現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)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(guó)改革開(kāi)放的高速進(jìn)行，人民的生活水平逐漸提高。所以汽車(chē)作為代步機(jī)器自然也得到了發(fā)展，而車(chē)身作為汽車(chē)的四大總成之一，其設(shè)計(jì)方法自然也受到了汽車(chē)生產(chǎn)商的重視。在不斷擴(kuò)張的汽車(chē)服務(wù)領(lǐng)域和需求日益增多的汽車(chē)市場(chǎng)，多樣化、個(gè)性化的車(chē)身設(shè)計(jì)后來(lái)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(chē)和客車(chē)轎車(chē)的車(chē)身質(zhì)量大約占整個(gè)車(chē)體質(zhì)量的40%到60%；絕大多數(shù)貨車(chē)車(chē)身質(zhì)量占整個(gè)車(chē)體質(zhì)量的16%到30%；這對(duì)于各種車(chē)型車(chē)身的制造成本來(lái)說(shuō)是昂貴的，因?yàn)槠涑杀菊颊麄€(gè)車(chē)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(lái)說(shuō)，車(chē)身設(shè)計(jì)潛力巨大。

1 車(chē)身的作用效果和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

從車(chē)誕生的原始意義來(lái)講，車(chē)身的主要作用效果就是載運(yùn)乘客或貨物，它本身類(lèi)似于一個(gè)流動(dòng)倉(cāng)庫(kù)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(chē)而異，單單對(duì)于轎車(chē)來(lái)說(shuō)，其車(chē)身作用效果主要有以下幾點(diǎn):（1）實(shí)現(xiàn)整車(chē)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(chē)的阻力；（5）增強(qiáng)轎車(chē)的美觀性與觀賞性。

車(chē)身的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在車(chē)身涉及面廣、車(chē)身造型設(shè)計(jì)多樣、車(chē)身材料種類(lèi)多等幾個(gè)方面。而組成車(chē)身外形的各個(gè)零部件，即車(chē)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(chē)身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

2 車(chē)身設(shè)計(jì)的要求及特點(diǎn)

車(chē)身的設(shè)計(jì)要求是：在能正常實(shí)現(xiàn)汽車(chē)相應(yīng)功能的前提之下，力求車(chē)體造型美觀，具有觀賞性，空氣動(dòng)力系統(tǒng)性能良好，車(chē)體的維護(hù)及裝拆方便。對(duì)于外形和結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，車(chē)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(chē)的外形來(lái)看，在要求車(chē)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(chē)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(lái)說(shuō)，就必須規(guī)定車(chē)身圖樣并須用坐標(biāo)網(wǎng)格來(lái)表示，但是，單單這樣還無(wú)法依靠圖紙準(zhǔn)確完整地將其表達(dá)出來(lái)，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(chē)上的其他部件而形成了一套體系的車(chē)身設(shè)計(jì)的工作方法，由這種方法衍生出來(lái)的思想成為了逆向工程的發(fā)源，而車(chē)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(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)方法

通常來(lái)說(shuō)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的車(chē)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(wèn)題進(jìn)行討論。

運(yùn)用CAX的車(chē)身設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)方式來(lái)進(jìn)行車(chē)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(chē)身的所有曲線和曲面信息來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，并以此模型來(lái)替代傳統(tǒng)車(chē)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(chē)身設(shè)計(jì)集多處優(yōu)點(diǎn)于一身。

現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)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(lái)。（2）提升了汽車(chē)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(lái)，以此來(lái)極大地提高汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)的效率，并以此來(lái)縮短開(kāi)發(fā)周期。目前來(lái)說(shuō)，用于車(chē)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(chē)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(chē)身設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)說(shuō)，任何模塊之間都是相互影響與聯(lián)系的。（4）現(xiàn)代的汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)方法可對(duì)車(chē)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(chē)進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)。

總結(jié)

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

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