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CATIA软件在汽车研发设计领域应用 　　摘 要 CATIA软件是一套完整的含三维设计、分析计算、动态模拟与仿真的CAD/CAM/CAE一体化软件，同时嵌入众多辅助设计功能，并具有强大的拓展功能和二次开发功能。文章总结了基于CATIA软件平台在汽车研发设计领域的关键应用方案，其具有的零件标准库，人机工程功能，以及知识工程模块极大地改变了传统汽车设计工业，可有效降低汽车研发设计复杂度和工作量，提高产品设计的标准化程度，从而缩短汽车产品研发设计周期，为新产品赢得更多地市场先机。 关键词 CATIA软件；零件标准库；人机工程；知识工程 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）01-0025-02 CATIA全称Computer Aided 3-D Interface Application，自20世纪80年代由法国Dassault System公司开发成功，便迅速壮大发展，目前已广泛应用于航空航天业，汽车制造工业，造船工业，厂房设计业，加工装配等各大行业。尤其在汽车制造工业领域，CATIA已成为欧洲汽车工业乃至北美、亚洲汽车工业事实意义上的行业标准，其客户涵盖了欧洲著名的汽车一线品牌，如宝马、奔驰、克莱斯勒等。CATIA在汽车风格造型，车身设计以及发动起引擎开发等方面提供了E2E（端对端）解决方案，可有效降低汽车研发设计复杂度和工作量，提高产品设计的标准化程度，加速汽车新车型新产品的上市进程，为新产品赢得更多地市场先机。 1 庞大的零件标准库及二次开发功能，加快汽车设计研发进度 作为传统制造工业的典范产品，汽车具有庞大的零部件系统，而这些零部件系统在长达一个半世纪的演化过程中已经高度标准化，而且汽车标准件在汽车全部零件数量中的比重也在不断地提高。CATIA V5系统提供了强大的标准化部件的应用功能—CatalogBrowser，该部件标准库可以大量降低研发设计人员的劳动强度，实现设计的预判性和前瞻性，加快汽车设计研发进度。更为重要的是，CATIA V5的CatalogBrowser具有极强地二次拓展性，众多汽车制造公司基于各自车型体系以及区域化的标准差异，基于CATIA V5提供的平台基础上进行二次开发设计，研发出更具针对性的自用标准件数据库。 自用标准件数据库事实上通过两个层级同时实现（图1）：一是创建标准件类型，确立标准件的父类（Parent Class），以及标准件的属性信息。通过建立标准件的类型索引，可以方便具体设计人员检索或者调用标准件。二是在系统中创建标准件，建立标准件的三维数据模型以及参数化信息，并创建标准件类别（Catalog）。 2 智能化的人机工程功能，解决人体舒适性和安全性问题 人机工程学是一门运用各种交叉学科，去研究机械运转过程中，人、机械及工作环境互相影响的交叉学科。现代汽车的研发设计过程中，尤其强调汽车工作期间，驾驶人员以及乘客所获得舒适感受以及行车安全等因素，也就是说在汽车研发设计阶段，就需要很好地解决“人机环境”之间的相互作用问题。CATIA V5率先提出了人机设计与分析的解决方案，并被集成为四大模块：人体模型构造器HBR，人体模型测量编辑HME，人体姿态分析HPA以及人体行为分析HPA。 图2 CATIA V5人机分析流程简图 在汽车的人机工程中，人（包括驾驶员和乘客）和汽车是相互作用的主体。因此我们需要在充分了解人的身体和生理等各方面的参数后，根据汽车不同的工作形态，对汽车各方面功能进行人性化设计，使我们汽车产品能够最大程度上地满足驾驶人员和乘客的舒适性和安全性诉求。而在CATIA软件中，嵌入了大量基于人体测量学的数据源和理论系统，并通过这些人体测量学数据建立起参数化人（虚拟人模型），（图2）虚拟人模型拥有仿真的人体结构以及人体动力学和运动学特征。同时研发设计人员可以根据不同的设计目标在CATIA V5软件中植入人机特征评价模型，如人体舒适性，人体安全性或者人体可视性及可及性等评价体系。在此基础中，研发人员可以在特定的工作场景中进行各种各样的人机动态或者静态的仿真模拟。如果反馈结果是积极的且符合设计目标的，设计人员可以进行下一步的实施设计。如果反馈结果是负面的不符合设计要求的，设计人员可以及时的对设计参数进行修正，以达到不断优化设计的目的。 3 强大的知识工程，优化车身总布置设计 汽车车身总布置指研究汽车车身的部件布置以及其设计，是整车设计得的重要组成部分。传统车身总布置主要依靠设计团队的经验和手工绘制图纸。由于车身多为三维曲面结构，传统车身总布置设计存在精度不高，工作量巨大等现实问题。 CATIA V5作为全参数化的CAD软件，拥有一系列智能化的知识工程软件模块，如知识工程顾问，