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在90年代出现了汽车工业的大购并,并提出了车型平台化的概念,平台化就是设计开发技术要实现快速反应和低成本开发。

在80年代前汽车开发技术是建立在“试错”型的开发基础和试验基础上,而在90年代实现了以计算机仿真与分析技术为主体的快速开发技术的革命。

它正以难以预计的速度实现向以信息和知识工程技术为基础的虚拟设计发展。

美国等国家正以计算机与信息技术实现产品的快速高水平开发,1990年后尤其1995年后采用三维CAD/CAE/CAM一体化技术等技术,1999年ford和GM宣布实现全新车型开发周期为22个月和24个月,最终目标是12—18个月.

2000年美国三大集团实现共用零部件协议。

2000年GM提出在INTERNET环境采购零部件。

2000年美国提出了产品协同开发与协同商务的概念(CollaborativeProductDevelopment).德国-平台化技术,目的是实现零部件系列化,GM,VW,和TOYOTA三大集团协议共建部分标准零部件数据库。

这些都证明开发技术已有巨大的发展,开发周期大大缩短,因此汽车造型的水平大大提高.而且,汽车变形的速度和品种大大增加,基于平台的多样化设计的年代已经到来.

2.3、我国汽车造型水平和设计理念

中国人民确实拥有独特的文化底蕴,优美的老红旗依然让人自豪,但这个底蕴已经越来越难融合到现代的汽车文化中了。

以家电为代表的所有需要造型的工业产品,绝大多数已奉行引进或仿造外国产品的原则,老红旗是几十年中的昙花一现。

我们决不会允许在有5000年文化的世界强国,长期由国外文化来引导中国的汽车造型和设计事业,中国应有自己的主见,我们已经失去主见,失去方向。

我们必须扭转这一局面.姑且勿论中国人传统的“轿”车(两头低中间高)观念是传统还是无知,光是霸占主流的几个老旧车型就已经把中国人的汽车审美观完全钝化了。

教育模式着重完成灌输理论的任务,课程刻板、扼杀创造力并且脱离实际。

在国外很多工业界的技术专家都热心参与教育事业,但在国内很少有在职的研究员愿意到高校里来,(就算有也只是挂名的名誉校长,名誉教授之类)这就足以证明我们的高等教育存在问题。

在实际的设计工作中,搞汽车的瞧不起搞造型的,搞造型的不理解搞汽车的,应该互相配合.

现今,国外有很多独立的汽车设计公司。

全球最大的设计公司美国MSX公司,比如以实用型量产车著名的意大利设计公司ITALDESIGN,以名贵跑车为主要业务的设计公司Pininfarina,和以风格见长的Bertone设计公司,还有在改装车、原型车方面各具特色的IDEA、Zagato、Ghia和Stola等设计公司。

此外,还有以个人名义进行设计的汽车设计师,如MarcelloGandini、PeterStevens和IanCollum等。

中国第一家汽车设计公司于1999年由同济大学汽车系的雷雨成等几名教授创建.目的就是象国外的设计公司一样为中国人开发中国人自己的汽车.给中国人争一口气,实际中国的技术人才和资源,等等都没有问题,中国实现产品开发最大的问题和困难是中国人的骨气不足,缺乏信心,另外干多干少都一样也使很多技术人员出力不出工,甚至与国外设计公司同样技术水平的技术人员,我们10个都不如国外设计公司的一个人干的活多,这主要是体制的原因.

但汽车设计在眼前就迫切需要发展。

环顾现状,我总觉得中国的厂家是“有力无心”。

的确汽车造型是“上层建筑”,但并不见得高不可攀。

车身设计是突破口,比机械技术更具有市场价值,只是国内众车厂谁都没有尝过这个甜头,也没有谁打算去尝。

对于总被用作借口的技术(工艺)水平,其实国内零部件与整车厂家都已引进了大量的国外技术和设备,也作过了不少引进技术(模具)国产化工作,进行自主开发的时机已经成熟,即便还存在问题,也应该不是克服不了的问题了。

民族设计没有实践的机会,发展便无从谈起。

中国搞汽车已经几十年了,车身设计还停留在引进——国产化的阶段,实在是连印度和马来西亚都不如。

因此希望在未来的几年,国内车厂再上新产品的时候,能够大胆采用国内自己的设计,如果是引进或联合开发,就要努力争取车身的技术和设计权。

庆喜在最近两年,上海同济同捷科技股份有限公司,以能独立进行整车和零部件设计的新形象为中国汽车设计业指明了中国汽车设计的方向,树起了一面中华民族独立自主的鲜红旗帜。

目前该公司采用的计算机软件和硬件与国外基本是同步的,新一轮以计算机软件技术设计汽车在全世界也起步不久,在全球,采用三维设计广泛使用于汽车设计是从1995年开始的,我们几乎没有差距,我们没有推托的理由.实现自主设计和技术赶超也是可能的。

再者通过加强国际合作,可以从国外学到更多的设计技术和理念。

有与国际上发达国家相同的设计软件和条件,我们还可以从人类积累了100多年的汽车设计经验和知识中学习设计经验,这些经验100%渗透在成熟产品中,实际上国际上也是在参照各种成熟产品的情况下,结合先进的设计开发软件和必要的设备,进行的创新和新产品开发.

2.4、汽车造型技术与方法

2.4.1汽车造型的基本知识

a汽车主要尺寸

汽车设计中由总体设计师确定的外形尺寸包括:

长、宽、高、轴距、轮距、前后悬长和离地距等。

汽车尺寸所要考虑的因素主要是主要零部件的布置和使用性能要求。

使用性能要求则主要由汽车所针对的目标市场级别而定。

通常,美国车的尺寸比欧、日的标准大很多,这主要是因为美国地大车少,油价低廉,对于汽车空间的要求远大于对省油性能的要求。

日本则正好相反,为了改善道路拥挤情况,日本政府对汽车的税收等级是以外形尺寸(主要是占地面积长*宽)来划分的,车身越大使用费用越高。

因此日本汽车造型设计所追求的是“空间利用率”,即在有限的车身尺寸下争取最大的内厢空间。

可以说日本车紧凑的目的是为了符合法规;

欧洲人也热衷于小型车,但他们造小车的主要目的是省油和使用方便;

而美国人的生活环境决定了他们用不着把汽车造得太紧凑。

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.

b汽车车架

车架的作用是承受载荷,包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。

现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。

大梁式车架的优点是钢梁提供很强的承载能力和抗扭刚度,而且结构简单,开发容易,生产工艺的要求也较低。

适用于要求有大载重量的货车、中大型客车,以及对车架刚度要求很高的车辆,如越野车;

承载式车架的意念是用金属制成坚固的车身,再将发动机、悬架等机械零件直接安装在车身上。

承载式车车架是目前轿车的主流,因为这种结构将车架和车身二合为一,重量轻,可利用空间大,重心低,而且冲压成型的制造方式十分适合现代化的大批量生产;

有一些高级客车也有这样的结构.但承载式车身结构,一般都设计有副车架,用于定位左右悬架和发动机按装.钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架,再将零部件装在这个框架上。

它的生产工艺简单,很适合小规模的工作坊作业;

铝合金车架将铝合金条梁焊接、铆接或贴合在一起组成一个框架,其最大优点是轻(相同刚度的情况下)。

但是成本高,不宜大量生产;

碳纤维车架是用碳纤维浇铸成一体化的底板、坐舱和引擎舱结构,再装上机械零件和车身复盖件。

碳纤维车架的刚度极高,重量比其它任何车架都要轻,重心也可以造得很低。

将来大梁式和承载式车架是占绝大多数的主流车架形式,并在承载式车架的底部加焊类似大型横梁的补强结构,增强其刚度。

c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。

事实上很多突破性的布置方案都是由造型设计师在概念设计的阶段构想出来的。

一般,汽车的布置元素包括发动机、传动系统、座舱、行李舱、排气系统、悬挂系统、油箱、备胎等,其中前三者:

发动机、传动系统和座舱是决定布局的三要素,按这“三要素”可将布局方式分为前置引擎前驱(FF)、前置引擎后驱(FR)、中置引擎(MR)及后置引擎(RR)四大类型,确定布置类型后,其它部件可采用见缝插针的原则。

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)。

2.4.2汽车造型必需遵循的法则

a用户需求

用户就是上帝一直是各行各业服务的宗旨。

汽车的功能从开始的代步,到现在成为快速的交通工具,从最初的马车型结构到现在豪华的车身内饰、高级的音响设备和通讯手段,反映了汽车用户对汽车功能的需求的不断进步和提高。

用户对汽车的需求归根结底可以归纳为汽车的安全性、经济性、舒适性、操稳性、人机工程和美学等几个方面。

汽车安全带、安全气囊、ABS,TCS和能量吸收结构等系统就是为了满足其安全性能的要求而配备和设计的;

电子喷射、电动汽车、铝制车身、轻质材料的采用能有效地提高汽车的经济性能;

空调、音响、大空间内部设计也进一步满足了用户汽车乘坐舒适性要求;

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。

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。

b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。

代用燃料和混合燃料汽车,电动车就是为了满足汽车排放标准而研究的;

汽车的安全气囊、安全带、ABS都是为满足汽车安全性能所采用的安全措施。

据悉,汽车安全碰撞法规2002年7月将出台,中国的很多汽车厂家纷纷需要改进汽车的外部形状,提高汽车的安全碰撞性能。

这就说明了汽车的造型和设计必需满足汽车法规的规定。

c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。

现代电子技术的发展,使汽车的控制更加安全可靠,乘坐更加舒适,电子元件的安装使汽车的娱乐、通讯、信息更加丰富。

同时生产工艺水平、生产制造水平的提高使汽车的造型和设计的范围更加开阔。

2.4.3汽车造型的步骤

造型设计的主要工作内容如表2.4.1所示

表2.4.1造型设计的主要工作内容

No.

外部造型工作

内部造型工作

1

造型设计资料收集

2

产品分析报告造型设计任务书

3

A评审

4

外部构思草图

内部构思草图

5

B评审

C评审

6

设计效果图

7

D评审

8

小比例模型制作

全尺寸胶带图

9

全尺寸内饰模型制作

10

模型数字化定义

内饰模型装饰设计

11

E评审模型冻结

12

全尺寸模型塑造

模型测量

13

模型装饰设计

内模型数字化定义

14

E评审

F评审模型冻结

15

造型文件发布

16

外模型数字化定义

17

18

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先进的造型都基本采用以下的步骤进行设计,如图2.4.1所示。

T11:

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

T11

IM11

T12

OM11

T130

OM12

T13

OM13

T14

T150

OM15

OM14

T15

图2.4.1汽车造型并行设计流程图

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,直接三维计算机造型后,数控加工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.

(a)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。

(b)造型构思效果图

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,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。

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,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。

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。

效果图是“纸上谈兵”的操作,可以有多种方案供选择,换句话讲要有许多幅效果图供选择,边修改边完善。

绘制内外造型各几十种方案,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.

造型效果就是做彩色效果图,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,这是我们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。

比如说做效果图,你可以计算机做,也可以彩绘,然后做1:

5模型,就是按这个特征在1:

5模型上修,模型工就是按这张图来修,这个过程目前还免不了或不能全免.

(c)胶带图

当造型效果图设计确定后,或缩小比例车模的形状确定后,就可将造型的轮廓曲线放大至1:

1或用1:

3,用胶带图的形式表现出来。

所谓胶带图是指用不同宽度和不同颜色的胶带在标有坐标网络的白色图板上,粘贴上模型轮廓的曲线和线条,将汽车整个轮廓、布置尺寸、发动机位置、车架布置及人体样板都可以显示出来。

胶带可以随时粘贴或撕下,因此胶带图也可以随时修改,十分方便。

设计人员根据胶带图进行修改和调整后,轿车的轮廓曲线已经基本确立。

(d)模型制作

从“纸上谈兵”到实物实体的第一步,就是将设计构思实物化,将纸面的东西用形体表现出来,让设计人员进行更细致和具体的探讨。

第一步就是选择确定几幅效果图,依图做缩小比例的汽车油泥模型或石膏模型,比例为3:

8(美、英等英制国)或者1:

10、1:

5等。

小比例模型的好处就是可以反复修改,成本低廉,如果一开始就做全尺寸模型,并在大模型上反复修改,就会消耗大量的时间和人力。

由于现代轿车生产的规模化,任何设计上的错误都会导致巨大的损失和浪费,因此设计师在缩小比例车模上进行研制是必不可少的一个环节工作。

但随着技术的发展,手工模型作的越来越少,取而代之的是数控加工可加工塑料模型.

一般效果图给客户后,客户要经过几轮确认,从几十种方案里选择几种方案,选择几种方案后你再提出修改合并方案,或者把几种优点放一起,再搞几种合并方案,合并方案后再去选择评选,最后确定。

确定以后,根据评选的几种效果图,要做1:

4或1:

5的外模型,然后再做1:

1的外模型。

作完1:

4或1:

5的外模型,然后都要评审,做内模型的材料可用木头或金属,把车轮也装上去,做木头车轮或买橡胶车轮装上去,然后都仿真成象真的一样。

里面到外面放20~30mm的余量。

,比如油泥材料,油泥可修来修去,但外面不能太厚,它要变形的,它容易掉而且价格贵,木头很便宜,油泥很贵,国产油泥也要2万多元钱一立方,进口的还要贵几倍,模型骨架可用木头的,然后你可在上面修,按效果图来修,修好以后再贴一些薄模,贴一些分界线做装饰,看起来就象一辆真车,包括后风窗和倒车镜,都做出来装上去,让它尽可能真实。

最后1:

1模型定了以后,一般建议数控加工1:

1模型,一般指外模型,内模型不太好加工,因为仪表板模型很难加工。

外模型就是外形造型。

1:

1模型一般都用木头骨架或型钢、角铁焊成一个骨架,外头贴上木头层,胶合板等等,外头再贴上30~50mm厚的可加工塑料,类似如泡沫材料的可加工材料,一种高密度的泡沫塑料,因为可加工塑料很贵,二十几万元每立方,一般加工塑料都用薄一点,里头用木头骨架。

可加工塑料加上以后,轮胎用真实的轮胎装上去,因为1:

1的,要把选中的真实轮胎装上去。

因为真实轮胎装上去以后可以推来推去,真实的轮胎装上去主要是为了看效果,一般要做一个金属骨架或木头骨架,要装一个车轴,精度要求不高,不装轴承,能把车轮中心定位,能转动就行,然后对外表面进行精修,因为数控加工以后,表面还要打光,表面还要贴一些薄膜或者光滑处理,可以喷漆,也可以改,然后领导评审,看看1:

1的模型和真的车是不是一样,如果做出来的效果和真车一样,如果领导说某一根线型不对,能否改一下,让领导把意见统统提出来,然后直接在模型上改,改完后再喷上漆,然后再叫领导看,并征求领导意见,领导说行,就冻结模型,进行三维测量,再对CAD数模进行修改。

这里有几种做法,就是说有几种做的途径:

未来的世界,也就是十年,二十年能看得到的,未来的趋势我们的手工模型将慢慢被取代掉,把手工外模型这一过程去掉,因为节约时间,节约成本。

在造型

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