浅析现代汽车车身设计方法
浅析逆向工程的现代车身设计方法
论文题目：浅析逆向工程的现代车身设计方法姓名：学号：学院：机械工程学院专业班级：汽车工程指导教师：2012年月日摘要:现代汽车造型技术是汽车自主开发能力的核心部分，也是提高汽车产品竞争能力的最有力手段之一。
随着计算机辅助设计水平的日益提高，传统的手工油泥模型造型方法已不能适应现实发展的需要，因此，利用计算机辅助设计进行反求设计成为现代造型设计的主要途径。
因而向工程应用范围也越来越广，汽车车身设计由此进入了三维几何建模时代。
由于三维设计CAD软件的逐步普及和CAD数据标准的日渐丰富和完善，对车身曲面数学模型的质量要求越来越高。
但就总体而言，与国外高水平相比，我国的汽车开发技术还存在相当大的差距。
我们应用现代技术进行车身数字模型设计工作仅仅是刚刚开始，许多技术仍在探索中，有些国外技术我们引进后应用得不成熟，有待于吸收和推陈出新。
例如曲面光顺技术、计算机检测评价技术及车身数字曲面模型的实物快速原型技术等等。
本论文是在阐述了汽车设计发展的历史和趋势，利用专业逆向工程软件对扫描好的车身点云进行初期数据处理，然后综合利用主流的正向设计软件(如CATIA，UG)不同模块的长处，构造出车身的数字模型。
对车身外表面的连续性进行探讨，并对现有的曲面光顺算法，进行分析、归纳和总结。
重点介绍和分析了曲面重构后的检测和评价方法，还介绍了实际工作中所采用的逆向工程设备、相关软件及应用方法和处理技巧。
随后结合“逆向工程”技术的应用特点，利用计算机等先进技术，发挥新技术所起的支撑作用，建立了一个实用型的设计平台，对汽车设计过程进行加速。
关键词：车身设计；逆向工程；数据处理；曲面重建：曲面光顺；正文一、引言自1886年第一辆汽车问世以来，汽车工业己经走过一百多年的历程，今日汽车不仅仅是普及的交通运输工具，更是一个充满动感造型特点和多姿多彩的工业艺术品，体现这种美的艺术品载体就是车身，汽车消费者在对汽车高品质高性能要求的同时，汽车的外观造型也越来越被消费者看重，有时甚至超过了对前两者的需求。
现代汽车造型设计分析
四、现代汽车造型设计案例分析
以某款新型电动车的造型设计为例，该车的设计理念是“未来主义”和“极 简主义”的结合。在设计过程中，设计师运用了大量的曲线和流畅的线条来塑造 车身的形态，以表达出电动车的环保、速度和现代化等特点。在车灯设计上，运 用了LED矩阵大灯和流线型的日间行车灯，既提高了照明效果，又增加了车辆的 科技感。在颜色选择上，采用了深空灰和白色两种颜色，以表达出车辆的高科技 感和简约风格。
2、智能化驾驶：智能化驾驶技术也将成为未来汽车发展的趋势之一。未来 汽车的造型设计将更加注重对于智能化驾驶的表达，例如通过车身线条和设计源自 优化来提高车辆的自动驾驶性能等。
3、个性化需求：随着消费者对于车辆需求的多样化，未来汽车造型设计将 更加注重个性化元素的融入。例如通过定制化的颜色、内饰和外观来满足消费者 对于个性化需求的追求。
4、颜色设计：颜色是汽车造型设计中的重要元素之一，其设计直接影响到 整车的视觉效果和品牌形象。现代汽车颜色设计注重个性化、品牌识别度以及市 场接受度等元素，如鲜艳的颜色、金属漆等都得到了广泛的应用。
三、现代汽车造型设计手法
1、曲线运用：曲线是汽车造型设计中最重要的元素之一，通过巧妙地运用 曲线，可以创造出更加流畅、动感的汽车造型。例如，运用流线型设计可以使汽 车在行驶过程中减小风阻，提高燃油经济性。
然而，该车也存在一些不足之处。例如，由于过于追求流线型设计，导致车 辆在高速行驶时稳定性有所不足。此外，虽然车灯设计极具科技感，但在夜间照 明效果还有待提高。
五、现代汽车造型设计发展趋势
1、新能源驱动：随着环保意识的不断提高和新能源技术的不断发展，新能 源汽车将成为未来汽车市场的主导。因此，未来汽车造型设计将更加注重对于新 能源技术的融合和表达。
现代汽车车身制造新技术
智能化：引入智能技术，提高车身制造效率 和质量
环保化：采用环保材料，减少环境污染
定制化：满足消费者个性化需求，提供定制 化车身制造服务
自动化：提高自动化程度，降低人工成本， 提高生产效率
数字化：利用数字化技术，实现车身制造全 过程的智能化管理
现代汽车车身制造新技 术
汇报人：
目录
现代汽车车身制造技 术概述
01
现代汽车车身制造新 技术介绍
02
现代汽车车身制造新 技术的优势
03
现代汽车车身制造新技 术的挑战与未来发展
04
现代汽车车身制 造技术概述
车身制造技术的发展历程
19世纪末，汽车车身制造技术开始出现
20世纪末，复合材料和轻量化技术逐渐 应用于车身制造
提升车身外观质量
采用先进的制造工艺，如激光焊接、热成型等，提高车身外观质量 采用先进的材料，如高强度钢、铝合金等，提高车身外观质量 采用先进的设计方法，如计算机辅助设计、有限元分析等，提高车身外观质量 采用先进的检测方法，如光学检测、超声波检测等，提高车身外观质量
降低生产成本
自动化生产：减 少人工成本，提 高生产效率
优点：成型速度快，精度高，可生产复杂形状的零件。
应用：广泛应用于汽车车身制造，如车门、发动机罩、保险杠等。
发展趋势：随着技术的不断进步，液压成型技术在汽车车身制造中的应用将越来越 广泛。
数字化装配技术
利用数字化技术进行车身装配，提 高生产效率和质量
利用数字化技术进行质量控制，提 高产品质量
添加标题
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采用机器人和自动化设备进行装配， 减少人工操作
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法涵盖了多个领域，包括工程设计、外观设计、内饰设计、材料选择等方面。
以下是现代汽车的一般设计流程：
1.市场调查：该阶段会通过市场调查，收集消费者对于车型、样式、动力、价格、功能和安全等方面的反馈，以帮助设计者确定新车型的方向和目标市场。
2.概念设计：该阶段由设计师通过手绘或计算机辅助设计软件，创建能够代表新车型的外观设计草图，以满足市场需求和新技术的要求。
3.三维建模：该阶段设计团队会将概念设计转换为三维立体模型，针对测量、材料和生产的限制进行调整和优化。
4.原型制作：该阶段会制作一些实物样机，与汽车厂工程师和技术专家一起对设计进行调整和验证，进行相应的技术测试。
5.生产制造：生产部门会根据原型图，生产零部件和生产线进行排布，生产出汽车。
6.销售和市场营销：该阶段是新车型上市前的最后一步，汽车厂商会通过市场营销手段来进行宣传、销售和推广，使市场更好地了解新车型。
总之，现代汽车的设计方法是非常综合的，需要整个设计团队的专业技能，以确定车型，并为客户提供最佳的汽车体验。
现代车身设计中的设计美学
再 如 ： 奔 驰 车 Ａ柱 的 底 部 延 长 线 会 经 过 前 轮 的 圆心 ，如 图 ３所示 ，这 样整 个 底盘看 起 来 更为 稳 固踏
也 是大 量采取 和 蔼亲 切 的外表 ，以可 爱 的狗 等造 型 ， 赢得 了人们 的青 睐 。马 自达 的 Ｍｉａ跑车 也 是采 用 十 ａ ｔ 分 可爱 的造 型 ，末端 上翘 的格 栅 ，像 是 咧着 嘴在笑 ， 时 尚的前灯 使其 看起 来像 是 卡通 的 小鸡 。仿 生 的前 脸 以可爱 的造 型也 赢得 了许 多家汽 车厂 商 的注 意 ，从 这
效果。
前 脸形 态 ，都有 着其 独特 的美学 意义 。从 每 一个 时期
的造型 发展 来说 他们 的变 化 也不 是简 单 的更迭 ，而 是 受 多种 因素 的影 响，与它 们所 处 的 时代 、社会 特 点和
艺 术风 格紧 密相 关 。
１ 表 面质 感 ． ３
车 身表 面往 往 都是 一种 立体 的 、 由多个 光滑 、强烈 的 视觉 效果 ，它 的美
图 ３ 奔驰车 Ａ柱
是汽 车色 彩和涂 饰 材料 相 结合而 展 现 出来 的。 “ 光亮
此外 ，车身造 型设计 的过程 中，细 节部 分 的 比例 线 ”就 是 车身造 型时很 重要 的一 个考 虑 因素 ，车身 曲 通 常都 采用 一个 或 几个 比例 ， 以一种 或 是几 种 比例 为 面上 的这些 “ 亮线 ”的位置 和形 状极 大地 影 响着汽 光
一
。
这款 车 充分 应用 了车 身 比例 的设 计美 学特 征 ：车
轮 较 大 ，视觉 效 果突 出。车 同侧两 轮 之 间距大 约 为单
个 车 轮 直径 的 ３５倍 。较大 的车轮 突 出 了轮 拱 ，使 得 ．
浅谈当代汽车车身设计
、
汽 车车 身的 内部设 计
车身 内部 设 计要 力 求精 致 、考 究 、装 备齐 全 ，近年 与 享受 是 车身 内部 设计 的一个 特点 。
大 量 采用 柔 性 的 内饰 设计 。 内饰 装 备 和覆 盖物 的造 型都 比较 圆滑 ，恰好与外形发展的趋势相呼应。面料和座椅软垫一体化成 型 的座 椅 ，整 体模 塑 成 型 的仪 表板 和复 合 材料 饰板 给人 以精致 、 明快 的感 觉 ，而 内饰 面料 触 感柔 软 则 给人 以 和谐 、舒坦 的视觉 效 果。总之 。软化 的内饰不仅是舒适 的需要 ，而且也 是安全 的需
大。
一
局部 造 型 以及加 装各 种 导流 板 。事实 上 ，这种 圆滑 、飘逸 型 的造 型风 格 已博 得广 大消 费者 的 理解 和喜 爱 ，并 成 为今 天 的车 身 造 型 主 流 。当然 ，某 些 高级 轿车 依然 保 持 较稳 重 的造 型风 格 ，如维 持 传 统式 样 的散 热器 面罩 ，但 为 了进 一 步降 低 空气 阻力 ，其 外部 造 型也逐渐 趋 向圆滑 、明快 。 今天 的车身外部造型设计 ，在国外专 业人员中被称作 “ 流 线形设 计 ” 。按 照造 型师 们 的新 理念 ，汽 车 外形 的连续 完 整 性不 应再 依靠 挺拔 的棱 角 去表 现 ，而 是要 由各 种 曲面光 滑 的连 接 以 及 微妙 的光学 效果 与视 觉效 果 显示 出来 。众 所周 知 ：普 通 汽 车在 换 档行 驶 时 ，发动 机 的功率 和 燃料 大 部分 都 消耗 在 克服 空气 阻力 上 （ 占汽车 总阻力 ６ ％ ），而具 有 “ 续流 动 ” 曲面光 滑 的外 部 约 ５ 连 造 型 的轿车 就 可采 用功 率较 小 的发 动 机而 达 到较 高 的行 驶 速度 ， 从而节约燃油消耗。这种车身造型设计的最大特点就是弯 曲的大 弧面 ，其 模型制 作要用 玻璃 纤维或 碳纤 维 。
第一章 车身设计方法
3）通过三维图像的屏幕投影，从任意角度观看造型形体，并对三维数学模型
进行修改，从而建立起车身外表面的数学模型。
4）利用CAD技术、数控技术、激光技术和材料集成起来的从设计到实 体模型加工一体化的系统技术，用CAS数据加工出1：1的油泥模型，用 作进行外观评价和性能参数调试分析。 5）根据车身表面的数学模型进行车身结构及内饰、仪表板等内部部件 的设计，建立模具加工文件，并利用CAE技术从事车身强度、刚度、碰 撞和空气动力学方面的计算和模拟。 数字化车身设计的特点：摆脱了前期手工制作1：1缩比油泥模型的过 程和三坐标测量的误差，因而设计周期短、精度高且减轻了设计的劳 动强度，还能充分发挥人的创造性。
（一）概念设计
1.概念设计：是对未来投产汽车的总体概念进行概括性描述，从产品创 意开始到构思草图，完成既实用又美观的造型设计，并制作模型和试制
概念样车等的全过程，是创造性思维的体现。主要是确定方案和参数，
在设计活动历程中占主导地位，在产品开发周期中所占时间较长。
2、车身概念设计: 以车身产品策划为依据，将造型概念和工程结构有机
虚拟现实技术与传统的CAD技术的区别：
1）虚拟现实技术具有交互和实时的特征。
2）利用虚拟现实技术进行车身设计，可取代一些模型制作环节，造型方案 确定后的建模数据可直接用于车身结构设计、冲压模具设计等后续环节， 还可设计出汽车车身的各种零部件，甚至可装配出整辆虚拟样车。 3）虚拟现实技术的实现需要大量设备支持，这些设备包括计算机平台、显 示装置及交互式附件等。
注意：放大至1：1后，会出现量变到质变，效果应 重新审查。
（二）技术设计
1．绘制1：1线型图
目的：为了观察汽车外形轮廓，以便对
前一阶段初步设计的小模型上不合理部 分进行适当修改。
现代汽车车身设计技术课件(完整篇)
现代汽车车身设计技术课件第一部分：引言汽车车身设计是汽车工业中至关重要的一环，它不仅关系到汽车的外观美感，还直接影响到汽车的空气动力学性能、安全性能和舒适性。
随着科技的进步和消费者需求的不断变化，现代汽车车身设计技术也在不断发展和创新。
本课件将带您深入了解现代汽车车身设计技术，包括设计理念、设计流程、材料选择、制造工艺等方面的内容。
一、设计理念现代汽车车身设计强调以人为中心，注重用户体验和情感共鸣。
设计师们通过研究消费者的需求和喜好，结合汽车品牌的特点和定位，创造出符合时代潮流和审美趋势的车身造型。
同时，设计师们还注重车身设计的创新性和可持续性，力求在满足功能需求的同时，实现环保和节能的目标。
二、设计流程1. 市场调研：了解消费者的需求和喜好，分析竞争对手的产品特点，为车身设计提供依据。
2. 概念设计：根据市场调研结果，设计师们提出初步的设计方案，包括车身造型、颜色、材质等方面的构思。
3. 详细设计：在概念设计的基础上，设计师们对车身各个部分进行详细设计，包括车身结构、车门、车窗、车灯等。
4. 工程设计：工程师们根据详细设计图纸，进行车身结构的强度和刚度分析，确保车身的安全性能。
5. 制造工艺设计：根据工程设计图纸，设计师们制定车身制造的工艺流程，包括冲压、焊接、涂装等环节。
6. 试制和验证：根据制造工艺设计，制造出实车样品，进行各项性能测试和验证，确保设计目标的实现。
三、材料选择现代汽车车身设计在选择材料时，需要考虑材料的强度、刚度、轻量化、耐腐蚀性、可回收性等多个方面的因素。
常用的车身材料包括钢材、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等。
设计师们根据车身各个部位的功能需求，选择合适的材料，以实现最佳的性能和成本平衡。
四、制造工艺现代汽车车身制造工艺包括冲压、焊接、涂装等环节。
冲压工艺用于制造车身的外覆盖件，如车门、车顶、翼子板等；焊接工艺用于将各个冲压件焊接成完整的车身结构；涂装工艺用于提高车身的耐腐蚀性和美观性。
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浅析现代汽车车身设计方法
作者：刘义
来源：《科技资讯》2011年第07期
摘要:针对现代汽车车身的作用及结构特点,分析了车身设计的要求与特点,并论述了基于CAX的现代汽车车身设计方法此方法在汽车设计理念、数学建模中具有快速、高效的特点。
关键词:车身设计汽车外形设计方法
中图分类号:U270 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)03(a)-0105-01
车身是汽车的四大总成之一,随着汽车服务领域的不断扩大和需求日益多样化、个性化车身设计己后来居上逐渐占据主导地位。
据统计,客车轿车和多数专用汽车的车身质量约占整车质量的40%～60%;货车车身质量约占整车质量的16%～30%;而各车型车身的制造成本占整车的白分比甚至还略高于上述给出的上限值。
从节能、节材等儿个方面来看,车身设计的潜力则更大。
国内外汽车生产的实践充分说明:整车生产能力的发展取决于车身的生产能力;汽车的更新换代在很大程度上也取决于车身;在基本车型达到饱和情况下,只有依赖于车身改型或改装才能打开销的路。
传统的汽车车身设计方法的整个过程是基于手工设计完成的、一般分为起步设计与技术工艺设计的两个阶段。
整个过程的特点是通过实体、图纸、模型、样板等来表达信息,需要制作个尺寸油泥模型、样车以及三次风洞试验等阶段;同时需要进行车身原始数据的保留、车身主图板和车身主模型制作。
因此,进行优化车身设计改良,不仅可以节约制造物理样机所需要的时间与经费,而且能够获得较最佳的设计力案;同时能够准确快捷的确定、修改设计缺陷,逐步优化设计力案。
从源头提高了产品的设计质量,大大缩短了产品的开发周期及费用。
1 车身的作用及结构特点
车身的主要作用是载运乘客或货物,相当于临时住所或流动仓库,是一个受到质量和空间限制的活动建筑物,其详细作用因车而异。
就轿车车身而言其作用概括起来有以下5点:(1)实现整车功能;(2)为乘客提供舒适的乘坐环境;(3)为乘客提供安全保护;(4)减少空气阻力;(5)增强轿车的美观性。
车身的特点主要体现在车身的涉及面广、车身材料种类多、车身造型发展迅速等几个方面。
车身的结构特点主要在于组成车身外形的各个零部件(即所谓的车身覆盖件)的材料薄、尺寸大、形状复杂且多为自由曲面。
2 对车身设计的要求与特点分析
车身设计包括对车身各项内容的设计,其总体要求是在实现相应功能的前提下力求造型美观,性能良好、具有良好的空气动力特性制造容易、维护装拆方便。
在外形和结构上,车身壳体(特别是轿车车身壳体)是由许多具有空间曲面外形的大型覆盖件组成。
对整车外形来说,既要求其整体协调给人以美感,又必须保证必要的流线型。
在设计这些大型覆盖件时,对互换性和装配准确度也有较严格的要求,必须保证其工艺性要求。
因此,要求车身表面上的各点(空间坐标)连成的曲线必须在纵向和横向2个截面上反复协调以使之光顺。
传统的设计方法就不得不规定车身图样必须采用坐标网格来表示,但即使如此,也无法单纯依靠图纸准确完整地将其表达出来,而必须辅以实体模型。
也就是说,对车身这样复杂的空间曲面外形需采取一整套特殊的实物(如外形样板和主模型等)模拟和“移形”(模拟量传递)的办法来表达。
在产品设计、生产准备和投产等阶段中,实物可以补充图样的不足,保证成套工艺装备(模具和装焊夹具等)之间乃至零部件之间的协调验证。
以上这些特点决定了车身设计有别于汽车上的其他总成而自成一套体系的工作方法,这种方法及其思想也成为逆向工程的起源,迄今为止,车身设计也是逆向工程应用最多、最成熟的领域之一。
3 基于CAX的现代汽车车身设计方法
一般认为,基于各种计算机辅助技术(CAX)的车身设计方法为现代车身设计方法,它通常可分为概念设计(Concept design)程设计(Engineering design)2个阶段,笔者仅讨论工程设计中的有关问题。
它的一个主要工作是利用计算机辅助几何设计(CAGD)方法来进行车身几何造型设计,即在计算机上建立一个雕塑车身的模型,可以从它的表面任意处得到所有的曲线和曲面信息来进行设计和分析,这个模型将被作为一个主模型来取代传统车身设计中的立体模型。
现代汽车车身设计方法保留了传统设计中美工雕塑人员常规使用的方法,即用手工方法绘制效果图、雕塑缩比油泥模型,然后利用二坐标测量技术对车身油泥模型的表面数据点进行测量。
根据这些数据,设计师在计算机中建立一个近似于真实模型的数学模型,然后根据要求对模型进行相关的修改,进行结构分析和设计;最后将计算机建立的车身模型直接用于车身覆盖件模具的设计和加工。
这种设计方法使得结构设计、有限元分析和模具加工共享统一的车身设计数据库和图库,确保数据和图形的传递准确无误,而且设计、工艺和检验人员使用同一数据资源,既方便又准确。
由于采用这种设计方法不仅效率高,缩短了设计和制造的周期,而且提高了设计精度,因而在车身设计中的应用越来越广泛和深入。
现代汽车车身设计方法的特点主要体现在:(1)以计算机中的三维实体模型代替传统设计中的主模型,从而把大量人力从绘图、取样板、制表面、做模型等繁琐的劳动中解放出来。
(2)提高了汽车产品规划时的可信度,使设计、工艺、模具设计和制造人员更好地协同工作。
(3)充分发挥了计算机运算速度快和精度高的特点,极大地提高了汽车车身设计的效率,缩短了开发周期。
日前用于车身设计的各种CAD/CAM系统都能够根据三维实体模型自动生成二维的车身图纸和用于数控加工的代码。
同时当三维模型发生任意微小的改变时,系统都会自动地修改与之
相关的图纸和数控代码。
由此可见,在整个车身设计的过程中,所有的模块都是相互关联、相互影响的。
车身设计人员可以充分发挥他们的设计思想,不断地完善和改进三维车身模型,至于其他繁琐的绘图和修改工作都将由计算机自动完成。
(4)现代车身设计方法可对车身造型进行优化设计,利用CAD/CAM软件提供的强大的实体造型功能,能够构造出更逼近于现实、更形象直观的车身三维模型。
设计人员经过对各种造型的类比,从中挑选出一种集多项优点于一“身”的最为理想的设计方案。
而其余的车身模型也被保存在一个车身数据库中,以便于将来对车身进行各种改型设计。
同时该数据库还实现了车身零件的通用化和序列化。
各大汽车公司采用这种方法后不仅减少了车身设计的成本,而且使得汽车产品在激烈竞争的汽车市场中具有更强的竞争能力。
4 结语
在实际的车身计算机辅助造型过程中,需建立曲线曲面的数学模型外,还有相关曲线曲面的拼接过渡、曲线曲面的相交、特征线的生成、三角域的生成、曲线曲面的寄生和延拓以及图形变换与消隐显示等技术。
目前前广泛应用于车身计算机辅助造型的工程软件系统主要要
有:CATIA, ALLAS,Pro/E,UG,EU-CLID等。
参考文献
[1]张国忠.现代设计方法在汽车设计中的应用[M].沈阳:东北大学出版社,1998.
[2]谷正气.轿车车身[M].北京:人民交通出版社,2002.。