現(xiàn)代汽車車身設(shè)計(jì)方法的研究和展望

湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鄭振 陳林

伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及中國改革開放的高速進(jìn)行，人民的生活水平逐漸提高。所以汽車作為代步機(jī)器自然也得到了發(fā)展，而車身作為汽車的四大總成之一，其設(shè)計(jì)方法自然也受到了汽車生產(chǎn)商的重視。在不斷擴(kuò)張的汽車服務(wù)領(lǐng)域和需求日益增多的汽車市場(chǎng)，多樣化、個(gè)性化的車身設(shè)計(jì)后來居上逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，較大多數(shù)的專用汽車和客車轎車的車身質(zhì)量大約占整個(gè)車體質(zhì)量的40%到60%；絕大多數(shù)貨車車身質(zhì)量占整個(gè)車體質(zhì)量的16%到30%；這對(duì)于各種車型車身的制造成本來說是昂貴的，因?yàn)槠涑杀菊颊麄€(gè)車成本的百分比略高于上述給出的上限值。如果從節(jié)能、不浪費(fèi)資源等幾個(gè)方面來說，車身設(shè)計(jì)潛力巨大。

1 車身的作用效果和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

從車誕生的原始意義來講，車身的主要作用效果就是載運(yùn)乘客或貨物，它本身類似于一個(gè)流動(dòng)倉庫和臨時(shí)住所，受到質(zhì)量和空間的限制，其具體作用效果因車而異，單單對(duì)于轎車來說，其車身作用效果主要有以下幾點(diǎn):（1）實(shí)現(xiàn)整車功能；（2） 為乘客提供安全保護(hù)；（3）為乘客提供舒適的乘坐環(huán)境；（4）減少空氣對(duì)轎車的阻力；（5）增強(qiáng)轎車的美觀性與觀賞性。

車身的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在車身涉及面廣、車身造型設(shè)計(jì)多樣、車身材料種類多等幾個(gè)方面。而組成車身外形的各個(gè)零部件，即車身覆蓋件材料的薄與厚、尺寸的大與小、形狀的復(fù)雜度、是否有較多自由曲面等是車身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

2 車身設(shè)計(jì)的要求及特點(diǎn)

車身的設(shè)計(jì)要求是：在能正常實(shí)現(xiàn)汽車相應(yīng)功能的前提之下，力求車體造型美觀，具有觀賞性，空氣動(dòng)力系統(tǒng)性能良好，車體的維護(hù)及裝拆方便。對(duì)于外形和結(jié)構(gòu)來說，車身殼體是由許多具有空間曲面外形的較大型的覆蓋件組成。從整個(gè)車的外形來看，在要求車身整體協(xié)調(diào)給人以美感的同時(shí)，又必須保證必要的流線型。在設(shè)計(jì)這些較大型覆蓋件的同時(shí)也必須考慮到對(duì)互換性和裝配準(zhǔn)確度的嚴(yán)格要求，以確保其工藝性要求。所以，特別要求車身表面上的各點(diǎn)連成的曲線須在縱向和橫向兩個(gè)截面上反復(fù)協(xié)調(diào)使其光順。對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來說，就必須規(guī)定車身圖樣并須用坐標(biāo)網(wǎng)格來表示，但是，單單這樣還無法依靠圖紙準(zhǔn)確完整地將其表達(dá)出來，還必須得輔以實(shí)體模型。在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和投產(chǎn)等階段中，實(shí)體可以補(bǔ)充圖樣的不足及缺點(diǎn)，以確保成套工藝裝備之間以及零部件之間的協(xié)調(diào)驗(yàn)證。以上特點(diǎn)決定了有別于汽車上的其他部件而形成了一套體系的車身設(shè)計(jì)的工作方法，由這種方法衍生出來的思想成為了逆向工程的發(fā)源，而車身設(shè)計(jì)是逆向領(lǐng)域工程應(yīng)用最多、最成熟的領(lǐng)域之一。

3 基于CAX的現(xiàn)代汽車車身設(shè)計(jì)方法

通常來說，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的車身設(shè)計(jì)方法一般分為概念設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，在此，僅對(duì)工程設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題進(jìn)行討論。

運(yùn)用CAX的車身設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)方式來進(jìn)行車身幾何造型的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，也就是在計(jì)算機(jī)上建立一個(gè)模型，能夠從其表面任意處得到有關(guān)車身的所有曲線和曲面信息來進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，并以此模型來替代傳統(tǒng)車身設(shè)計(jì)中的立體模型，還保留了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的某些優(yōu)點(diǎn)與長(zhǎng)處，使車身設(shè)計(jì)集多處優(yōu)點(diǎn)于一身。

現(xiàn)代汽車車身設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）以計(jì)算機(jī)中的三維實(shí)物模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)中的主模型，因此，將大量的人力從繪圖、取樣、制表面、做模型中解放出來。（2）提升了汽車產(chǎn)品規(guī)劃時(shí)的信譽(yù)度，使設(shè)計(jì)、工藝、模具設(shè)計(jì)和制造人員更好地協(xié)同、協(xié)調(diào)工作。（3）將計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度快和精確度高的特點(diǎn)充分、完全地發(fā)揮出來，以此來極大地提高汽車車身設(shè)計(jì)的效率，并以此來縮短開發(fā)周期。目前來說，用于車身設(shè)計(jì)的各種CAD系統(tǒng)都能夠根據(jù)三維實(shí)物模型自動(dòng)生成二維車身圖紙及用于數(shù)控加工的代碼。由此可看出，對(duì)整個(gè)車身設(shè)計(jì)過程來說，任何模塊之間都是相互影響與聯(lián)系的。（4）現(xiàn)代的汽車車身設(shè)計(jì)方法可對(duì)車身造型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，工作人員可從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖案中挑選出一套集多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)于一身的設(shè)計(jì)方案，對(duì)汽車進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)。

總結(jié)

在實(shí)際的車身設(shè)計(jì)中使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，可以解放人類，還能夠根據(jù)人類的要求設(shè)計(jì)出符合群眾口味的車身。基于CAX的現(xiàn)代汽車車身設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用在現(xiàn)代汽車車身設(shè)計(jì)中的前景不可估量，潛力巨大。

[1]石曉祥,衛(wèi)原平,阮雪榆.現(xiàn)代汽車車身設(shè)計(jì)方法的研究和展望[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2000,06:888-890.

[2]何杰,陳南,丁震.汽車車身設(shè)計(jì)CAD/CAE信息集成系統(tǒng)中Oracle數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)研究[J].公路交通科技,2003,06:126-129.

[3]喻道遠(yuǎn),段正澄,李愛國,孫洪道.CAD/CAM技術(shù)在汽車車身模具制造中的作用和面臨的困難 [J].中國機(jī)械工程,1993,04:35-37.

[4]雷飛,韓旭.基于分級(jí)自適應(yīng)技術(shù)車身結(jié)構(gòu)多參數(shù)大規(guī)模問題快速計(jì)算方法研究 [J].中國機(jī)械工程,2010,06:668-671+689.