23 汽车造型设计技术与方法

-112-2.3、汽车造型技术与方法2.3.1汽车造型必需遵循的法则(1)汽车用户需求用户就是上帝一直是各行各业服务的宗旨。同时不同民族具有其独特的文化背景。英国人比较保守、怀旧，法国人浪漫、幽雅，德国人稳重、敬业，意大利人热情、奔放。中国人喜欢传统与创新的结合.因此不同国家的汽车品牌具有自己的特色。此外，汽车车身的发展经历了几个时代的变迁。从粗糙的“马车”到火柴盒般的箱形汽车，再到很卡通的甲壳虫汽车，还有船型、鱼型、楔型，汽车的身材越来越好看，线条越来越代美。这就说明汽车造型和汽车设计必需满足用户的需求和民族文化。(2)法规需求为保证汽车的安全形式和实用，各国汽车组织和政府颁布相关法规规定汽车的设计强制性标准、实用功能，确保汽车能满足各种形势下的需要。通常相关法规有汽车安全法规、汽车排放、汽车报废、质量认证和强制性检验法规等。与造型有关的是视野,前后保险杠,灯具,牌照尺寸和碰撞安全性等(3)技术进步过去(1990年前)，新型轿车从构思到试产一般要经历四至五年，1995年后,尤其现在运用了计算机，仅需要二年或更少的时间。这就说明了现代新技术的进步是汽车设计的有力支持和强劲的手段。CAD/CAE/CAM/PDM软件的出现和使用使汽车的造型和设计进入一个新的历史时期。汽车设计手段不仅更加快捷和方便，也使原来不可能的设计方法成为可能。虚拟现实的设计技术模拟汽车的视觉效果以及汽车的操纵环境，大大降低了汽车设计过程中试制的费用，同时提高了汽车的设计质量和水平。CAD曲面光顺软件使汽车曲面质量有了质的提高,达到了A级曲面水平.由于技术进步,造型设计可以通过数字化曲面构造,然后数控加工模型,在数控模型上少量修改便定型是未来汽车开发的主要形式,因为可以大大缩短开发时间,和提高开发质量.2.3.2汽车造型设计方法与步骤(1)造型设计内容与流程造型设计的主要工作内容如表2.3.1所示表2.3.1造型设计的主要工作内容与步逐No.外部造型设计工作No.内部造型设计工作1造型设计资料收集1造型设计资料收集2产品分析报告造型设计任务书2产品分析报告造型设计任务书3A评审3A评审4外部构思草图4内部构思草图5B评审5B评审6设计效果图6设计效果图7C评审7C评审8小比例胶带图及模型制作(或数字化构造造型面)8全尺寸胶带图9D评审9全尺寸内饰油泥模型制作(或数字化构造造型面)10模型数字化定义(扫面与光顺)10内饰模型装饰设计11全尺寸胶带图11D评审模型冻结-113-12全尺寸油泥模型(或数字化构造造型面)12模型测量13模型装饰设计13内模型数字化定义14E评审14E评审造型冻结151:1模型测量扫面15造型硬点文件发布16外模型数字化定义17F评审造型冻结18造型硬点文件发布轿车的车身造型设计是整个设计工作最重要的内容，作为现代化的大批量流水生产的产品，汽车设计的内容要求更严密，要经过一步步可靠的技术验证，否则设计中的错误或缺陷将会在批量生产中造成严重的后果。传统的汽车造型设计和现代先进的造型都基本采用以下的步骤进行设计,如图2.3.1所示。由于技术的发展,现在的设计,已经越来越依赖计算机二维三维设计软件,甚至有些设计手工模型都不作了,直接三维计算机曲面造型后,数控加工油泥或可加工塑料内外模型,然后在此模型上局部修改时采用油泥局部修改.有些设计只完成1:5油泥模型,测量光顺后数控加工1:1塑料主模型.地板和发动机舱模型也可以用三维总体装配来免掉.但有时传统的方法也不同程度的应用,甚至与先进方法并行使用,在一段时间里,传统的造型设计方法及先进与传统混合的方法也将会在不同项目中有所应用.局部改型设计最好在原车基础上作油泥模型(省时省力并保留不改部分特征),但测得的造型面和边界要与不变的面和特征整体光顺和边界分割.以便保证二阶连续.(2)收集资料信息形成造型设计概念任何新型轿车的构思，都是建立在旧款车或者其它车辆的基础上借鉴、继承和改进而形成的，这里面包括消费者对汽车的意见和期望。每年在世界各地举办的汽车展览会、市场的信息反馈，都是设计开发部门资料信息来源的“源泉”。新型车的开发必需经过广泛的调查，汇集各地不同人群对汽车的需求信息，才着手进行图纸设计。“信息反馈”是厂家开发新产品的依据。(3)获得造型设计的基本硬点-控制线图汽车的长、宽、高、轴距是影响乘坐空间的四要素，但这只是基础，要在尺寸不大的车身上设计出空间充裕的座舱，还必须精心设计车厢轮廓。这就是所谓的“利用率”问题，而它又与全车的整体布局息息相关。并且要保证设计的人机工程学要求.通过总布置可以获得造型设计的依据和基准,将这些造型硬点,基准和依据绘制成图2.3.1汽车造型并行设计流程图IM11OM11T11T11:草图T12:评审T130:效果图准备T13:效果图T14:评审T15:油泥模型T150:油泥模型准备IM11:输入产品任务书，请求概念设计OM1:输出草图设计结果OM12:输出评审后的选用结果OM13:输出效果图结果OM14:输出评审结果OM15:输出油泥模型结果T13T15T14OM13OM14OM15T12OM12T130T150-114-控制线表达成几个主要视图称为控制线图.造型油泥模型或通过三维软件直接生成造型面时必须满足控制线图,造型效果图完成后根据效果图制作的胶带图也必须符合控制线图要求.a汽车造型与总布置的关系汽车布置是指如何安排一部汽车的各个组成部分在整车中所处的相对位置，即全车的总体布置。布置方案一般是由总工程师决定的，但对于车身造型设计师，很好地理解甚至具备确定总体布置的能力也十分重要，这是因为与其他工业产品相比，汽车构造的复杂多变性要大得多。汽车的内部结构复杂，使用功能的要求很严格（如乘员/载货的空间、人体工程学的要求等），这些构成了很多在造型设计过程中必须遵循的条件。因此，汽车造型设计师必须具备很清晰明确的布置观念，才能设计出具有优秀功能性的汽车外型。一般与造型设计有关的汽车的布置设计内容包括发动机、传动系统、座舱、行李舱等。同时也要考虑人体模型和人机工程学布置,一个优秀的布置方案应该在使各部件工作良好的基础上满足应有的使用功能（如载人、运货、越野等）。总布置硬点绘制控制线图用于指导造型设计,总布置为造型提供如下设计硬点:b获得造型硬点与控制线图(a)提供总布置设计发动机舱布置最小上控制边界控制线和控制面及面夹角,作为造型效果图设计及油泥模型设计的硬点和基础.面夹角主要考虑总布置的视野指标,即前玻璃下边缘高度与人体位置的关系保证视野要求.(b)提供整车设计主要尺寸参数(轴距,轮距,总长,总宽,总高,裙边最小离地间隙,前悬,后悬等)(c)驾驶舱人机工程布置,按照前后座位头廓包络体加上30~150mm间隙而获得的驾驶舱最小包络体为造型设计提供设计硬点.(d)确定行李箱布置边界面,方法是以满足造型设计为主,兼顾货箱布置,一般货箱上平面高出侧窗边线10~120mm(小车稍高一些,造型好看些).(e)顶盖宽度与整车宽度的关系的确定可作为造型的设计硬点,高级轿车(C级轿车)总宽为1800~1900mm,总长4600~6000(大多数在5000附近),总高1430~1600mm(跑车一般为1100~1250mm),顶盖(不包括侧围上边梁宽50~70mm)最小宽度一般为1000~1200mm,车门侧弧度弧高约为230~300mm;中级轿车(B级轿车)总宽为1680~1798mm,总长4200~4600mm,总高1400~1450mm,顶盖(不包括侧围上边梁宽40~60mm)最小宽度一般为900~1100mm,车门侧弧度弧高约为180~250mm.微型轿车(A级轿车)总宽为1500~1660mm,总长3200~4200mm,总高1350~1420mm,顶盖(不包括侧围上边梁宽40~60mm)最小宽度一般为800~1100mm,车门侧弧度弧高约为150~220mm.面包车总宽为1500~1800mm,总长3500~5500mm,总高1600~1900mm,顶盖(不包括侧围上边梁宽50~70mm)最小宽度(在长度中间处或顶盖最高处)一般为1000~1300mm,车门侧弧度弧高约为60~150mm.一般由于顶盖有弧度在顶盖前后风挡处顶盖属最宽区域,一般宽出30~60mm,即高级轿车顶最宽处约为1030~1260mm.(f)前玻璃夹角,一般轿车前玻璃与水平夹角为40~50度,面包车和箱式车为50~70度,客车60~85度左右.(g)后玻璃与水平夹角为:一般轿车后玻璃与水平夹角为30~45度(个别大轿车为55~70度),面包车和箱式车为70~85度,客车85~88度左右.(h)裙边离地面距离一般为150~300mm(跑车低一些100~150mm,面包车高一些250~350mm,轿车一般160~220mm)(i)后行李箱盖侧向弧高一般为20~40mm,平均约25~30mm.(j)前发动机舱外板侧向弧高为30~60mm,平均约35~40mm.(k)后行李箱盖前后高度落差约为20~40mm,平均约为25~30mm,有些车甚至为负或很大.c对于局部改型车设计的设计硬点与控制线图不改动的区域和曲面及其曲面光顺过渡面或线可成为造型设计精确硬点及控制线图,由于这些设计硬点是精确设计硬点,因此可以作为如下所述的造型设计的特征描述的胶带图.并可直接用于指导油泥或数控模型制作.在精确设计硬点基础上的新增设计特征的造型设计.（4）造型构思草图-115-汽车造型的设计也要有效果图，将设计师对新车形状的构思反映在图画上，这里面的内容有整车的形状，特征,色彩，材料质感及反光效果等，作为开发人员表述造型的构思和初步选型的参考。可用手绘或计算机手绘笔绘制.(5)造型彩色效果图a造型效果图的设计方法一--按照轴侧图设计法:效果图由具有工业造型技术能力的开发人员完成，采用水彩、MARK笔、彩铅或者素描等方式绘制。也可以用计算机来完成效果图.效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图两种，车身造型效果图要表现出车型前面、侧面和后面三者的关系，一般有前后轴侧图,正前,正后,正侧图共5张图.同时也要表现出车门拉手，倒后镜、刮水臂、车牌位置等结构细节和特征。车身内饰的效果图主要表现出仪表板、中控台、门护板、座椅及相互之间的空间位置。由于车厢内部难以用一面图表达清楚，所以有些效果图是针对某些位置而单独绘制的。效果图一般有多种方案供选择，换句话讲要有许多幅效果图供选择(一般5套方案)，边修改边完善。绘制内外造型多种方案，彩色效果图绘制（轴侧图）,用二维软件PHOTOSHOP等做造型时，要注意的问题是,如果轴侧不对的话，作的效果图，看起来图很漂亮，但做出来的模型却是两个，面目全非。模型做出来拍的照片，不论从哪个角度看，和画的效果图都不一致。造成画的效果图不能驱动模型制作，这种效果图就没有意义。所以效果图原意就是说，要作轴侧图，但是也可以作其它几个方向的视图，比如说各个方向的角度，你可以看它的效果，但必须考虑轴侧的尺寸比例关系，不能失真，因为不同角度看东西的比例是不一样的.越来越多的采用三维造型软件如ALIAS,3DMAX,UG/AUTOSTUDIO等软件,可以旋转和定量尺寸关系.造型效果设计就是做彩色效果图，效果图的轴方向X轴、Y轴、Z轴必须按画法几何的轴侧方向，先把坐标轴选了，选了以后再把总体设计确定的总长总宽总高等用方框定下来，就是长方体，方框定了以后，就是定了基本控制尺寸，宽度、总长、总高，然后在这基础上去造型，基本按投影方向做了，这有什么好处呢？当作模型时,就可以近似的量尺寸了，比如在轴二侧图，两个方向上是1：1的，1个方向是1:2的。用尺量图上尺寸，再乘以2，在模型上做了，所以你整个尺寸比例将都是对的，在按轴侧方向做效果图，这是在做效果图设计时的一个规范。要确定轴侧方向，主要是为了指导模型的制作，做出的结果会一致。b造型效果图设计方法二-任意轴线方向法当然,如果确定造型效果图的轴线方向比较困难时,也可以不按照轴侧方向.可以按照各个方向任意比例法,但三个轴方向要单独的量尺寸算在图中各自轴车长与图形长度的比例关系(百分比