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現(xiàn)代車身設(shè)計技術(shù)及發(fā)展趨勢
以下是小編整理的關(guān)于現(xiàn)代車身設(shè)計技術(shù)及發(fā)展趨勢的論文，歡迎大家借鑒!
摘 要：針對現(xiàn)今國內(nèi)外汽車車身設(shè)計過程當(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)計過程中的具體應(yīng)用;并分析了目前國內(nèi)外車身設(shè)計的現(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)我國自主品牌、加大力度研發(fā)核心技術(shù)是我國汽車工業(yè)快速發(fā)展的必然趨勢。
關(guān)鍵詞：車身設(shè)計;設(shè)計技術(shù);發(fā)展趨勢
前言：汽車的開發(fā)周期。下面就以現(xiàn)今在車身設(shè)計過程中主要運(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，因此被看做是一個國家經(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和商品價值。在過去的20多年中，人們對于汽車的安全性，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)計技術(shù)，才能縮短。
一、現(xiàn)代車身設(shè)計技術(shù)
1.計算機(jī)輔助造型技術(shù)
計算機(jī)輔助造型——CAS是現(xiàn)代應(yīng)用于車身設(shè)計中的一項新技術(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：
(1)在減小勞動強(qiáng)度的同時，也省去了制作比例模型的環(huán)節(jié)，更加縮短了造型周期;對于一個完整的轎車車身， 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個工作日內(nèi)完成。
(2)擺脫了三坐標(biāo)測量結(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)洞實驗這個傳統(tǒng)的研究方法，那么就必須準(zhǔn)備實車或者模型，這樣一來不僅使得費(fèi)用高，而且周期很長;不同狀態(tài)下的三維流場的具體情況在試驗過程中也很難觀察的到，這樣就使試驗研究受到很大的限制。如果運(yùn)用流體動力學(xué)模擬計算，則不需要實車或者模型，這樣一來就節(jié)省了大量的測試成本;可以在開發(fā)的初始階段預(yù)測;并且可以隨時對設(shè)計方案進(jìn)行修改，設(shè)計部門就可以參考得到的這些三維流場的詳細(xì)信息�？諝鈩恿W(xué)模擬的應(yīng)用大多在轎車的造型設(shè)計方面，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)實技術(shù)
虛擬現(xiàn)實技術(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際汽車制造商和設(shè)計公司用來展示自己實力和輔助設(shè)計的手段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)除應(yīng)用在造型設(shè)計中，還在汽車設(shè)計及其他領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，設(shè)計人員突破了傳統(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)計過程中融入更多的藝術(shù)性和實用性的因素，從而使得設(shè)計出來的車子外觀和功能可以實現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合和統(tǒng)一。
4.模塊化設(shè)計技術(shù)
模塊化設(shè)計是一種創(chuàng)新的思維，同時它也是綠色設(shè)計的方法之一。在模塊化的設(shè)計過程當(dāng)中，模塊之間的聯(lián)接是固定的，而在裝配的時候也是以模塊為基礎(chǔ)，在它上面集成了很多零件，并實現(xiàn)按功能把整個車分成幾大模塊。這樣的話即使零件變化模塊也不會變。在實際過程中模塊間的聯(lián)系要盡可能簡單。簡單的說，模塊化設(shè)計可以分為兩個階段，第一階段是產(chǎn)品開發(fā)過程的系列化;第二階段是對一個產(chǎn)品單獨(dú)進(jìn)行模塊化設(shè)計，這樣一個過程，需要根據(jù)用戶的特殊要求對這些模塊進(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性化需求。相反的，按照傳統(tǒng)的思想設(shè)計汽車的時候，都是噴完油漆后的白車身排著長長的隊伍運(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，占了很多面積，而且還會容易使工人裝錯地方，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)計階段就已經(jīng)被充分的考慮。裝配時的復(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，它是一項組合了一系列特殊模塊的實用高新技術(shù)，如運(yùn)動干涉分析，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)計的初始階段，發(fā)現(xiàn)一些潛在的設(shè)計質(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)在以下幾個方面：
(1)白車身焊接過程中的模擬。包括焊點分布、焊接順序、焊槍運(yùn)動空間范圍等。
(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斷面來分析驗證裝配的可行性是非常困難的。然而，具有動態(tài)仿真功能的DMU可以在低成本的情況下直觀地仿真整個裝配的過程，從而也避免了設(shè)計階段潛在的隱患。
(3)運(yùn)動干涉分析。
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，以往的長途貨車司機(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。美國工程師正是利用了人體工程學(xué)技術(shù)才設(shè)計出了這一創(chuàng)新成果�，F(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)用軟件可用于計算機(jī)輔助設(shè)計 。例如，EAI公司的JACK軟件，美國軍方在1988年的時候就已經(jīng)建立了非常精確的三維人體模型。利用這個軟件，進(jìn)而可以進(jìn)行站姿和坐姿的預(yù)測、舒適性的評價以及空間適應(yīng)性的分析。美國福特公司早已將JACK軟件應(yīng)用在工程項目中，進(jìn)行人機(jī)工程分析，從而制造出更具人性化的汽車，這樣更加的有競爭力。 RAMSIS軟件是德國汽車技術(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量和分析人體姿勢和運(yùn)動情形，而且還能夠進(jìn)行視覺模擬，運(yùn)動仿真等交互操作。時至今日，已有超過70%的汽車公司都采用RAMSIS進(jìn)行設(shè)計和布局。
7.CAE分析和驗證技術(shù)
CAE就是工程設(shè)計中的一種計算機(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�？梢曰\統(tǒng)的說，在汽車設(shè)計過程中，它可以為汽車中的每一個部件做分析;但是在實際工作中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�？捎^的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益�？v觀汽車的發(fā)展歷史，能夠為汽車企業(yè)帶來非常巨大的回報中沒有什么技術(shù)能與CAE技術(shù)相比。然而，國內(nèi)CAE應(yīng)用起步較晚，從上個世紀(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，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、我國汽車工業(yè)的車身設(shè)計水平
在上個世紀(jì)八十年代的時候，我國的汽車工業(yè)水平落后國際水平20多年。從上世紀(jì)90 年代開始，我國加大力度研發(fā)投資汽車工業(yè)，在自主研發(fā)創(chuàng)新的同時引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，逐漸縮短與發(fā)達(dá)國家的差距;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)計技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計人員的設(shè)計手段更是豐富多樣。目前，國內(nèi)車身設(shè)計技術(shù)狀況具有以下幾個特點：
1. 目前國內(nèi)部分設(shè)計單位的設(shè)計水平已經(jīng)達(dá)到一定的高度，可以在車身的設(shè)計過程中利用自身的優(yōu)勢資源，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)計單位初步具備了自主開發(fā)能力。雖然國內(nèi)大多數(shù)的汽車產(chǎn)品是通過技術(shù)的引進(jìn)來實現(xiàn)國產(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)行這些項目時，我國的一些技術(shù)人員得到了很好的鍛煉，并慢慢掌握了汽車車身設(shè)計中非常重要的一些輔助設(shè)計軟件和CAE等分析軟件，經(jīng)驗和數(shù)據(jù)得到了一定的積累。
3. 由于經(jīng)濟(jì)全球化的影響，我國與國際先進(jìn)的汽車公司合作的機(jī)會也越來越多，這樣一來，在合作的工程中，國外先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)方法和理念也會慢慢滲透到國內(nèi)設(shè)計人員的思想中，隨著時間的推移，經(jīng)驗的逐漸積累，從而使國內(nèi)汽車設(shè)計的效率和自主研發(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，國內(nèi)汽車車身設(shè)計技術(shù)的發(fā)展趨勢，是逐步縮短與國際先進(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)計中的重要性，重視經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的積累，經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的積累可以靠做項目來實現(xiàn)，可以說經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的積累在一定程度上是一個企業(yè)的核心技術(shù)，同時也是該企業(yè)的一筆寶貴的財富。
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