曲率对车身A级曲面控制顶点排列的影响

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汽车车身A面的基本曲面边界问题研究

汽车车身A面的基本曲面边界问题研究汽车设计中，车身是最基本的部件之一。

作为整车设计的关键组成部分之一，车身设计考虑的因素非常多，需要考虑诸如风阻、空气动力学、审美和空间利用等诸多因素。

其中，车身A 面曲面的边界问题是关注的重点之一。

本文将从基本概念、方法和挑战三方面对汽车车身A面曲面的边界问题进行研究。

一、基本概念在汽车设计中，曲面边界是车身表面的一些关键线条。

在进行整个车身设计时，曲面边界是非常重要的，因为它们直接影响到汽车外观的最终效果。

因而，设计师们为了能够细致的掌控汽车各个曲面的设计难度，一般将车身分为曲面面和边界线两个部分，分别进行设计。

在A面曲面的设计中，曲面边界则是设计师们考虑的重点之一。

曲面边界主要是指车身外形的边缘，能够影响到整个车辆外形的流线性。

通常，车身A面曲面边界问题涉及到的问题是如何避免边界过渡不自然、如何控制形状否定、如何与其他外形要素衔接协调等。

二、方法车身A面曲面设计中，曲面边界的设计方法有若干种。

其中最主要的方法可能是通过趋近法、靠近法和偏离法来进行。

趋近法指的是通过使用某些曲面类之间进行逐步趋近曲面边界的方法。

这里的曲面类包括周期类、有理Bezier曲面类、有限元分析方法和B样条曲面等。

靠近法指的是在某些局部面积域内应用合理的曲面修剪技术和过渡技术以更为简单的方式输出被权衡考虑多次的曲面边界。

偏离方法是一种由齿轮外形学派来实现曲面边界的方法。

在这种方法中，曲面边界会跟随某种特定的形状，通常是随着车辆尺寸变化而发生变化。

同时还可以在建立参数化模型的实践过程中推导所需各项参数方程，以实现更优化的解决方案。

三、挑战尽管车身A面曲面边界问题的解决方法已经被越来越优化，但仍然面临着一些挑战。

这些挑战包括如下几个方面：1.车身A面曲面边界问题的解决方案需要考虑到多种跨区域及多维的客观条件，这导致了曲面边界的设计难度显著提高。

2.由于车身A面设计需要考虑多项元素的复杂性，因而导致车身曲面边界设计问题的解决方案需要具备高度的组织管理能力和供应链管理能力。

对于A级曲面的理解（一）

对于A级曲面的理解（一）做冲压的伙伴，也经常需要去应对零件的表面缺陷问题。

所谓知己知彼百战不殆，如果我们能够深刻的理解A级曲面的定义，了解质量对冲压件表面的管控的原因，则可以更好的应对问题，更好的解决问题，更好的为企业服务。

A级曲面概念适用于汽车开发领域，在整个汽车开发的流程中，有一称为Class-A Engineering的工程阶段，该阶段的重点工作是：确定汽车曲面的品质可以符合A级曲面的要求。

设计阶段做到A级曲面的要求，制造过程中则需要将这些图纸的定义转化为现实的零件，且仍能够满足设计定义。

A级曲面，虽然更多的是一种美学的要求，但是为了能够更好的管控和评价，在设计阶段，从数学和几何上要求如下：相邻曲面间间隙G0在 0.005mm 以下，切率改变G1在0.16度以下，曲率改变G2在0.005 度以下，符合这样的标准才能确保钣金件的环境反射中大概率不会出问题。

若不能满足A级曲面，则用户会感受到汽车的表面的光影不顺，特别是在某些特定的光线下，能够明显的感觉到车子外观存在缺陷，从而对车子的品质产生质疑。

A级曲面包括多方面评测标准，比如说反射是不是好看、顺眼等等。

当然，G2可以说是一个基本要求，因为G2以上才有光顺的反射效果。

但是，即使G3了，也未必是A级曲面，也就是说有时虽然连续，但是面之间出现褶皱，此时就不是A级曲面。

进一步讲：A级曲面必须是G2以上连接，但G3连续的面不一定是A级曲面。

A级曲面有可能是曲率不连续的，如果那是设计的意图，甚至有可能切线不连续,如果设计意图是一处折痕或锐边（而通常注塑或冲压不能有锐边，因此A级曲面一定是切线连续的）。

汽车业也有这种简单的分类法：A级曲面指的是车身外表面及白车身；B面指的是不重要表面，比如内饰表面等；C面指的是不可见表面。

但是现在随着现代美学的发展及舒适性要求的日益提高，对汽车内饰件也提到了A级曲面的要求。

不同汽车厂商对于A级曲面的要求也不尽相同。

随着美学和舒适性的要求日益提高，对汽车内饰件也提到了A级曲面的要求。

何谓A级曲面的评定标准

何謂A級曲面的評定標準汽車外形設計對曲面的評定標準分為A、B、C3級。

A級要求最高，反射評定不可以出現變異，對於車身來說，一般指車身外表可見件及內飾可見件，如頂蓋，發動機罩外板，葉子板、保險桿及內飾儀錶板等部件。

B級是指地板等大型不可見件。

C級主要是結構撐件，如支架等。

關於A-class surfaces，涉及曲面的類型的二個基本觀點是位置和質量。

．位置—所有消費者可見的表面按A-Surface考慮。

汽車的console（副儀錶台）屬於A-surf，內部結構件則是B-surf。

．質量—涉及曲面拓撲關係、位置、切線、曲面邊界處的曲率和曲面內部的patch 結構。

有一些意見認為“點連續”是C類，切線連續是B類，曲率連續是A類。

而我想更加適當地定義為C0、C1和C2，對應於B樣條曲線方程和它的1階導數（相切=C1）和它2階導數（曲率=C2）。

因此一個A-surf有可能是曲率不連續的，如果那是設計的意圖，甚至有可能切線不連續,如果設計意圖是一處折痕或銳邊,（而通常射出或沖壓不能有銳邊，因此A-surf一定是切線連續(C1)的)。

第二種思維以汽車公司和白車身製造方面的經驗為基礎，做出對A-surf更深刻的理解。

他們按獨立分類做出了同樣的定義。

1.物理定義：A-surf是那些在各自的邊界上保持曲率連續的曲面。

曲率連續意味著在任何曲面上的任一"點"中沿著邊界有同樣的曲率半徑。

曲面是挺難做到這一點的，切線連續僅是方向的連續而沒有半徑連續，比如說倒角。

點連續僅僅保證沒有縫隙，完全接觸。

事實上，切線連續的點連續能滿足大部分基礎工業（航空和航太、造船業、BIW等）。

基於這些應用，通常並無曲率連續的需要。

2.根據定義：A-surf是那些在產品中可見的有特定物理意義的曲面。

A-surf首先用於汽車，並在消費類產品中漸增（牙刷，PDA，手機，洗衣機......等）。

同時它也是美學的需要，在真實世界裡，曲率連續是無處不在的，是主旋律．點連續（也稱為G0連續）在每個表面上生產一次反射，反射線成間斷分佈。

汽车车身曲面光顺中控制顶点的排列

汽车车身曲面光顺中控制顶点的排列随着科技的不断发展，汽车的设计也越来越注重美学，这也促进了汽车车身曲面的光顺化。

汽车车身曲面的光顺化能够提高车辆的空气动力学性能和外观美感，具有至关重要的意义。

而在汽车车身曲面的光顺中，控制顶点的排列显得尤为重要。

控制顶点，即表示汽车车身曲面的关键位置的点。

控制顶点的排列影响着车身的光顺度、曲率连续度等关键指标。

因此，在设计汽车曲面时，在决定控制顶点的排列时，需要考虑如下因素。

首先，需要考虑到车身曲率的变化。

车身曲率会随着曲线的变化而不断变化。

因此，在控制顶点的排列中，需要遵循曲率变化的规律，将控制顶点沿曲线分布，以确保车身曲面尽可能地光顺。

其次，需要考虑车身曲面的整体平滑程度。

在排列控制顶点时，需要考虑整车车身曲面的光顺程度和连贯性，避免控制顶点的过多或不足造成外观不自然的情况。

同时，还需要注意控制顶点的密度，不宜过于密集，否则可能会影响汽车整体造型的美观度。

第三，需要考虑车身细节。

在控制顶点的排列中，还需要考虑到车身细节部件的曲面，如车门、天窗、进气口等。

这些细节部件的曲面也需要光顺，为此，需要在它们的曲线中加入一些关键控制顶点以使其光顺。

最后，需要利用计算机辅助设计（CAD）技术进行优化。

在汽车车身曲面的光顺设计中，计算机辅助设计技术十分关键。

通过 CAD 技术，可以对控制顶点进行快速排列和优化，以达到车身曲面尽量光顺连续的效果。

总之，在汽车车身曲面的光顺设计中，控制顶点的排列是一个关键问题，需要遵循曲率的变化，考虑车身曲面整体平滑程度和细节，利用计算机辅助设计技术进行优化。

只有这样，汽车车身曲面才能光顺自然，更具美感和科技感。

作为汽车设计中最为关键的一环，汽车车身曲面的光顺设计在很大程度上决定了汽车外观的美感和风格，并且会对车辆空气动力学性能产生直接的影响。

在设计汽车车身曲面的过程中，控制顶点的排列是非常关键的一个环节。

控制顶点的排列决定了汽车车身曲线的光顺程度和连贯性。

汽车车身曲面光顺中控制顶点的排列

ＹｕＪｙｉｅ，ＸｕＪａｈａｉｃｕｎ，Ｌ，ＹｉｎｆｉＤｉｎＹｏｇｕ
（ｈｎｏｇＵｉｅｓｔｆＴｃｎｌｇ）Ｓａｄｎｎｖｒｉｏｅｈｏｏｙｙ
【ｓａｔＡｒｙｇｒｌｏｕｏｂｄｕａｅｃｎｒｅｉｓｉｇｅｈａｅｃｏｄｎｅｒｐｅｅｔｉＡｂｔｃ］ｒｉｕｅｆｔｏｙｓｒｃｏｔｌｒｃｓｉｎｉｔｅｐｐｒｃｒｉｇｔｔｅｒｓｎａｏｒａｎａｆｏｖｔｅｖｎａｏｈｔｎ
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曲面的表示方法有Ｂｚｒ６ｉ方法和Ｂ样条方法。ｅ
｝金项目：东省自然科学基金（Ｒ００Ｌ０）（Ｒ０９Ｍ０４资助项目。基山Ｚ２１Ｅ０２Ｚ２０Ａ１）
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ａｄｇｏｔｃｃｎｉｕｔｏｄｔｎｏｕｏｂｄｕａｅｎｓｖｒｅｉａｅｅａｌ．ｈｅｕｔｈｗｔａｎｏｄｒｎｅｍｅｒｏｔｉｃｎｉｏｆａｔｏｙｓｒｃ，ａｄｉｅｆｄｗｔｃｓｘｍｐｅＴｅｒｓｌｓｏｈｔｒｅｉｎｙｉｆｉｉｈｓｉｔｍｐｏｅｔｅｂｉｉｇｅｆｉｎｙａｄｑａｉｆＣａｓｕｆｃｆａｔｏｙｔｅｓｒｃｅｂｉｈｌｕｅｂｕｄｒｏｉｒｖｈｕｌｎｆｃｅｃｎｕｌｙｏｌｓ—Ａｓｒａｅｏｕｏｂｄ，ｈｕｆｅｔｂｕｌｓａｌｓｏｎａｙｄｉｔａｏｔｃａａｔｒｓｉｆｐｉｔｃｏｄｔｉｔｂｔｏｔｌｖｒｃｓｍｅｎｈｌｅｎｅｓｙｏｏｔｌｖｒｃｓａｃｒｉｇｔｈｒｃｅｔｏｏｎｌｕｏｄｓｒｕｅｃｎｒｅｔｅ，ｉｃｉｏｉａｗｉｄｆｅｄｎｉｆｃｎｒｅｔｅｃｏｄｎｏｅｉｔｏｉｃｒａｕｅｃａｇｆｐｉｔｃｏｄｕｖｔｒｈｎｅｏｏｎｌｕ；ｔｅａａｆｃｎｒｌｖｒｃｓｂｔｅｈｌｎｉｇｓｒａｅｈｌｂｓｉｅｔａｓｈｒｙｏｏｔｅｔｅｅｗｅｎｔｅｂｅｄｎｕｆｃｓｓａｌｅａｄｎｉｌａｏｉｃ

汽车车身A级曲面的表示与次数选择

汽车车身A级曲面的表示与次数选择作为一种新颖的设计展示形式，汽车车身曲面已经在汽车设计领域中具有了重要的地位。

其中，A级曲面是一种被广泛使用的汽车设计曲面之一。

本文将介绍A级曲面的表示方法以及相应的次数选择问题。

A级曲面是一种最基础的汽车设计曲面，通常用于车身表面的主要曲线、连续曲面联通和型式线的设计。

A级曲面的特点在于其表面的连续性和光滑度，设计人员需要通过合理的曲面构建和优化来达到这一点。

表示A级曲面的方法和次数选择会影响到车身设计的效果和质量。

曲面表示方法目前，常见汽车车身曲面的表示方法包括：1. Bézier曲线Bézier曲线是基于多项式函数的一种数学方法，它能够通过少量控制点来构建连续光滑的曲线。

它被广泛应用于汽车车身曲面设计中，可以通过调整控制点的位置来实现曲线的精细调整和优化。

2. NURBS曲线NURBS曲线是非均匀有理B样条曲线的缩写，是一种比Bézier曲线更高级的曲线构造方法。

同样可以通过少量控制点来构建光滑的曲线，但相比于Bézier曲线，NURBS曲线更具有精确性和自由度，能够更好地实现曲面的优化和参数化管理。

3. 曲面拟合曲面拟合是通过对一组离散点进行曲面近似求解的方式，可以通过调整离散点的位置和权重来实现曲面的优化和精细调整。

曲面拟合的优势在于可以快速处理不规则曲面和复杂形式的汽车设计。

曲面表示次数选择表示A级曲面的次数通常会影响到车身曲面的精细度和流畅感。

通常的选择方法有以下几种：1. 3次曲面3次曲面是指由三次多项式函数组成的曲面，通常用于大致的曲面布局和分块设计。

具有计算速度快和精度较低的特点，但不适用于精细和低误差的曲面设计。

2. 4次曲面4次曲面由四次多项式函数组成的曲面，可以更好地达到曲面的精细度和光滑性，适用于大多数的汽车车身设计。

3. 高次曲面高次曲面拥有更高的曲面精度和更流畅的曲线特点，通常可以满足更为精细的曲面设计需求。

汽车设计-A级曲面(A-Class Surface)模型设计质量规范模板

XX公司企业规范编号xxxx-xxxx汽车设计-A级曲面（A-Class Surface）模型设计质量规范模板A级曲面模型设计质量规范1 范围本规范规定了使用计算机软件（Alias或CATIA V5）构建A-Class Surface曲面数字模型所遵循的质量技术要求。

2 术语和定义下列术语和定义适用于本规范。

曲面Surface数学点的集合，它是在平面（R2）的一个连通子集上定义的连续函数图像。

A级曲面A-Class Surface造型外表面数字模型的一种，满足特定的技术质量要求，用于表示最终冻结的造型外表面。

曲面连续性Surface Continuity在使用多个小块曲面构建大的曲面时，在两个和两个以上曲面进行拼接边界处存在的几何位置关系。

一般用到的有位置连续（G0）、相切连续（G1）、曲率连续（G2）、曲率变化率连续（G3）。

曲线阶数曲线数学表达多项式的最高次幂就是曲线的阶数（Degree），等于该曲线控制点数（Order）减一。

曲线控制点（CV）与控制边（Hull）曲线的直观表达一般用控制点来表示的，两个相邻控制点的连线就是控制边（Hull）。

如图1所示。

曲线Span用来描述曲线特定位置分段数字信息，可以简单的理解为曲线的段。

曲线可以是单段（1 Span）多次的，也可以是多段（N Spans）多次的。

如图1所示，图1中的曲线就是多段（N Spans）多次。

图1 曲线基本信息图曲面块Patch在使用曲线构建曲面过程中，形成曲面的U、V方向上曲线的Span数的乘积就是曲面的Patch数，也相应把曲面分成若干个曲面块（Patch）。

如图2所示。

图2 曲面基本信息图3 A-Class Surface曲面数字模型质量要求3.1公差要求3.1.1曲线间隙：=0mm。

3.1.2曲面间隙：≤0.003mm；3.1.3曲面相切角度偏差：≤0.1Grad（圆角处：≤0.5Grad）。

3.1.4没有边长小于1mm的微小曲面。

关于汽车A面设计的一些原则

关于汽车A面设计的一些原则作者：宁艳梅来源：《科学大众·教师版》2016年第02期摘要：A面即是外造型，是你汽车上所能见到的所有外观件的外表面。

搞数据就是做3D 数据模型，遮阳板的安装结构一般是无法在外观上见到的，A面是由设计公司提供，但是里面的安装结构是由供应商（就是你们公司）或者是设计公司来负责设计。

关键词：A级曲1.所有特征都必须具有可扩展性和可编辑性。

2.所有特征都必须分解成单凸或单凹特征。

3.所有特征面的光顺保证2阶导数以上连续。

4.所有特征线（面）函数必须小于6阶。

5.所有特征间的连接要2阶导数以上连续（曲率连续）。

6.所有特征间的连接偏差小于0.0001。

7.一块大面上多特征拼接的，建模默认误差小于0.0001，角度误差小于0.01度。

8.单一特征面的建模默认误差小于0.00001，角度误差小于0.001度。

9.造型决定的不同特征形状可不要求曲率连续或相切连续。

10.在不能保证大特征面如上质量情况下，宁可牺牲边界线或缝线或特征连接，特征的连续保证相切连续（角度误差小于0.1度）。

11.不明显的局部特征过渡区（如A柱下端与翼子板过渡区），允许曲率不连续，但要保证相切连续。

12.外观特征筋线倒角R2～R5仪表板边界相交倒角R5～R10。

13.顶盖、发动机盖、行李箱盖，与侧围做大面相交，然后以交线为中心，依据点云特征，进行曲率或相切连续。

14.大于R10的倒角，要考虑搭桥，保证曲率连续。

15.为获得A级曲面、允许与点云误差±5mm。

16.零件边界线必须光顺。

17.一块大面如果在两头曲率变化太大（相差2倍以上），必须分开特征，然后与主曲面拼接，拼接精度偏差小于0.0001，角度偏差小于0.01度）。

18.不可以用多个特征断面，用扫面（sweep）的方法，但可用单特征面（曲率变化不超过2倍）多个断面扫面。

19.不可用多个边界约束的小面拼接零件。

A级面介绍，我们对A级曲面是这样理解的：1.轮廓曲面--通常都是A级曲面，这样的曲面通常都要求曲率连续，沿着曲面和相邻的曲面有几乎相同的曲率半径（相差0.05或更小，位置偏差0.001mm或角度相差0.016度）。

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状和提高光顺效率具有重要意义。对于汽车车身Ａ级曲面，其控制顶点的排列除与曲面的形状有关外．还与曲面的曲率和曲面与周边曲面的连续性有关现有文献对曲面光顺准则
．
设计开发．
曲率对车身Ａ级曲面控制顶点排列的影响
徐家川薛远水宋增祥郑伟成
（山东理工大学）
★
【摘要】为提高车身Ａ级曲面光顺的质量和效率，研究了曲面曲率对曲面控制顶点排列的影响。对于基本曲面，
可根据曲面曲率的大小调整曲面控制顶点的排列；在过渡曲面中，根据其曲率大小和连续性调整控制顶点排列。以某轿车后备箱盖为例进行了试验验证．结果表明，通过合理的控制顶点排列，获得了良好的形状品质并达到连续性要求．提高了曲面光顺的效率和质量。
ｖｅｒｔｅｘｅｓｃａｎｂｅａｄｊｕｓｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｉｚｅｏｆｃｕｒｖａｔｕｒｅｏｆｓｕｆｒａｃｅ．Ｆｏｒｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌｓｕｆｒａｃｅｓ，ｔｈｅａｒｒａｙｉｎｇｏｆｃｕｖａｒｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｖｅｒｔｅｘｅｓｃａｎｂｅａｄｊｕｓｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｉｚｅｏｆｃｕｖａｒｔｕｒｅａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓｔｒｕｎｋｌｉｄｏｆａｐａｓｓｅｎｇｅｒ
ｑｕｌｉａｔｙａｎｄｅｉｃｆｉｅｎｃｙｏｆｓｕｆａｒｃｅｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏ－ｂｏｄｙ，ＣｌａｓｓＡｓｕｒｆａｃｅｓ，Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ，Ａｒｒａｙｉｎｇｏｆｖｅｒｔｅｘｅｓ
主题词：车身
Ａ级曲面
曲率
控制顶点排列
中图分类号：Ｕ４６３．８２文献标识码：Ａ文章编号：１０００ — ３７０３（２０１３）０９ — ００１３ — ０４
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＩｎｌｆｕｅｎｃｅｓｏｆＣｕｒｖａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌＶｅｒｔｅｘｅｓＡｒｒａｙｉｎｇｆｏｒＡｕｔｏ — ｂｏｄｙＳｕｒｆａｃｅｓ
ＸｕＪｉａｅｈｕａｎ，ＸｕｅＹｕａｎｓｈｕｉ，ＳｏｎｇＺｅｎｇｘｉａｎｇ，ＺｈｅｎｇＷｅｉｃｈｅｎｇ
（ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
ｏｎｃｕｒｖａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｖｅｒｔｅｘｅｓａｒｒａｙｉｎｇｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｆｏｒｔｈｅｂａｓｉｃｓｕｒｆａｃｅｓ，ｔｈｅａｒｒａｙｉｎｇｏｆｃｕｒｖａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ
ｃａｒａｓｅｘａｍｐｌｅｔｏｔｅｓｔａｎｄｖｅｒｉｆｙｔｈｅａｂｏｖｅｆｏｕｎｄｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｒａｙｏｆｖｅｒｔｅｘｅｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ
【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｉｃｆｉｅｎｃｙｏｆａｕｔｏ－ｂｏｄｙｓｕｆｒａｃｅｓｍｏｏｔｈｉｎｇ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｕｒｖａｔｕｒｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｓ
１前言
影响汽车车身曲面光顺质量和效率的根本因素是曲面控制顶点的排列【 ” ．良好的曲面控制顶点排
ｓｔｅｉｎ基的表达式ｙ￣ｔ，ｌ：
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