車身設計

車身設計

開發新車型的重要的工作
車身設計和開發是整車開發項目中的一部分,它包括車身造型設計和車身結構設計。由于承載式車身的特殊性,車身設計開發的技術集成度高,設計開發工作量大,參與工作的專業及人員多,對外接口複雜,并且工程要求嚴格。車身設計在汽車碰撞中起着非常關鍵的作用,優秀的車身結構設計能在汽車遇到撞擊時通過多途徑快速分散撞擊能量,最大限度地保證駕駛艙不變形。
    中文名:車身設計 外文名:body design 别名: 分類:計算機輔助設計等

簡介

傳統的車身設計方法是,先進行車身造型,雕塑油泥模型,風洞試驗,經修改後,測取外表面數據,繪制圖紙及主圖闆,制作車身主模型,然後制作模具,試制樣車,再經風洞試驗及道路試驗,這才完成第一輪試制。車型一般要經過三到四輪試制,才能最後定型。往往需要兩三年的時間周期。由于計算機輔助設計在汽車行業的應用,這一周期可以大大縮短。

發展曆程

在汽車工業的起步時期(19世紀末20世紀初),汽車車身采用人類使用已久的馬車車箱的形式,外形制作工藝粗糙,各曲面的拼接随意性很大,既不美觀又不堅固。一戰和二戰後,汽車車身外形設計得到了汽車工程師的重視,開始考慮空氣阻力、審美學等,并把人體工程學、風洞實驗應用到車身設計中,汽車真正成為科學和藝術的結合。

自上世紀70年代末,随着計算機軟硬件技術的迅速發展,出現了專門的二維/三維輔助設計/工程軟件,汽車設計邁入了數字化時代。其核心是在設計過程中使用計算機輔助設計軟件(CATIA、PRO/E、UG等)建立車身的數學模型,并在計算機上進行結構設計、結構分析、有限元分析、外觀設計、内飾件設計、虛拟碰撞檢測、虛拟裝配等工作。設計完成後,計算機輔助系統可自動生成NC代碼輸入數控機床進行加工生産。

設計方法

傳統車身設計方法

一般認為,在計算機輔助系統沒有引入汽車設計之前,汽車的車身設計屬于傳統設計方法階段。

在傳統設計方法中,車身的整體布局,包括外形曲面構成、色彩、外飾等在繪制效果圖時已基本确定,由模型制作人員根據造型師的效果圖制作縮比例油泥模型(通常是1:5),這是一個反複觀察與修改的過程,需要造型師、模型制作人員、美工人員甚至銷售人員等的共同參與,因此,對相關人員的素質、經驗等要求很高。即使在目前新車型的車身開發中,這兩個步驟也是必需的,因這為整個産品的風格和基調構建了一個大的框架。

設計人員根據模型手工繪制車身圖紙和模具加工圖紙,這完全是一個機械制圖的過程。顯然,以這種手工方式,首先在車身外形光順性方面很難達到令人滿意的程度,因為對光順性的評價缺少一個可量化的标準,主觀随意性較大。其次,當車身外形尺寸或形狀有極小的改動時,相關的制圖工作都要重新制作,不可避免地會延長開發周期(傳統車身開發周期是3~5年左右),設計人員的工作量非常大,但很多時候是在做一些重複性的工作,導緻成本居高不下且不利于提高同一系列後繼車型的開發速度。總之,在傳統的方法中,人與産品的交互式修改極為不便,車身設計周期長,設計人員勞動量大,産品光順性不好。

計算機輔助設計

上世紀70年代以來,随着計算機輔助幾何設計和計算機圖形學的迅速發展,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),在計算機中構建車身三維數字化模型,以“所見即所得的”交互方式完善設計方案,是現代車身設計方法的主要特點。在繪制效果圖階段,可手工繪制也可利用計算機輔助軟件繪制,具體根據設計師個人情況而定,但使用計算機繪制可更快捷地構建車身數字模型并使修改工作更方便。而使用手工繪制再制作縮比例模型和1:1主模型,再以三坐标掃描或激光掃描的方式在計算機中構建車身數字模型,這是更常用的一種方法,因為以這種方式制作模型更能直觀地表達出設計師的風格理念。

在計算機中不但可以對車身外觀及内飾建立數字模型,而且可以對發動機、底盤等其它零部件建立模型,并直接進行有限元分析、結構設計/分析、甚至虛拟裝配、虛拟風洞試驗等,使得設計人員可以在計算機中構建虛拟的電子樣車并進行試驗,能在實際生産前預先發現設計中存在的問題,提高了效率,降低了成本。

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