摘 要

本文旨在通过搜集各类汽车零部件模型，然后将汽车零部件模型进行归纳和整理，最终建立一个汽车零部件模型数据库，并以数据库为基础开展设计实例。

论文通过查阅资料，了解国内外汽车零部件模型数据库的现状以及数据库建立的步骤及要求。文中还对这些汽车零部件模型的格式和该格式所用的建模软件进行了简单的介绍。然后搜集大量的汽车零部件模型，并将汽车零部件模型进行归纳和整理。制定了一套分类标准，该分类标准结合了汽车零部件模型的特点和相关的数据格式的特点，将这些汽车零部件模型进行了整理和分类。最后结合相关计算机软件，使用人工分类好的汽车零部件模型充实数据库的内容，构建了一个完整可用的汽车零部件模型数据库。本文还通过汽车零部件模型数据库进行了应用实践，根据数据库已有的模型和设计要求设计出了一套适用于电动小汽车的动力总成系统。设计实践结果表明构建的汽车零部件模型数据库是可以对设计工作起到辅助和指导的作用的。

关键词：汽车零部件；模型；数据库；CAD/CAE

Abstract

The purpose of this paper is to summarize and analyze the auto parts model by collecting all kinds of auto parts models, and finally build a database of auto parts model and carry out the design examples based on the database.

Through the access to information, this paper understands the status quo of the database of domestic and foreign auto parts and the steps and requirements of database establishment. The format of these auto parts models and the modeling software used in this format are also briefly introduced. And then collect a large number of auto parts model, and these models are sorted and summarized. Developed a set of classification criteria which combined with the characteristics of auto parts and data format characteristics of these auto parts models, and use this standard for classification. Finally, combined with the relevant computer software, so that these auto parts model can enrich the contents of the database, build a complete available auto parts model database. This paper also uses the auto parts model database for the application practice, according to the model and design requirements to design a set of powertrain. The results show that the construction of the auto parts model database can play a supporting and guiding role in the design work.

Key Words：auto parts；model；database；CAD/CAE

目 录

第1章 绪论 1

1.1数据库在设计工作中的作用 1

1.2 现有数据库的限制及搜索引擎的非专业性 2

1.3 3D模型的信息及其后续加工处理的优势 2

1.4 数据库在互联网大数据的时代背景下的意义 3

第2章 数据库3D模型的构成 6

2.1 3ds Max 6

2.1.1 .max格式 6

2.1.2 .3ds格式 6

2.2 CATIA 6

2.2.1 .stp格式 7

2.2.2 .igs格式 7

2.2.3 .CATProduct格式 7

2.3 UG 7

2.3.1 .prt格式 7

2.4 Rhino 8

2.4.1 .stl格式 8

2.4.2 .DXF格式和.OBJ格式 8

2.5 SolidWorks 8

2.6 PRO/Engineer 8

第3章 数据库的分类 10

3.1 数据库的分类和编号 10

3.1.1 机械总成系 10

3.1.2 机械零部件系 11

3.2 数据库文件夹的规范 14

第4章 数据库系统规划 16

4.1数据库的前端基础 16

4.1.1前端设计的要求 16

4.1.2 前端设计的视觉基础 17

4.1.3 触发输入 20

4.1.4 复合输入 21

4.2数据库的后台基础 25

4.2.1资源库的原理 25

4.2.2数据库的程序框架 26

4.3系统的需求设计 27

4.3.1信息管理 27

4.3.2 模型管理 28

第5章 设计实践 30

5.1 数据库的查询 30

5.2 设计工作 32

第6章 结论 35

第1章 绪论

本论文主要是研究国内外关于汽车零部件模型数据库的研究现状、汽车零部件模型数据库的构建的意义以及这一模型数据库在相关的汽车零部件设计工作中的辅助作用，在前期，主要任务是搜集大量的各类汽车零部件模型，然后制定了一系列的分类标准，这一分类标准结合收集到的汽车零部件的模型的数据格式以及造型风格的特点等，按照既定的分类标准对这些汽车零部件模型进行归纳和分类整理，然后再结合计算机编程，最终建立一个汽车零部件模型数据库。汽车零部件模型数据库的构建有诸多意义与作用，现就以下四点展开详细的说明。

1.1数据库在设计工作中的作用

汽车作为一种便捷的交通工具，已经充分地走进了每一个人的生活当中。我国作为一个汽车工业的大国，未来还要发展成一个汽车工业的强国。汽车设计的进步无疑是实现汽车工业强国梦的重要一环。而当我们设计一辆汽车时，车身造型的设计主要是负责体现汽车的设计语言以及汽车的设计风格，主要是完成外观上的审美任务。除了要设计好汽车车身的造型，一辆汽车要想满足客户或者市场提出的设计要求，则更为重要的是汽车零部件的设计。只有完成好汽车的零部件设计工作，才能使得最终设计出来的汽车满足客户或者市场提出的对汽车的动力性上的要求或者燃油经济性上的要求，这些硬性要求得到满足后，汽车的车身造型的设计才能算是锦上添花，否则的话，再好的汽车车身造型设计也只是像是一个空花瓶，中看不中用。所以在设计工作中，设计工作人员通常还需要去选用合适的发动机、变速器等汽车传动装置及其他各系统的零部件使得汽车的动力性、燃油经济性和制动性等性能能够满足客户或者市场提出的设计要求。然而若是每次设计工作的开展时，选用汽车的发动机与各系统零部件时若是都从零开始构思、设计然后在三维建模软件中制图设计无疑是费时又费力的苦工，并且这样的设计工作方式不能使设计人员的工作效率得到最大化利用即是一种浪费。事实上，经过了这么多年的发展，现代汽车的零部件不论是构造还是功能上来说都是大同小异的，留给设计工作人员自由发挥的设计空间是相对较小的，对设计工作人员来说，在设计工作中更重要的是满足用户或者市场提出的设计要求。通过使用汽车零部件模型数据库，可以根据设计工作所需要的零部件的特点，利用搜索技术使用关键字搜索可能需要的汽车零部件模型的特点、数据格式、型号或者是品牌。搜索结果将为设计工作人员展示大量的相关零部件。设计工作人员可以查看这些零部件的三维模型，或者从中汲取设计的灵感，或者选取其中最为合适的一款来开展设计工作。通过多次的搜索，多次的选取、匹配工作，最终能够更为快速高效地完成汽车动力系统及其他各系统零部件的设计选取工作。如上文所述，构建的汽车零部件模型数据库主要是服务于设计工作人员，为他们简化设计流程并减少设计过程中的工作量。设计人员可以借鉴数据库中的大量相关零部件模型来开展设计工作，也有可能从中获得设计灵感从而进行创新设计。即使没有激发设计师们的创新灵感，数据库中大量的相关零部件本身就极具参考价值。汽车零部件模型数据库在如汽车传动系统等汽车各大系统零部件的选用、匹配工作中的借鉴参考作用也是它最重要的作用之一。

1.2 现有数据库的限制及搜索引擎的非专业性

由于汽车零部件模型数据库在汽车设计工作及其他方面的诸多作用，所以毫无疑问一个包含有大量的专业的汽车零部件模型的数据库是为相关从业人员或教育机构所需要的。虽然汽车厂商们有自己的专业的汽车零部件数据库，但一般是只对企业的内部设计工作人员开放，而不对外开放或者即使对外开放也要收取高昂的使用费用或者是阉割功能或数据后的数据库，这些情况都对设计工作人员的设计工作带来了不好的影响。虽然互联网上的诸多搜索引擎如百度、谷歌等对外开放且供大众免费使用，但是这些搜索引擎又存在着非专业性的问题。当我们需要相关的专业的汽车零部件模型的资料时，我们仍然可以去到上述搜索引擎搜索，同样是通过关键字的搜索，但搜索结果通常是只能得到文字描述或者一些相关的图片资料。即使得到上述搜索结果，也很大可能因为这些搜索引擎的非专业性质使得搜索结果并不会具有太多的参考借鉴价值。因为搜索引擎的价值更多是在于搜索结果的快速给出以及搜索结果的数量上，而在具体的工程设计领域必然会欠缺一定的专业性，因此搜索结果与我们所需要的资料很大可能上会缺乏相关性即搜索结果的质量无法满足设计工作人员的需要。因此，从专业角度出发着手构建服务于我校广大师生的汽车零部件数据库是有必要的。构建完成后的汽车零部件模型数据库将兼顾数量与质量。在数量上，能够为汽车零部件模型数据库的使用人员提供大量的汽车零部件模型；在质量上，保证该汽车零部件模型数据库为数据库的用户们提供的模型大多数是可用的。从而使构建的汽车零部件模型数据库是能够服务于设计工作中的。

1.3 3D模型的信息及其后续加工处理的优势

本文所构建的汽车零部件模型数据库与互联网世界中的搜索引擎最大的区别是该汽车零部件模型数据库给出的搜索结果是各种类型的三维模型。这些三维模型能够为设计工作人员服务，能够在设计人员的设计工作中提供服务以及帮助。利用这些三维模型，设计新手们可以快速地了解到需要设计的汽车零部件的一般构造是怎么样子的，以及需要使用到什么软件的什么模块来开展设计工作。这些大量的汽车零部件的三维模型也能够为设计工作人员提供一些设计上的灵感，为设计人员提供设计中可能存在的创新点。

本文构建的数据库，通过关键字搜索最终结果将给出大量相关的零部件的三维模型。这些三维模型可能是由不同计算机制图软件绘制的，自然格式也是各种各样，在下文将进行详细介绍，但他们有一个共同点是它们都是三维立体的，不论是网格模式还是渲染模式亦或其他模式。从这些三维模型中，可以凭借计算机辅助设计软件通过旋转、放大等操作详细地了解这些零部件的构造、工作原理、造型特点等诸多详细的信息。不止于此，我们还可以通过计算机辅助设计软件对这些三维模型进行后续的加工处理或者是在此基础上进行我们的创新设计等后续处理操作，三维的模型不仅带给我们大量的可用的信息，也为我们提供了便捷高效的后续加工的可能性，在我们的设计工作人员手中将有很多的可能。从而服务于我们的设计工作人员，提高他们的设计工作效率。以上这些功能是不同于百度、谷歌等非专业搜索引擎的。这些非专业的搜索引擎的搜索结果通常是文字类的描述或图片资料。文字类资料对于设计工作人员来说将产生不可避免的理解上的困扰。即使是图片资料，也只是二维的信息，当下能够从图片资料中获得的信息量是十分有限的，完全无法与三维模型中的信息量相比，而二维的图片资料几乎不具备更多的后续加工处理操作的可能性，这一点也大大不如三维模型。

汽车零部件模型数据库中的三维模型不仅仅是在设计工作中服务于设计工作人员，例如为设计师的设计工作提供借鉴参考价值，提供创新的灵感来源。三维模型的作用还有许多。例如，三维模型结合计算机辅助工程即CAE，可以分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等。配合专业的CAE软件还可以作静态结构分析，动态分析，研究线性、非线性问题等。汽车零部件数据库不仅在设计阶段服务于设计工作人员，更为后续的分析、管理工作提供了便捷高效的工具，不仅是个辅助设计工具，也是个有效的产品管理工具。

1.4 数据库在互联网大数据的时代背景下的意义

时代在发展，原有的技术不断获得创新改进的同时也诞生了许多更为先进的技术。人类社会的发展也正是在科学技术的进步的推动下不断取得发展的。在新世纪开始，互联网技术在我国取得了飞速的发展。相关的基础设施也遍及全国几乎全部的乡镇，可以说是家家户户都走进了互联网时代。这股互联网时代的高潮早已到来，还未平息之时，大数据时代便也已席卷而来。互联网技术发展到如今早已走入千家万户，人们只要连上了互联网，足不出户也能够知道天下事。通过互联网，我们可以访问世界上的许许多多网站，获得网站上的资源。数据、信息对于我们来说不再只是由大量的纸质媒介作为载体，凭借着互联网技术，我们可以更为便捷地获取资源和信息。本文所构建的汽车零部件数据库的最终成果就是一个可供本校师生在线浏览的网站，可以随时随地地访问该网站，并且能够从网站上浏览下载需要的汽车零部件的三维模型，这无疑将为广大师生带来大大的便利。构建一个能在网络平台上实现的汽车零部件模型数据库便能使得许多人共享这一成果。只要人们有一台计算机，并且处于有可用网络的环境中，便能连接如互联网中找到构建的汽车零部件模型数据库。从而查看下载汽车零部件模型数据库中的模型。然后这些模型或者说是所构建的汽车零部件模型数据库便能服务于数据库的使用者们。在他们的设计工作中，不需要特意去到哪儿或者是有什么多余的要求，这些都不需要，只要用户们拥有正常的数据库的使用权限，那么使用者们就可以随时随地地访问所构建的汽车零部件模型数据库，并从中下载查看汽车零部件模型，帮助开展他们的设计工作。

大数据时代的到来，使得人们对数据、信息的数量与质量的关注度都更上一层楼，人们充分认识到数据特别是大规模的数据背后所蕴含的信息量和价值。而本文所构建的汽车零部件三维模型数据库无疑也是顺应了大数据这一时代潮流。因为从数量上来说，本文所构建的汽车零部件三维模型数据库中的三维模型的数量已具相当的规模。在模型的收集工作的开展中，便决定了要收集相当规模的汽车零部件模型，否则构建好的汽车零部件模型数据库中的模型即使是具有很高质量的汽车零部件模型，然而因为数量的问题，即使这一汽车零部件模型数据库能够为设计工作人员所使用，也终究会出现所有模型都被充分开发使用的情况，或者是出现这些高质量的汽车零部件模型并不符合设计工作人员的要求，即无法被运用到设计工作中，那么所构建这一汽车零部件模型数据库就失去了它本应该有的意义与作用。所以其实，与其说是在构建汽车零部件模型数据库时对数据库中的模型的数量提出了要求，不如说是这一数量上的要求是由实际的汽车零部件模型数据库的使用情况所要求的。也就是说，实际上是只有具备了相当规模的汽车零部件模型数量的汽车零部件模型数据库才能够称之为一个合格的汽车零部件模型数据库。而当构建的汽车零部件模型数据库中的汽车零部件模型的数量达到一定的规模后，使用者们就很难凭借人力来使用这一汽车零部件模型数据库，或者可以说没有谁能够充分地使用这一汽车零部件模型数据库。虽然说开发了搜索功能提供给这一汽车零部件模型数据库的使用者们使用，但这种搜索更多是被动式的，即当数据库的使用者们需要某种汽车零部件模型时，才会根据这一模型的特点、属性、数据格式等信息去汽车零部件模型数据库中搜索。那么总会有那么一些汽车零部件模型无法被搜索到，即使这些汽车零部件模型可能具有极高的质量。以及利用搜索技术，数据库的使用者们搜索的通常也只是单个模型，即使是分析，通常也是对单个的汽车零部件模型展开分析。大多数使用者们并不会注意到模型与模型之间的关联。然而实际上，这些模型虽然是从不同的地方搜集来的，它们之间也必然存在着这样或者那样的联系。例如，可以分析多种悬挂系统的模型的结构特点，得出不同类型的悬挂的特点；分析多个车身的造型风格的变化，可以得出车身造型风格的演变以及预测未来汽车造型风格的走向。上述这些分析，仅凭人力是无法办到的。也正是因此，我们需要借助于互联网技术、数据库技术等一系列先进技术的力量来使用我们的汽车零部件模型数据库，因为单凭个人的手动能力已经无法充分挖掘出这一数据库的作用。从充分挖掘数据库的质量上来说，更是需要借助于大数据的先进技术。从日常的数据库管理和维护，对某一类型的三维模型的查找，以及对数据库中大量的零部件的三维模型的特点的整合归纳、数据的挖掘与分析如设计风格的变化与预测等都需要借助于大数据与云计算的技术。

随着时代的发展，技术的进步，我们的设计技术与方法也应当与时俱进，不断提高。本文所构建的汽车零部件模型数据库也是与互联网技术、大数据技术等前沿技术接轨配合的先进的辅助设计工具。

在本章即绪论中，通过查阅了大量的参考文献，了解了汽车零部件模型数据库在国内以及国外的研究现状，初略地了解到了一些汽车零部件模型数据库的构建情况，以及构建汽车零部件模型数据库的背景与汽车零部件模型数据库的潜在可能性与作用。通过查阅了大量的数据库相关的参考文献，了解到了数据库的基础知识，以及数据库一般结构与程序编写的过程介绍，为下文工作的开展做了准备工作。在这一章中，了解到了构建汽车零部件的四点重要意义。其一是数据库能够在设计工作中辅助设计工作人员开展设计工作，能够为设计工作人员的设计工作效率获得极大的提升，因为数据库中的大量的汽车零部件模型能够为设计工作人员提供设计上的参考，也能够激发设计工作人员的灵感，为设计工作的创新提供了灵感来源。其二便是构建这样的数据库是必要的。因为现有的专业性的数据库无法免费为广大师生所使用，而互联上的搜索引擎又不够专业，无法帮助到设计工作。其三是所构建的汽车零部件模型数据库中的模型是三维立体的，有的是简单的数模，有的是复杂精细的高模，这些模型特别是复杂精细的高模在尺寸上也具有严格的要求，这些隐藏的信息能够被设计工作人员充分地挖掘出来，从而得到利用，在设计工作中服务于设计工作人员。其四是所构建的汽车零部件模型数据库因为具有相当规模的汽车零部件模型，所以是且必须是与互联网技术以及大数据技术、云计算技术等先进的信息科学技术相结合，才能够充分地开发出构建好的汽车零部件模型数据库的全部功能。接下来便是开始汽车零部件模型的搜集的准备工作。

第2章 数据库3D模型的构成

本文所构建的汽车零部件模型数据库中的三维模型主要是由市面上常见的或设计师们常用的几种计算机辅助设计软件绘制而成。不同软件绘制出的三维模型也具有不同的文件格式，不同格式的三维模型也具有不同的特点。在下文选取了其中主要的几种软件及其相对应的三维模型的格式作介绍说明。

2.1 3ds Max

3ds Max是Autodesk公司的动画制作、三维建模和渲染软件。从行业定义来说，3ds Max 从诞生第一天起便是着重于影视动画特效。3ds Max以多边形建模为主，但是工业设计软件无一例外都是NURBS建模为主，因为需要高精度的模型最后提供给下游制造环节。3ds Max按点线面的建模方式对于复杂曲面有良好的控制能力，比如制作生物体 后期有很多控制器可以控制物体运动，尤其是变形运动，但是对于需要变形的物体又要考虑布线方式 ，这就拖慢了效率。但3ds Max建模简单，可制作高低模型，贴图方便。

3ds Max的模型文件储存格式主要有.max和.3ds两种。

2.1.1 .max格式

.max可被软件识别的种类比.3ds少，一般是只被各个版本的3ds Max所识别且具有向下兼容的特点。.max格式的模型中保存的信息要比.3ds格式的模型中保存的信息要多，例如材质属性等信息，因此该格式模型文件要比.3ds格式的模型文件大很多。

2.1.2 .3ds格式

.3ds更像是通用的储存文件格式，可被更多的三维建模软件识别、使用。它是经过转换过后的模型文件储存格式。.3ds格式的模型文件不受3ds Max不同高低版本的限制，因此也很方便不同版本的3ds Max之间的打开、修改。.3ds格式不能保存复杂的材质和模型信息，例如带反射、折射的材质，所以导入后可能会出现模型丢失、坏面、材质丢失等问题。

2.2 CATIA

CATIA是法国达索公司推出的一款CAD/CAE/CAM一体化软件。CATIA拥有先进的混合建模技术，强大的曲面设计模块如汽车A级曲面的绘制。.因为历史原因，在航空汽车catia用的比较多。CATIA在造型风格、车身和发动机设计等方面具有独特的优势。