汽车车身设计方法研究和展望

田立超

摘要：随着我国经济水平的不断提升，国民生活素质不断提升，国内对汽车的需求不断增加，同时对汽车的各项性能提出更高的要求，因此如何设计出符合社会大众的汽车呢？这是每个汽车设计员必修课，现代汽车车身要求具有很高的防撞抗冲击能力，以及高度的清洁性、舒适性和智能性，为了提升我国汽车车身的设计水平，本文谈谈现代汽车车身设计方法的研究和展望。

关键词：汽车；车身；设计；展望

一、车身的作用及结构特点

车身的主要作用是载运乘客或货物，相当于临时住所或流动仓库，是一个受到质量和空间限制的活动建筑物，其详细作用因车而异。就轿车车身而言其作用概括起来有以下5点：实现整车功能；为乘客提供舒适的乘坐环境；为乘客提供安全保护；减少空气阻力；增强轿车的美观性。

车身的特点主要体现在车身的涉及面广、车身材料种类多、车身造型发展迅速等几个方面。车身的结构特点主要在于组成车身外形的各个零部件（即所谓的车身覆盖件）的材料薄、尺寸大、形状复杂且多为自由曲面。

二、对车身设计的要求与特点分析

车身设计包括对车身各项内容的设计，其总体要求是在实现相应功能的前提下力求造型美观，性能良好、具有良好的空气动力特性制造容易、维护装拆方便。在外形和结构上，车身壳体（特别是轿车车身壳体）是由许多具有空间曲面外形的大型覆盖件组成。对整车外形来说，既要求其整体协调给人以美感，又必须保证必要的流线型。在设计这些大型覆盖件时，对互换性和装配准确度也有较严格的要求，必须保证其工艺性要求。因此，要求车身表面上的各点（空间坐标）连成的曲线必须在纵向和横向2个截面上反复协调以使之光顺。传统的设计方法就不得不规定车身图样必须采用坐标网格来表示，但即使如此，也无法单纯依靠图纸准确完整地将其表达出来，而必须辅以实体模型。也就是说，对车身这样复杂的空间曲面外形需采取一整套特殊的实物（如外形样板和主模型等）模拟和“移形”（模拟量传递）的办法来表达。在产品设计、生产准备和投产等阶段中，实物可以补充图样的不足，保证成套工艺装备（模具和装焊夹具等）之间乃至零部件之间的协调验证。以上这些特点决定了车身设计有别于汽车上的其他总成而自成一套体系的工作方法，这种方法及其思想也成为逆向工程的起源，迄今为止，车身设计也是逆向工程应用最多、最成熟的领域之一。

三、基于C AX的现代汽车车身设计方法

通常来说，应用計算机辅助技术的车身设计方法一般分为概念设计、程序设计两个阶段，在此，仅对工程设计中的相关问题进行讨论。运用CAX的车身设计是利用计算机辅助几何设计方式来进行车身几何造型的设计和创新，也就是在计算机上建立一个模型，能够从其表面任意处得到有关车身的所有曲线和曲面信息来进行设计和分析，并以此模型来替代传统车身设计中的立体模型，还保留了传统设计的某些优点与长处，使车身设计集多处优点于一身。

现代汽车车身设计方法的特点主要表现在：以计算机中的三维实物模型代替传统设计中的主模型，因此，将大量的人力从绘图、取样、制表面、做模型中解放出来；提升了汽车产品规划时的信誉度，使设计、工艺、模具设计和制造人员更好地协同、协调工作；将计算机的运算速度快和精确度高的特点充分、完全地发挥出来，以此来极大地提高汽车车身设计的效率，并以此来缩短开发周期。目前来说，用于车身设计的各种CAD系统都能够根据三维实物模型自动生成二维车身图纸及用于数控加工的代码。由此可看出，对整个车身设计过程来说，任何模块之间都是相互影响与联系的；现代的汽车车身设计方法可对车身造型进行优化设计，工作人员可从计算机辅助设计图案中挑选出一套集多项优点于一身的设计方案，对汽车进行专业的设计[3]。

四、车身设计的发展趋势

当代轿车车身已由传统的车驾式结构向整体无架结构式转化，这是一种缘于飞机的应力薄壳结构，质轻而强度非常高。与车架式车身相比，重量减轻了400KG以上，而车身内部空间切丝毫未减少，甚至还有扩大。

（一）气流造型依然是设计的重点

从汽车行驶速度造成的空气阻力来看，汽车的百年发展史，其实质就是汽车如何克服气动阻力的发展过程，车身的造型进步则生动地演绎着这个变化经历。可以毫不夸张地说，在与气动阻力做斗争过程中推动了汽车车身的进步和开发。

气流造型的开发研究重点是最优化设计，大体上可分为两方面的技术工作：一是气动造型的局部最优化设计，另一方面是气动造形的整体最优化设计。前者任务是确定车身的基本造型，必须达到车身的制造工艺学、人体工程学、美学及其他相关学科的各方面要求，并在此基础上进行车身的局部修改，增加空气动力附加装置，实现减少气动阻力和提高行驶稳定性的目的。而整体最优化工作的任务则是根据高气动稳定性和低气动阻力的流线型要求，最终完成实用化车型的整体布置。由于兼顾局部和整体的最优化设计，使车身美感和科学性达到和谐统一，从而追求车身造型的完美性和最优化。

（二） 定制车身是发展趋势

绚丽多姿和个性鲜明的车身，是二十一世纪车身发展的趋势，这既符号人类对美学、对个性的追求。这才真正标志着百年的汽车技术趋于成熟，体现了汽车产品的最终目的。展望未来，定制汽车车身是时代的特征和潮流，顾客不但可以自己选择车身的图案和造型，并以此进行定制生产，体现鲜明的个性和多样性[5]。

五、结束语

上文中，我们对汽车车身设计方法的研究和展望做出了初步地分析。鉴于自身能力、工作经验的限制，本文可能对现代汽车车身设计方法的研究和展望论述的还不够彻底、全面。整个论述过程中，甚至可能出现某些不恰当的观点或问题。而要避免这些，必然需要各个同行们的批评和建议。希望广大的相关从业者们，能够立足于自身实践，从思想、行动上对现代汽车车身设计方法做出创新，从而推动我国汽车行业的健康发展。