田立超

摘要：隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提升，國民生活素質(zhì)不斷提升，國內(nèi)對汽車的需求不斷增加，同時對汽車的各項性能提出更高的要求，因此如何設(shè)計出符合社會大眾的汽車呢？這是每個汽車設(shè)計員必修課，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，為了提升我國汽車車身的設(shè)計水平，本文談?wù)劕F(xiàn)代汽車車身設(shè)計方法的研究和展望。

關(guān)鍵詞：汽車；車身；設(shè)計；展望

一、車身的作用及結(jié)構(gòu)特點

車身的主要作用是載運乘客或貨物，相當于臨時住所或流動倉庫，是一個受到質(zhì)量和空間限制的活動建筑物，其詳細作用因車而異。就轎車車身而言其作用概括起來有以下5點：實現(xiàn)整車功能；為乘客提供舒適的乘坐環(huán)境；為乘客提供安全保護；減少空氣阻力；增強轎車的美觀性。

車身的特點主要體現(xiàn)在車身的涉及面廣、車身材料種類多、車身造型發(fā)展迅速等幾個方面。車身的結(jié)構(gòu)特點主要在于組成車身外形的各個零部件（即所謂的車身覆蓋件）的材料薄、尺寸大、形狀復雜且多為自由曲面。

二、對車身設(shè)計的要求與特點分析

車身設(shè)計包括對車身各項內(nèi)容的設(shè)計，其總體要求是在實現(xiàn)相應(yīng)功能的前提下力求造型美觀，性能良好、具有良好的空氣動力特性制造容易、維護裝拆方便。在外形和結(jié)構(gòu)上，車身殼體（特別是轎車車身殼體）是由許多具有空間曲面外形的大型覆蓋件組成。對整車外形來說，既要求其整體協(xié)調(diào)給人以美感，又必須保證必要的流線型。在設(shè)計這些大型覆蓋件時，對互換性和裝配準確度也有較嚴格的要求，必須保證其工藝性要求。因此，要求車身表面上的各點（空間坐標）連成的曲線必須在縱向和橫向2個截面上反復協(xié)調(diào)以使之光順。傳統(tǒng)的設(shè)計方法就不得不規(guī)定車身圖樣必須采用坐標網(wǎng)格來表示，但即使如此，也無法單純依靠圖紙準確完整地將其表達出來，而必須輔以實體模型。也就是說，對車身這樣復雜的空間曲面外形需采取一整套特殊的實物（如外形樣板和主模型等）模擬和“移形”（模擬量傳遞）的辦法來表達。在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)準備和投產(chǎn)等階段中，實物可以補充圖樣的不足，保證成套工藝裝備（模具和裝焊夾具等）之間乃至零部件之間的協(xié)調(diào)驗證。以上這些特點決定了車身設(shè)計有別于汽車上的其他總成而自成一套體系的工作方法，這種方法及其思想也成為逆向工程的起源，迄今為止，車身設(shè)計也是逆向工程應(yīng)用最多、最成熟的領(lǐng)域之一。

三、基于C AX的現(xiàn)代汽車車身設(shè)計方法

通常來說，應(yīng)用計算機輔助技術(shù)的車身設(shè)計方法一般分為概念設(shè)計、程序設(shè)計兩個階段，在此，僅對工程設(shè)計中的相關(guān)問題進行討論。運用CAX的車身設(shè)計是利用計算機輔助幾何設(shè)計方式來進行車身幾何造型的設(shè)計和創(chuàng)新，也就是在計算機上建立一個模型，能夠從其表面任意處得到有關(guān)車身的所有曲線和曲面信息來進行設(shè)計和分析，并以此模型來替代傳統(tǒng)車身設(shè)計中的立體模型，還保留了傳統(tǒng)設(shè)計的某些優(yōu)點與長處，使車身設(shè)計集多處優(yōu)點于一身。

現(xiàn)代汽車車身設(shè)計方法的特點主要表現(xiàn)在：以計算機中的三維實物模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計中的主模型，因此，將大量的人力從繪圖、取樣、制表面、做模型中解放出來；提升了汽車產(chǎn)品規(guī)劃時的信譽度，使設(shè)計、工藝、模具設(shè)計和制造人員更好地協(xié)同、協(xié)調(diào)工作；將計算機的運算速度快和精確度高的特點充分、完全地發(fā)揮出來，以此來極大地提高汽車車身設(shè)計的效率，并以此來縮短開發(fā)周期。目前來說，用于車身設(shè)計的各種CAD系統(tǒng)都能夠根據(jù)三維實物模型自動生成二維車身圖紙及用于數(shù)控加工的代碼。由此可看出，對整個車身設(shè)計過程來說，任何模塊之間都是相互影響與聯(lián)系的；現(xiàn)代的汽車車身設(shè)計方法可對車身造型進行優(yōu)化設(shè)計，工作人員可從計算機輔助設(shè)計圖案中挑選出一套集多項優(yōu)點于一身的設(shè)計方案，對汽車進行專業(yè)的設(shè)計[3]。

四、車身設(shè)計的發(fā)展趨勢

當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，這是一種緣于飛機的應(yīng)力薄殼結(jié)構(gòu)，質(zhì)輕而強度非常高。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，甚至還有擴大。

（一）氣流造型依然是設(shè)計的重點

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步和開發(fā)。

氣流造型的開發(fā)研究重點是最優(yōu)化設(shè)計，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，另一方面是氣動造形的整體最優(yōu)化設(shè)計。前者任務(wù)是確定車身的基本造型，必須達到車身的制造工藝學、人體工程學、美學及其他相關(guān)學科的各方面要求，并在此基礎(chǔ)上進行車身的局部修改，增加空氣動力附加裝置，實現(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，使車身美感和科學性達到和諧統(tǒng)一，從而追求車身造型的完美性和最優(yōu)化。

（二） 定制車身是發(fā)展趨勢

絢麗多姿和個性鮮明的車身，是二十一世紀車身發(fā)展的趨勢，這既符號人類對美學、對個性的追求。這才真正標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，并以此進行定制生產(chǎn)，體現(xiàn)鮮明的個性和多樣性[5]。

五、結(jié)束語

上文中，我們對汽車車身設(shè)計方法的研究和展望做出了初步地分析。鑒于自身能力、工作經(jīng)驗的限制，本文可能對現(xiàn)代汽車車身設(shè)計方法的研究和展望論述的還不夠徹底、全面。整個論述過程中，甚至可能出現(xiàn)某些不恰當?shù)挠^點或問題。而要避免這些，必然需要各個同行們的批評和建議。希望廣大的相關(guān)從業(yè)者們，能夠立足于自身實踐，從思想、行動上對現(xiàn)代汽車車身設(shè)計方法做出創(chuàng)新，從而推動我國汽車行業(yè)的健康發(fā)展。