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現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)
以下是小編整理的關(guān)于現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)的論文，歡迎大家借鑒!
摘 要：針對(duì)現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外汽車車身設(shè)計(jì)過程當(dāng)中所運(yùn)用的各種先進(jìn)技術(shù)，文中介紹了這些技術(shù)在設(shè)計(jì)過程中的具體應(yīng)用;并分析了目前國(guó)內(nèi)外車身設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，以及存在的差距;更論述了這些技術(shù)在縮短汽車開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本方面取得的成效。放眼未來，努力建設(shè)我國(guó)自主品牌、加大力度研發(fā)核心技術(shù)是我國(guó)汽車工業(yè)快速發(fā)展的必然趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：車身設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)
前言：汽車的開發(fā)周期。下面就以現(xiàn)今在車身設(shè)計(jì)過程中主要運(yùn)用的一些技術(shù)加以分析由于汽車工業(yè)具有非常強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，因此被看做是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志 。汽車工業(yè)發(fā)展到今天，車身已經(jīng)成為影響它表現(xiàn)各種性能的最大系統(tǒng)之一，尤其是轎車車身，它在一定程度上影響著汽車的銷售市場(chǎng)和商品價(jià)值。在過去的20多年中，人們對(duì)于汽車的安全性，舒適性，耐久性以及可靠性的要求越來越高，因此，只有持續(xù)的改進(jìn)現(xiàn)有的車身設(shè)計(jì)技術(shù)，才能縮短。
一、現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)技術(shù)
1.計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)
計(jì)算機(jī)輔助造型——CAS是現(xiàn)代應(yīng)用于車身設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)新技術(shù)。CAS技術(shù)和傳統(tǒng)的仿形法相比有以下一些特色和優(yōu)勢(shì)：
(1)在減小勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，也省去了制作比例模型的環(huán)節(jié)，更加縮短了造型周期;對(duì)于一個(gè)完整的轎車車身， CAS技術(shù)可以使車身內(nèi)部三維可加工數(shù)字模型的制作任務(wù)在20~30個(gè)工作日內(nèi)完成。
(2)擺脫了三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果以及手工模型制造所產(chǎn)生的影響，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并且為提高最終模型的準(zhǔn)確性打下了良好的基礎(chǔ)。
(3) CAS階段生成的數(shù)據(jù)可以為后續(xù)工程提供數(shù)字模型。
2.空氣動(dòng)力學(xué)模擬
在新式汽車開發(fā)過程當(dāng)中，假如采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)這個(gè)傳統(tǒng)的研究方法，那么就必須準(zhǔn)備實(shí)車或者模型，這樣一來不僅使得費(fèi)用高，而且周期很長(zhǎng);不同狀態(tài)下的三維流場(chǎng)的具體情況在試驗(yàn)過程中也很難觀察的到，這樣就使試驗(yàn)研究受到很大的限制。如果運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算，則不需要實(shí)車或者模型，這樣一來就節(jié)省了大量的測(cè)試成本;可以在開發(fā)的初始階段預(yù)測(cè);并且可以隨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)部門就可以參考得到的這些三維流場(chǎng)的詳細(xì)信息。空氣動(dòng)力學(xué)模擬的應(yīng)用大多在轎車的造型設(shè)計(jì)方面，它主要強(qiáng)調(diào)轎車整體的流線型以及完美的空氣動(dòng)力性，最大限度的減少空氣阻力和空氣升力，從而提高了轎車運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)性和操縱的穩(wěn)定性 。
3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是一種利用多媒體將信息進(jìn)行可視化呈現(xiàn)在用戶的面前，讓用戶有一種身臨其境的感覺的這樣一種技術(shù)。它是目前主要的一些國(guó)際汽車制造商和設(shè)計(jì)公司用來展示自己實(shí)力和輔助設(shè)計(jì)的手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)除應(yīng)用在造型設(shè)計(jì)中，還在汽車設(shè)計(jì)及其他領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)人員突破了傳統(tǒng)的束縛，可以更加充分的發(fā)揮自己的創(chuàng)造潛能，而不再僅僅局限于固定的油泥模型。并且能夠在自己的設(shè)計(jì)過程中融入更多的藝術(shù)性和實(shí)用性的因素，從而使得設(shè)計(jì)出來的車子外觀和功能可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合和統(tǒng)一。
4.模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)
模塊化設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)新的思維，同時(shí)它也是綠色設(shè)計(jì)的方法之一。在模塊化的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，模塊之間的聯(lián)接是固定的，而在裝配的時(shí)候也是以模塊為基礎(chǔ)，在它上面集成了很多零件，并實(shí)現(xiàn)按功能把整個(gè)車分成幾大模塊。這樣的話即使零件變化模塊也不會(huì)變。在實(shí)際過程中模塊間的聯(lián)系要盡可能簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)單的說，模塊化設(shè)計(jì)可以分為兩個(gè)階段，第一階段是產(chǎn)品開發(fā)過程的系列化;第二階段是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品單獨(dú)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，這樣一個(gè)過程，需要根據(jù)用戶的特殊要求對(duì)這些模塊進(jìn)行選擇和組合 。運(yùn)用模塊化思想，變形車的制造可以通過在相同的模塊上裝配不同的零件，再利用這些不同的模塊裝配而成，從而可以滿足不同人群的個(gè)性化需求。相反的，按照傳統(tǒng)的思想設(shè)計(jì)汽車的時(shí)候，都是噴完油漆后的白車身排著長(zhǎng)長(zhǎng)的隊(duì)伍運(yùn)到總裝線上;其他的零部件都是一件一件的裝到車上，這樣不僅使得流水線弄得很長(zhǎng)，占了很多面積，而且還會(huì)容易使工人裝錯(cuò)地方，造成不可預(yù)知的后果。
5.數(shù)字樣機(jī)技術(shù)
數(shù)字樣機(jī)技術(shù)在提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)速度方面有著非常重要的作用，可以說是目前汽車產(chǎn)品開發(fā)的主流技術(shù)。數(shù)字樣機(jī)技術(shù)又叫做DMU 技術(shù)，從宏觀的角度上看，是一套在并行工程上的開發(fā)技術(shù)。產(chǎn)品的一些裝配環(huán)節(jié)以及相關(guān)的各種各樣因素在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)被充分的考慮。裝配時(shí)的復(fù)雜性可以通過在滿足產(chǎn)品的性能和功能的前提下優(yōu)化零部件的裝配結(jié)構(gòu)來進(jìn)行降低。從微觀的角度看，它是一項(xiàng)組合了一系列特殊模塊的實(shí)用高新技術(shù)，如運(yùn)動(dòng)干涉分析，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，瀏覽和拆裝仿真分析工具等模塊 。運(yùn)用了DMU 技術(shù)后，可以在設(shè)計(jì)的初始階段，發(fā)現(xiàn)一些潛在的設(shè)計(jì)質(zhì)量問題，從而優(yōu)化結(jié)構(gòu)，為機(jī)構(gòu)開始階段的可制造性、中間的可裝配性以及后期的可維修性提供非常強(qiáng)大的技術(shù)手段。這樣不僅提高了開發(fā)汽車產(chǎn)品的速度，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。DMU技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過程當(dāng)中的應(yīng)用主要可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)白車身焊接過程中的模擬。包括焊點(diǎn)分布、焊接順序、焊槍運(yùn)動(dòng)空間范圍等。
(2)車門玻璃裝配模擬。車門的焊接和玻璃總成是一些空間曲面，在可靠度不高的情況下僅僅只靠幾個(gè)斷面來分析驗(yàn)證裝配的可行性是非常困難的。然而，具有動(dòng)態(tài)仿真功能的DMU可以在低成本的情況下直觀地仿真整個(gè)裝配的過程，從而也避免了設(shè)計(jì)階段潛在的隱患。
(3)運(yùn)動(dòng)干涉分析。
6.人機(jī)工程技術(shù)
在日常生活中，我們可以看到很多與人機(jī)工程學(xué)有關(guān)的問題，當(dāng)然包括一些合理地或者是不合理地事件。但是人機(jī)工程技術(shù)應(yīng)用于車身產(chǎn)品開發(fā)過程中，主要是在司機(jī)和乘客的乘坐舒適性和駕駛員的視野以及操作方便等方面。在美國(guó)，以往的長(zhǎng)途貨車司機(jī)一般都是很高大的，但是這些年來，越來越多拉美裔身材矮小的婦女當(dāng)起了司機(jī)，這樣一來，那些汽車制造廠商就必須解決這個(gè)問題，沒過多久，一種能夠適應(yīng)不同身體條件的操縱機(jī)構(gòu)被制造了出來。美國(guó)工程師正是利用了人體工程學(xué)技術(shù)才設(shè)計(jì)出了這一創(chuàng)新成果。現(xiàn)已用于正式生產(chǎn)的汽車上。
目前，三維人體模型技術(shù)在車身設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用已日趨成熟，并且有一些商業(yè)應(yīng)用軟件可用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 。例如，EAI公司的JACK軟件，美國(guó)軍方在1988年的時(shí)候就已經(jīng)建立了非常精確的三維人體模型。利用這個(gè)軟件，進(jìn)而可以進(jìn)行站姿和坐姿的預(yù)測(cè)、舒適性的評(píng)價(jià)以及空間適應(yīng)性的分析。美國(guó)福特公司早已將JACK軟件應(yīng)用在工程項(xiàng)目中，進(jìn)行人機(jī)工程分析，從而制造出更具人性化的汽車，這樣更加的有競(jìng)爭(zhēng)力。 RAMSIS軟件是德國(guó)汽車技術(shù)開發(fā)集團(tuán)和一些著名的汽車公司比如：奧迪，寶馬，福特，奔馳，保時(shí)捷，大眾以及一些座椅制造商共同開發(fā)的。RAMSIS 這款軟件除了提供精確的人體尺寸外，還特別重視于建立模型的應(yīng)用環(huán)境。它不僅可以精確地測(cè)量和分析人體姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)情形，而且還能夠進(jìn)行視覺模擬，運(yùn)動(dòng)仿真等交互操作。時(shí)至今日，已有超過70%的汽車公司都采用RAMSIS進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局。
7.CAE分析和驗(yàn)證技術(shù)
CAE就是工程設(shè)計(jì)中的一種計(jì)算機(jī)輔助工程分析軟件。它能夠分析固體、流體、電磁，還可以作動(dòng)態(tài)分析、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析以及研究線性、非線性等問題。可以籠統(tǒng)的說，在汽車設(shè)計(jì)過程中，它可以為汽車中的每一個(gè)部件做分析;但是在實(shí)際工作中CAE主要分析以下3大關(guān)鍵部分即整車、大總成或者大的子系統(tǒng)、零部件和小總成。CAE技術(shù)是汽車行業(yè)高速發(fā)展的核心技術(shù)保障，而且也可以為企業(yè)帶來非常可觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。縱觀汽車的發(fā)展歷史，能夠?yàn)槠嚻髽I(yè)帶來非常巨大的回報(bào)中沒有什么技術(shù)能與CAE技術(shù)相比。然而，國(guó)內(nèi)CAE應(yīng)用起步較晚，從上個(gè)世紀(jì)八十年代中期到現(xiàn)在已走過了20多年的發(fā)展，現(xiàn)已進(jìn)入快速發(fā)展期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于CAE 技術(shù)的應(yīng)用，新車開發(fā)期間所用的經(jīng)費(fèi)占開發(fā)總成本的比例是從80%～90%下降到了 8%～12% 。
二、我國(guó)汽車工業(yè)的車身設(shè)計(jì)水平
在上個(gè)世紀(jì)八十年代的時(shí)候，我國(guó)的汽車工業(yè)水平落后國(guó)際水平20多年。從上世紀(jì)90 年代開始，我國(guó)加大力度研發(fā)投資汽車工業(yè)，在自主研發(fā)創(chuàng)新的同時(shí)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，逐漸縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距;并且從一開始的單一全套產(chǎn)品引進(jìn)到現(xiàn)在慢慢向主要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的方向轉(zhuǎn)變。在這樣大的發(fā)展環(huán)境下，僅僅從車身產(chǎn)品的設(shè)計(jì)來說，也從開始的單純引進(jìn)轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的自主研發(fā)創(chuàng)新;并且隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對(duì)轎車的需求量不斷增加;因此，企業(yè)開始高度重視車身設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)手段更是豐富多樣。目前，國(guó)內(nèi)車身設(shè)計(jì)技術(shù)狀況具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1. 目前國(guó)內(nèi)部分設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)水平已經(jīng)達(dá)到一定的高度，可以在車身的設(shè)計(jì)過程中利用自身的優(yōu)勢(shì)資源，在開發(fā)的汽車產(chǎn)品質(zhì)量以及縮短開發(fā)周期方面取得了一定的成果。
2. 部分設(shè)計(jì)單位初步具備了自主開發(fā)能力。雖然國(guó)內(nèi)大多數(shù)的汽車產(chǎn)品是通過技術(shù)的引進(jìn)來實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，以及在引進(jìn)的產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新，但是最重要的是在進(jìn)行這些項(xiàng)目時(shí)，我國(guó)的一些技術(shù)人員得到了很好的鍛煉，并慢慢掌握了汽車車身設(shè)計(jì)中非常重要的一些輔助設(shè)計(jì)軟件和CAE等分析軟件，經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)得到了一定的積累。
3. 由于經(jīng)濟(jì)全球化的影響，我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)的汽車公司合作的機(jī)會(huì)也越來越多，這樣一來，在合作的工程中，國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)方法和理念也會(huì)慢慢滲透到國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)人員的思想中，隨著時(shí)間的推移，經(jīng)驗(yàn)的逐漸積累，從而使國(guó)內(nèi)汽車設(shè)計(jì)的效率和自主研發(fā)的能力得到很大的提高。
三、結(jié)束語
“目前世界汽車產(chǎn)業(yè)不斷的進(jìn)行全球性的重組，技術(shù)的創(chuàng)新是獲得勝利的關(guān)鍵 ”。因此，國(guó)內(nèi)汽車車身設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是逐步縮短與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，提高自主創(chuàng)新能力。并且要明確先進(jìn)的技術(shù)和理念在車身設(shè)計(jì)中的重要性，重視經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累，經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累可以靠做項(xiàng)目來實(shí)現(xiàn)，可以說經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累在一定程度上是一個(gè)企業(yè)的核心技術(shù)，同時(shí)也是該企業(yè)的一筆寶貴的財(cái)富。
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