轎車車身本體三維設(shè)計(jì)（含UG三維圖）

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 轎車車身本體三維設(shè)計(jì) [摘 要]：車身是汽車的三大總成之一，其生存周期約為底盤的三分之一。車身的更新速度較快，因此車身設(shè)計(jì)對(duì)新車的開發(fā)具有十分重要的作用。目前，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)已滲透到汽車生存周期的各個(gè)階段，尤其是CAD技術(shù)已成為汽車造型設(shè)計(jì)的常規(guī)手段。 文中以捷達(dá)轎車車身為對(duì)象，運(yùn)用UGNX8.0三維造型軟件進(jìn)行轎車車身造型，著重研究曲線構(gòu)造、曲面構(gòu)造、曲面過渡連接以及轎車車身曲面的分塊和整車的虛擬裝配造型。為了達(dá)到節(jié)能與環(huán)保主題的要求，車身設(shè)計(jì)完成后要對(duì)車身進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，在滿足汽車行駛的安全性、舒適性的基礎(chǔ)上，以達(dá)到降耗減排的目的。車身的輕量化設(shè)計(jì)，可以保證車身具有良好的剛度性能和均勻合理的受力分布，提高材料的利用率。在保證汽車安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)汽車車身結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，從燃油經(jīng)濟(jì)性角度看有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 [關(guān)鍵詞]：轎車車身 曲面分塊 造型設(shè)計(jì) 車身輕量化設(shè)計(jì) UGNX8.0 The 3D Design Of Car Body Abstract：The body is one of the three assembly of the car, its life cycle is about one-third of the chassis. Faster update rate of the body, so the role of the new car body design has a very important development. Currently, computer-aided technology has penetrated into all stages of the life cycle of the car, especially in CAD ??technology has become a routine means of automotive styling design. Jetta sedan body text to an object, using three-dimensional modeling software UGNX8.0 sedan body styles, focusing on the curve structure, surface structure, surface transition connections and car body and vehicle surfaces block virtual assembly modeling. In order to achieve the requirements of energy saving and environmental themes, the body design is completed on the body to be lightweight design, to meet the cars with safety, comfort basis to achieve the purpose of saving and emission reduction. Lightweight design of the body, the body can guarantee a good performance and uniform stiffness reasonable force distribution, improve material utilization. Under the premise to ensure vehicle safety, achieve lightweight design car body structure from the perspective of fuel economy has important practical significance. Keywords: car body curved block design Body lightweight design UGNX8.0 目錄 引言 1 1 概述 2 1.1 選題的目的及意義 2 1.2課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀 2 1.3設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容 3 2 轎車車身設(shè)計(jì)的技術(shù)與要求 5 2.1汽車車身結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求 5 2.1.1汽車車身結(jié)構(gòu) 5 2.1.2車身設(shè)計(jì)的要求 7 3 轎車車身三維模型的建立 9 3.1 UG軟件介紹 9 3.2轎車車身的三維建模 10 3.2.1轎車車身基本參數(shù) 10 3.2.2轎車車身前圍車頭曲面的建模過程 10 3.2.3轎車車尾曲面的建模過程 17 3.2.4轎車車身側(cè)面曲面的建模過程 20 3.2.5轎車車身上部曲面的建模過程 25 3.3真實(shí)著色 28 4 車身輕量化設(shè)計(jì) 29 4.1車身輕量化設(shè)計(jì)的必要性 29 4.2車身輕量化的主要途徑 29 4.2.1采用輕質(zhì)材料 29 I 4.2.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 31 4.2.3制造工藝 31 4.3輕量化與整車性能關(guān)系 32 總結(jié) 33 致謝 34 參考文獻(xiàn) 35 II 引言 目前，汽車已成為現(xiàn)代生活不可缺少的一種交通工具。在發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車的普及已經(jīng)達(dá)到很高的程度，平均每個(gè)家庭擁有各種汽車2～3輛。在中國(guó)，私車的人均擁有量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平，正是由于中國(guó)巨大的市場(chǎng)和汽車工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大推動(dòng)作用，汽車工業(yè)已被國(guó)家確定為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家扶持和重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。中國(guó)汽車工業(yè)經(jīng)過幾十年的風(fēng)雨歷程，已形成一個(gè)比較完整的工業(yè)體系，但與國(guó)際汽車工業(yè)的先進(jìn)水平相比，尚有很大的差距。我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，走過了引進(jìn)技術(shù)、合資生產(chǎn)及國(guó)產(chǎn)化工作之路。目前國(guó)家的汽車產(chǎn)業(yè)政策已調(diào)整為積極鼓勵(lì)各企業(yè)盡快形成自主開發(fā)能力，企業(yè)也深感為適應(yīng)汽車市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的需要，必須不斷更新車型，開發(fā)品牌，才能設(shè)計(jì)制造出適合顧客需求的產(chǎn)品。 車身在整個(gè)汽車結(jié)構(gòu)中，不論就重量還是就成本而言，都占有相當(dāng)大的比重。車身結(jié)構(gòu)的合理與美觀直接影響到整車，車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接決定整車的安全性、舒適性、美觀性以及由車身外形與空氣動(dòng)力性能決定的操縱穩(wěn)定性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等。國(guó)內(nèi)外汽車生產(chǎn)的實(shí)踐也表明：整車生產(chǎn)能力的發(fā)展取決于車身的生產(chǎn)能力，汽車的更新?lián)Q代在很大程度上也取決于車身。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)方式正發(fā)生著巨大的變革，新的生產(chǎn)方式不斷產(chǎn)生。汽車工業(yè)作為綜合性的大型產(chǎn)業(yè)，也必須順應(yīng)這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。有限元分析技術(shù)在汽車工業(yè)中越來越廣泛的應(yīng)用，正是這種趨勢(shì)的表現(xiàn)。在采用有限元分析技術(shù)以后，發(fā)達(dá)國(guó)家的新車開發(fā)周期已由原來的5年縮短為24—36個(gè)月。當(dāng)今的CAD／CAE技術(shù)己經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，也是衡量一個(gè)汽車制造公司技術(shù)水平的重要標(biāo)志。它已成為一個(gè)汽車公司開發(fā)新產(chǎn)品、組織規(guī)模生產(chǎn)、加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量和可靠性，實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)輕量化等方面，起到?jīng)Q定性作用。 UG NX是由美國(guó)UGS公司推出的面向制造行業(yè)的CAD/CAE/CAM的高端軟件，是當(dāng)今世界上最先進(jìn)、最流行的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件之一。它集設(shè)計(jì)、分析和制造等功能于一體, 為工程技術(shù)人員提供了豐富的三維圖形資源庫(kù),可以用于機(jī)械制造領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析、計(jì)算機(jī)輔助制造等方面。更為可貴的是UG NX 實(shí)現(xiàn)了上面三種功能的有機(jī)集成, 可以實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)、精確裝配、加工仿真、運(yùn)動(dòng)仿真等過程。從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造集成化, 大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)周期, 節(jié)省了大量的材料、資金和人力, 給機(jī)械設(shè)計(jì)和加工帶來了革命性的變革。 1 概述 1.1 選題的目的及意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是畢業(yè)前學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是讓學(xué)生畢業(yè)前拓寬專業(yè)面，擴(kuò)大知識(shí)面，適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，滿足專業(yè)教學(xué)的要求，衡量高等教育質(zhì)量和辦學(xué)效益的重要內(nèi)容，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)直接利用三維建模軟件對(duì)捷達(dá)轎車車身進(jìn)行設(shè)計(jì)。訓(xùn)練并掌握這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和方法，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。 汽車的車身外形除了對(duì)客戶的個(gè)人喜好投其所好外，還對(duì)汽車速度以及安全方面有所影響，流線好的汽車，它的風(fēng)阻相對(duì)會(huì)低，也就使車的油耗相對(duì)降低，相對(duì)的速度也就會(huì)快一些。造型是汽車的外觀，是汽車評(píng)價(jià)中最直觀、最負(fù)感染力的部分，好的造型對(duì)提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力、反映企業(yè)文化有著重要意義。通過結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)市場(chǎng)上的成熟車型進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，學(xué)習(xí)其在車身外形設(shè)計(jì)的先進(jìn)方法和理念，豐富自己在車身設(shè)計(jì)領(lǐng)域的知識(shí)。 車身設(shè)計(jì)造型涉及諸如空氣動(dòng)力學(xué)，人體工程學(xué)、制造工藝學(xué)、美學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科，它是一種技術(shù)和勞動(dòng)密集型相結(jié)合的產(chǎn)品，它的制造成本約占汽車總成本的一半，其設(shè)計(jì)成本比重在整車總設(shè)計(jì)中已屬最大部分，所以車身設(shè)計(jì)成為制約著汽車制造和新車型開發(fā)的關(guān)鍵。車身設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，它是其它設(shè)計(jì)階段的前提和基礎(chǔ)，是汽車設(shè)計(jì)的最初始的步驟，是整車開發(fā)周期中至關(guān)重要的階段。車身設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響整車的使用性能甚至決定著整車設(shè)計(jì)的成敗。 另外汽車對(duì)全球二氧化碳和有害氣體的排放，燃料資源和礦產(chǎn)資源的消費(fèi)等影響很大。為了構(gòu)建今后可持續(xù)發(fā)展的汽車社會(huì)，各汽車廠家將解決上述問題作為最重要的課題來研究。因此，為了達(dá)到節(jié)能與環(huán)保主題的要求，這就要求我們首先要對(duì)轎車車身進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在最短的設(shè)計(jì)周期完成最佳的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，然后通過對(duì)選定合適的輕量化材料的輕量化設(shè)計(jì)方案，在滿足汽車行駛的安全性、舒適性的基礎(chǔ)上，帶到降耗減排的目的。 本次課題則基于UG NX軟件對(duì)捷達(dá)轎車車身模型的曲面進(jìn)行設(shè)計(jì)，由此可見本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有著重大的意義。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以熟練地掌握UG NX軟件的各種強(qiáng)大的功能以及這些功能在汽車車身的曲面設(shè)計(jì)和加工中的應(yīng)用。通過對(duì)捷達(dá)車身模型的造型設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了獨(dú)立思考和自主設(shè)計(jì)的能力，并使得自學(xué)和綜合分析能力有所提高。因此本設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。 1.2課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)90年代初，轎車車身外部造型設(shè)計(jì)的主流主要是柔性與剛性的特點(diǎn)相呼應(yīng)，構(gòu)成棱角分明的外形。這種外形與現(xiàn)代發(fā)展起來的車身制造工藝很適應(yīng)，也就是說，易于零件分塊，易于沖壓和分總成拼焊等等。因此，這種造型風(fēng)格曾經(jīng)持續(xù)若干年。 由于空氣動(dòng)力學(xué)是影響車身造型的最重要因素，根據(jù)節(jié)約能源、減小風(fēng)阻系數(shù)和提高空氣動(dòng)力性能等原理而推出的楔形造型，后來也一度十分盛行，亦即：長(zhǎng)頭短尾，車頭前端低矮，線條前低后高，尾部保持豐滿并向上翹起的造型風(fēng)格。近年來，因?yàn)槔饨欠置鞯耐庑魏茈y大幅度地降低風(fēng)阻系數(shù)，故汽車外部造型逐步突破棱角分明而趨向圓滑，尤其重視完美的局部造型以及加裝各種導(dǎo)流板。事實(shí)上，這種圓滑、飄逸型的造型風(fēng)格已博得廣大消費(fèi)者的理解和喜愛，并成為今天的車身造型主流。 今天的車身外部造型設(shè)計(jì)，在國(guó)外專業(yè)人員中被稱作“流線形設(shè)計(jì)”。按照造型師們的新理念，汽車外形的連續(xù)完整性不應(yīng)再依靠挺拔的棱角去表現(xiàn)，而是要由各種曲面光滑的連接以及微妙的光學(xué)效果與視覺效果顯示出來。 現(xiàn)行鋼制車身制造工藝的核心部分是沖壓工藝和焊接工藝。用各種沖壓設(shè)備組成的車身部件生產(chǎn)線具有效率高和精度易保證等顯著優(yōu)點(diǎn)。不過，從最新發(fā)展趨勢(shì)來看。新材料與新技術(shù)的應(yīng)用，正在挑戰(zhàn)以上傳統(tǒng)車身造型設(shè)計(jì)與制造工藝。新材料和新技術(shù)的出現(xiàn)，促使車身設(shè)計(jì)師們?cè)谕黄苽鹘y(tǒng)的車身結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式方面進(jìn)行了更多的探索和嘗試。 利用三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)轎車車身進(jìn)行設(shè)計(jì)，以計(jì)算機(jī)中的三維實(shí)體模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)中的主模型，從而把大量人力從繪圖、取樣板、制表面、做模型等繁瑣的勞動(dòng)中解放出來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快和精度高的特點(diǎn)，極大地提高了汽車車身設(shè)計(jì)的效率，縮短了開發(fā)的周期。目前用于車身設(shè)計(jì)的各種設(shè)計(jì)軟件，系統(tǒng)都能夠根據(jù)三維實(shí)體模型自動(dòng)生成二維的車身圖紙和用于數(shù)控加工的代碼，同時(shí)當(dāng)三維模型發(fā)生任意微小的改變時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)地修改與之相關(guān)的圖紙和數(shù)控代碼。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法還能夠?qū)嚿碓煨瓦M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，當(dāng)采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，不但要花費(fèi)大量的人力和物力進(jìn)行主模型的制作，而且不能充分發(fā)揮主模型的作用。如果該主模型未被正式采用，它就將被設(shè)計(jì)人員拋棄，而不能重復(fù)使用。三維軟件設(shè)計(jì)則是利用了軟件提供的強(qiáng)大的實(shí)體造型功能，能夠構(gòu)造出更逼近于現(xiàn)實(shí)，更形象直觀的車身三維模型。設(shè)計(jì)人員經(jīng)過對(duì)各種造型的類比，從中挑選出一種集多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)于一身的最為理想的設(shè)計(jì)方案。而其余的車身模型也被保存在一個(gè)車身數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便于將來對(duì)車身進(jìn)行各種改型設(shè)計(jì)，同時(shí)該數(shù)據(jù)庫(kù)還實(shí)現(xiàn)了車身零件的通用化和序列化。 我國(guó)各大汽車企業(yè)近幾年來紛紛引進(jìn)了UG、CATIA、PROE、CAD等先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行汽車車身開發(fā)和設(shè)計(jì)，并取得了較好的成果。 1.3設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)采用UG軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。UG是非常優(yōu)秀的基于?Windows?的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，具有全面的參數(shù)化特征造型功能。由于其易學(xué)易用、全中文界面、價(jià)格適中的特點(diǎn)，在我國(guó)越來越受到廣大用戶的歡迎，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑等行業(yè)。UG包括了世界上最強(qiáng)大、最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊,具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。UG優(yōu)于通用的設(shè)計(jì)工具，具有專業(yè)的管路和線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)、鈑金模塊、專用塑料設(shè)計(jì)模塊和其他行業(yè)設(shè)計(jì)所需的專業(yè)應(yīng)用程序。 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容有： 1. 通過書籍雜志網(wǎng)絡(luò)等媒體詳細(xì)搜集關(guān)于UG的發(fā)展情況、影響及軟件功能與特點(diǎn)； 2.仔細(xì)閱讀研究學(xué)習(xí)指導(dǎo)老師下發(fā)的相關(guān)指導(dǎo)資料，從中學(xué)習(xí)一般專業(yè)論文的寫作方法； 3.介紹轎車車車身的發(fā)展趨勢(shì)； 4.捷達(dá)轎車車身的基本參數(shù)介紹； 5.介紹捷達(dá)轎車車身設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法； 6.采用UG NX8.0作為本次論文軟件平臺(tái)，以捷達(dá)轎車真車車型作為具體建模模型； 7.對(duì)車身進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； 8.畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)。 車身設(shè)計(jì)具體步驟： 1.利用收集到的車身數(shù)據(jù)，使用UG的曲面設(shè)計(jì)功能構(gòu)造出車身輪廓線，然后利用生成的輪廓線構(gòu)造車身曲面。 2.依據(jù)參數(shù)化造型方法，結(jié)合車身的外形，采用車身曲面分塊建模法。把車身曲面劃分為多個(gè)比容易處理的曲面塊，對(duì)各部分表面采取分塊造型。 3.對(duì)車身表面分塊造型后，將各部分裝配到一起，然后進(jìn)行車身各部分曲線的縫合，再進(jìn)行曲面的縫合，最后進(jìn)行光順處理。 4.進(jìn)行著色，修飾等處理，最后完成三維模型。 2 轎車車身設(shè)計(jì)的技術(shù)與要求 2.1汽車車身結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求 車身主要用來載運(yùn)乘客或貨物，相當(dāng)于臨時(shí)住所或流動(dòng)倉(cāng)庫(kù)，受到質(zhì)量和空間限制。它不僅影響到汽車造型的外觀質(zhì)量，而且也會(huì)影響汽車車身的選材、結(jié)構(gòu)、加工工藝、生產(chǎn)技術(shù)等。車身是汽車的大總成，隨著客戶需求日益多樣化和個(gè)性化，車身設(shè)計(jì)在汽車設(shè)計(jì)中越來越顯示出主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，客車、轎車和多數(shù)專用汽車的車身質(zhì)量約占整車質(zhì)量的40％～60％；貨車車身質(zhì)量約占整車質(zhì)量的16％～30％；而各車型車身的制造成本占整車的百分比甚至還略高于上述給出的上限值。 2.1.1汽車車身結(jié)構(gòu) 轎車車身是轎車整車的重要組成部分．主要包括車身本體、外裝件、內(nèi)飾及內(nèi)裝件、附件及附屬設(shè)備等。由于它是轎車上載人的容器，因此要求轎車車身應(yīng)具有良好的舒適性和安全性。此外，轎車車身又是包容整車的殼體，能夠最直觀地反映轎車外觀形象的特點(diǎn)。從而決定了現(xiàn)代轎車車身設(shè)計(jì)非常注重外形造型以符合人們對(duì)轎車外形的審美要求，而汽車人體工程學(xué)、汽車空氣動(dòng)力學(xué)、汽車造型及審美藝術(shù)、汽車車身新材料研究及開發(fā)、汽車車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、汽車車身設(shè)計(jì)方法及技術(shù)等方面的研究和應(yīng)用。正是設(shè)計(jì)出具有良好性能的轎車車身的必要基礎(chǔ)。 車身包括車身焊接總成(白車身)及其附件。為了保證車身的強(qiáng)度和剛度，白車身一般由車身骨架和覆蓋件焊接或鉚接在一起形成一個(gè)完整的殼體。車身焊接總成一般分為地板、頂蓋、前圍板、后圍板、左右側(cè)圍板等幾個(gè)部分。 車身殼體是一切車身部件的安裝基礎(chǔ)．通常是指縱、橫梁和支柱等主要承力元件以及與它們相連的飯金件共同組成的剛性空間結(jié)構(gòu)。車身殼體通常還包括在其上鋪設(shè)的隔聲、隔熱、防振、防腐、密封等材料及涂層。 車身結(jié)構(gòu)指構(gòu)成車身整體的各個(gè)部件的布置形式以及部件之間裝配的方式。按車身承受負(fù)荷的方式，車身結(jié)構(gòu)可分為：非承載式，承載式及半承載式三種類型。 非承載式車身又稱有車架式車身，是車身本體懸置于車架上的車身結(jié)構(gòu)形式。大客車、載貨汽車多采用這種結(jié)構(gòu)形式。懸置是用彈性元件連接，車身本體基本上不承受行駛時(shí)道路對(duì)汽車的外加載荷。其優(yōu)點(diǎn)是車架的振動(dòng)經(jīng)過彈性元件傳到車身本體，因而大部分可被減弱或消除，因此廂內(nèi)噪聲小，車身本體變形較小，發(fā)生沖撞時(shí)車架可吸收大部分沖擊能，可提高乘員安全性；在壞路上行駛時(shí)，車架對(duì)車身本體起保護(hù)作用；組裝較方便。缺點(diǎn)是車架質(zhì)量大，汽車質(zhì)心高，上、下車不方便，車架制造工作量大，工藝精度要求高，且需使用大型設(shè)備，增加投資。 承載式車身又稱無車架式車身。車身和底架共同組成車身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)，承受全部載荷。轎車多采用這種結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點(diǎn)是具有較高的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，自身質(zhì)量輕，能更有效地利用客廂內(nèi)空間。缺點(diǎn)是由于傳動(dòng)系和懸架直接裝在車身本體上，道路載荷及振動(dòng)直接傳到車身，故必須采取有效的隔聲、防振措施，車身損壞時(shí)修復(fù)較困難，對(duì)車身本體防腐蝕性要求高。 半承載式車身又稱底架承載式車身。車身本體與底架用焊接或螺栓剛性連接。實(shí)質(zhì)上是另一種無車架車身，不過加強(qiáng)了車身本體的底架而起著一部分車架的作用。發(fā)動(dòng)機(jī)和懸架均安裝在車身底架上，車身與底架成為一體而承受載荷。 車身本體俗稱白車身。它指車身結(jié)構(gòu)件及覆蓋件的焊接總成，并包括翼子板、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和行李艙蓋在內(nèi)的未涂漆的車身，形成車身的封閉剛性結(jié)構(gòu)。 車身覆蓋件指車身中包覆梁、支柱等的構(gòu)件，具有較大空間曲面形狀的表面和車內(nèi)板件。在車身結(jié)構(gòu)中的功用有：封閉車身、體現(xiàn)車身外觀造形及增大結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度等。 車身結(jié)構(gòu)中的梁和支柱，又稱車身結(jié)構(gòu)件，是指支撐車身覆蓋件的全部車身結(jié)構(gòu)零件。由這些結(jié)構(gòu)件便形成了轎車車身的載荷框架結(jié)構(gòu)，它是車身承載能力的基礎(chǔ)，對(duì)保證車身所要求的結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度和剛度非常重要。 發(fā)動(dòng)機(jī)罩又稱發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，是最醒目的車身構(gòu)件，是買車者經(jīng)常要察看的部件之一。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的主要要求是隔熱隔聲、自身質(zhì)量輕、剛性強(qiáng)。發(fā)動(dòng)機(jī)罩在結(jié)構(gòu)上一般由外板和內(nèi)板組成，中間夾以隔熱材料。內(nèi)板起到增強(qiáng)剛性的作用，其幾何形狀由廠家選取，基本上是骨架形式。發(fā)動(dòng)機(jī)罩開啟時(shí)一般是向后翻轉(zhuǎn)，也有小部分是向前翻轉(zhuǎn)。向后翻轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋打開至預(yù)定角度，不應(yīng)與前擋風(fēng)玻璃接觸，應(yīng)有一個(gè)約為10mm的最小間距。為防止在行駛時(shí)由于振動(dòng)自行開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋前端要有保險(xiǎn)鎖鉤鎖止裝置。鎖止裝置開關(guān)設(shè)置在車廂儀表板下方，當(dāng)車門鎖住時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋也應(yīng)同時(shí)鎖住。 車頂蓋是車廂頂部的蓋板。對(duì)于轎車車身的總體剛度而言，頂蓋不是很重要的部件，這也是允許在車頂蓋上開設(shè)天窗的原因。從設(shè)計(jì)角度來講，重要的是它如何與前、后窗框及與支柱交界點(diǎn)平順過渡，以求得最好的視覺感和最小的空氣阻力。為了安全，車頂蓋還應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度，一般在頂蓋下增加一定數(shù)量的加強(qiáng)梁，頂蓋內(nèi)層敷設(shè)絕熱襯墊材料，以阻止外界溫度的傳導(dǎo)及減少振動(dòng)時(shí)噪聲的傳遞． 行李箱蓋要求有良好的剛性，結(jié)構(gòu)上基本與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋相同，也有外板和內(nèi)板，內(nèi)板有加強(qiáng)筋。一些被稱為“兩廂半”的轎車，其行李箱向上延伸，包括后擋風(fēng)玻璃在內(nèi)，使開啟面積增加，形成一個(gè)門，因此又稱背門，這樣既保持一種三廂車形狀，又能夠方便存放物品。如果采用背門形式，背門內(nèi)板側(cè)要嵌裝橡膠密封條圍繞一圈以防水防塵。行李箱蓋開啟的支撐件一般用勾形鉸鏈及四連桿鉸鏈，鉸鏈裝有平衡彈簧，使啟閉箱蓋省力，并可自動(dòng)固定在打開位置，便于提取物品。 翼子板是遮蓋車輪的車身外板，因舊式車身該部件形狀及位置似鳥翼而得名。按照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板，前翼子板安裝在前輪處，它必須要保證前輪轉(zhuǎn)動(dòng)及跳動(dòng)時(shí)的最火極限空間，因此設(shè)計(jì)者會(huì)根據(jù)選定的輪胎型號(hào)尺寸用“車輪跳動(dòng)圖”來驗(yàn)證翼子板的設(shè)計(jì)尺寸。后翼子板無車輪轉(zhuǎn)動(dòng)碰擦的問題，但出于空氣動(dòng)力學(xué)的考慮，后翼子板略顯拱形弧線向外凸出。現(xiàn)在有些轎車翼子板已與車身本體成為一個(gè)整體。但也有轎車的翼子板是獨(dú)立的，尤其是前翼子板，因?yàn)榍耙碜影迮鲎矙C(jī)會(huì)比較多，獨(dú)立裝配容易整件更換。有些車的前翼子板用有一定彈性的塑性材料(例如塑料)做成，塑性材料具有緩沖性，比較安全。 前圍板指發(fā)動(dòng)機(jī)艙與車廂之間的隔板，它和地板、前立柱連接，安裝在前圍上蓋板之下。前圍板上有許多孔口，作為操縱用的拉線、拉桿、管路和電線束通過之用，還要配合踏板、方向機(jī)柱等機(jī)件安裝位置。為防止發(fā)動(dòng)機(jī)艙里的廢氣、高溫、噪聲竄入車廂，前圍板上要有密封措施和隔熱裝置。在發(fā)生意外事故時(shí)，它應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。對(duì)比車身其他部件而言，前圍板裝配最重要的工藝技術(shù)是密封和隔熱，它的劣勢(shì)往往反映了車輛運(yùn)行的質(zhì)量。 車門是為駕駛員和乘客提供出入車輛的通道，并隔絕車外干擾，在一定程度上減輕側(cè)面撞擊，保護(hù)乘員。汽車的美觀也與車門的造型有關(guān)。按車門數(shù)量不同，可以把轎車分為二門 三門、四門、五門車等。用于公務(wù)用途的轎車大部是四門，用于家庭用途的轎車既有四門也有三門和五門(后門為掀起式)，而運(yùn)動(dòng)用途的跑車則大都是兩門。按車門用途不同一般有駕駛員門、乘客門和安全門之分。按位置分為：左(右)前車門、左(右)后車門、背門。按開啟方式分為：順開旋轉(zhuǎn)式、逆開旋轉(zhuǎn)式、水平滑移式、上掀式和推拉折疊式外擺式、內(nèi)擺式等。 2.1.2車身設(shè)計(jì)的要求 汽車設(shè)計(jì)要考慮到汽車的使用性、人機(jī)工程學(xué)、節(jié)能及空氣動(dòng)力學(xué)等方面，所以對(duì)于汽車設(shè)計(jì)會(huì)提出以下幾點(diǎn)要求： （1）舒適性 車身設(shè)計(jì)首先要滿足人的要求。舒適性是評(píng)價(jià)在規(guī)定條件下，合理乘用時(shí)乘員感覺良好與否的標(biāo)準(zhǔn)。影響舒適性的有關(guān)因素是：座椅尺寸、形狀及其空間與人體接觸處的材質(zhì)軟硬度和質(zhì)感、振動(dòng)頻率、視野，以及內(nèi)飾對(duì)乘員心理的影響效果和乘坐的安全感。 （2）安全性 車身設(shè)計(jì)時(shí)安全性的考慮有兩個(gè)方面，及正常行駛時(shí)的防護(hù)措施與發(fā)生意外事故時(shí)的補(bǔ)救措施。正常行駛時(shí)，乘員或運(yùn)載的行李、貨物不會(huì)由于車輛加、減速和急轉(zhuǎn)向?qū)е乱苿?dòng)碰撞；內(nèi)飾件的軟化結(jié)構(gòu)，無反射的材料表面，防止失效的門鎖機(jī)構(gòu)；座椅安全帶、靠枕、扶手、腳蹬等的設(shè)置可在發(fā)生意外事故時(shí)對(duì)乘員、行李、貨物減輕損傷。事故后救護(hù)手段的設(shè)置是安全性的進(jìn)一步要求，國(guó)家的有關(guān)法規(guī)對(duì)汽車安全性有一系列的標(biāo)準(zhǔn)，例如安全槽的配置與使用、方向盤的防撞擊軟化結(jié)構(gòu)、車身客廂部分的骨架加強(qiáng)、吸能保險(xiǎn)杠等都是基于此的。 （3）可靠性 車身設(shè)計(jì)的可靠性是指車身設(shè)計(jì)既要保證在常規(guī)負(fù)荷下的車身結(jié)構(gòu)及其附件的耐用性和有效性，又要考慮到在超負(fù)荷下的安全性?？煽啃圆皇窃试S無限制的超過合理負(fù)荷去提高安全性，而是指在可能發(fā)生的非正常情況下，結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)仍可保證使用性能。車身的可靠性保證中有些是通過附加裝置使原來的機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)仍可在一段時(shí)間內(nèi)保持功能的措施，如車門的安全鎖、門、窗框及局部骨架的加強(qiáng)設(shè)施，以及發(fā)動(dòng)機(jī)罩的安全拉鉤等。 （4）視野性 視野性是指駕駛員操作時(shí)，在不改變操作姿態(tài)的狀態(tài)下對(duì)道路及周圍環(huán)境觀察的可見范圍，或乘員在正常乘坐狀態(tài)下對(duì)車外環(huán)境的可見范圍。駕駛員的視野性必須滿足在正常行駛操作姿勢(shì)下隨時(shí)能清楚的看到所有按國(guó)家道路法規(guī)所設(shè)置的一切指示和警告標(biāo)志。為保證良好的視野和明快的造型效果而加大車窗時(shí)，不應(yīng)使車內(nèi)人員過分暴露，產(chǎn)生不安全感，而且乘員過多的看到側(cè)、下方移動(dòng)的物象會(huì)增加眩暈、煩躁的感覺。視野性是以使駕駛員“眼橢圓”為起點(diǎn)，畫出眼橢圓而看到前方道路的距離來判斷的，還可以在駕駛員眼橢圓的位置旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)拍攝全景照片，用以比較從座位處可看到前方的最近距離，也可以在駕駛員眼橢圓位置放一個(gè)光源，在夜間從這個(gè)光源向前、側(cè)或后方的照影可顯示駕駛員的實(shí)際有效視野。 （5）耐用性 車身的耐用性以整車的設(shè)計(jì)壽命為極限。實(shí)際耐用性主要是針對(duì)經(jīng)常使用的機(jī)構(gòu)而言的，要求它們?cè)谡噳勖谙迌?nèi)保證正常使用；要求車身結(jié)構(gòu)保持原設(shè)計(jì)要求的狀態(tài)；要求裝飾不失去原設(shè)計(jì)的表面品質(zhì)效果。由于車身機(jī)件或附件的使用率遠(yuǎn)非均等，所以對(duì)每部分結(jié)構(gòu)或附件的耐用性要求也應(yīng)根據(jù)使用情況而定。片面追求某個(gè)局部零件或附件的單項(xiàng)耐用性是沒有意義的。 （6）乘用方便性 乘用方便性是乘員、駕駛員進(jìn)出車廂及行李、貨物裝卸方便與否的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于各種類型汽車的動(dòng)力、傳動(dòng)、操縱等機(jī)構(gòu)和車身本身結(jié)構(gòu)的需要，車身布置對(duì)乘員、駕駛員進(jìn)出和行李、貨物的裝卸可能產(chǎn)生妨礙和不便。例如：方向盤與車門和座椅的相對(duì)位置影響駕駛員的進(jìn)出，車門高度、底盤與縱底梁的形狀影響乘員的進(jìn)出。近代轎車的門窗采用曲面玻璃，其主要原因之一是使車門上方開度加大，以改善乘員進(jìn)出車廂的方便性。 3 轎車車身三維模型的建立 3.1 UG軟件介紹 來自Siemens PLM 的NX使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。NX包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤(rùn)的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評(píng)審更多的可選設(shè)計(jì)方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)中所獲得的知識(shí)更早地做出關(guān)鍵性的決策。 NX是UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新。NX 獨(dú)特之處是其知識(shí)管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動(dòng)革新以創(chuàng)造出更大的利潤(rùn)。NX可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識(shí)，根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。 NX 建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決方案可以全面地改善設(shè)計(jì)過程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間。通過再一次將注意力集中于跨越整個(gè)產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新，NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實(shí)。這些目標(biāo)使得 NX 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過程自動(dòng)化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。NX 產(chǎn)品開發(fā)解決方案完全支持制造商所需的各種工具，可用于管理過程并與擴(kuò)展的企業(yè)共享產(chǎn)品信息。NX與UGS PLM 的其他解決方案的完整套件無縫結(jié)合。這些對(duì)于 CAD 、CAM 和CAE在可控環(huán)境下的協(xié)同、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字化實(shí)體模型和可視化都是一個(gè)補(bǔ)充。 CAD/CAM/CAE三大系統(tǒng)緊密集成。用戶在使用UG強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配及創(chuàng)建工程圖等功能時(shí)，可以使用CAE模塊進(jìn)行有限元分析、運(yùn)動(dòng)分析和仿真模擬，以提高設(shè)計(jì)的可靠性；根據(jù)建立起的三維模型，還可由CAM模塊直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工。 UG實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過程的知識(shí)工程的組合。UG軟件能夠?yàn)楦鞣N規(guī)模的企業(yè)提供可測(cè)量的價(jià)值，能夠使企業(yè)產(chǎn)品更快地提供給市場(chǎng)，能夠使復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析簡(jiǎn)單化，能夠有效地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本并增加企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。 UG主要客戶包括，通用汽車，通用電氣，福特，波音麥道，洛克希德，勞斯萊斯，普惠發(fā)動(dòng)機(jī)，日產(chǎn)，克萊斯勒，以及美國(guó)軍方。幾乎所有飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和大部分汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都采用UG進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)UG在高端工程領(lǐng)域，特別是軍工領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力。在高端領(lǐng)域與CATIA并駕齊驅(qū)。 第 35 頁 共 35 頁 3.2轎車車身的三維建模 3.2.1轎車車身基本參數(shù) 本文以捷達(dá)轎車車身為參考，利用UG軟件進(jìn)行車身建模設(shè)計(jì)，車身具體參數(shù)如表3.1所示。 表3.1 捷達(dá)轎車車身參數(shù) 車身參數(shù) 2013款捷達(dá)1.6L自動(dòng)舒適版 車長(zhǎng)（mm）： 4487 車寬（mm）： 1706 車高（mm）： 1470 軸距（mm）： 2603 3.2.2轎車車身前圍車頭曲面的建模過程 在轎車車身前圍車頭曲面的建模過程中，主要用到了以下命令： （直線）、（樣條）、（對(duì)特征形成圖樣）、（通過曲線組）、（剖切曲面）、（基準(zhǔn)平面）、（草圖）、（偏置曲線）具體建模過程可對(duì)照論文做詳細(xì)了解。 1.打開UG NX 8.0軟件，導(dǎo)入汽車車身前視圖、俯視圖，后視圖以及側(cè)視圖的tif格式的光柵圖。導(dǎo)入過程如下：點(diǎn)擊視圖按鈕→可視化→光柵圖像，出現(xiàn)光柵圖像對(duì)話框，點(diǎn)擊指定TIFF圖像按鈕，出現(xiàn)選取圖片對(duì)話框，選取準(zhǔn)備好的tif格式圖片，然后點(diǎn)擊創(chuàng)建光柵圖像按鈕，就在工作界面創(chuàng)建出來插入的圖片，過程如圖3.1、3.2所示 圖 3.1 光柵指令 圖3.2 插入光柵圖像 將導(dǎo)入的光柵圖像調(diào)整比例，調(diào)整后，軸距達(dá)到原車長(zhǎng)度，如圖3.3所示。軸距已經(jīng)設(shè)定到2602mm，在允許的公差范圍內(nèi)。 圖3.3 測(cè)量光柵圖像軸距 通過變化相對(duì)坐標(biāo)系，來導(dǎo)入其余光柵圖像，導(dǎo)入過程和上一步驟一致，具體的過程如圖3.4所示。 圖3.4 導(dǎo)入其余光柵圖像 得到最終的光柵導(dǎo)入圖，如圖3.5所示。 圖 3.5 光柵效果圖 2.使用草圖功能，利用樣條曲線和直線、圓弧、修剪曲線等命令在光柵圖像上根據(jù)車身外形圖片描繪出車身前圍輪廓線和車頭弧度線，然后利用對(duì)特征形成圖樣命令形成多個(gè)按一定弧度分布的前圍輪廓線，再利用通過曲線組命令建立轎車車身前圍曲面。 建立步驟如下：點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身側(cè)面光柵圖片為草繪平面，點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪前車頭輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。過程如圖3.6所示。 圖3.6 建立前圍曲線 接下來創(chuàng)建引導(dǎo)線，首先點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身俯視光柵圖片為草繪平面，然后點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪前車頭弧度輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。過程如圖3.7所示。 圖3.7 建立前圍曲線分布引導(dǎo)線 接下來創(chuàng)建前圍曲線分布特征，點(diǎn)擊插入→關(guān)聯(lián)復(fù)制→（對(duì)特征形成圖樣），出現(xiàn)對(duì)特征形成圖樣對(duì)話框，選取前圍曲線為特征，布局選沿，路徑方法選偏置，選取車身俯視圖創(chuàng)建的車頭輪廓線為路徑引導(dǎo)線，間距選數(shù)量和跨距，數(shù)量選6，位置選弧長(zhǎng)百分比，跨距100%，點(diǎn)擊確定按鈕。然后按照同樣的方法，把方向反向創(chuàng)建另一半前圍曲線分布特征。過程如圖3.8、3.9所示。 圖3.8 對(duì)特征形成圖樣 圖3.9 創(chuàng)建特征 接下來創(chuàng)建前圍曲面，步驟如下：點(diǎn)擊插入→網(wǎng)格曲面→（通過曲線組），出現(xiàn)通過曲線組對(duì)話框，點(diǎn)擊創(chuàng)建的一條前圍曲線，然后點(diǎn)擊添加新集，再選取另一條前圍曲線，再點(diǎn)擊添加新集，依次把六條前圍曲線選取完，然后點(diǎn)擊確定按鈕創(chuàng)建車身前圍曲面。具體過程如圖3.10所示。 圖3.10 前圍曲面的建立 3.利用同樣的方法建立發(fā)動(dòng)機(jī)罩輪廓線，然后使用通過曲線組和剖切曲面命令建立車身發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲面。 建立步驟如下：點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身側(cè)面光柵圖片為草繪平面，點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。然后點(diǎn)擊插入→來自曲線集的曲線→（偏置）命令，出現(xiàn)偏置曲線對(duì)話框，選取創(chuàng)建的發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲線，距離500，點(diǎn)擊確定，然后再利用相同的方法在反方向創(chuàng)建一條發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲線，然后點(diǎn)擊插入→網(wǎng)格曲面→（通過曲線組），出現(xiàn)通過曲線組對(duì)話框，點(diǎn)擊創(chuàng)建的一條發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲線，然后點(diǎn)擊添加新集，再選取另一條發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲線，再點(diǎn)擊添加新集，依次把三條發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲線選取完，然后點(diǎn)擊確定按鈕。過程如圖3.11所示。 圖 3.11 創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲線 接下來在車頭前方繪制十字交叉線，點(diǎn)擊（剖切曲面）按鈕，出現(xiàn)剖切曲面對(duì)話框，在類型選取圓角-Rho，選取剛創(chuàng)建的發(fā)動(dòng)機(jī)罩部分曲面的一邊為起始引導(dǎo)線，選取前圍曲面的一邊為終止引導(dǎo)線，選取發(fā)動(dòng)機(jī)罩部分曲面為起始面，選取前圍曲面為終止面，選取繪制的十字交叉線的橫線為脊線，點(diǎn)擊確定創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲面。過程如圖3.12、3.13所示。 圖3.12 創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲面 圖3.13發(fā)動(dòng)機(jī)罩效果圖 3.2.3轎車車尾曲面的建模過程 在轎車車尾曲面的建模過程中，主要用到了以下命令： （直線）、（樣條）、（對(duì)特征形成圖樣）、（通過曲線組）、（剖切曲面）、（草圖）具體建模過程可對(duì)照論文做詳細(xì)了解。 1.使用草圖功能，利用樣條曲線和直線、修剪曲線等命令在光柵圖像上根據(jù)車身外形圖片描繪出車后圍輪廓線和車尾弧度線，然后利用對(duì)特征形成圖樣命令形成多個(gè)按一定弧度分布的后圍輪廓線，再利用通過曲線組命令建立轎車車身后圍曲面。 具體步驟如下：點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身側(cè)面光柵圖片為草繪平面，點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪后車尾輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。接下來創(chuàng)建引導(dǎo)線，首先點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身俯視光柵圖片為草繪平面，然后點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪后車尾弧度輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。接下來創(chuàng)建后圍曲線分布特征，點(diǎn)擊插入→關(guān)聯(lián)復(fù)制→（對(duì)特征形成圖樣），出現(xiàn)對(duì)特征形成圖樣對(duì)話框，選取后圍曲線為特征，布局選沿，路徑方法選偏置，選取車身俯視圖創(chuàng)建的車尾輪廓線為路徑引導(dǎo)線，間距選數(shù)量和跨距，數(shù)量選6，位置選弧長(zhǎng)百分比，跨距100%，點(diǎn)擊確定按鈕。然后按照同樣的方法，把方向反向創(chuàng)建另一半后圍曲線分布特征。過程如圖3.14所示。 圖3.14 建立后圍輪廓線 接下來創(chuàng)建后圍曲面，步驟如下：點(diǎn)擊插入→網(wǎng)格曲面→（通過曲線組），出現(xiàn)通過曲線組對(duì)話框，點(diǎn)擊創(chuàng)建的一條后圍曲線，然后點(diǎn)擊添加新集，再選取另一條后圍曲線，再點(diǎn)擊添加新集，依次把六條后圍曲線選取完，然后點(diǎn)擊確定按鈕創(chuàng)建車身后圍曲面。建立過程如圖3.15所示。 圖 3.15 創(chuàng)建后圍曲面 2.使用相同的方法創(chuàng)建行李箱蓋。 具體步驟如下：點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身側(cè)面光柵圖片為草繪平面，點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪行李箱蓋輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。接下來創(chuàng)建引導(dǎo)線，首先點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身俯視光柵圖片為草繪平面，然后點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪行李箱蓋弧度輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。接下來創(chuàng)建后圍曲線分布特征，點(diǎn)擊插入→關(guān)聯(lián)復(fù)制→（對(duì)特征形成圖樣），出現(xiàn)對(duì)特征形成圖樣對(duì)話框，選取行李箱蓋曲線為特征，布局選沿，路徑方法選偏置，選取車身俯視圖創(chuàng)建的行李箱蓋輪廓線為路徑引導(dǎo)線，間距選數(shù)量和跨距，數(shù)量選6，位置選弧長(zhǎng)百分比，跨距100%，點(diǎn)擊確定按鈕。然后按照同樣的方法，把方向反向創(chuàng)建另一半后圍曲線分布特征。接下來創(chuàng)建后圍曲面，步驟如下：點(diǎn)擊插入→網(wǎng)格曲面→（通過曲線組），出現(xiàn)通過曲線組對(duì)話框，點(diǎn)擊創(chuàng)建的一條行李箱蓋曲線，然后點(diǎn)擊添加新集，再選取另一條行李箱蓋曲線，再點(diǎn)擊添加新集，依次把六條行李箱蓋曲線選取完，然后點(diǎn)擊確定按鈕。過程如圖3.16所示。 圖3.16 創(chuàng)建行李箱蓋曲面 接下來點(diǎn)擊（剖切曲面）按鈕，出現(xiàn)剖切曲面對(duì)話框，在類型選取圓角-Rho，選取剛創(chuàng)建的行李箱蓋部分曲面的一邊為起始引導(dǎo)線，選取后圍曲面的一邊為終止引導(dǎo)線，選取行李箱蓋部分曲面為起始面，選取后圍曲面為終止面，選取繪制的十字交叉線的橫線為脊線，點(diǎn)擊確定創(chuàng)建行李箱蓋曲面。過程如圖3.17、3.18所示。 圖 3.17 將行李箱蓋曲面和車后圍曲面連接起來 圖 3.18 車尾效果圖 3.2.4轎車車身側(cè)面曲面的建模過程 在轎車側(cè)面曲面的建模過程中，主要用到了以下命令： （直線）、（樣條）、（通過曲線組）、（拉伸）、（修剪體）、（圓）、（鏡像特征）、（對(duì)特征形成圖樣）、（剖切曲面）、（草圖）具體建模過程可對(duì)照論文做詳細(xì)了解。 1.使用草圖功能，利用樣條曲線和直線等命令在光柵圖像上根據(jù)車身外形圖片描繪出車身側(cè)面輪廓線和車身弧度線，然后利用對(duì)特征形成圖樣命令形成多個(gè)按一定弧度分布的車身側(cè)面輪廓線，再利用通過曲線組命令建立轎車車身側(cè)面曲面。 具體步驟如下：點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身前視圖光柵圖片為草繪平面，點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪車身側(cè)面輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。接下來創(chuàng)建引導(dǎo)線，首先點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身俯視光柵圖片為草繪平面，然后點(diǎn)擊（藝術(shù)樣條）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪車身側(cè)面弧度輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。接下來創(chuàng)建后圍曲線分布特征，點(diǎn)擊插入→關(guān)聯(lián)復(fù)制→（對(duì)特征形成圖樣），出現(xiàn)對(duì)特征形成圖樣對(duì)話框，選取行李箱蓋曲線為特征，布局選沿，路徑方法選偏置，選取車身俯視圖創(chuàng)建的車身側(cè)面輪廓線為路徑引導(dǎo)線，間距選數(shù)量和跨距，數(shù)量選4，位置選弧長(zhǎng)百分比，跨距100%，點(diǎn)擊確定按鈕。然后按照同樣的方法，把方向反向創(chuàng)建另一半后圍曲線分布特征。接下來創(chuàng)建車身側(cè)面曲面，步驟如下：點(diǎn)擊插入→網(wǎng)格曲面→（通過曲線組），出現(xiàn)通過曲線組對(duì)話框，點(diǎn)擊創(chuàng)建的一條車身側(cè)面曲線，然后點(diǎn)擊添加新集，再選取另一條車身側(cè)面曲線，再點(diǎn)擊添加新集，依次把四條車身側(cè)面曲線選取完，然后點(diǎn)擊確定按鈕創(chuàng)建車身側(cè)面部分曲面。建立過程如圖3.19所示。 圖 3.19 車身側(cè)面部分曲面建立 2.通過建立發(fā)動(dòng)機(jī)罩與后備箱蓋過渡曲面，再利用橋接曲面、剖切曲面、鏡像特征等命令繪制車身側(cè)曲面。 具體步驟如下：點(diǎn)擊（剖切曲面）按鈕，出現(xiàn)剖切曲面對(duì)話框，在類型選取圓角-Rho，選取創(chuàng)建的行李箱蓋曲面的一邊為起始引導(dǎo)線，選取發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲面的一邊為終止引導(dǎo)線，選取行李箱蓋曲面為起始面，選取發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲面為終止面，選取繪制的十字交叉線的橫線為脊線，點(diǎn)擊確定創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)罩與后備箱蓋過渡曲面。過程如圖3.20、3.21所示。 圖3.20建立發(fā)動(dòng)機(jī)罩與后備箱過渡曲面 圖3.21 曲面效果圖 選取十字交叉線的交點(diǎn)繪制一條貫穿車身的直線，再次點(diǎn)擊（剖切曲面）按鈕，出現(xiàn)剖切曲面對(duì)話框，在類型選取圓角-Rho，選取創(chuàng)建的發(fā)動(dòng)機(jī)罩與后備箱蓋過渡曲面的一邊為起始引導(dǎo)線，選取車身側(cè)面曲面的一邊為終止引導(dǎo)線，選取發(fā)動(dòng)機(jī)罩與后備箱蓋過渡曲面為起始面，選取車身側(cè)面曲面為終止面，選取繪制的貫穿車身的直線為脊線，點(diǎn)擊確定創(chuàng)建車身側(cè)面曲面。然后利用（鏡像特征）命令，選取建立的車身側(cè)面曲面，車身側(cè)視光柵圖像為鏡像面創(chuàng)建另一車身側(cè)面曲面特征。建立過程如圖3.22所示。 圖3.22 創(chuàng)建側(cè)面曲面 3.使用草圖功能在光柵圖像上繪制車輪輪廓線，利用拉伸，修剪體等命令創(chuàng)建車輪特征。 具體步驟如下：點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身側(cè)視圖光柵圖片為草繪平面，點(diǎn)擊（圓）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪車輪輪廓線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕，然后點(diǎn)擊（拉伸）按鈕，出現(xiàn)拉伸對(duì)話框，點(diǎn)擊車輪曲線為拉伸對(duì)象，點(diǎn)擊確定。過程如圖3.23所示。 圖 3.23 創(chuàng)建前車輪特征 接下來點(diǎn)擊插入→修剪→修剪體命令，選取側(cè)面曲面為體特征，選取拉伸的車輪曲面為修剪工具，點(diǎn)擊確定。然后利用相同的方法創(chuàng)建其他車輪特征。建立過程如圖3.24、3.25所示。 圖3.24 創(chuàng)建后車輪特征 圖 3.25 創(chuàng)建車輪效果圖 3.2.5轎車車身上部曲面的建模過程 在轎車車身上部曲面的建模過程中，主要用到了以下命令： （直線）、（樣條）、（偏置曲線）、（通過曲線組）、（拉伸）、（修剪體）、（橋接曲面）、（基準(zhǔn)平面）、（剖切曲面）、（草圖）等，具體建模過程可對(duì)照論文做詳細(xì)了解。 1.使用草圖功能，利用樣條曲線和直線等命令在光柵圖像上根據(jù)車身外形圖片描繪出車身前擋風(fēng)玻璃和車身后玻璃輪廓線，然后利用偏置曲線命令形成多個(gè)車身前后玻璃輪廓線，再利用通過曲線組命令建立轎車車身前后玻璃曲面。 具體步驟如下：點(diǎn)擊（草圖）命令，選取插入的車身側(cè)面光柵圖片為草繪平面，點(diǎn)擊（直線）命令，然后在圖片上根據(jù)圖片描繪前擋風(fēng)玻璃曲線，適當(dāng)調(diào)整好后點(diǎn)擊確定按鈕。然后點(diǎn)擊插入→來自曲線集的曲線→（偏置）命令，出現(xiàn)偏置曲線對(duì)話框，選取創(chuàng)建的前擋風(fēng)玻璃曲線，距離選測(cè)量，測(cè)量距離為前擋風(fēng)玻璃曲線到發(fā)動(dòng)機(jī)罩與后備箱過渡曲面的邊界，點(diǎn)擊確定，然后再利用相同的方法在反方向創(chuàng)建一條前擋風(fēng)玻璃曲線。過程如圖3.26所示。 圖 3.26 車身前后玻璃輪廓線創(chuàng)建 接下來點(diǎn)擊插入→網(wǎng)格曲面→（通過曲線組），出現(xiàn)通過曲線組對(duì)話框，點(diǎn)擊創(chuàng)建的一條前擋風(fēng)玻璃曲線，然后點(diǎn)擊添加新集，再選取另一條前擋風(fēng)玻璃曲線，再點(diǎn)擊添加新集，依次把三條前擋風(fēng)玻璃曲線選取完，然后點(diǎn)擊確定按鈕，創(chuàng)建前擋風(fēng)玻璃曲面。然后利用相同的方法創(chuàng)建后玻璃曲面。建立過程如圖3.27所示。 圖3.27 車身前后玻璃曲面創(chuàng)建 2.使用橋接曲面命令，選取前面創(chuàng)建的前后玻璃曲面建立車頂曲面。具體步驟如下：點(diǎn)擊插入→細(xì)節(jié)特征→橋接，出現(xiàn)橋接曲面對(duì)話框，選取創(chuàng)建的前后玻璃邊界為邊，點(diǎn)擊確定創(chuàng)建橋接曲面。建立過程如圖3.28所示。 圖 3.28 建立車頂曲面 3.選取前后玻璃曲面、車頂曲面和車身側(cè)曲面使用剖切曲面命令建立車窗曲面。具體步驟如下：在車身里面創(chuàng)建一與車身側(cè)面平行的矩形曲面，點(diǎn)擊（剖切曲面）按鈕，出現(xiàn)剖切曲面對(duì)話框，在類型選取圓角-Rho，選取創(chuàng)建的車頂曲面的一邊為起始引導(dǎo)線，選取創(chuàng)建的矩形曲面的一邊為終止引導(dǎo)線，選取車頂曲面為起始面，選取矩形曲面為終止面，選取繪制的貫穿車身的直線為脊線，點(diǎn)擊確定創(chuàng)建車窗曲面。過程如圖3.29所示。 圖 3.29 車窗曲面建立 接下來利用鏡像特征命令創(chuàng)建另一側(cè)車窗。點(diǎn)擊插入→關(guān)聯(lián)復(fù)制→鏡像特征，出現(xiàn)鏡像特征對(duì)話框，然后選取創(chuàng)建的車窗特征，車身側(cè)面光柵圖片為鏡像平面，創(chuàng)建車窗鏡像特征。建立過程如圖3.30、3.31所示。 圖 3.30 鏡像車窗曲面特征 圖 3.31 鏡像后模型圖 3.3真實(shí)著色 在窗口空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇真實(shí)著色，出現(xiàn)真實(shí)著色對(duì)話框，選取適合的顏色進(jìn)行著色，得到的效果圖如圖3.32所示。 圖 3.32 真實(shí)著色圖 4 車身輕量化設(shè)計(jì) 4.1車身輕量化設(shè)計(jì)的必要性 降低車身質(zhì)量是提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的重要途徑，對(duì)于車身占總質(zhì)量30%~40%的轎車來說，車身結(jié)構(gòu)的輕量化對(duì)于整車的輕量化具有重要意義。材料表明，汽車重量每降低100公斤，每百公里可節(jié)約0.6升燃油。大量使用鋁合金的汽車，平均每輛汽車可降低重量300公斤(從1400公斤到1100公斤)，壽命期內(nèi)排放可降低20%。由此可見，伴隨輕量化而來的突出優(yōu)點(diǎn)就是油耗顯著降低。汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30%，空載情況下，約70%的油耗用在車身質(zhì)量上，必須要減輕自重以提高整車燃料經(jīng)濟(jì)性為目的。車身的輕量化設(shè)計(jì)，可以保證車身具有良好的剛度性能和均勻合理的受力分布，提高材料的利用率。在保證汽車安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)汽車車身結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，從燃油經(jīng)濟(jì)性角度看有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 4.2車身輕量化的主要途徑 轎車車身輕量化技術(shù)主要包括輕量化材料的使用和結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)。前者是車身輕量化的主流，即采用輕量化的金屬和非金屬材料，主要是采用高強(qiáng)度鋼材、鋁鎂合金、工程塑料、碳纖維、新型玻璃、陶瓷和各種復(fù)合材料；后者是利用有限元法和優(yōu)化設(shè)計(jì)等方法，通過改進(jìn)汽車結(jié)構(gòu)，使部件薄壁化、中空化、小型化及復(fù)合化以減小車身骨架和車身鋼板的質(zhì)量來達(dá)到輕量化目的。實(shí)際上兩者是緊密相連的，往往采用輕量化材料結(jié)合輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在性能不降低的前提下獲得轎車車身的輕量化。 4.2.1采用輕質(zhì)材料 （1）超高強(qiáng)度鋼板 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是通過提高零件的料厚來獲得整車的碰撞性能和耐久性能 ,而現(xiàn)在可以通過選用高強(qiáng)度鋼板、減少料厚的辦法來獲得更好的碰撞性能和耐久性能 ,同時(shí)又減少車身重量?，F(xiàn)在的鋼材分類為普通鋼、高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)鋼板 ,如圖4.1所示。 圖4.1 鋼材分類 普通鋼屈服強(qiáng)度在 110～180MPa,烘烤硬化鋼屈服強(qiáng)度在 130～300MPa,這兩種材料一般用在車身的外覆蓋件和地板零件上。 高強(qiáng)度鋼屈服強(qiáng)度在340～550MPa,一般用作結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件。超高強(qiáng)度鋼板一般指抗拉強(qiáng)度超過550MPa,主要有DP鋼和MS鋼 (馬氏體鋼 )。DP鋼的抗拉強(qiáng)度在500～1000MPa,一般用于需要高抗拉強(qiáng)度、高碰撞吸能且成型較復(fù)雜的車身零件 ,如前艙大梁、B柱內(nèi)外板等。MS鋼抗撞強(qiáng)度有900MPa,1300MPa,由于MS鋼強(qiáng)度極高 ,所以一般用滾壓成型工藝生產(chǎn) ,主要應(yīng)用在門檻梁上。例如新 Civic,由于提高了高強(qiáng)鋼的比例 ,汽車的安全性由 Euro NCAP4星提高到5星 ,車身的動(dòng)剛度和 NVH性能得到了進(jìn)一步提高 ,而車身重量卻減少了2 kg。 （2）鋁及鋁合金 鋁的密度為 2.7g/ cm3 ,約為鋼的1/3。鋁作為汽車材料有許多優(yōu)點(diǎn),如在滿足相同機(jī)械性能的條件下、比鋼減少質(zhì)量 60 %、易于回收、在碰車中比鋼多吸50 %的能量、不需防銹處理等。此外 ,傳統(tǒng)的鋼板成型壓機(jī)都可以用于成型鋁,只是工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)注意補(bǔ)償鋁板中較大的回彈量。因而鋁被廣泛應(yīng)用于汽車上(尤其是轎車)。隨著鋁及鋁合金制品工藝的成熟,鋁及鋁合金作為一種汽車輕量化材料,被越來越多地應(yīng)用于各種車輛上。1978年世界中級(jí)轎車的車均鋁材耗量為32kg ,1998年增加到85kg ,即20年內(nèi)增長(zhǎng)1.7倍。據(jù)預(yù)測(cè) ,2008年每輛轎車的鋁使用量將進(jìn)一步上升到130kg ,與 1998年相比增長(zhǎng)53 %。日本在鋁合金材料應(yīng)用方面發(fā)展比較快 ,自1985～1995年的10年間 ,日本汽車工業(yè)用鋁量幾乎增加一倍 ,達(dá)到100萬噸 ,其中跑車平均每車用鋁量達(dá)到250kg ,占整車的16. 4% ,各種轎車每車平均用鋁量達(dá)到101kg ,占整車的8.8%。日本分析家認(rèn)為,到2001 年用鋁量平均將突破10%。1996年奧迪公司生產(chǎn)的全鋁 A8轎車采用鋁合金擠壓車架,質(zhì)量降低了35% ,抗扭強(qiáng)度增加了50%。該公司推出的A2小型轎車也將采用全鋁車身,其年產(chǎn)量比A8大得多。美國(guó)的一項(xiàng)研究報(bào)告表明,采用鋁材料,整備質(zhì)量為1483.6kg的轎車,在保持全部性能的前提下,車身質(zhì)量能降低 125kg。可見鋁及鋁合金制品對(duì)于車輛的輕量化作用重大,其前景非?？捎^。 （3）鎂合金 鎂合金是比鋁合金密度更小的輕質(zhì)材料。其耐熱耐壓耐腐蝕且易于回收利用。歐洲正在使用和研制的鎂合金汽車零部件有 60多種。汽車用鎂合金零件絕大部分是壓鑄件，對(duì)減小汽車質(zhì)量、提高燃油經(jīng)濟(jì)性、保護(hù)環(huán)境、提高安全性和駕駛性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力等方面的效果顯著，所以在汽車行業(yè)應(yīng)用大有潛力。最近正在開發(fā)或已經(jīng)開發(fā)成功的新型鎂合金有耐蝕鎂合金、阻燃鎂合金、高強(qiáng)高韌鎂合金和變形鎂合金等。 （4）工程塑料 車身采用塑料材料具有質(zhì)量小、易于加工和防銹防腐蝕的特點(diǎn)。目前汽車的保險(xiǎn)杠幾乎都是塑料件