車身造型分析

1、第 5 章汽車車身表面造型的CAO5.1 汽車車身表面造型設(shè)計(jì)流程及常用軟件汽車車身表面造型設(shè)計(jì)階段的任務(wù)主要包括總體布置草圖設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。在總體布置階段，用Antocad 或 CATIA 均可完成總體布置。在造型設(shè)計(jì)階段，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展，以及其所帶來(lái)的方便和快捷，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師開始使用各種繪圖軟件進(jìn)行效果圖的繪制。主要的繪圖軟件有photoshop、 painter 以及朋 assketchbook 等。 1221.總體布置草圖總體布置草圖也稱為整體布置草圖、整車布置草圖。繪制汽車總布置草圖是汽車總體設(shè)計(jì)和總布置的重要內(nèi)容，其主要任務(wù)是根據(jù)汽車的總體方案及整車性能要求提

2、出對(duì)各總成及部件的布置要求和特性參數(shù)等設(shè)計(jì)要求 ;協(xié)調(diào)整車與總成間、相關(guān)總成間的布置關(guān)系和參數(shù)匹配關(guān)系，使之組成一個(gè)在給定使用條件下的使用性能達(dá)到最優(yōu)并滿足產(chǎn)品目標(biāo)大綱要求的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的汽車。而總體布置草圖確定的基本尺寸控制圖是造型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 總體布置草圖的主要布置內(nèi)容包括 :車廂及駕駛室的布置， 主要依據(jù)人機(jī)工程學(xué)來(lái)進(jìn)行布置，在滿足人體的舒適性的基礎(chǔ)上， 合理的布置車廂和駕駛室。 發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器及變速器的布置、 傳動(dòng)軸的布置、車架和承載式車身底板的布置、前后懸架的布置、制動(dòng)系的布置、油箱、備胎和行李箱等的布置、空調(diào)裝置的布置，如圖 5 一 1 為某車的整車布置圖。2.造型設(shè)計(jì)在進(jìn)行

3、了總體布置草圖設(shè)計(jì)以后，就可以在其確定的基本尺寸的基礎(chǔ)上進(jìn)行造型設(shè)計(jì)了。汽車的造型設(shè)計(jì)現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車研發(fā)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，包括外形和內(nèi)飾設(shè)計(jì)兩部分。而造型設(shè)計(jì)過(guò)程也分為設(shè)計(jì)和模型制作兩個(gè)階段。汽車造型設(shè)計(jì)師根據(jù)要設(shè)計(jì)的車型，首先收集同類車型的圖片資料，對(duì)同類1車型進(jìn)行造型上的比較，根據(jù)這些車型在市場(chǎng)上的受歡迎程度，總結(jié)出目前的流行的一些設(shè)計(jì)趨勢(shì)以及時(shí)尚元素，作為設(shè)計(jì)的主題或關(guān)鍵詞。比如簡(jiǎn)潔、復(fù)古、前衛(wèi)等詞語(yǔ)。設(shè)計(jì)階段包括設(shè)計(jì)草圖和設(shè)計(jì)效果圖兩個(gè)階段，設(shè)計(jì)草圖是設(shè)計(jì)師快速捕捉創(chuàng)意靈感的最好方法，最初的設(shè)計(jì)草圖都比較簡(jiǎn)單，它也許只有幾根線條，但是能夠勾勒出設(shè)計(jì)造型的神韻，設(shè)計(jì)師通過(guò)設(shè)計(jì)大量的草圖

4、來(lái)盡可能多的提出新的創(chuàng)意。每個(gè)設(shè)計(jì)師都會(huì)對(duì)少數(shù)幾個(gè)自己認(rèn)為比較好的草圖進(jìn)行完善，包括繪制多個(gè)角度的草圖，進(jìn)一步推敲車身的形體，突出造型特征等等。最初的草圖形體是比較簡(jiǎn)練的，只強(qiáng)調(diào)部分的特征線，如圖 5 一 2。而后來(lái)的深入設(shè)計(jì)草圖則比較完整的表達(dá)了車身的整個(gè)形態(tài)。當(dāng)草圖繪制到了一定階段后，設(shè)計(jì)工作室內(nèi)部會(huì)進(jìn)行一次討論，設(shè)計(jì)室負(fù)責(zé)人 (比如設(shè)計(jì)總監(jiān) )將從設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)草圖中挑出幾個(gè)相對(duì)較好的創(chuàng)意，進(jìn)行深入的設(shè)計(jì)。接下來(lái)就是繪制被選中的草圖的精細(xì)設(shè)計(jì)效果圖，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展，以及其所帶來(lái)的方便和快捷，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師開始使用各種繪圖軟件進(jìn)行效果圖的繪制。主要的繪圖軟件有photoshop、

5、Painter 以及川 iassketchbook等。【 25設(shè)計(jì)師繪制精細(xì)效果圖的目的是為了讓油泥模型師或者數(shù)字模型師(其使用 3D 軟件將設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)由效果圖變?yōu)? 維的電腦數(shù)據(jù)模型，這種模型能夠直接將數(shù)據(jù)輸入5 軸銑削機(jī)，銑削出油泥模型)看到更加清晰的設(shè)計(jì)表現(xiàn)效果，以便保證以后的模型能夠更好的與設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖相一致。設(shè)計(jì)效果圖繪制完畢以后要進(jìn)行一次評(píng)審，這次評(píng)審會(huì)決定讓其中的幾個(gè)方案進(jìn)行1:5的油泥模型制作。對(duì)設(shè)計(jì)方案效果圖進(jìn)行評(píng)審以后就要開始制作模型了，一般有3 一 5 個(gè)甚至更多方案會(huì)被選中進(jìn)行1:5 的小比例模型制作，制作小比例模型主要是為了節(jié)約成本以及節(jié)省時(shí)間，此外在1:5 的

6、模型上比較容易準(zhǔn)確把握住造型的特征。一般的汽車廠家都會(huì)使用油泥作為材料來(lái)制作小比例模型，主要是因?yàn)槠淙菀仔薷?，便于在模型制作階段不斷完善。傳統(tǒng)的全尺寸油泥模型都是完全由人工雕刻出來(lái)的，這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且模型質(zhì)量不能得到很好的保證，制作一個(gè)整車模型大約要花上3 個(gè)月左右的時(shí)間，現(xiàn)在隨著技術(shù)的進(jìn)步，各大汽車廠家的全尺寸整車模型基本上都是由5 軸銑削機(jī)銑削出來(lái)的，油泥模型師只需要根據(jù)設(shè)計(jì)師的要求對(duì)銑削出來(lái)的模型進(jìn)行局部的修改就可以了，這種方法制作一個(gè)模型只需要1 個(gè)月甚至更少的時(shí)間。油泥模型制作完畢后，根據(jù)需要將進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)以測(cè)定其空氣動(dòng)力學(xué)性能;為了更直觀的觀察模型通常進(jìn)行貼膜處理，以便檢查表面

7、質(zhì)量和產(chǎn)生逼真的實(shí)車效果。這時(shí)要進(jìn)行一次全尺寸模型的評(píng)審會(huì)，從中選出最終的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其提出一些修改意見。油泥模型師根據(jù)修改意見調(diào)整油泥模型，修改完畢后再次進(jìn)行評(píng)審，并最終確定造型方案，凍結(jié)油泥模型。至此造型階段全部完成，項(xiàng)目進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段。外一種是由數(shù)字模型師先根據(jù)設(shè)計(jì)效果圖在ahas， CAT 認(rèn)等軟件里先建造出 3 維數(shù)字模型然后由銑削機(jī)銑削出油泥模型，然后經(jīng)油泥模型師進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)2整。當(dāng)然在油泥制作過(guò)程中設(shè)計(jì)師必須全程跟蹤指導(dǎo)，以確保油泥模型能夠符合自己的設(shè)計(jì)意圖。圖 5 一 3 是奧迪丁 1，的油泥模型造型。在油泥模型造型凍結(jié)后，將采用激光掃描儀掃描油泥模型，獲取汽車外表面造型的空

8、間點(diǎn)云數(shù)據(jù)，基于alias 或 CAT 認(rèn)軟件導(dǎo)入點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)汽車外表面造型建立三維數(shù)字模型，在這里我們稱之為A 級(jí)表面 (ClassA) ， ClassA 曲面是由 C 燈認(rèn)軟件開發(fā)商 DassaultSystem 公司提出的新概念，主要是指車身零件中對(duì)外觀和形狀要求極高的曲面。 【 23 現(xiàn)在，我們把整個(gè)汽車車身外表面造型都納入了 ClassA 曲面的范圍之內(nèi)了。在這里我們先了解一下 ClassA 的含義 :(1) 曲面片由 B 樣條方法 (包括 NURBS 和 Bezier 方法 ) 描述，節(jié)點(diǎn)向量采用累加弦長(zhǎng)參數(shù)化法 ;(2) 曲面在 u，v 方向上次數(shù)在三次 (四階 )至七次 (八階

9、 )之間，最高不要大于九次 (十階 );(3) 相鄰曲面片滿足 GZ 連續(xù) (曲率過(guò)渡均勻，至少滿足 Gl ，特殊要求滿足G3);仔 )大的曲面片為全凸的(法方向指向曲面同側(cè))。從 CATIAvs 版本開始，軟件中新增加了ACA(AutomotiveClassA)模塊，專 用于 ClassA 曲面的設(shè)計(jì)。在車身 ClassA 建模過(guò)程中，要遵循一個(gè)曲面分塊原則，曲面片劃分的準(zhǔn)則如下。(l) 在曲面曲率變化較小或比較均勻的地方，曲面片可以劃分得少一些。有些曲面雖然較大，因其曲率變化均勻，可將其視為一張曲面去造型; 45(2) 在曲面曲率變化較大或曲率變化不均勻的地方，尤其對(duì)曲率急劇變化的部位 (

10、如圓弧與直線的連接部分 )，應(yīng)將曲面分解為幾個(gè)曲面片分別造型， 381 然后再進(jìn)行拼接，否則易形成皺紋面，這在車身造型中是不允許的;(3) 使劃分后的曲面片型值點(diǎn)越少越好，但前提是要保證型值點(diǎn)能夠控制曲面的形狀 ;( )使劃分后的曲面片盡量為四邊形域曲面，減少三邊封閉的退化曲面。1201CAT 認(rèn)軟件 Class 一 A 曲面造型功能介紹1 曲面生成功能(1) 簡(jiǎn)單曲面生成功能該功能可以利用兩個(gè)點(diǎn)生成平面片，選取的兩個(gè)點(diǎn)作為生成平面片的角點(diǎn);也可以利用四個(gè)點(diǎn)生成簡(jiǎn)單曲面片，這些曲面u、 v 方向可賦予相應(yīng)的階值，它是曲面修改變形的基礎(chǔ)。3(2) 填充曲面接下來(lái)基于CATL 氣軟件的了曲面的光順

11、評(píng)價(jià)和檢查工具，闡述車身曲面設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的基于曲率的方法和基于光照模型的方法，解釋這些評(píng)價(jià)與檢查方法的原理，并以作者本人光順某轎車翼子板的過(guò)程為實(shí)例作以驗(yàn)證。運(yùn)用 CAT 認(rèn)軟件的幾何分析功能對(duì)我們建立的車身外表面造型數(shù)字模型進(jìn)行分析和技術(shù)評(píng)價(jià)，以確保所生成的曲線或曲面滿足設(shè)計(jì)者的要求。CATL 氣有以下幾種分析工具:1.環(huán)境映像分析(EnvironmentMa 即 i 吃 )該功能是通過(guò)樣本環(huán)境圖像投影到曲面上而得到的映像來(lái)分析曲面質(zhì)量的一種分析方法，如圖6 一 1。42.曲面斑馬線分析檢查斑馬線檢查是指在被檢查的曲面上生成黑白相間的條紋線來(lái)檢查曲面質(zhì)量的方法，它是一種檢查曲面質(zhì)量的最常見的方法之一。【 34，如在被檢查的曲面上生成分布均勻的斑馬線，則表明被檢查的曲面是光順的