jī)組的不同功能段。

二、城市軌道交通車輛空調(diào)殼體三維參數(shù)化設(shè)計(jì)

一般有兩種方法進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，首先是通過程序進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，這種方法的編程量是比較大的，要有專門的程序設(shè)計(jì)人員進(jìn)行操作，其拓展和靈活性不強(qiáng)。其次是使用CAD系統(tǒng)的參數(shù)化功能對模型進(jìn)行變量驅(qū)動(dòng)，對模型的約束關(guān)系以及幾何尺寸進(jìn)行控制。在編輯模型時(shí)，用戶直接對變量修改就可以，優(yōu)勢是比較明顯的，本文研究的SolidWorks軟件與第二種相適應(yīng)[2]。

（一）建立空調(diào)殼體的骨架模型

結(jié)合客戶的要求，對空調(diào)外型尺寸以及空調(diào)機(jī)組橫截面形狀需要對空調(diào)殼體的骨架模型進(jìn)行建立。依據(jù)客戶提供的數(shù)據(jù)對頂面、底面寬度、最大高度、傾斜角進(jìn)行確定，并利用機(jī)組長度以及冷凝器長度對蒸發(fā)單位長度、冷凝單元長度進(jìn)行計(jì)算。對于送風(fēng)和回風(fēng)口需要與客戶進(jìn)行協(xié)商，最終確定。

（二）建立三維模型

依據(jù)功能段可以將空調(diào)殼體分為5部分，分別是左、右蒸發(fā)室殼體、冷凝室殼體、蒸發(fā)室蓋、冷凝室蓋?？照{(diào)殼體是由鈑金件構(gòu)成的，先進(jìn)行鉚接，然后再焊接。建模的過程如下。

左、右蒸發(fā)室殼體模型的建立是相同的，左、右蒸發(fā)室殼體外型尺寸的底面寬度、蒸發(fā)單元長度、最大高度以及傾斜角等參數(shù)是由外部幾何復(fù)制殼體骨架模型得到的，并且與骨架模型是同步的。蒸發(fā)室殼體主要包括15件鈑金件，骨架模型會(huì)影響外型尺寸的大小。

以1號(hào)前端板對建模過程進(jìn)行分析，第一壁的建立是最為關(guān)鍵的，需要受到骨架模型的限制，并增加其它特點(diǎn)，最后進(jìn)行校驗(yàn)，其安裝位置是缺省的，其余部件的三維模型建立過程與此類似。

第1，建立零件FRONT PLANT.PRT，在子類型中選擇“鈑金件”；

第2，按照插入、共享數(shù)據(jù)、復(fù)制幾何，將骨架模型中截面形狀作為依據(jù)進(jìn)行復(fù)制；

第3，建立第一壁，依據(jù)參照復(fù)制幾何形成截面形狀，其厚度一般在0.15cm左右；

第4，切除部分，上部切除2.5cm左右，下部以及左右兩側(cè)需要切除0.15cm左右[3]；

第5，對凸緣進(jìn)行拉伸，并切除送風(fēng)口等；

第6，展平進(jìn)行校驗(yàn)，對零件進(jìn)行建模。

在建立冷凝室殼體模型時(shí)，冷凝室殼體外型尺寸底面與頂面寬度、冷凝單位長度、最大高度以及傾斜角等參數(shù)是由外部幾何復(fù)制骨架模型得到的，并且與骨架模型是同步的。冷凝室殼體主要包括23件鈑金件，骨架模型會(huì)對其尺寸產(chǎn)生影響。

建立蒸發(fā)室蓋模型，其外型尺寸的頂面與底面寬度、蒸發(fā)單位長度、傾斜角等是通過骨架模型進(jìn)行繼承得來的，與骨架模型同步，尺寸會(huì)受到骨架模型的影響。

空調(diào)殼體三維模型建立完成，殼體是由鈑金折彎件進(jìn)行連接構(gòu)成的，能夠使成型的尺寸得到保證。不同零部件的位置是缺省的，不需要再裝配。開展整體干涉校驗(yàn)，避免零件之間會(huì)受到干擾。賦予零件材料時(shí)，要自動(dòng)化的對零件及組件的重量進(jìn)行計(jì)算，并重心位置進(jìn)行計(jì)算，并明確產(chǎn)品對X軸、Y軸、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量[4]，生成報(bào)表以及模型。

三、城市軌道交通車輛空調(diào)安裝

車輛空調(diào)殼體模型完成之后，需要將送風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)等部件安裝到殼體中，同時(shí)進(jìn)行干涉校驗(yàn)，對部件安裝的位置以及局部的合理性進(jìn)行分析，使其滿足設(shè)計(jì)需要。SolidWorks中對裝配體進(jìn)行干涉檢查時(shí)，主要有兩種，分別是動(dòng)態(tài)和靜態(tài)。裝配空調(diào)機(jī)組時(shí)，有運(yùn)動(dòng)關(guān)系零件間的裝配是比較少的，因此主要通過靜態(tài)干涉的方法進(jìn)行檢查。

此外還需要科學(xué)的布置制冷管路以及電控元器件，保證空調(diào)機(jī)組的設(shè)計(jì)順利完成。

四、結(jié)語

總之，本次研究的城市軌道交通車輛空調(diào)三維參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠使產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間縮短，使其競爭優(yōu)勢更加明顯。同時(shí)減少設(shè)計(jì)誤差，避免設(shè)計(jì)圖紙被頻繁的修改。使用骨架模型時(shí)，能夠?qū)ρb配的尺寸以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，依據(jù)骨架模型對零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠使設(shè)計(jì)錯(cuò)誤減少，降低錯(cuò)誤率，也使開發(fā)制作成本減少。利用相關(guān)模塊進(jìn)行有限元分析，使零件與力學(xué)需要相適應(yīng)，讓質(zhì)量變輕，結(jié)構(gòu)更加合理?，F(xiàn)如今城市軌道交通車輛空調(diào)有很多種類結(jié)構(gòu)，但標(biāo)準(zhǔn)卻并不統(tǒng)一，當(dāng)前大鐵路車輛空調(diào)產(chǎn)品接口是統(tǒng)一的，因此城市軌道交通車輛空調(diào)的設(shè)計(jì)人員也希望有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行空調(diào)接口結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，保證其能夠在不同城市、線路中通用。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋志強(qiáng)，史青錄，陳艷，于慧艷，杜妮絲.轎車空調(diào)參數(shù)自調(diào)整模糊控制的仿真研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2014（04）：147149.

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