Оптимизация процесса создания пассажирского сидения автобуса

С.В. Громовой,

дир., к.т.н., office@i-design-izh.ru,

С.В. Овсянников,

инж.,

ООО “Инженерный центр «i-ДИЗАЙН», г. Ижевск

В докладе представлены результаты разработки пассажирского сидения автобуса. Разработка выполнена с использованием CAD системы CATIA V5, что позволило оптимизировать процесс создания сидения и сократить затраты на реализацию проекта.

Results of development of passenger sitting of the bus are presented in the report. Development is executed with use of CAD CATIA V5 system that allowed to optimize process of creation of sitting and to reduce costs of implementation of the project.

Процесс создания пассажирского сидения автобуса состоит из множества этапов, от формирования технического задания на разработку до получения сертификата соответствия. Использование CAD системы CATIA V5 при проектировании пассажирского сидения автобуса на всех этапах проектирования позволяет оптимизировать этот процесс.

Разработка электронно-геометрических моделей на этапе макровыполнимости изделия с использованием возможностей рабочей среды системы CATIA V5 позволяет сформировать и пространственно организовать в одной координатной сетке сборку вариантов исполнения элементов конструкции (рис. 1), проверить общую выполнимость конструкции в соответствии с эскизным стилевым решением.

рис. 1 Размещение элементов сборки конструкции в CAD системе CATIA V5

В то же время на этом этапе имеется возможность параллельной проработки самих элементов конструкции (спинка, подушка сидения, кронштейны каркаса сидения) (рис. 2, рис. 3).

рис. 2 Варианты конструкции спинки сидения

рис. 3 Варианты конструкции кронштейна спинки сидения

На этапе разработки эргономических схем применение готовых трехмерных манекенов системы CATIA V5 позволяет создавать необходимые посадочные поверхности без изготовления посадочных макетов (рис. 4).

рис. 4 Посадочная схема 50го перцентиля

Создание электронно-геометрических моделей деталей и узлов сидения с использованием модулей поверхностного и твердотельного моделирования системы CATIA V5 позволяет получить детали с поверхностями класса А в соответствии с принятым стилевым и цветофактурным решениями.

Проведение комплекса предварительных прочностных расчетов для определения соответствия требованиям правил ЕЭК ООН с использованием базового расчетного модуля CATIA V5 (структурный анализ без учета пластических деформаций) позволяет избежать затрат на проведение дополнительных испытаний предварительной конструкции сидения (рис. 5). Однако следует отметить, что прочностные расчеты (без учета пластических деформаций) обеспечивают сравнение результатов при расчете различных вариантов конструкции по максимальным напряжениям и распределению напряжений, но не позволяют прогнозировать поведение конструкции после возникновения пластических деформаций. Для подобных целей необходимо использовать дополнительные средства (интегрируемые модули, программные продукты, например система ABAQUS), способные проводить нелинейные структурные анализы и иметь возможность для приложения динамических нагрузок.

рис. 5 Общая диаграмма распределения напряжений при нормативной нагрузке без учета пластических деформаций и разрушения материала

Это необходимо для проведения компьютерных испытаний на соответствие требований правил ЕЭК ООН. Применение системы CATIA V5 в данном случае позволяет смоделировать силовую схему приложения испытательных нагрузок (рис. 6) и транслировать её в специализированный программный продукт, учитывающий пластические деформации материала. По данным прочностного анализа можно оценить деформацию конструкции, перемещение отдельных её элементов (рис. 7) и при необходимости довести конструкцию до желаемого результата.

рис. 6 Схема приложения нагрузок по требованиям правил ЕЭК ООН

рис. 7 Деформации конструкции с оригинальными штампованными усилителями (слева), и конструкции с усилителями и модернизированными концевыми кронштейнами

Применение системы CATIA V5 позволяет проводить необходимые изменения в конструкции сидения в короткие сроки, благодаря наличию параметрических связей, то есть изменение конфигурации и геометрических параметров одной из деталей ведет к изменению остальных в сборке.

Оптимизация процесса создания пассажирского сидения автобуса, с использованием CAD системы CATIA V5 на всех этапах разработки изделия, позволила значительно сократить затраты на выполнение проектных работ и изготовление опытных образцов за счет сокращения объёма доводочных испытаний сидения.