汽車車身外形設計方法綜述

1、湖南工業(yè)大學學報JournalofHunanUniversityofTechnology Vol.21No.3May 2007 第21卷第3期2007年5月收稿日期 1978-主要研究方向為計算機輔助設計與圖形學1963-博士 與圖形學.汽車車身外形設計方法綜述田波湖南工業(yè)大學計算機與通信學院摘要并指出其周期長討論了目前在構建使用廣泛的ClassA曲面時應達到的幾個最基本的要求構造虛擬現實方面的不足賦予計算機一定的創(chuàng)意能力汽車車身設計TB472文獻標識碼FangKui(DepartmentofComputerScienceChina.Abstractautomotivebodyworkdesi

2、gn這種新型的交通運輸工具大大推動了人類社會的進步新車型的開發(fā)首先是新車身的開發(fā)車身的造型設計不但要符合結構力學空氣動力學原理圓滑過渡制造工藝水平直接影響汽車的運動性能和經濟國外著名汽車品牌大眾而空氣阻力系數每降低10%19世紀末20世紀初既不美觀又不堅固汽車車身外形設計得到了汽車工程師的重視并把人體工程學汽車真正成為科學和藝術的結合設計人員一般是首先制作1:5的油泥模型美工然后手工繪制車身圖紙和模具加工圖紙改進后再批量投產它最先采用流線型的車身設計 湖南工業(yè)大學學報62007年車隨著計算機軟硬件技術的迅 速發(fā)展 汽車設計邁入了數字化時代CATIA 建 立車身的數學模型 有限元分析虛擬 碰撞檢

3、測計算機輔助系統可自動生成N C 代碼輸入數控機床進行加工生 產并有利于在多個造型設計方案中 進行評估和挑選 特別是全新車型的開 發(fā)如1:5油泥模型 此過程涉及到逆向工程的一些問題1值得一 提的是 車 身內外曲面構造既精確又光順美觀富有視覺沖擊力并有效降 低了行駛時的風阻系數 車身的概念設計 包括零件的設計驗證等都可在計算機上的虛擬 環(huán)境中實現 比如整車設計的流程 從 而可構建大型數據庫系統大大降低了車身設計周期2 并大幅降低了新車型開 發(fā)成本將提供更完善的產品壽命分析 碰撞試驗和基于知識的自動協作設計 等功能 在計算機輔助系統沒有引入汽車設計之前在傳統設計方法中色彩由模型制作人員根據造型師的

4、效果圖制作縮比例油泥模型需要造型師因此即使在目前新車型的車身開發(fā)中設計人員根據模型手工繪制車身圖紙和模具加工圖紙以這種手工方式因為對光順性的評價缺少一個可量化的標準當車身外形尺寸或形狀有極小的改動時不可避免地會延長開發(fā)周期設計人員的工作量雖非常大導致成本居高不下且不利于提高同一系列后繼車型的開發(fā)速度人與產品的交互式修改極為不便產品光順性不好比如發(fā)動機不過傳統車身設計方法中縮比例模型制作這一手段卻保留下來來尋求和驗證最優(yōu)的外形和內飾布局3現代車身設計方法簡介上世紀70年代以來車身設計過程中部分或全程引入計算機輔助系統(CAD/CAM軟件以是現代車身設計方法的主要特點 在繪制效果圖階段具體根據設計

5、師個人情況而定 第3期7田波 而使用手工繪制再制作縮比例模型和1:1主模型 這是更常用的一種方法 這實際上就是一個逆向設計的過程3逆向工程就是指將已有的產品模型轉化為計算機 中的數字化工程設計模型的過程 設計精度較高在車身設計過程中應用很廣泛4 I M A G E W A RE 車身數字模型建立后可共享 而且用于車身設計的各種C A D /C A M 系統都能夠根據三維實體模型自動生成二維的車身圖紙和用于數控加工的代碼 目前 使用廣泛的計算機輔助軟件以C A T I A最著名 功能極為強大 A級曲面構建功能 簡單地說就是指車身外形 即光順性要求較高的一類曲面 又 要保留外形的美觀沒有多 余拐點

6、對曲面而言 曲率連續(xù) 至少滿足G2連續(xù) 節(jié)點向量采用累加弦長參數化法 最高不大于9次曲面的內部質量曲面滿足車身結構設計及車身制造要求 高效地構建CLASSA曲面 曲面質量更高的車身三維模型5 而且可以對發(fā)動機 并直接進行有限元分析 虛擬風洞試驗等7 能在實際 生產前預先發(fā)現設計中存在的問題通常各零件模型分類存放在大型數據庫 中修改其相關參數即可滿足要求 生產商應對迅速變化的市場的能力也強得多通過在CATIAV5系統中集成了各車型的數據資料如果有客戶提出訂單和個性化需求到達研發(fā)部門后各車型就可以適應客戶需求現代車身設計越來越體現出模塊化未來的發(fā)展會強調以下3個方面目前計算機不能自動追蹤當前的產品

7、流行風格和消費者的喜好未來在構建大型數據庫的同時評價能力計算機可基于專家知識庫充分利用大型數據庫中的造型方面的知識和素材從而為造型設計師提供更廣闊的思維空間不斷添加新的素材目前的C AD /C A M /C AE 等輔助設計軟件還不能為設計人員提供一個完全虛擬化的開發(fā)平臺目前暫時還比不上A D A M S等軟件提高各計算機輔助設計系統平臺的兼容性機械1馬文勝2006224-227.2汪衛(wèi)東.國外汽車車身開發(fā)的特點分析J.上海汽車25-28.3李書生2004616-618.4夏衛(wèi)群.車身曲面質量的評價指標研究J.汽車科技9-11.5馬鐵利2004(9劉文龍.Class-A曲面在汽車車身外形設計上

8、的應用J.汽車技術5-8.7李文君200413-14.8施法中.計算機輔助幾何設計與非均勻有理B樣條M.北京177-180. 萬方數據 汽車車身外形設計方法綜述作者:田波, 方逵, Tian Bo, Fang Kui作者單位:湖南工業(yè)大學,計算機與通信學院,湖南,株洲,412008刊名:湖南工業(yè)大學學報英文刊名:JOURNAL OF HUNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY年,卷(期:2007,(3被引用次數:1次參考文獻(8條1.馬文勝.郎寶珠.劉衛(wèi)現代車身外形設計方法期刊論文-河北工業(yè)科技 2006(042.汪衛(wèi)東國外汽車車身開發(fā)的特點分析期刊論文-上海汽車 2004(013.李書生.徐萬紅.王韶春汽車車身逆向設計法的研究期刊論文-沈陽工業(yè)大學學報 2004(064.夏衛(wèi)群車身曲面質量的評價指標研究期刊論文-汽車科技 2005(055.馬鐵利.林逸車身Class A曲面模型的構造期刊論文-汽車技術 2004(096.盧金火.張慧波.劉文龍Class-A曲面在汽車車身外形設計上的應用期刊論文-汽車技術 2003(087.李文君.馬彥婷虛擬現實技術在汽車工業(yè)中的應用期刊論文-機械制造 2004(118.施法中計算機輔助幾何設計與