专利名称：设计相邻部件的接合部以使可感间隙最小化的方法和算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如车体面板的部件的设计方法。所述方法可作为计算机辅助建模系统中的算法来执行。
背景技术：
车辆是许多部件的复杂总成。许多这些部件在车辆的外部或内部是可见的。彼此相邻的部件可能是相互靠近地间隔开的，从而在部件之间形成接合部。例如，车辆的车体侧面外部部件-例如挡泥板和A柱基部的车体侧面外部形成具有可见间隙的接合部。
相邻部件之间的间隙的出现影响车辆的可感品质。为了最佳美观性和“特制”外观，间隙应该呈现为尽可能地小。此外，如果间隙呈现为不同尺寸，那么可感品质可能降低。对抗性因素-例如组件建造误差(即组件堆叠公差)和部件制造-例如形成部件时的潜在模具锁定(potential die lock)可能需要比单纯美观性所要求的更大的间隙。通常，车辆制造商没有用于在设计相邻车辆部件时使间隙出现最少化的一致方法。
发明内容
希望提供一种设计部件-尤其是车辆部件的方法，所述方法将在相邻部件之间产生最优的接合部。因此，提供一种设计相邻部件的方法，所述方法在所述部件之间产生最小的“可感间隙”(“perceived gap”)。所述方法基于如下理念，即可感品质不仅取决于间隙的实际尺寸，而且取决于所述间隙处的第一部件的曲率变化部与所述间隙处的第二部件的曲率变化部之间的总距离。这个距离可称为“可感间隙”，并且比实际间隙大。曲率的变化产生相邻间隙的阴影。因此，在从一定距离观察时，可感间隙比实际间隙大，因为部件的光照反射产生了第一和第二部件的曲率变化部之间的阴影。
基于这种认识，一种设计相邻部件的方法包括选择用于部件和由部件形成的接合部的输入值。这些输入值包括第一车辆部件的第一过渡表面(也称为第一车辆部件的第一部分)的第一半径r、第二部件的第二过渡表面的第二半径R、在第一车辆部件的从第一车辆部件的第一过渡表面延伸且具有第一长度l的第一凸缘的端部处第一与第二部件之间的最小空隙C、从第二车辆部件的第二过渡表面(也称为第二车辆部件的第二部分)延伸的第二车辆部件的第二凸缘的第二长度L、以及第一部件与第二部件之间的所需间隙(G)。第一和第二车辆部件由预设外表面的几何特征部分地限定。对于车辆部件，这可称为“A类”表面，其通常是部件的外表面。与外表面贴合(coincidentwith)的预设曲线，并且可称为“切线”，位于将形成接合部的地方。
基于至少某些所选择的输入值和几何特征计算所述第一部件的第一凸缘相对于垂直于所述外表面的线的第一角度。第一角度的值为 180-ε-δ。
(下面讨论ε和δ的值)。还基于至少某些所选择的输入值和几何特征计算所述第二部件的第二凸缘相对于垂直于所述外表面的同一线的第二角度。第二角度的值为 180-ε。
角ε是外表面与联结第一部件的第一过渡表面的中心和第二部件的第二过渡表面的中心的线之间的角，并且具有下列值 arcsin((R-r)/(r+G+R))。
第二凸缘从第二车辆部件的第二过渡表面切向延伸，并且当其在联结第一部件的第一过渡表面的中心和第二部件的第二过渡表面的中心的线上垂直时，然后“可感间隙”具有可能的最小尺寸。第一凸缘从第一部件的第一过渡表面切向延伸，并且其形成相对于第二车辆部件的第二凸缘的角δ，以对于其自身的第一长度l保持到第二车辆部件的第二凸缘的最小空隙C。角δ可为 arctan(r/l)-arcsin((r+G-C)/sqrt(l2+r2))。
在另一个实施例中，给定的接合部的几何元素是外表面；与所述外表面贴合的曲线；所述第一车辆部件的第一过渡表面的第一半径r；所述第二车辆部件的第二过渡表面的第二半径R，所述第二半径R大于所述第一半径r；所述第一车辆部件与所述第二车辆部件之间的所需间隙G；从所述第一车辆部件的第一过渡表面延伸的所述第一车辆部件的第一凸缘的第一长度l；从所述第二车辆部件的第二过渡表面延伸的所述第二车辆部件的第二凸缘的第二长度L；在所述第一车辆部件的第一凸缘的远端处所述第一车辆部件的第一凸缘与所述第二车辆部件的第二凸缘之间的所需最小空隙C。
下面描述产生第一和第二部件的二维线(即，线段表示部件横截面的部分，部件表示为二维，在横截面中没有厚度)的方法，并且所述方法用于研究接合部的特征。部件厚度不影响可感间隙。类似地，应用于部件的任何图画的厚度不影响可感间隙。该方法包括通过从与所述外表面贴合的所述曲线沿所述外表面偏移所述第一半径r设定第一偏移曲线，在所述第一偏移曲线处，所述第一车辆部件的曲率变化。然后，在第二步骤中，通过在所述第一偏移曲线处使第一线段垂直于所述外表面延伸与所述第一半径r的值相等的长度来确定所述第一车辆部件的所述第一过渡表面的中心，使得所述第一线段与所述第一偏移曲线相反的所述端部处于所述第一车辆部件的第一过渡表面的中心。接着，在第三步骤中，从所述第一车辆部件的第一过渡表面的中心，以相对于与所述外表面垂直的线成第一角度的方式延伸具有第一长度l的线段。所述第一角度的值为 (180-ε-δ)。
然后在第四步骤中，通过使长度l的线段偏移第一半径r，产生第一车辆部件的第一凸缘。在第五步骤中，外表面与第一部件的第一凸缘然后以半径r“接合”(即，二维线的圆角)。
为了建立第二车辆部件的第二凸缘，在第六步骤中，从所述第一车辆部件的第一过渡表面的中心以从在第二步骤中设定的所述第一线段成第二角度延伸设定长度L的线段。第二角度的值为(180-ε)。接着，在第七步骤中，从在第六步骤中设定的线段使长度L的线段偏移距离 r+G； 从而设定第二车辆部件的第二凸缘。在第八步骤中，外表面与第二凸缘“接合”(即，二维线的圆角)以完成第二车辆部件。
通过实施该方法，第二凸缘将在联结第一车辆部件的第一过渡表面的中心和第二车辆部件的第二过渡表面的中心的线上垂直，并且，在第一车辆部件的第一过渡表面和第二车辆部件的第二过渡表面与外表面的切线之间形成的距离(即可感间隙)是所实现的最小距离以满足所选择的第一半径r、所选择的第二半径R、所选择的第三距离G、所选择的第四距离C和所选择第五距离l。
该方法可实施为用于计算机辅助建模系统的算法，并且所述算法包含在计算机可读存储介质中。所述方法指示计算机按如下描述的步骤执行。首先，算法指示计算机接收用于由第一和第二车辆部件部分限定的外表面的所选择的空间数据、与所述外表面贴合的预设曲线、所述第一车辆部件的第一过渡表面的所选择的第一半径r、所述第二车辆部件的第二过渡表面的第二半径R-所述第二半径R大于所述第一半径r、所述第一车辆部件与所述第二车辆部件之间的所需间隙G、从所述第一车辆部件的所述第一过渡表面延伸的所述第一车辆部件的第一凸缘的第一长度l、从所述第二车辆部件的所述第二过渡表面延伸的所述第二车辆部件的第二凸缘的第二长度L、在所述第一车辆部件的第一凸缘的远端处所述第一车辆部件的第一凸缘与所述第二车辆部件的第二凸缘之间的所需最小空隙C。接着，算法指示计算机以从与所述外表面贴合的所述预设曲线沿所述外表面偏移所述第一半径r的值以设定第一偏移曲线。然后，在所述第一偏移曲线处垂直于所述外表面延伸与所述第一半径r相等的长度而产生第一表面。此外，以与所述第一表面成下述角度而产生具有第一长度l的第二表面 180-ε-δ。
第三表面，其是第一车辆部件的第一凸缘，通过使所述第二表面偏移第一半径r的距离产生。然后，用等于所述第一半径r的接合半径使所述外表面与所述第三表面接合从而完成所述第一车辆部件的设计。“接合半径”是连接(即，接合)两个其他表面的表面的半径。通过所述第一车辆部件的第一过渡表面的中心从所述第一表面以下面的角度产生具有所述第二长度L的第四表面 180-ε。
第五表面，其是第二车辆部件的第二凸缘，然后通过从所述第四表面使所述第四表面偏移所述第一半径r与所述第一所需间隙G之和而形成第五表面。然后，用第二半径R接合所述外表面和所述第五表面从而完成所述第二车辆部件的设计。这些部件形成了满足所选择的第一半径r、第二半径R、间隙G、所需最小空隙C、第一长度l和第二长度L的接合部。
如果仅第二部件的第二凸缘的第二角度(180-ε)减小，那么可感间隙将比从上述方法形成的间隙大。然而，诸如死锁或可成型性需求的制造考虑可要求如此修正。在该方法实施为计算机辅助建模系统时，任意的或全部的输入变量诸如第一半径r、长度l等可以改变，并且算法将指示计算机更新由此形成的接合部设计。
作为替代选择以设计第一车辆部件的第一凸缘和第二车辆部件的第二凸缘，并且实现第一和第二部件的如上述方法中的同样结构，可使用简图绘制仪(sketch operator)(本领域技术人员公知的计算机辅助设计工具)。通过在基准面上使用简图绘制仪，将可产生二维直线和曲线。通过几何和尺寸约束，所有这些二维直线和曲线彼此相连。为了具有第一车辆部件的第一凸缘和第二车辆部件的第二凸缘的真实长度，基准面必须在“切线”上垂直(注意切线是曲线，不是直线，而且不包含在基准面中)。
首先，设计第一和第二部件的方法包括产生基准面，基准面必须沿切线的任何地方垂直。第二，通过使用这个基准面，外表面和与外表面贴合的曲线(即，切线)将被分段，从而分别产生外表面曲线和切线点。第三，该外表面曲线将利用所述点进行调整。第四，使外表面曲线总长度等于第一半径r。下面的线将在基准面上产生，并且它们将在裁剪外表面曲线之后从外表面曲线获得的曲线开始。第五，垂直于外表面曲线并且从裁剪后的具有长度r的外表面曲线的端部延伸形成长度为r的线段。第六，然后，以与在第五步骤中产生的具有长度r的线段成一定角度的方式产生长度l的线段，所述角度的值为 180-ε-δ。
第七，垂直于在第六步骤中产生的线段的端部产生长度为r的第七线段。第八，从在第七步骤中产生的线段的端部朝外表面第六曲线返回延伸产生长度为2l的线段。
为了设计第二车辆部件，也使用用于设计第一车辆部件的前五个步骤以开始第二车辆部件的设计。第九，以相对于第五线段成一定角度的方式从所述第二线段的端部延伸而产生长度为L的线段，所述角度为 180-ε。
第十，具有如下长度的线段 r+G 然后垂直第九线段而产生。最后，长度为2L的第十一线段然后垂直于长度为r+G的第十线段而产生。长度为2l和2L的线段然后沿切线扫过，从而保持与在二维简图中所设定的到外表面的相同的相对90度角。通过沿切线扫过线段2l，将产生第一车辆部件的第一凸缘表面。通过用第一半径r使该第一凸缘表面与外表面接合而产生第一车辆部件。相似地，通过沿切线扫过线段2L，将产生第二车辆部件的第二凸缘表面。通过用第二半径R使该第二凸缘表面与外表面接合而产生第二车辆部件。
本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将从下面结合附图对用于实施本发明的最优模式的详细描述中变得显而易见。
图1是形成接合部的第一车辆部件和第二车辆部件的示意性立体图，并且该图示出了可感间隙； 图2是计算机辅助建模系统的示意图； 图3是为了设计图1中的第一和第二车辆部件从而使图1中的可感间隙最小化而绘出的二维接合部发展迹线的示意图； 图4是可使用参照图3所述的方法设计的具有可感间隙的第二种接合部的示意性截面图； 图5是可使用参照图3所述的方法设计的具有可感间隙的第三种接合部的示意性截面图； 图6是可使用参照图3所述的方法设计的具有可感间隙的第四种接合部的示意性截面图； 图7是可使用参照图3所述的方法设计的具有可感间隙的第五种接合部的示意性截面图； 图8是根据参照图3所述的方法设计的图1中的第一和第二车辆部件的示意图，并且图示了根据算法设定的表面，所述方法作为算法存储在图2的计算机辅助建模系统中，以及 图9是通过使用简图绘制仪设计图1中的第一和第二车辆部件的替代性选择方案的示意图，所述方法作为算法存储在图2的计算机辅助建模系统中。
具体实施例方式 参考附图，其中在所有视图中，相同的附图标记标识相同的部件，图1示出车辆10的一部分，其具有第一部件12和与第一部件相邻的第二部件14从而形成接合部16。如在此使用的，“接合部”是指两个部件彼此相邻的构造，并不意味或要求部件在接合部处彼此联结。图1示出在两个部件12、14之间具有实际间隙18。还具有可感间隙20，其从第一部件12的曲率变化部11延伸到第二部件14的曲率变化部15，如在图3中很好地图示并且下面关于图3所描述。部件12、14的表面光照反射通常导致相邻实际间隙18的区域比部件12、14的相对平坦的部分更暗，使得可感间隙20呈得比实际间隙18更大，如图3中最好地图示的。
设计车辆部件12、14的、形成最小可感间隙的方法参照图8和9进行提供和描述。参照图8和9描述的方法可存储在计算机可读存储介质上，即作为图2的计算机辅助建模系统28的计算机处理器26中的算法24。计算机处理器26从例如键盘32的输入装置接收输入数据或信息30。根据算法24处理输入数据30。然后，输出结果34显示在可视屏36上，从而使用户能够看到根据所述方法设计的车辆部件12、14的图像。
参考图3，在保持由部件12、14的尺寸技术规范、制造局限或建造误差、或者在可能相邻或可能连接其中一个部件12、14的其他部件中必需的间隙G的同时，接合部16形成在第一车辆部件12与第二车辆部件14之间。可感间隙20从沿部件12的几何外表面42A(二维中表示为外表面曲线)的曲率变化部40A测量到沿部件14的几何外表面42B(二维中表示为外表面曲线)的曲率变化部40B。考虑到第一部件12的第一过渡表面46A的半径r小于第二部件14的第二过渡表面46B的半径R，并且保持部件12、14之间的间隙G，以及在它们彼此最靠近的接近处保持半径r，R，并且还考虑到第二凸缘44B垂直到线45，线45联接第一车辆部件12的第一过渡表面46A和第二部件14的第二过渡表面46B的中心，那么，可感间隙20将实现可能的最小尺寸。线段45具有长度 r+G+R 示出的可感间隙20是最佳的、最合美观性的间隙(即，满足半径r，R和间隙G的最小的可感间隙)，并且它不会比通过进一步减小第二凸缘44B与图3中示出的外表面的角度而减小得更多。上述角度称为到外表面的第二凸缘角度，并且具有下列值 90+ε；ε值下面进一步描述。
如果到外表面的第二凸缘角度90+ε减小，并且第二凸缘44B因此从线段45以小于90度角延伸(即，在图3中第二凸缘44B的末端部向右倾斜)，那么第二过渡表面46B的位置不变。因此，曲率变化部40B不沿外表面42B移动。应当认识到，如果外表面42A、42B、42C与第二部件14的第二凸缘44B之间的角增加超过90+ε，那么在图3中第二部件14的曲率变化部40B将沿外表面42A、42B、42C向右移动，从而增大可感间隙20。
因此，考虑到第一过渡表面46A的中心C1处于自曲率变化部40A垂直于外表面42A的距离r处，第二过渡表面46B的中心C2处于自曲率变化部40B垂直于外表面42B的距离R处，间隙是第一和第二车辆部件之间的距离，以及第二凸缘44B垂直于联结中心C1、C2的线段45而延伸，则可以确定，由通过中心C1、C2的线(即包含线段45的线)与外表面42A、42B、42C形成的角ε的值为 arcsin((R-r)/(r+G+R))。
考虑到最小空隙C的进一步限制，所述空隙C从第一凸缘44A的端部44C垂直于第二凸缘44B测量得出，而且知道第一凸缘44A的长度l，则第一部件12的第一凸缘44A与第二部件14的第二凸缘44B之间的角δ的值为 arctan(r/l)-arcsin((r+G-C)/sqrt(l2+r2))。
最后，几何原理表明，源自分别设计第一部件12和第二部件14的方式的最小可感间隙20下具有值 (r+G+R)*cos(arcsin((R-r)/(r+G+R)))。
利用上述基于给定预设半径r、R和所需间隙G的、用于最小可感间隙20的公式，以及角ε和δ的值，可使用一种方法来一致地确定最小可感间隙20。具体而言，产生部件12、14的发展迹线的方法开始于选择如下输入值即，第一车辆部件12的第一过渡表面46A的第一半径r、第二车辆部件14的第二过渡表面46B的第二半径R、第一车辆部件12在从第一车辆部件12的第一过渡表面46A延伸的第一凸缘44A的端部44C处到第二车辆部件的第二凸缘44B之间最小空隙C、第一车辆部件12与第二车辆部件14之间的间隙G、第一车辆部件12的第一凸缘44A的第一长度l以及第二车辆部件14的第二凸缘44B的第二长度L。
提供部分地由第一和第二部件限定的预设外表面的几何特征例如空间形状。在图3中，预设外表面包括外表面42A、42B，并且在形成接合部16之前初始地还由外表面部分42C限定，外表面部分42C在这些外表面42A、42B之间延伸以形成连续的外表面42A、42B、42C。预设外表面42A、42B、42C在于在最终设计接合部16之前其被确定为制作设计主题。与外表面42A、42B、42C贴合的预设曲线50(即，切线)也是给定的输入参数。
接着，基于至少某些选定的输入值和几何特征计算第一部件12的第一凸缘44A相对于垂直于外表面42A的线52的第一角度。在图3中该角度示出为垂直于外表面42A的线52与平行于第一凸缘44A的线43A之间的第一角度。具体地说，该第一角度的值为 180-ε-δ；即是 180-arcsin((R-r)/(r+G+R))-arctan(r/l)+arcsin((r+G-C)/sqrt(l2+r2))。
此外，基于至少某些选定的输入值和几何特征计算第二部件14的第二凸缘44B相对于垂直于外表面42A的线52的第二角度。第二凸缘44B从第二部件14的第二过渡表面46B延伸。在图3中该角度示出为垂直于外表面42A的线52与平行于第二凸缘44B的线43B之间的第二角度。具体地说，该第二角度的值为 180-ε；即是 180-arcsin((R-r)/(r+G+R))。
计算出的第一和第二角度使可感间隙20最小化，间隙20是外表面42A、42B、42C上的点40A、40B之间的距离，在点40A、40B处，第一部件12的第一过渡表面46A和第二部件14的第二过渡表面46B相切于外表面42A、42B、42C并且在相应的半径r、R处朝间隙G聚拢。
为了根据上述输入信息(即r、R、所需间隙G、第一车辆部件12的第一凸缘44A的长度l、第二车辆部件14的第二凸缘44B的长度L以及最小空隙C)产生第一车辆部件12和第二车辆部件14的发展迹线，从选定的外表面42A、42B、42C处开始，然后使与外表面48贴合的预设曲线偏移第一半径r(即，沿外表面42A、42B、42C移动)以设定第一偏移曲线50(见图3)。在图3中，第一偏移曲线50与曲率变化部40A重合。接着，具有长度r的第二线段52(图3中以虚线示出)垂直于外表面42A、42B、42C从偏移曲线50延伸，以确定第一部件12的第一过渡表面46A的中心。线段52的端部是中心C1。
接着，相对于第二线段52从中心C1以第一角度(即，具有值180-ε-δ的角)延伸出具有第一长度l的第三线段43A。然后在第四步骤，使该线段43A偏移第一半径r，这将产生第一车辆部件12的第一凸缘44A。在第五步骤，在第一车辆部件12的外表面42A与第一凸缘之间，产生具有第一半径r的圆角。外表面42A、具有第一半径r的第五圆角、第一凸缘44A将实际限定出第一车辆部件12，其中具有第一半径r的第五圆角是第一过渡表面46A。
为了产生第二车辆部件14的迹线，通过以相对于第二线段52的第二角度(即，具有值180-ε的角)从中心C1延伸具有第二长度L的线产生第六线段43B。接着，在第七步骤中，使线段43B偏移距离r+G，从而产生第二凸缘44B。在第八步骤中，在第二车辆部件14的外表面42B与第二凸缘44B之间，产生具有第二半径R的圆角。外表面42B、具有第二半径R的第八圆角、第二凸缘44B限定出第二车辆部件14，其中具有第二半径R的第八圆角是第二过渡表面46B。
上述设计接合部16的方法还可应用到其他类型的接合部，例如，分别在图4-7中示出的接合部16A、16B、16C和16D，以基于选定的输入数据获得最小可感间隙。具体而言，图4的接合部16A是卷边到凸缘的接合部，因为不仅12A在接合部16A卷边(即，弯曲或折叠)同时部件14A具有凸缘144A。图5的接合部16B是卷边到卷边的接合部，在接合部16B处部件12B和部件14B都卷边。图6的接合部16C是凸缘到槽的接合部，部件12C具有凸缘144C，并且部件14C具有相对于凸缘端部244C到凸缘144C等间距隔开距离C的槽147。图7的接合部16D是凸缘到卷边的接合部，部件12D具有凸缘144D，而部件14D在接合部16D处卷边(即，与图4的布置相反)。为了设计这些接合部16A-16D，上述用于设计接合部16的原理可以遵循，并且然后必要时修改部件以分别形成卷边、槽或凸缘。
利用在构造部件12、14中使用的系列步骤，上述设计部件12、14的方法可以通过计算机辅助建模系统28实施，并且在图形显示器36上显示。具体而言，参照图8来描述设计部件12、14的方法，图8示出了以与在图3中示出的相同方式所构造的部件12、14。图2的处理器26接收由第一车辆部件12和第二车辆部件14部分地限定出的外表面42A、42B、42C的经选择的空间数据、与外表面48贴合的预设曲线(在图1中最好地示出)、第一车辆部件12的第一过渡表面46A的经选择的第一半径r、第二车辆部件14的第二过渡表面46B的第二半径R、第一车辆部件12与第二车辆部件14之间的所需间隙G、第一车辆部件12的从第一过渡表面46A延伸的第一凸缘44A的第一长度l以及和第二车辆部件14的从第二过渡表面46B延伸的第二凸缘44B的第二长度L、第一车辆部件12的第一凸缘44A在其远端处与第二车辆部件14的第二凸缘44B之间的所需最小空隙C。
接着，由箭头60所示，算法24从与外表面48贴合的预设曲线偏移第一半径r值，外表面48是沿外表面42A、42B、42C的切线，以设定第一偏移曲线50。切线48是曲线，不是直线，而且不包含在基准面100中。在图8的侧视图中第一偏移曲线50仅可见为点，然而与曲线48相同(在图1中最好地示出)，但从曲线48偏移距离半径r。
第一表面66设定成在第一偏移曲线50处垂直于外表面42A、42B、42C延伸与第一半径r相等的长度，并且使得第一车辆部件12的第一过渡表面46A的中心C1处于第一表面66的远端处。箭头68示出第一表面66从第一偏移曲线50的确立。
然后，以与第一表面66成第一角度产生具有第一长度l的第二表面69，其中，第一角度是 180-ε-δ；即是 180-arcsin((R-r)/(r+G+R))-arctan(r/l)+arcsin((r+G-C)/sqrt(l2+r2))。
箭头70示出第二表面69从第一表面66的确立。
然后，算法24将第二表面69偏移第一半径r以产生具有长度l的第三表面44A(即，第一凸缘)。箭头72示出半径r的偏移。
接着，外表面42A、42B、42C和第三表面44A接合，使得接合半径与第一半径r相等。外表面42A、42B、42C和第三表面44A接合形成第一过渡表面46A。
然后，从第一表面66以第二角度产生具有第二长度L的第四表面74；其中第二角度为 180-ε；即是 180-arcsin((R-r)/(r+G+R))。
接着，如箭头76所示，算法24从第四表面74偏移第一半径r和间隙G之和的值以形成平行于第四表面74的具有长度L的第五表面44B。在设定出第五表面44B之后，使外表面42A、42B、42C和第五表面44B接合，使得接合半径与第二半径R相等，以形成第二过渡表面46B。
尽管参照图8中的凸缘到凸缘类型的接合部16描述了算法24的步骤，但是算法24可将这些步骤的执行用于设计图4-7中示出的任何类型的接合部。将执行额外的步骤以完成其他类型的接合部的几何结构，但是上述步骤是最小可感间隙20的决定性步骤。
作为设计第一车辆部件的第一凸缘和第二车辆部件的第二凸缘并且实现第一和第二部件的如上述方法中的同样结构替代性选择方案，可以使用简图绘制仪。通过在基准面上使用简图绘制仪，可产生二维直线和曲线。通过几何和尺寸约束，所有这些二维直线和曲线彼此相连。为了具有第一车辆部件的第一凸缘和第二车辆部件的第二凸缘的真实长度，基准面必须在“切线”上垂直。
参考图9，从与外表面(在二维中表示为外表面曲线42A、42B、42C)贴合的预设曲线相继自A到L的过程表示了产生简图的步骤。为了设计第一车辆部件12，该方法包括产生基准面100，基准面100必须沿与外表面垂直的曲线48的任何地方垂直。第二，通过使用这个基准面100，外表面42A、42B、42C将分段成产生外表面曲线42A、42B、42C。同样，与外表面贴合的预设曲线48将使用基准面100分段，从而形成点A。第三，外表面曲线42A、42B、42C然后利用该点A进行调整。第四，外表面曲线42A、42B、42C的剩余左侧以总长度将等于第一半径r的方式在B点处进行调整，第一半径r在图9中由曲线段80表示。第五，通过产生垂直于外表面曲线42A、42B、42C并且从曲线段80的端部延伸的、长度为r的线段82(即，B到C的线段)而延伸A到B的线段。第六，然后与线段82成一定角度产生长度为l的线段84(即，C到D的线段)，所述角度的值为 180-ε-δ。
长度为r的第七线段86垂直于线段84的端部而产生(即，D到E的线段)。通过从线段86的端部朝外表面42A、42B、42C返回延伸产生长度为2l的第八线段88(即，E到F的线段)。
为了设计第二车辆部件14，也使用用于设计第一车辆部件12的前五个步骤(即，产生线段80、82)以开始第二车辆部件14的简图绘制。接着，通过相对于线段82成一定角度从线段82的端部延伸而产生长度为L的线段90(即，C到G的线段)，所述角度为 180-ε。
然后，垂直线段90产生具有长度r+G的线段92(即，G到H的线段)。然后，垂直于线段92产生长度为2L的线段94(即，H到I的线段)。长度为2l的线段88和长度为2L的线段94然后沿切线48扫过(即，垂直于图9中的二维图形延伸进入页面并伸出该页面)，从而保持与在二维简图中所设定的到外表面42A、42B、42C的相同的相对角度。半径r和R的分别被用于使所产生的第一和第二凸缘表面(由90、94表示)与外表面接合(即，J到B的接合和K到L的接合)，如96和98所示。
虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式，但是，本领域技术人员将会认识到所附权利要求范围内的用于实施本发明的各种替代性设计和实施例。
权利要求
1.一种设计相邻车辆部件的方法，所述方法包括
选择如下输入值即第一部件的第一部分的第一半径(r)、第二部件的第一部分的第二半径(R)、在所述第一车辆部件的从所述第一车辆部件的第一部分延伸的凸缘部分的端部处所述第一部件与所述第二部件之间的最小空隙(C)、以及所述第一部件与所述第二部件之间的间隙(G)；
其中，所述第一和第二部件由预设外表面的几何特征部分地限定；其中，预设曲线与所述外表面贴合；
基于所选择的输入值和几何特征中的至少某些计算所述第一部件的凸缘部分相对于与所述外表面垂直的线的第一角度；以及
基于所选择的输入值和几何特征中的至少某些计算所述第二部件的凸缘部分相对于与所述外表面垂直的线的第二角度；其中，所述第二车辆部件的凸缘部分从所述第二部件的第一部分延伸；其中，计算出的角度配置成使得在所述外表面上的特定位置处所述第一和第二部件之间的距离最小，在所述位置处，所述第一和第二部件的第一部分与所述外表面相切并且以相应的半径朝所述间隙(G)聚拢。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一角度为
180-arcsin((R-r)/(r+G+R))+arctan(r/l)+arcsin((r+G-C)/sqrt(l2+r2))。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二角度(δ)为
180-arcsin((R-r)/(r+G+R))。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部件和所述第二部件在所述间隙处形成接合部；其中，所述接合部是卷边到凸缘壁、卷边到另一个卷边、凸缘到另一个凸缘壁、凸缘到槽以及凸缘到卷边中的一种。
5.一种设计第一和第二相邻车辆部件的方法，所述方法包括
选择外表面、与所述外表面贴合的曲线、所述第一车辆部件的第一部分的第一半径(r)、所述第二车辆部件的第一部分的、大于所述第一半径的第二半径(R)、所述第一车辆部件与所述第二车辆部件之间的所需间隙的第一距离(G)、所述第一车辆部件的从所述第一车辆部件的第一部分延伸的第二部分的第一长度(l)、所述第一车辆部件的第二部分在其远端处与所述第二车辆部件之间的所需最小空隙(C)；
通过从与所述外表面贴合的所述曲线沿所述外表面偏移所述第一半径(r)来设定第一偏移曲线，在所述第一偏移曲线处，所述第一车辆部件的曲率发生变化；
通过在所述第一偏移曲线处垂直于所述外表面延伸长度与所述第一半径(r)相等的第一线段来确定所述第一车辆部件的第一部分的中心，所述第一线段的与所述第一偏移曲线相反的端部就是所述第一部件的第一部分的中心；
从所述第一车辆部件的第一部分的中心相对于所述第一线段以第一角度延伸长度为(l)的第二线段，所述第一角度的值为
180-ε-δ；
通过从所述第二线段偏移所述第一半径(r)来设定与所述第二线段平行的所述第一车辆部件的第二部分；以及
使所述第一车辆部件的第一和第二部分与具有所述第一半径(r)的圆的一部分接合从而完成所述第一车辆部件。
6.如权利要求5所述的方法，还包括
从所述第一车辆部件的第一部分的中心相对于所述第一线段以第二角度延伸长度为(L)的第三线段，所述第二角度的值为
180-ε。
7.如权利要求6所述的方法，还包括
通过从所述第三线段偏移具有值r+G的距离来设定与所述第三线段平行的所述第二车辆部件的凸缘。
8.如权利要求7所述的方法，还包括
通过具有所述第二半径(R)的另一个圆的一部分接合所述第二车辆部件的凸缘与所述外表面从而完成所述第二车辆部件；其中，由此产生的所述第一和第二部件与所述外表面的切线之间的距离与所述第一和第二部件的第一几何构造相关，所述第一几何构造由所选择的下列值确定即所述第一半径(r)、所述第二半径(R)、所述所需最小间隙的所述第一距离(G)、所述第一车辆部件的第二部分的所述第一长度(L)以及所述所需最小空隙(C)。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质构造成包含用于设计第一和第二相邻车辆部件的计算机辅助建模系统的算法，其中，所述算法可操作以指示计算机执行下述步骤
接收由所述第一和第二车辆部件部分限定的外表面的经选择的空间数据、与所述外表面贴合的预设曲线、所述第一车辆部件的第一部分的所选择的第一半径(r)、所述第二车辆部件的第一部分的第二半径(R)-所述第二半径大于所述第一半径、所述第一车辆部件与所述第二车辆部件之间的所需间隙(G)、从所述第一车辆部件的第一部分延伸的所述第一车辆部件的第二部分的第一长度(l)、从所述第二车辆部件的第一部分延伸的所述第二车辆部件的第二部分的第二长度(L)、所述第一车辆部件的第二部分在其远端处与所述第二车辆部件之间的所需最小空隙(C)；
通过从与所述外表面贴合的所述预设曲线沿所述外表面偏移所述第一半径(r)的值来设定第一偏移曲线；
在所述第一偏移曲线处垂直于所述外表面延伸与所述第一半径(r)相等的长度而产生第一表面，使得所述第一部件的第一部分的中心处于所述第二表面的远端处；
以与所述第一表面成第一角度的方式产生具有第一长度(l)的第二表面，其中，所述第一角度是
180-arcsin((R-r)/(r+G+R))+arctan(r/l)+arcsin((r+G-C)/sqrt(l2+r2))；
通过平行于所述第二表面使所述第二表面偏移所述第一半径(r)而产生具有所述第一长度(l)的第三表面；
用等于所述第一半径(r)的接合半径来接合所述外表面与所述第三表面从而完成所述第一部件的设计；
通过所述第一车辆部件的第一部分的中心从所述第三表面以第二角度产生具有所述第二长度(L)的第四表面；其中，所述第二角度为
180-arcsin((R-r)/(r+G+R))；
通过从所述第四表面偏移所述第一半径(r)与所述所需间隙的第一距离(G)之和而形成平行于所述第四表面的、具有所述第二长度(L)的第五表面；以及
用等于所述第二半径R的接合半径来接合所述外表面和所述第五表面从而完成所述第二部件的设计。
10.一种设计第一和第二车辆部件的方法，所述方法包括
选择如下输入值即第一部件的第一部分的第一半径(r)、第二部件的第一部分的第二半径(R)、在所述第一车辆部件的从所述第一车辆部件的第一部分延伸的凸缘的端部处所述第一部件与所述第二部件之间的最小空隙(C)、以及所述第一部件与所述第二部件之间的间隙(G)；
垂直于与预先选择的外表面贴合的预设曲线产生基准面；
将所述外表面分段以设定外表面曲线；
用所述基准面将所述预设曲线分段以设定一个点；
用所述点裁剪所述外表面曲线；
裁剪所述外表面曲线以设定具有长度为所述第一半径(r)的曲线段；
从所述外表面曲线的端部垂直于所述外表面曲线延伸长度为(r)的第二线段；
以与所述第二线段成第一角度的方式设定长度为(l)的第三线段；所述第一角度的值为
180-ε-δ；
垂直于所述第三线段的远端设定长度为(r)的第四线段；
从所述第四线段的端部朝所述外表面曲线延伸长度为(21)的第五线段；
以相对于所述第二线段的第二角度在所述第二线段的端部处延伸长度为(L)的第六线段，所述第二角度的值为
180-ε；
垂直于所述第六线段设定第七线段，所述第七线段的长度为
r+G；以及
垂直于所述第七线段设定长度为(2L)的第八线段。
11.如权利要求10所述的方法，还包括
在保持相对于所述预设曲线设定的相对距离和角度的同时，沿所述外表面延伸所述第五和第八线段。
12.如权利要求10所述的方法，还包括
用相应的接合半径r和R使所述第五和第八线段与所述外表面接合。
全文摘要
本发明涉及一种设计相邻部件的接合部以使可感间隙最小化的方法和算法。具体而言，本发明提供一种设计相邻部件的方法，所述方法在所述部件之间产生最小的“可感间隙”，即，所述间隙处的第一部件的曲率变化部与所述间隙处的第二部件的曲率变化部之间的总距离最小。
文档编号G06F17/50GK101714178SQ20091017828
公开日2010年5月26日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年10月6日
发明者I·J·纳斯塔索尤, M·C·纳斯塔索尤 申请人:通用汽车环球科技运作公司