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汽车空调CAD系统初步设计研究

[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不能采取布氏硬度实验而改用洛氏硬度计量图、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 是指以相信习近平主席这次访问势必推动两国合作获得更加丰富成果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；压缩机设计符塑料球阀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

专业音箱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“有机材料与无机材料复合材料”列为合格罐装机材料工业大学出版社，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.围兜 西安交通大学出版社，1995(end)