现代汽车的造型设计

过去,新型轿车从构思到试产一般要经历四至五年,现在运用了计算机,仅需要二年或更少的时间。其中,轿车的车身造型设计是整个设计工作最重要的内容,越是现代化的大批量流水生产的产品,对其设计的内容要求更严密,要经过一步步可靠的技术验证,否则设计中的错误或缺陷将会在批量生产中造成严重的后果。那么,轿车的外貌是怎样诞生出来呢?下面首先将传统的设计过程展示出来。

一、收集资料信息形成造型设计概念
任何新型轿车的构思,都是建立在旧款车或者其它车辆的基础上借鉴、继承和改进而形成的,这里面包括消费者对汽车的意见和期望。每年在世界各地举办的汽车展览会、市场的信息反馈,都是设计开发部门资料信息来源的“源泉”。例如我国第一辆概念车“麒麟”,就从五个城市的汽车用户做过调查,汇集了各地不同人群对汽车的需求信息,才着手进行图纸设计。目前时兴的品牌轿车“四位一体”的专营销售中,其中一项是“信息反馈”,作用之一就是做厂家开发新产品的依据。

二、造型构思效果图
现在一些人请装修公司搞房屋装修,装修公司也会出一份效果图给客户评审。同样,汽车造型的设计也要有效果图,将设计师对新车形状的构思反映在图画上,这里面的内容有整车的形状,色彩,材料质感及反光效果等,作为开发人员表述造型的构思和初步选型的参考。

效果图由具有工业造型技术能力的开发人员完成,采用水彩、彩铅或者素描等方式绘制。效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图两种,车身造型效果图要表现出车型前面、侧面和后面三者的关系,同时也要表现出车门拉手,倒后镜、刮水臂、车牌位置等结构细节。车身内饰的效果图主要表现出仪表板、中控台、门护板、座椅及相互之间的空间位置。由于车厢内部难以用一面图表达清楚,所以有些效果图是针对某些位置而单独绘制的。

效果图是“纸上谈兵”的操作,可以有多种方案供选择,换句话讲要有许多幅效果图供选择,边修改边完善。

三、模型制作
从“纸上谈兵”到实物实体的第一步,就是将设计构思实物化,将纸面的东西用形体表现出来,让设计人员进行更细致和具体的探讨。第一步就是选择确定几幅效果图,依图做缩小比例的汽车油泥模型或石膏模型,比例为3:8(美、英等英制国)或者1:10、1:5等。小比例模型的好处就是可以反复修改,成本低廉,如果一开始就做全尺寸模型,并在大模型上反复修改,就会消耗大量的时间和人力。由于现代轿车生产的规模化,任何设计上的错误都会导致巨大的损失和浪费,因此设计师在缩小比例车模上进行研制是必不可少的一环工作。

四、胶带图
当缩小比例车模的形状确定后,就将模型的轮廓曲线放大至1:1,用胶带图的形式表现出来。所谓胶带图是指用不同宽度和不同颜色的胶带在标有坐标网络的白色图板上,粘贴上模型轮廓的曲线和线条,将汽车整个轮廓、布置尺寸、发动机位置、车架布置及人体样板都可以显示出来。胶带可以随时粘贴或撕下,因此胶带图也可以随时修改,十分方便。设计人员根据胶带图进行修改和调整后,轿车的轮廓曲线已经基本确立。

车型设计

北京“挑战者”多用途车全尺寸模型制造现场

五、全尺寸油泥模型
全尺寸是指1:1比例,全尺寸油泥模型就是指与真车尺寸一样,模型的轮廓曲线和尺寸都是按照严格的要求制作出来,设计人员可以对车身表面的细节部分进行比较和修改,设计的检验已进入“模拟作战”阶段。全尺寸油泥模型分为外部模型和内部模型,是车身造型设计中最关键的阶段,要求以极其认真的细致的态度去工作,任何一项细部的造型都不能马虎,因为这个全尺寸油泥模型是今后正式产品的依据。

全尺寸油泥模型是高仿真产物,例如车轮一般会用上真家伙-真轮胎和真车圈,因为车轮对整个车型有十分重要的影响。车身附件,大灯小灯、刷水臂都会安置在各自的位置上,有些模型表面还喷涂油漆,与真车相似。因此,车厂对新产品的检测,也就从全尺寸油泥模型正式开始。检测中最重点的一项,就是车身外部模型进行风洞试验,试验的主要内容是模拟车速在100-200公里/小时的状态下,测试阻力、升力、侧向力、俯仰力矩、侧翻力矩和偏航力矩等数据,设计人员对车身模型的空气动力状态进行研究和分析,以取得对整个车身空气动力性能进行最优化的设计。

六、主图板
全尺寸油泥模型完成之后,车身模型表面轮廓经过测量之后转化为数据,然后将数据绘制成平面图形。主图板表示出整车的轮廓线及关键部位与部件之间的配合作用,使设计人员可以对主图板上的车身表面线条做光滑平顺的修改。至此,汽车的造型设计工作基本结束了。此后就会进入样车的制造与检验。

七、样车
样车是一辆具有试制性质,能够驾驶运行的汽车。

样车试制仍是一个不断修改的过程,但这种修改是为今后正式投产做铺路的。在样车试制阶段,很多在造型设计过程中的不足之处会更真实地反映出来。例如在绘图或在模型上能够制造的东西,可能在实际生产中会有工艺上的困难;也可能会耗费过大,成本下不来;也可能在装配上会产生干涉,安装困难,等等。造型设计人员仍然要跟踪工作,对样车的造型设计进行全面的检查,并根据设计要求进行修改。只有经过多次的反复修改,一辆经得起实际考验的造型方案才能实现,并做为今后生产的依据。

不难看出,汽车造型设计的过程是一个不断探讨不断修改不断完善的过程,最后拿到生产线的图纸很可能与最初的构思有很多不一样的地方,甚至大相径庭,这是一种很正常的现象。

以上介绍的内容是传统的汽车造型设计,这种传统的造型设计过程的最大缺陷是车身曲线需要依靠人力经过绘画-模型-图板等多次反复测量反复修改才能确定,耗费大量的劳动和时间,而且设计精度也难以保证,因此,用计算机代替部分人的劳动,是必然的趋势。

从七十年代起,计算机辅助设计已经进入了汽车外形设计这一领域,今天更是普遍应用,并已成为目前国内外车厂进行汽车造型设计的常规手段。现在常见的过程始于模型制作阶段,通过三坐标测量机测量,得到模型上离散的点集,将点集数据输入计算机,运用CAD将其连成光顺的曲线,建立数字化模型,进行初步设计和可行性分析,即相当于胶带图效果;然后通过专门的CAD设计软件,用曲线建立起整个车身的表面数学模型,设计人员在电脑前可以进行任意的修改,再通过数控铣床制造1:1全尺寸模型,供设计人员进行修改和定型;然后再通过测量机对全尺寸模型进行测量,将数据输入计算机建立汽车外形数学模型,并用图形显示终端显示出来,模型的三维曲面视图可以旋转,在不同的角度观察不同地方,十分直观。在这里,CAD的运用不但使人从繁重的劳动解脱出来,缩短了设计周期,而且能够保证设计精度,降低了设计开发的成本。
(2000.10.13)

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