淺析現代車身設計技術及發展趨勢

代立龍

摘 要：針對現今國內外汽車車身設計過程當中所運用的各種先進技術，文中介紹了這些技術在設計過程中的具體應用;并分析了目前國內外車身方面的設計現狀，以及所存在的差距;更論述了這些技術在縮短汽車開發周期，降低生產成本方面取得的成效。放眼未來，努力建設我國自主品牌、加大力度研發核心技術是我國汽車工業快速發展的必然趨勢。

關鍵詞：車身設計;設計技術;發展趨勢

前言

由于汽車工業具有非常強的產業關聯度，因此被看做是一個國家經濟發展水平的重要標志[ ]。現今，車身在汽車這個龐大系統中的地位已經越來越重要;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，只有持續的改進現有的車身設計技術，才能更加縮短汽車的開發周期。下面就以現今在車身設計過程中主要運用的一些技術加以分析。

一、現代車身設計技術

1.計算機輔助造型技術

計算機輔助造型——CAS是現代應用于車身設計中的一項新技術。CAS技術和傳統的仿形法相比有以下一些特色和優勢：

（1）CAS不僅可以減小勞動強度，還省去了做實車的比例模型，從而縮短了開發周期;對于一個完整的轎車車身，CAS技術可以使車身內部三維可加工數字模型的制作任務在20多個工作日內完成。

（2）CAS擺脫了三坐標測量結果以及手工模型制造所產生的影響，提高了數據的準確性，并且為提高最終模型的準確性打下了良好的基礎。

2.空氣動力學模擬

在新式汽車開發過程當中，假如采用風洞實驗這個傳統的研究方法，那么就必須準備實車或者模型，這樣一來不僅使得費用高，而且周期很長;不同狀態下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。如果運用流體動力學模擬計算，則不需要實車或者模型，這樣一來就節省了大量的測試成本;可以在開發的初始階段預測;并且可以隨時對設計方案進行修改，設計部門就可以參考得到的這些三維流場的詳細信息。空氣動力學模擬大多應用在轎車的造型設計方面，以求最大限度的減少空氣阻力和空氣升力，從而提高轎車運行過程中的經濟性和操縱的穩定性[ ]。

3.虛擬現實技術

虛擬現實技術就是一種利用多媒體將信息進行可視化呈現在用戶面前的這樣一種技術。它是目前主要的一些國際汽車制造商和設計公司用來展示自己實力和輔助設計的手段。虛擬現實技術除應用在造型設計中，還在汽車設計及其他領域中得到了廣泛應用。運用虛擬現實技術，設計人員突破了傳統的束縛，可以更加充分的發揮自己的創造潛能，而不再僅僅局限于固定的油泥模型。并且能夠在自己的設計過程中融入更多的藝術性和實用性的因素，從而使得設計出來的車子外觀和功能可以實現有機的結合和統一。

4.模塊化設計技術

模塊化設計是一種創新的思維，同時它也是綠色設計的方法之一。簡單的說，模塊化設計可以分為兩個階段，第一階段是產品開發過程的系列化;第二階段是對一個產品單獨進行模塊化設計，這樣一個過程，需要根據用戶的特殊要求對這些模塊進行選擇和組合[ ]。運用模塊化思想，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，按照傳統的思想設計汽車的時候，都是噴完漆后的白車身排著長長的隊伍運到總裝線上;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，造成不可預知的后果。

5.數字樣機技術

數字樣機技術在提高汽車產品質量和開發速度方面有著非常重要的作用，可以說是目前汽車產品開發的主流技術。數字樣機技術又叫做DMU技術，從宏觀的角度上看，是一套在并行工程上的開發技術。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，如運動干涉分析，結構優化，瀏覽和拆裝仿真分析工具等模塊[ ]。運用了DMU 技術后，可以在設計的初始階段，發現一些潛在的設計質量問題，從而優化結構，為機構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大的技術手段。這樣既提高汽車產品質量，也提高了開發速度。DMU技術在車身上的應用可以體現在以下三個方面：

（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，從而也避免了設計階段潛在的隱患。

（3）運動干涉分析。

6.人機工程技術

在日常生活中，我們可以看到很多與人機工程學有關的問題，當然包括一些合理地或者是不合理地事件。但是人機工程技術應用于車身產品開發過程中，主要是在司機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。

目前，三維人體模型技術在車身設計過程中的應用已日趨成熟，并且有一些商業應用軟件可用于計算機輔助設計[ ]。RAMSIS軟件是德國汽車技術開發集團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用環境。它不僅可以精確地測量和分析人體姿勢和運動情形，而且還能夠進行視覺模擬，運動仿真等交互操作。時至今日，已有超過70%的汽車公司都采用RAMSIS進行設計和布局。

二、我國汽車工業的車身設計水平

從1980年至今，我國的汽車工業水平落后國際水平20多年。從上世紀90 年代開始，我國加大力度研發投資汽車工業，在自主研發創新的同時引進國外的先進技術，逐漸縮短與發達國家的差距;并且從一開始的單一全套產品引進到現在慢慢向主要引進先進技術的方向轉變。現在國內車身設計技術狀況具有以下兩個特點：

1.部分設計單位初步具備了自主開發能力。雖然國內大多數的汽車產品是通過技術的引進來實現國產化，以及在引進的產品基礎上進行研發創新，但是最重要的是在進行這些項目時，我國的一些技術人員得到了很好的鍛煉，并慢慢掌握了汽車車身設計中非常重要的一些輔助設計軟件和CAE分析軟件，經驗和數據得到了一定的積累。

2.由于經濟全球化的影響，我國與國際先進的汽車公司合作的機會也越來越多，這樣一來，在合作的工程中，國外先進的設計技術方法和理念也會慢慢滲透到國內設計人員的思想中，隨著時間的推移，經驗的逐漸積累，從而使國內汽車設計的效率和自主研發的能力得到很大的提高。

三、結束語

“目前世界汽車產業不斷的進行全球性的重組，技術的創新是獲得勝利的關鍵[ ]”。因此，國內汽車車身設計技術的發展趨勢，是逐步縮短與國際先進水平的差距，提高自主創新能力。并且要明確先進的技術和理念在車身設計中的重要性，重視經驗和數據的積累，經驗和數據的積累可以靠做項目來實現，可以說經驗和數據的積累在一定程度上是一個企業的核心技術，同時也是該企業的一筆寶貴的財富。

參考文獻

[1]National Instruments.Labview 7 Express User Manual[Z].2003

[2]National Instrument，NI PXI-2503 userguaid，2006.