汽車車身設(shè)計(jì)方法探討

蔣慶慶 楊楊

摘 要：在現(xiàn)在汽車行業(yè)的發(fā)展中，車身是汽車的四大總成之一，隨著汽車服務(wù)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大和需求日益多樣化、個性化車身設(shè)計(jì)己后來居上逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。目前，車身造型設(shè)計(jì)正朝著縮短設(shè)計(jì)周期提高設(shè)計(jì)質(zhì)量降低開發(fā)成本及提高汽車產(chǎn)品的市場競爭力的方向不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車車身；設(shè)計(jì)方法；發(fā)展趨勢；策略

隨著生活水平的提升，使汽車成為日常生活中的普遍交通工具，對于人們的生產(chǎn)生活有著直接的影響，因而在汽車車身設(shè)計(jì)的過程中，對質(zhì)量進(jìn)行有效地控制，可以保證人們擁有良好的使用感受，促進(jìn)汽車制造行業(yè)的高速發(fā)展。

1 汽車車身設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求

車身作為汽車整體機(jī)構(gòu)的重要部分，包括對側(cè)圍、頂蓋以及車身底板與后圍的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行汽車車身的設(shè)計(jì)過程中，必須要綜合性地對汽車空間、人機(jī)工程等進(jìn)行全方位的考慮，切實(shí)地保證汽車的基本功能。在完成基本功能的設(shè)計(jì)工作之后，應(yīng)當(dāng)對汽車車身的相關(guān)性能進(jìn)行提升，滿足汽車的耐久要求，這與汽車的使用時間有著直接的聯(lián)系。同時，設(shè)計(jì)者也必須要對汽車的安全性能進(jìn)行考慮，車身的安全帶強(qiáng)度、碰撞性能以及座椅強(qiáng)度與之具有直接的聯(lián)系。汽車車身的強(qiáng)度也必須要滿足使用者在實(shí)際使用過程中的要求，包括對頂蓋抗壓能力的設(shè)計(jì)以及局部剛性的設(shè)計(jì)，這些都與汽車的使用性能有著直接的聯(lián)系。事實(shí)上，汽車的整體性能好壞與其在制造過程中使用的部件質(zhì)量有著直接的聯(lián)系，因而制造者在制造過程中必須要對汽車零配件質(zhì)量進(jìn)行有效地提升，保證所使用的零配件可以滿足汽車長期使用的要求，這樣才能提及對汽車車身設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求。在汽車車身設(shè)計(jì)的實(shí)際過程中，設(shè)計(jì)者需要結(jié)合汽車實(shí)際使用的性能要求以及時長限制，對汽車的使用強(qiáng)度進(jìn)行有效地考量，從而結(jié)合相關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則就會造成所制造的汽車與其目標(biāo)客戶的使用需求無法得到有效的滿足，導(dǎo)致汽車車身設(shè)計(jì)沒有起到其應(yīng)有的作用，浪費(fèi)相關(guān)建材的使用，造成對多種資源及人員設(shè)計(jì)的浪費(fèi)。

2分析車身設(shè)計(jì)的其它重點(diǎn)要求

車身設(shè)計(jì)，也就是對車身的各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)，合理的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的目的是為了在滿足基本的功能需求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)造型更加的完美，美觀性較強(qiáng)，車身的性能好，空氣動力特性比較好，并且生產(chǎn)是比較簡單的，維護(hù)拆裝比較方便。在外形以及結(jié)構(gòu)上，車身殼體是由許多具有空間曲面外形的大型覆蓋件組成的。所以在進(jìn)行車身外形設(shè)計(jì)的時候，考慮的因素有很多，其一就是要保證車身的基本功能需求，再者就是要保證整體的協(xié)調(diào)性以及美感，在進(jìn)行車身覆蓋件的設(shè)計(jì)的時候，需要保證其具有比較高的互換性以及準(zhǔn)確性，工藝性能指標(biāo)要求也比較高。因此，要求車身表面上的各點(diǎn)連成的曲線必須在橫向以及縱向這兩個截面上反復(fù)進(jìn)行協(xié)調(diào)，以此來保證整個曲面的光滑度。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在進(jìn)行車身樣圖的設(shè)計(jì)的時候必須要采用網(wǎng)格來表示，這種設(shè)計(jì)的方式不能夠僅僅依靠圖紙就將其車身準(zhǔn)確，科學(xué)的表示出來，而必須加以實(shí)體模型的方式進(jìn)行。換句話來講就是對車身這樣復(fù)雜的空間曲面外形需要采取一套特殊的實(shí)物來進(jìn)行模擬以及“移形”的辦法來進(jìn)行表達(dá)，從而確定車身的設(shè)計(jì)是否合理。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備以及投產(chǎn)的過程中，做出實(shí)物能夠更好的對圖樣進(jìn)行有關(guān)的補(bǔ)充，這樣能夠更好的保證零部件之間的協(xié)調(diào)性。以上所說的這么多的特點(diǎn)就決定了車身設(shè)計(jì)與車其他三個部分中成體系的工作方法之間是存在區(qū)別的，車身設(shè)計(jì)這種方法屬于逆向工程。

3基于CAX的現(xiàn)代汽車車身設(shè)計(jì)方法

一般認(rèn)為，基于各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAX）的車身設(shè)計(jì)方法為現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法主要分為兩個階段，其一就是概念設(shè)計(jì)，其二是過程設(shè)計(jì)。這種車身設(shè)計(jì)方法主要是利用計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)方法（也就是 CAGD）方法來進(jìn)行車身幾何造型設(shè)計(jì)，主要利用的工具就是計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)來對車身模型進(jìn)行仿真以及設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件來對模型表面的所有曲線以及曲面信息來進(jìn)行設(shè)計(jì)以及分析，這個模型將被作為一個主模型來取代傳統(tǒng)車身設(shè)計(jì)中的立體模型?，F(xiàn)代的產(chǎn)生設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有一定的地方是相似的，相似點(diǎn)主要是包括利用人工來進(jìn)行圖形的繪制，然后利用油泥來進(jìn)行模型的雕塑，最后利用二坐標(biāo)測量技術(shù)對雕塑的模型的表面的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行測量。與傳統(tǒng)方法的區(qū)別就在于車身設(shè)計(jì)師利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立，建立好數(shù)學(xué)模型之后還需要適當(dāng)?shù)膶δＰ瓦M(jìn)行調(diào)整，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)數(shù)據(jù)模型調(diào)整好之后，就需要將模型直接進(jìn)行加工，設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)方法，不僅僅能夠提高設(shè)計(jì)效率，還能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有限元分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析等等集中在一個平臺之上，這樣就能夠保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性并且設(shè)計(jì)。工藝以及檢驗(yàn)人員使用的數(shù)據(jù)資源是相同的，這樣的設(shè)計(jì)方法能夠很好的保證設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的質(zhì)量問題，還能縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)的精度?，F(xiàn)代汽車車身設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下的四個方面：

（1）以計(jì)算機(jī)中的三維實(shí)體模型替代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主模型，這樣就能夠很好的節(jié)約人力資源以及財(cái)力資源，更好的提高效率；

（2）這樣提高汽車產(chǎn)品規(guī)劃時的可信度，這樣能夠更好的保證設(shè)計(jì)流程的連貫性，減少時間的浪費(fèi)。

（3）現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法，在很大程度上是依托于計(jì)算機(jī)的，由于計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度快，準(zhǔn)確度高，這就會使整個車身設(shè)計(jì)的時間周期減少，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量以及效率。就現(xiàn)在的情形看來，日前用于車身設(shè)計(jì)的 CAD/CAM 系統(tǒng)能夠根據(jù)三維實(shí)體模型自動生成二維的車身圖紙以及用于數(shù)控加工的代，并且當(dāng)三維的模型發(fā)生變化的時候，系統(tǒng)就會自動的進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改等等。在進(jìn)行車身設(shè)計(jì)的時候，各個環(huán)節(jié)，各個模塊都是息息相關(guān)的。車身設(shè)計(jì)人員利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法能夠更好的發(fā)揮自身的優(yōu)勢，不斷的利用自身的獨(dú)特的思維來進(jìn)行車身模型的改進(jìn)。這個過程耗費(fèi)的時間少，可行性高。

（4）利用現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)方法，還能不斷的改進(jìn)車身造型，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，利用 CAD/CAM 軟件來進(jìn)行車身三維模型的搭建，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)設(shè)計(jì)出來的各種造型進(jìn)行對比，從而更好的挑選出適合的，好的，符合消費(fèi)者審美觀，需求觀的方案。

4車身設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢

當(dāng)代轎車車身已由傳統(tǒng)的車駕式結(jié)構(gòu)向整體無架結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)化，這是一種緣于飛機(jī)的應(yīng)力薄殼結(jié)構(gòu)，質(zhì)輕而強(qiáng)度非常高。與車架式車身相比，重量減輕了400KG以上，而車身內(nèi)部空間切絲毫未減少，甚至還有擴(kuò)大。

（1）氣流造型依然是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

從汽車行駛速度造成的空氣阻力來看，汽車的百年發(fā)展史，其實(shí)質(zhì)就是汽車如何克服氣動阻力的發(fā)展過程，車身的造型進(jìn)步則生動地演繹著這個變化經(jīng)歷?？梢院敛豢鋸埖卣f，在與氣動阻力做斗爭過程中推動了汽車車身的進(jìn)步和開發(fā)。

氣流造型的開發(fā)研究重點(diǎn)是最優(yōu)化設(shè)計(jì)，大體上可分為兩方面的技術(shù)工作：一是氣動造型的局部最優(yōu)化設(shè)計(jì)，另一方面是氣動造形的整體最優(yōu)化設(shè)計(jì)。前者任務(wù)是確定車身的基本造型，必須達(dá)到車身的制造工藝學(xué)、人體工程學(xué)、美學(xué)及其他相關(guān)學(xué)科的各方面要求，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行車身的局部修改，增加空氣動力附加裝置，實(shí)現(xiàn)減少氣動阻力和提高行駛穩(wěn)定性的目的。而整體最優(yōu)化工作的任務(wù)則是根據(jù)高氣動穩(wěn)定性和低氣動阻力的流線型要求，最終完成實(shí)用化車型的整體布置。由于兼顧局部和整體的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，使車身美感和科學(xué)性達(dá)到和諧統(tǒng)一，從而追求車身造型的完美性和最優(yōu)化。

（2） 定制車身是發(fā)展趨勢

絢麗多姿和個性鮮明的車身，是二十一世紀(jì)車身發(fā)展的趨勢，這既符號人類對美學(xué)、對個性的追求。這才真正標(biāo)志著百年的汽車技術(shù)趨于成熟，體現(xiàn)了汽車產(chǎn)品的最終目的。展望未來，定制汽車車身是時代的特征和潮流，顧客不但可以自己選擇車身的圖案和造型，并以此進(jìn)行定制生產(chǎn)，體現(xiàn)鮮明的個性和多樣性。

5結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，國民生活素質(zhì)不斷提升，國內(nèi)對汽車的需求不斷增加，同時對汽車的各項(xiàng)性能提出更高的要求，因此如何設(shè)計(jì)出符合社會大眾的汽車呢？這是每個汽車設(shè)計(jì)員必修課，現(xiàn)代汽車車身要求具有很高的防撞抗沖擊能力，以及高度的清潔性、舒適性和智能性。

參考文獻(xiàn) ：

[1] 劉現(xiàn)允.論以輕量化為主的專用汽車車身優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].時代汽車，2017（04）.

[2] 吳忠來.如何優(yōu)化設(shè)計(jì)汽車車身結(jié)構(gòu)安全部件材料的探討[J].科技展望，2016（09）.