汽車車身的參數化設計應用研究

1 引言

隨著我國汽車工業的發展， 汽車設計技術及手段的不斷發展， 特別是以計算機技術為核心的現代工程技術方法的飛速進步， 日益成熟的 CAD/CAE/CAM 一體化產品開發技術在轎車車身設計領域得到廣泛應用。

2 參數化設計技術

隨著計算機輔助幾何設計和計算機圖形學的迅速發展，車身設計過程中部分或全程引入計算機輔助系統 (CAD/CAM 軟件 ) ，在計算機中構建車身三維數字化模型，以“所見即所得的”交互方式完善設計方案，是現代車身設計方法的主要特點。

參數化設計技術是當前 CAD/CAM 系統的研究熱點之一，是實現工程設計智能化、自動化的重要手段。 參數化設計主要是通過改動圖形某一部分或某幾部分的尺寸， 自動完成對圖形中相關部分的改動，從而實現對圖形的驅動。 參數化設計可以提高產品的設計效率， 有效保證產品模型的安全可靠性，極大地改善設計的柔性，并在概念設計、動態設計、實體造型、裝配、機構仿真等領域發揮著重要的作用。

參數化設計的關鍵是幾何約束關系的提取和表達、約束求解以及參數化幾何模型的構造。 它允許尺寸欠約束的存在，設計者可以采用先形狀后尺寸的設計方式，優先考慮滿足設計要求的幾何形狀而暫不用考慮尺寸細節。

3 參數化車身設計方法

隨著汽車車身造型的設計與修改要求日趨增高， 傳統的車身設計方法設計周期長，費時費力，修改困難，而參數化設計更符合和貼近現代 CAD 中的概念設計和并行設計思想，并可提高設計與分析的柔性，因此車身模型的參數化設計已經成為車輛制造行業發展的必然趨勢。

傳統的手工造型方法已被建立在各種先進的造型建模軟件基礎上的計算機輔助造型方法所取代， 參數化設計技術能夠快速吸收國外汽車車身設計的先進技術， 快速響應市場， 提高我國自主設計開發汽車的能力和汽車產品競爭能力。

現代車身設計方法的基本流程是，經過市場調研，形成車型的整體要求 ． 也可利用計算機輔助軟件繪制；制作縮比例及主模型； 以三坐標掃描或激光掃描的方式在計算機中構建車身數字模型；進行結構設計，構建 A 級模型；生成 NC代碼，生產樣車。 這實際上就是一個逆向設計的過程。 逆向工程就是指將已有的產品模型轉化為計算機中的數字化工程設計模型的過程，相當于是一種仿制，具有開發周期短、設計精度較高、便于進行結構設計 / 分析等優點，在車身設計過程中應用很廣泛。 著名的 CATIA 、 IMAGEWARE 、 UG 等軟件都提供了強大的逆向設計功能。 車身數字模型建立后可共享， 有利于各部門實現并行工作， 從而大大縮短設計周期，而且用于車身設計的各種 CAD/CAM 系統都能夠根據三維實體模型自動生成二維的車身圖紙和用于數控加工的代碼，同時當三維模型發生任意微小的改變時 , 系統都會自動地修改與之相關的圖紙和數控代碼。

在計算機中不但可以對車身外觀及內飾建立數字模型，而且可以對發動機、底盤等其它零部件建立模型，并直接進行有限元分析、結構設計 / 分析、甚至虛擬裝配、虛擬風
洞試驗等， 使得設計人員可以在計算機中構建虛擬的電子樣車并進行試驗， 能在實際生產前預先發現設計中存在的問題，提高了效率，降低了成本。 通常各零件模型分類存放在大型數據庫中， 對車型做改進時可直接到數據庫中匹配類似的零部件，修改其相關參數即可滿足要求，無需重新設計，非常有利于車型的系列化，并能應對迅速變化的市場。

4 車身設計方法展望

目前車身的參數化設計的研究還處于初級階段， 根據汽車工業技術發展的趨勢， 以及對新技術標準下的汽車車身造型的參數化設計與修改方法進行研究， 加強我國汽車標準的技術研究和數據分析， 以實現車身造型的參數化設計及修改，以及各零件之間的關聯更新。 構建參數化、模塊化的汽車車身設計的框架， 并研究該設計的基本方法和設計步驟，可更大程度地提高設計效率，并將最終提高車身結構設計的效率和可靠性，推動汽車生產的系列化、通用化和標準化。