自由曲面汽车车灯仿真设计探究

高彦春

摘 要：随着汽车工业的不断发展，对于汽车结构设计本身的科学性也具有更高的要求。在汽车本身的结构之中，车灯作为重要的组成部分，合理有效的运用自由曲面设计结构，就可以帮助汽车增强其流线美感，并且还可以提升汽车车灯的赔光率。所以，本文针对自由曲面汽车车灯的仿真设计进行分析，希望可以为后续的车灯设计工艺提供理论基础，推动仿真设计的持续实施与发展。

关键词：自由曲面;汽车;车灯;仿真设计

目前，在车灯设计中，自由曲面汽车车灯属于相对流行的一种设计方式，自由曲面汽车车灯是利用配光镜来直接替代传统的透明镜，这样就可以实现多个自由曲面的实际反射。相比以往的车灯设计方案，自由曲面车灯的仿真设计，其本身具有较高的光能利用率，并且还可以将空气动力学的作用原理完全发挥出来，最终满足理想配光状态的要求。

1 自由曲面反射器基本介绍

前照灯作为汽车行车的关键部件，其设计是基于材料学、光学、计算机辅助设计技术、模具CAD/CAM技术等集成。随着汽车工业技术的不断发展，车灯设计不仅仅能够满足照明的实际需求，同时人们也开始关注妹婿效果，所以，自由曲面前照灯设计逐渐替代了老式灯设计。从字面上来分析，自由曲面反射器指的是将反射面分割成为不规则形状的小反射面，每一个小区面本身具有不连续的曲率，并且贡献配光光型的一部分，将所有小区面的反射光型叠加在一起，就可以满足最终配光的光型要求[1]。

2 自由曲面汽车车灯仿真设计

2.1 车灯的基本配光原理

在设计自由曲面汽车车顶的时候，需要考虑到反射器的合理利用来进行设计，不能采取传统的透明配镜加上二次曲面的方式，在研究过程之中，也可以通过函数来对于这一种配光原理加以表示。在多个自由曲面共同作用之下，也会形成多个自由曲面，通过配光网络的建立，就可以实现对多个不同数据点的合理利用。同时，在进行数据点的设计过程中，还要懂得结合网络上对应的光斑与形态，这样才可以在实际的配光点设计之中提升设计的科学型。

一直以来，每一个自由曲面都会对自由曲面车灯的整体设计带来影响，在自由曲面的设计过程中，需要合理的分析与考虑每一个自由曲面的反射器，并且做好每一个自由曲面的合理利用。这主要是因为不同的区分，共同组成了每一个自由曲面的反射器，这样就可以满足车灯组合设计是经过多个自由曲面来共同构成的。

2.2 前照灯具体的设计方式

自由曲面的前照灯本身带有防炫目的功能，其主要是基于信息指令的合理运用，从而完成对应的配光工作，进而发挥计算机软件本身带有的辅助作用。在具体的设计环节，还应该与具体的车型高低以及大小情况相互结合起来，并且做好对应的调整，基于工程学的设计原理来做好对应的设计处理，为了能够提升车身的实际设计动感，还需要考虑到流线型设计方式的具体使用。为了实现光源的有效利用，就可以选择曲面反射镜的自由曲面前照灯的设计方式。就目前我国的实际情况来看，自由曲面的汽车车灯设计方式发展相对交完，并且设计发展理念还不够成熟，但是已经能够满足车灯整体的科学设置，并且要求，从而推动自由曲面前照灯的设计与制造[2]。

2.3 前照灯的配光标准

在进行自由曲面汽车车灯的设计之中，如何做好前照灯的设计，其本身还带有一定的难度，并且其作用也非常的明显。因为车灯本身的种类以及型号的不同，就需要考虑到不同前照灯设计方式的使用。如，美国的SAE、日本的JIS等，对于自由曲面前照灯的设计都提出了对应的指导标准。同时，欧洲经济委员会的ECE标准对于我国自由曲面前照灯的设计，就提出了重要的指导意见。

通过滑动屏幕设计的模式，就能够直接构成自由曲面汽车车灯设计所对应的实验室设计，并且在距离屏幕25cm的位置上，放置对应的前照灯样品，其所对应的图形就会在屏幕上出现，并且也代表了车辆右侧轴线的一个垂直曲线就会直接出现。车辆的外边线则是另一条直线的表示。与驾驶员的眼镜轨道需求相互结合起来进行前照灯视线范围的设计，并且要求能够满足驾驶员视线的实际需求，确保轴线与路面之间的距离位置能够局限在合理范围之中。

与欧洲经济委员会ECE标准规定，从而针对自由曲面前照灯的远光灯距离进行设计，其最大的光照度还需要满足240-48Lx的条件。同时，在实际的设计过程中，还需要针对不同的监测点进行充分有效的布置，并且与自由曲面車灯的光照需求相互结合起来，从而满足监测点位置上的光照度设计。在运用自由曲面设计基本原则的基础上，还需要做好反射器位置的科学布置，这主要是因为在运用反射器之后，就可以满足自由曲面车灯的配光工作，最终在综合运用这一部分条件方式之后，就可以确保其前照灯的配光能够满足标准性和合理性的基本要求。

2.4 自由曲面照明效果仿真软件分析

合理有效的使用仿真软件，还能够为自由曲面汽车车灯的设计与制造提供对应的依据条件，这样就可以让设计更具针对性，也可以为设计人员和制造人员提供诸多的参考标准。通过仿真软件的合理使用，还能够实现对自由曲面汽车车灯每一个区域反射镜对应的仿真计算和设计处理，这样就可以满足自由曲面车灯设计的科学性提高。在设计自由曲面车灯的近光灯和远光灯的时候，还需要对于其光照的集中度加以分析，并且利用仿真软件对应的曲线绘制来实现检测处理，确保其能够与国家的标准相互的匹配。另外，通过仿真软件的合理使用，也可以基于不同的角度等级，来表示对应光照区域不同的亮度效果图，同时，利用坐标，就可以对不同位置的灯照情况进行准确的判断[3]。

3 结语

总而言之，随着时代的不断发展，在汽车领域之中，对于车灯的设计关注度越来越高。所以，在自由曲面车灯的仿真设计中，就需要考虑到各个方面的要素，这样才能够让自由曲面车灯的仿真设计能够满足对应的要求，最终推动自由曲面车灯设计的有序实施，同时也能够为后续的车灯设计提供一个方向基础。

参考文献：

[1]刘凌波.汽车车灯结构及工艺优化设计[J].科技资讯，2019（02）：99+101.

[2]苏长青.仿生设计在汽车车灯设计中的有效应用[J].科技资讯，2019（02）：100-101.

[3]杨华，肖平.汽车车灯控制系统的设计与实现[J].实验室科学，2016（06）：77-79.