汽车空调CAD系统初步设计研究 - 文章

汽车空调CAD系统初步设计研究

作者：湛江海洋大学林小闹曾冬琪

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[摘要] 本文系统地阐述了汽车空调CAD 系统设计方法的基本内容，对汽车空调CAD 系统设计中的设计规划图、功能模型图、IDEF0 图、程序流程框图等内容进行了分析和介绍，为汽车空调CAD 系统设计方法的推广打下了基础。
关键词：汽车空调 CAD 系统结构功能模型工作流程

计算机辅助设计是一门新兴的综合学科，它充分利用计算机的硬件和软件环境，使计算机技术和各种不同领域中的工程问题相结合，即把各种工程设计中所涉及的设计理论，计算方法以及设计人员的经验与计算机的精密计算、图形绘制、数据库和图形库等有机地结合起来，从而改变了传统产品设计和工程技术设计的方法[1]。利用CAD 手段进行设计与开发可缩短设计周期、提高设计能力、保证设计质量、适应多品种要求，使其经济效益大大改善。

汽车空调CAD 是指以计算机为辅助手段来完成整个汽车空调设计过程。过程包括：制定任务规划书，确定方法和绘制任务的方法树；对功能进行模块划分，用IDEF0 图明确各模块之间的相互关系；根据功能模块，确定系统的程序工作流程和对软、硬件的资源进行最佳配置等几个步骤，本文就这些步骤对汽车空调CAD 系统设计的方法作初步研究[3]。

1 设计原理

汽车空调机组主要由四大部件组成：（1）压缩机；（2）冷凝器；（3）蒸发器；（4）节流装置。

1.1 压缩机选型及热力计算[2]

汽车压缩机是汽车空调的心脏，它起着输送压缩制冷剂蒸气、保证制冷循环正常工作的作用。选型时根据空调机组要求的制冷量选定压缩机的型号，使压缩机的额定制冷量与空调机组的名义制冷量基本相等，确定压缩机的结构尺寸和运行工况参数。根据这些参数对压缩机进行热力计算，得到压缩机的实际制冷量和实际输气量等性能参数值。

1.2 冷凝器、蒸发器设计[2]

由机组的制冷量和压缩机的输气量进行计算，确定两器的实际尺寸及其它性能参数。

1.3 节流装置设计[2]

汽车空调的节流装置主要是热力膨胀阀。另外还有组合式阀、H 形膨胀阀、膨胀节流管以及电子膨胀阀等。节流装置的设计根据空调机组的实际制冷量进行计算，确定节流装置的型号尺寸。

2 汽车空调CAD 系统的任务规划

汽车空调CAD 系统分为三大模块：设计计算模块、辅助绘图模块、打印输出模块，如图1 所示。三大模块中以设计模块为主。设计模块提供交互式制冷系统热力设计的界面，通过建立热力系统数据库，减少查表的麻烦；设计模块还可进行压缩机的选型计算及冷凝器和蒸发器的设计计算。辅助绘图模块在计算完成全部结构参数以后生成系统的工程图，有二维图、三维图、三维动画造型的自动生成等。打印输出模块根据用户的要求，通过打印机等输出设备为用户输出设计图纸。

图1 汽车空调CAD 系统的结构

3 汽车空调CAD 系统的模块划分

系统设计是按软件工程的基本思想及模块化、信息传递标准化和分布式控制方式进行的。模块划分，首先必须对CAD 系统的任务进行规划，确定完成该任务的各功能模块，以及各功能模块的相互关系和信息流。

汽车空调的CAD 设计分为汽车空调的工况条件、系统设计、图形管理和控制模块。各模块之间的关系见图2。它反映了汽车空调CAD 设计思想和建模过程以及各功能模块之间的关系。

图2 汽车空调CAD 各功能模块图

4 汽车空调CAD 系统功能分析方法IDEF0

IDEF 的基本概念是在20 世纪70 年代提出的结构化分析方法基础上发展起来的。结构化分析方法在许多应用问题中发挥了很好的作用。特别是在降低开发费用，减少系统错误，促进交流的一致性以及加强管理等方面都产生了效益。

IDEF0 方法通过建立模型来理解汽车空调系统：IDEF0 是一种图形语言，用于全面地描述汽车空调系统。它通过一系列的描述和图示，表达汽车空调系统的活动、数据和它们之间的联系，从而达到全面地描述汽车空调系统的目的。

IDEF0 的每个模型是由建立在某一观点之上的分层图形组成。由不同观点所建立模型的全体可得到汽车空调系统的、完整的视图描述。

图3 汽车空调设计的IDEF0 功能模型图

5 汽车空调CAD 系统主流程图

汽车空调设计主要是制冷循环热力计算及系统四大部分的设计计算。系统主流程图表述了空调设计的主要过程，根据设计主流程完成整个设计，如图4 所示，其它过程由于篇幅有限恕不在这里论述。主流程按四大部件设计过程进行。根据制冷量的输入进行热力计算从而获取压缩机的各项性能；打开数据库进行压缩机的选型，同时把计算结果存入数据库；压缩机设计符合要求后进行冷凝器、蒸发器的设计，并保存计算结果；最后进行节流装置设计。

图4 汽车空调设计主流程图

在主流程中建立支持设计的全局系统数据库及局部数据库，系统数据库中存放系统设计中所需的设备信息数据。

6 结论

汽车空调CAD 系统可缩短设计的开发周期，满足市场瞬息变化的需要。我们所做的工作仅仅是确定汽车空调的整体设计方案，是汽车空调设计中的一个主要环节，对整个设计起着框架和决策作用，是下一步详细设计的基础。要完成汽车空调标准软件的研制，还包括工程数据库、专家系统、图形库、标准件库的建立等。另外，汽车空调CAD 系统的必由之路将是和汽车其它部分的设计集成起来，这样才能更有效地提高生产和经济效率。

参考文献
1 刘文剑，常伟，金天国，柏合民. CAD/CAM 集成技术. 哈尔滨工业大学出版社，2000
2 方贵银，李辉. 汽车空调技术. 机械工业出版社，2002
3 赵汝嘉. CAD 基础理论及应用. 西安交通大学出版社，1995(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/8/2005)


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