试论汽车开发中的虚拟产品开发技术

戴峻

摘 要：随着汽车开发技术的不断发展，虚拟产品开发技术已经得到了汽车企业的广泛应用，虚拟产品开发技术缩短了汽车开发所用的时间，而且从整体上提高了汽车的设计水准，随着汽车行业的竞争越来越激烈，虚拟产品开发技术还可能满足人们个性化的要求。文章将讨论分析虚拟产品开发技术。

关键词：汽车开发；虚拟产品开发技术；个性化需求

虚拟产品开发技术在得到众多汽车企业重视和应用的同时，人们也开始探索虚拟产品开发技术能否进一步取得实质性突破，即随着虚拟产品开发技术不断的发展，当虚拟产品开发技术发展一定水平时，顾客能不能直接参与汽车的设计，来满足一些个性化的需求；如今的实物试驗能否被数字化试验代替。

1 虚拟产品开发技术的功能特点

虚拟产品开发技术能够把所要研究的事物放置在虚拟环境当中，虚拟环境根据人们的控制和指示把产品的构思从三个维度上向人们展示产品的效果，通过不同的操控，设计人员能够收集到较为全面的信息和数据，根据这些数据和信息，设计人员可以发现产品的优劣势，虽然虚拟产品开发系统的研发一般成本都比较大，但是投入使用之后，能够帮助企业节约成本，而且也能够保证测试结果的精确性。虚拟产品开发技术的功能特点可以归纳为如下几点：一是虚拟产品开发系统可以帮助设计师进行直观的观察和感受，并且客户也可以参与到这个过程当中去；二是在试验过程中，人可以直接参与试验；三是虚拟设计环境能够提高企业的生产和维修效率；四是虚拟设计过程能够节省产品或样件的使用；五是汽车企业能够在虚拟系统中检验虚拟产品，帮助设计师进行完善和改进。

2 汽车中的虚拟产品开发技术

2.1 虚拟油泥建模

传统的建模方式主要依赖于计算机辅助造型或计算机辅助工业设计系统，这种建模方式下，人们能够触碰和感受到的只有鼠标和键盘等，不能给人们丰富的视觉或触觉上的体验。很多设计师都认为计算机辅助造型或计算机辅助工业设计系统虽然能够帮助设计师或其他工作人员进行后期的修改、计算和细化，但是计算机辅助造型或计算机辅助工业设计系统在初始的设计阶段，不能很好地激发设计者的创作灵感。虚拟油泥建模能够在初期设计阶段帮助设计师找到创作灵感，同时虚拟油泥建模能够让设计师亲身进行刮、削、扫等工作，能够给设计师们丰富的触觉感受，而且设计师们能够直接看到效果，所以虚拟油泥建模方式得到了很多设计师的青睐。

2.2 虚拟概念车的总体评价

在完全利用计算机进行汽车的设计时，利用计算机设计图像评价设计的好坏具有两个方面的缺陷：一方面，在图像上的汽车虽然是按照比例进行设计的，但是与汽车的真实尺寸并不相同，有时不能够让人们正确的感受出汽车的大小，按照这样的设计生产出来的汽车很可能不符合人们需求；另一方面，图像中的汽车不能让人们直观地感受到汽车的特点和魅力。而虚拟概念车则能够较好地解决这两个问题，在虚拟系统中，虚拟汽车能够让人们看到汽车的动态效果，进而做出更加科学的评价。

2.3 汽车车身室内的虚拟人体工程学设计、评价

随着汽车的普及程度越来越高，人们越来越懂车，而且更加重视驾驶员与乘员的舒适度，为了研究更加舒适的汽车，汽车车身室内的虚拟人体工程学设计能够更好地满足用户和汽车企业的一致需求，利用汽车车身室内的虚拟人体工程学设计能够结合人体对舒适度的需求以及习惯进行测度。德国一名开发商开发出的人体工程学模型系统，可以客观地评价汽车车身的设计是否符合人们对舒适度的要求。把人体工程学模型系统放入虚拟环境中，人们就可以通过控制一个虚拟人来完成车身人体工程学的测度，在试验过程中，人们可以任意选择姿势和视点，让这个虚拟人去完成，通过这种不同姿势和不同视点的试验，最终测试出汽车车身的人体工程学设计是否合理。

2.4 虚拟风洞技术

传统的风洞试验都是利用烟雾器帮助人们观察到车身在气体作用下的变化情况，在进行传统的风洞试验时，只把实车的四分之一放入试验场，模型与实车的大小不一样，所以试验不能完全模拟真实的情况，试验结果也就不是特别准确，加之人们不能靠近试验，所以这也造成了试验数据和结果的偏差。虚拟风洞不仅展现了真实的发生环境，而且能够让用户感受模拟风洞的效果。模拟风洞能够帮助设计师搜集不同方向的比较精准的试验数据，进而提高了分析结果的准确性。

2.5 汽车碰撞虚拟仿真

人们对于汽车的安全性能要求比较高，所以在过去为了检验汽车的抗碰击能力通常都是利用真实的新车进行撞击，然后根据撞击的结果进一步改善汽车的安全性能，这种测试方法不仅需要让新车进行撞击，成本高昂，而且这样的撞击不能够完全测试出汽车安全性能存在缺陷的地方，导致所作出的修改方案只是片面的改善汽车安全性能。而模拟仿真系统能够让人们全面地分析汽车碰撞后的结果，找出改进方案，而且在经过模拟撞击之后不用浪费很多的新车，有减少了测试的成本。

2.6 汽车整车性能的虚拟仿真

传统的CAE在整车仿真应用中的主要缺陷是不能够利用数学模型来表达汽车在运行过程中的真实运行环境和复杂的驾驶员感受，但是汽车整车性能的模拟仿真能够解决CAE不缺陷，汽车整车性能的虚拟仿真系统能够让真实的驾驶人员在虚拟的环境中仿真驾驶。国际上的很多发达国家的汽车公司都进行过汽车整车性能的虚拟开发系统的研究，如美国通用汽车公司、德国BENZ公司、瑞典国家交通研究所等。我国也已经建成了汽车整车性能模拟仿真系统，我国的汽车整车性能模拟仿真系统目前在世界上排名第二，该套系统包括了运动模拟系统、声响模拟系统、视景模拟系统、触感模拟系统、模拟舱以及中央控制台。驾驶员在进行仿真驾驶时，汽车的运行状况由数学模型表达出来，而汽车的声响以及驾驶员的感受等都是由根据29个数学模型和告诉计算机实时展现。

3 结束语

汽车企业采用先进的虚拟开发技术不仅能够提高设计、生产和维修的效率，而且从某种程度上来说还降低了企业运行成本，目前已经研发出的模拟产品开发技术已经帮助汽车企业和一些用户成功地完成了对汽车产品功能、外形等方面的检验，在模拟产品开发技术领域，人们还应该继续进行研究和创新。

参考文献

[1]肖田元.虚拟制造及其在轿车数字化工程中的应用[J].系统仿真学报，2002，14（3）：342-347.

[2]潘军，蒋祖华，马登哲，等.虚拟产品开发关键技术的应用[J].上海交通大学学报，2003，37（1）：21-25.

[3]陈云，陈明.虚拟产品开发技术在汽车空调系统设计中的应用[J].机械设计与研究，2001（4）：63-64.