《汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)（第3版）》配套課件第一章

車(chē)身概論第二章

車(chē)身總體設(shè)計(jì)第三章

車(chē)身概念設(shè)計(jì)第四章車(chē)身結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析計(jì)算第五章

車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造第六章

車(chē)身部件結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)第三章

車(chē)身概念設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)第一節(jié)

車(chē)身造型設(shè)計(jì)第二節(jié)

汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)計(jì)算幾何理論基礎(chǔ)第四節(jié)

曲面測(cè)量及計(jì)算機(jī)表面建模方法?

汽車(chē)的造型是科技與藝術(shù)的完美結(jié)晶，是一個(gè)時(shí)代工業(yè)水平的綜合反映，也鮮明地折射出這個(gè)時(shí)代的社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)和文化形態(tài)。?

車(chē)身造型是汽車(chē)設(shè)計(jì)的先行環(huán)節(jié)之一，也是汽車(chē)設(shè)計(jì)的重要組成部分。?

車(chē)身造型設(shè)計(jì)屬于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，是工程技術(shù)和造型藝術(shù)在汽車(chē)產(chǎn)品上的有機(jī)結(jié)合。?

車(chē)身造型已成為消費(fèi)者選購(gòu)汽車(chē)的重要參考因素，日益受到汽車(chē)生產(chǎn)商的高度重視。一、概述(一)

車(chē)身造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(二)

車(chē)身造型設(shè)計(jì)的分類(lèi)?

外形造型設(shè)計(jì)：主要設(shè)計(jì)車(chē)身外部的基本形狀和保險(xiǎn)杠、前照燈等主要部件的形狀。?

室內(nèi)造型設(shè)計(jì)：主要進(jìn)行車(chē)室內(nèi)部空間的整體及儀表板、座椅、內(nèi)飾等的設(shè)計(jì)。?

色彩造型設(shè)計(jì)：車(chē)身顏色、室內(nèi)總體色彩的設(shè)計(jì)，以及內(nèi)飾材料、織物花紋樣式等的設(shè)計(jì)。?

零部件造型設(shè)計(jì)：車(chē)輛上的附屬件、功能件及其他零部件的造型設(shè)計(jì)，如輪輞、后視鏡、手柄等外飾件和轉(zhuǎn)向盤(pán)、音響等內(nèi)飾件。?

標(biāo)志設(shè)計(jì)：汽車(chē)的品牌標(biāo)記、車(chē)名標(biāo)識(shí)及室內(nèi)各種裝備等標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)。(三)

車(chē)身造型設(shè)計(jì)的基本要素單從造型本身來(lái)說(shuō)，決定車(chē)身造型設(shè)計(jì)的基本要素：品牌、車(chē)型和風(fēng)格1、品牌汽車(chē)品牌的重要特征是存在一個(gè)清晰的、明確的品牌識(shí)別性。汽車(chē)品牌是一種基于可識(shí)別性的“設(shè)計(jì)”，稱(chēng)為品牌基因。品牌基因可以通過(guò)“幾何特征”和“語(yǔ)義特征”來(lái)表達(dá)和應(yīng)用：幾何特征表達(dá)一種品牌的造型特征和風(fēng)格特征；語(yǔ)義特征表達(dá)品牌的“造車(chē)”理念，可由一組核心形容詞描述；汽車(chē)前圍造型是品牌基因的主要載體，許多知名品牌的造型特征都集中在汽車(chē)前圍的幾何特征上。一個(gè)連貫一致的品牌表達(dá)的是汽車(chē)品牌構(gòu)建的核心。汽車(chē)品牌是汽車(chē)企業(yè)的重大無(wú)形資產(chǎn)，品牌價(jià)值是汽車(chē)最重要的附加值。2、車(chē)型車(chē)型是以汽車(chē)的功能、用途和相應(yīng)結(jié)構(gòu)形式為基礎(chǔ)的分類(lèi)，在造型上直接反映了汽車(chē)結(jié)構(gòu)布局到汽車(chē)造型的映射關(guān)系。車(chē)型特征是汽車(chē)造型識(shí)別的感知基礎(chǔ)，是汽車(chē)造型最基本的功能屬性和感知屬性。GB/

T

3730.1-2001

將汽車(chē)分為乘用車(chē)和商用車(chē)兩大類(lèi)。乘用車(chē)最常見(jiàn)的分類(lèi)是轎車(chē)和廣義多用途車(chē)。前者可分為兩廂車(chē)(掀背式)和三廂車(chē)；后者包括MPV

(多用途車(chē))

和越野車(chē)及輕型貨車(chē)、SUV

等。國(guó)際上轎車(chē)根據(jù)車(chē)長(zhǎng)及軸距分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)、E級(jí)等。不同企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品平臺(tái)采用不同的品牌管理和型譜管理策略。車(chē)型的發(fā)展趨勢(shì)：大多數(shù)傳統(tǒng)以轎車(chē)為主的汽車(chē)制造廠商逐步擴(kuò)展到多功能車(chē)的領(lǐng)域。多功能車(chē)尤其是SUV的種群擴(kuò)大，且車(chē)型界限變得模糊。新的跨界車(chē)型不斷出現(xiàn)。車(chē)型特征：車(chē)型特征具有造型上的抽象性和具象性，越野車(chē)的硬朗和粗獷、跑車(chē)的動(dòng)感和速度感與轎車(chē)的舒適溫馨和豪華感，都是車(chē)型特征對(duì)外觀造型的直接映射，既有車(chē)型尺寸和整車(chē)布置的幾何特點(diǎn)，又有形面和特征線的造型特點(diǎn)。汽車(chē)的側(cè)圍造型（側(cè)面輪廓）是車(chē)型信息的主要載體，汽車(chē)側(cè)圍是整車(chē)造型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)，稱(chēng)為側(cè)圍包絡(luò)設(shè)計(jì)。3、風(fēng)格?

風(fēng)格是指外觀形式，但更強(qiáng)調(diào)外觀形式所表現(xiàn)的觀念內(nèi)涵。?

風(fēng)格的符號(hào)性多于理性，如流線形風(fēng)格就是用風(fēng)格來(lái)表現(xiàn)設(shè)計(jì)師對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)和現(xiàn)代航空工業(yè)的直觀感受，因此流線形作為風(fēng)格，它的符號(hào)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)嚴(yán)格理性意義上的空氣動(dòng)力學(xué)原理。?

風(fēng)格是多義的，是對(duì)某一類(lèi)設(shè)計(jì)的統(tǒng)稱(chēng)，而不是一個(gè)固定的模式，如同樣是流線形風(fēng)格也可能有傳統(tǒng)和現(xiàn)代之分。?

風(fēng)格是汽車(chē)外觀造型影響最重要，也是最具時(shí)尚性的元素。汽車(chē)風(fēng)格是汽車(chē)文化、民族文化、消費(fèi)文化和審美品位共同作用的結(jié)果。?

汽車(chē)風(fēng)格中有基于車(chē)身結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，有基于造型流派的分類(lèi)，有民族文化的映射，也有品牌文化。(四)

車(chē)身造型設(shè)計(jì)的要求?

使汽車(chē)具有鮮明的藝術(shù)形象傳達(dá)（創(chuàng)造性、時(shí)代感、民族性）?

使汽車(chē)具有良好的空氣動(dòng)力性能（減阻+空氣動(dòng)力穩(wěn)定）?

使汽車(chē)車(chē)身具有良好的加工工藝性?

使汽車(chē)具有良好的適用性?

應(yīng)考慮材料的裝飾效果?

滿(mǎn)足新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)新的需求二、車(chē)身造型發(fā)展歷程與趨勢(shì)(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程1、馬車(chē)形車(chē)身2、廂形車(chē)身（標(biāo)準(zhǔn)化、流水線）3、流線形車(chē)身（空氣動(dòng)力學(xué)）4、船形車(chē)身（人機(jī)工程學(xué)）5、魚(yú)形車(chē)身6、楔形車(chē)身1、馬車(chē)形車(chē)身(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程奔馳發(fā)明的第一輛汽車(chē)（1886年）戴姆勒發(fā)明的四輪汽車(chē)（1886年）1、馬車(chē)形車(chē)身(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程寶馬公司的第一輛車(chē)（1899年）2、廂形車(chē)身（標(biāo)準(zhǔn)化、流水線）(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程福特T型車(chē)（1908年）3、流線形車(chē)身（空氣動(dòng)力學(xué)）(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程克萊斯勒氣流牌汽車(chē)（1934年）3、流線形車(chē)身（空氣動(dòng)力學(xué)）(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程大眾甲殼蟲(chóng)汽車(chē)（1937年）3、流線形車(chē)身（空氣動(dòng)力學(xué)）(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程大眾甲殼蟲(chóng)汽車(chē)（2011年）4、船形車(chē)身（人機(jī)工程學(xué)）(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程福特V8（1949年）4、船形車(chē)身（人機(jī)工程學(xué)）(一)車(chē)身造型發(fā)展歷程一汽紅旗轎車(chē)5、魚(yú)形車(chē)身(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程通用汽車(chē)別克轎車(chē)（1952年）5、魚(yú)形車(chē)身(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程甲殼蟲(chóng)型與魚(yú)型車(chē)身比較6、楔形車(chē)身(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程司蒂培克·阿本提轎車(chē)（1963年）6、楔形車(chē)身(一)

車(chē)身造型發(fā)展歷程神龍富康轎車(chē)（2011年）(二)

現(xiàn)代車(chē)身造型發(fā)展趨勢(shì)?

更加注重美學(xué)造型和氣動(dòng)造型的結(jié)合?

更加注重造型的個(gè)性化?

更加注重內(nèi)外造型對(duì)乘坐舒適性和安全性的滿(mǎn)足?

新材料、新工藝將會(huì)對(duì)汽車(chē)造型產(chǎn)生深刻的影響?

電動(dòng)化與智能化將會(huì)改變現(xiàn)有車(chē)身的造型三、車(chē)身造型方法和流程?

一般的車(chē)身造型過(guò)程：草圖構(gòu)思、效果圖設(shè)計(jì)、膠帶圖設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助造型設(shè)計(jì)(CAS)、模型制作、模型測(cè)量和線圖設(shè)計(jì)，同時(shí)在造型過(guò)程中還要進(jìn)行必要的空氣動(dòng)力學(xué)分析(CFD)

以檢驗(yàn)車(chē)身造型的空氣動(dòng)力學(xué)性能。1.草圖構(gòu)思根據(jù)目前同類(lèi)車(chē)型的對(duì)標(biāo)情況,

總結(jié)出造型的發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合假想用戶(hù)的審美情趣，確定主要的造型元素和風(fēng)格。2.效果圖設(shè)計(jì)效果圖由具有工業(yè)造型技術(shù)能力的開(kāi)發(fā)人員完成,

采用水彩、彩鉛、素描或CAD

等方式繪制，分為車(chē)身外形效果圖和車(chē)身內(nèi)飾效果圖。3.膠帶圖設(shè)計(jì)?

膠帶圖是指用不同寬度和不同顏色的膠帶在標(biāo)有坐標(biāo)網(wǎng)格的白色圖板(一般為薄膜圖)上，粘貼上模型輪廓的曲線和線條，將汽車(chē)整個(gè)輪廓、布置尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)位置、車(chē)架布置及人體樣板都顯示出來(lái)。由于膠帶可以隨時(shí)粘貼或撕下,

因此膠帶圖也可以隨時(shí)修改，十分方便。4.CAS

設(shè)計(jì)?

計(jì)算機(jī)輔助造型設(shè)計(jì)(CAS)的主要工作是對(duì)造型表面進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，要求CAS模型能準(zhǔn)確表達(dá)輪廓線、特征線以及曲面間的相互關(guān)系；表面順暢，曲面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確；根據(jù)模型用途不同進(jìn)行不同程度的模型細(xì)化。5.模型制作?

模型制作是造型過(guò)程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于一些特別重要的車(chē)型，在前期還要制作小比例模型。模型材料主要采用油泥和樹(shù)脂兩類(lèi)。油泥模型多以手工制作為主，樹(shù)脂模型多以數(shù)控銑加工。6.模型測(cè)量和CAD建模通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)全尺寸模型進(jìn)行測(cè)量，得到模型上離散的點(diǎn)集，將點(diǎn)集數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的CAD設(shè)計(jì)軟件建立整個(gè)車(chē)身的表面數(shù)學(xué)模型。CAD曲面建模的一般步驟：分析及處理測(cè)量數(shù)據(jù)；提取并編輯特征線及主斷面線；確定構(gòu)造曲面模型的框架、分塊及分縫線；創(chuàng)建四邊界主曲面；對(duì)主曲面進(jìn)行光順檢查；構(gòu)造造型特征區(qū)域及圓角區(qū)域；對(duì)曲面模型進(jìn)行整體檢查及調(diào)整；對(duì)曲面模型進(jìn)行最終的完善。CAD模型評(píng)判準(zhǔn)則：一是車(chē)身A級(jí)曲面數(shù)學(xué)模型與造型模型要具有準(zhǔn)確的吻合度；二是車(chē)身A級(jí)曲面數(shù)學(xué)模型曲面要具有高質(zhì)量的光順性；三是車(chē)身A級(jí)曲面數(shù)學(xué)模型各部件間結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性要滿(mǎn)足輸入的各項(xiàng)條件及要求。7.CFD分析?

利用CAD模型進(jìn)行CFD分析，能夠及早發(fā)現(xiàn)造型方案中存在的缺陷，獲得最佳的空氣動(dòng)力學(xué)特性，縮短車(chē)身開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。四、車(chē)身造型的美學(xué)基礎(chǔ)?

汽車(chē)造型的藝術(shù)性，是通過(guò)造型設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作反映到汽車(chē)形體上的，造型設(shè)計(jì)師需要采取完美的藝術(shù)形式去反映一定的思想內(nèi)容，即用高度的藝術(shù)技巧把正確的審美觀和思想感情表達(dá)在汽車(chē)的藝術(shù)形象上。(一)

整體感、比例規(guī)律和線形組織?

整體感：重復(fù)表現(xiàn)、主次分明?

比例規(guī)律：協(xié)調(diào)的比例?

線形組織：比例曲線重復(fù)、有組織的線條前后翼子板切口曲線的重復(fù)與變化車(chē)身線形組織示例(二)

車(chē)身造型的動(dòng)感和人的視覺(jué)規(guī)律線型的過(guò)渡1.車(chē)身造型的動(dòng)感?

采用仿生學(xué)方法使汽車(chē)的外形與自然界的運(yùn)動(dòng)物體的外形相似?

使汽車(chē)具有流暢的線條和光順的車(chē)身表面?

強(qiáng)調(diào)水平劃分線和削弱垂直劃分線2.人的視覺(jué)規(guī)律?

人的視覺(jué)常常受物象吸引力的支配而變化人會(huì)把物象感知為歪曲的形象，形成錯(cuò)覺(jué)。白色的圖形比同樣尺寸的黑色的圖形看起來(lái)要大些，光滑表面比同樣尺寸的粗糙表面看起來(lái)大，飽和紅色的圖形比飽和藍(lán)色的同樣尺寸圖形看起來(lái)小。淺色車(chē)漆可以避免太陽(yáng)把車(chē)身曬得過(guò)熱，而且還可以緩和高光點(diǎn)與車(chē)身色彩的強(qiáng)烈對(duì)比。為了使汽車(chē)顯得矮而長(zhǎng)和重心低而穩(wěn)，常常將汽車(chē)下部噴上深色車(chē)漆；如果要使汽車(chē)顯得短而輕，其下部可噴上淺色車(chē)漆。汽車(chē)腰線的下垂感(三)

車(chē)身表面的光學(xué)藝術(shù)效果?

車(chē)身表面就像一面光亮的鏡子，必須按照球面鏡的光學(xué)規(guī)律去分析其反射效果。曲線過(guò)渡得不光順的車(chē)身，其光學(xué)效果差。研究車(chē)身的光學(xué)規(guī)律，不僅是為了檢驗(yàn)車(chē)身是否光滑，更重要的是賦予汽車(chē)合理的形狀。(四)

汽車(chē)的色彩設(shè)計(jì)?

首先要考慮的是主色調(diào)，即選擇正確的色彩去反映主題思想。汽車(chē)其他各部分的色彩，應(yīng)圍繞主色調(diào)進(jìn)行變化，以達(dá)到多樣統(tǒng)一的效果。?

室內(nèi)的色彩設(shè)計(jì)，要在保證駕駛?cè)瞬僮鞣奖愕幕A(chǔ)上減少疲勞，并給乘客營(yíng)造出舒適、閑靜的休息環(huán)境。此外，要注意室內(nèi)色彩和外部色彩的關(guān)系，使之圍繞汽車(chē)的主色調(diào)進(jìn)行變化。因此，室內(nèi)色彩的明度和純度都不宜過(guò)高，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以調(diào)和為主。(四)

汽車(chē)的色彩設(shè)計(jì)?

為了避免刺目的光線反射，儀表板通常采用黑色或深暗的色彩，并避免裝置會(huì)分散駕駛?cè)俗⒁饬Φ娘椢铩?

地毯色彩的明度和純度都應(yīng)較低，紋樣不應(yīng)層疊累贅，并避免與底色有明顯的對(duì)比。?

頂篷的色彩對(duì)人的心理影響較大，一般用中等明度、中等純度或明度稍高、純度稍低的色彩較為適宜。?

座椅的色彩要與頂篷、地板相互協(xié)調(diào)，但有時(shí)可采用純度略高的色彩使室內(nèi)稍微增添活躍的氣氛。?

采用深色的側(cè)窗玻璃會(huì)增加室內(nèi)嫻靜的氣氛。五、車(chē)身造型特征(一)

車(chē)身造型特征?

在一款車(chē)型的開(kāi)發(fā)中，基于相同的車(chē)身結(jié)構(gòu)布置，通過(guò)所表現(xiàn)出的不同造型，如腰線、前照燈、尾燈、側(cè)面輪廓、輪罩、側(cè)窗等，可以表達(dá)不同的設(shè)計(jì)概念與不同的造型方案。車(chē)身造型特征認(rèn)知部位重點(diǎn)在認(rèn)知一輛汽車(chē)的時(shí)候，不同的特征引起的注意程度和視覺(jué)反應(yīng)是不同的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，汽車(chē)整體造型和汽車(chē)前端造型特征的受注意部位最多，即多數(shù)人在觀看汽車(chē)時(shí)，視點(diǎn)多停留于如下幾個(gè)區(qū)域。(二)

車(chē)身造型特征線1、造型特征線線條既包含了可以聯(lián)系點(diǎn)和面的重要造型信息，又沒(méi)有了點(diǎn)的瑣碎及面的冗余，因此線在對(duì)造型特征的表達(dá)中比點(diǎn)和面都更有優(yōu)勢(shì)。汽車(chē)草圖的表達(dá)主要涉及三種特征線形：?

頂端線(Crown

Line)：汽車(chē)側(cè)面輪廓線?

造型線(Form

Line)：汽車(chē)造型塊面（如側(cè)窗、風(fēng)窗等）的輪廓線?

區(qū)域線(Area

Line)：面與面的邊界線（1）頂端線?

車(chē)身的頂端線是從側(cè)視角度觀察到的位于車(chē)身頂部、體現(xiàn)車(chē)型的空間曲線，屬于側(cè)面輪廓的一部分，該形線帶有汽車(chē)風(fēng)格造型信息。?

頂端線是草圖和建模的起點(diǎn)，對(duì)車(chē)身造型風(fēng)格與類(lèi)型產(chǎn)生重要的影響。2.典型車(chē)身造型特征線分析三廂車(chē)中頂端線夾角對(duì)造型風(fēng)格的影響（2）腰線?

汽車(chē)的腰線帶有汽車(chē)外觀意象信息，能夠增強(qiáng)車(chē)身側(cè)圍剛度，它是在側(cè)窗下沿線下方與之成一定夾角的空間曲線。?

在概念草圖中腰線總是會(huì)被著重考慮，設(shè)計(jì)師認(rèn)為腰線是汽車(chē)連通前后圍造型的關(guān)鍵，是氣韻和光感流動(dòng)的表達(dá)。?

一般把腰線歸為主要特征造型。腰線基本類(lèi)型歸類(lèi)(三)

車(chē)身比例1.

整體比例：用軸距除以車(chē)高，便可得到汽車(chē)的整體比例值。1.

整體比例圖4-32

不同級(jí)別轎車(chē)的整體比例（軸距與車(chē)高的單位：mm）1.

整體比例圖4-34大眾高爾夫與寶來(lái)的對(duì)比圖4-33

奧迪A4三廂款與旅行款的對(duì)比1.

整體比例圖4-35

三廂轎車(chē)的A柱、C柱與車(chē)頂?shù)年P(guān)系A(chǔ)柱結(jié)束點(diǎn)后移、C柱起始點(diǎn)前移，二者向B柱靠攏從而縮短車(chē)頂?shù)拈L(zhǎng)度。車(chē)頂太短會(huì)導(dǎo)致車(chē)身顯得高、顯得短，這與轎車(chē)“越長(zhǎng)越高檔”的心理感受背道而馳，于是C柱被整體后移，讓車(chē)頂保持足夠的長(zhǎng)度，但C柱的后移又會(huì)縮短行李箱蓋的長(zhǎng)度，使“尾巴”變短。1.

整體比例三廂轎車(chē)C柱與行李艙蓋的關(guān)系對(duì)于三廂車(chē)現(xiàn)在普遍采用的方法是將A柱、C柱與車(chē)頂?shù)慕唤悄：幚恚屧镜娜€條“無(wú)縫對(duì)接”形成一根長(zhǎng)線條，使車(chē)頂不再孤立存在，車(chē)身更流暢，整體感更強(qiáng)，并從視覺(jué)上形成向后的延伸感。(三)

車(chē)身比例2.

前后比例：與發(fā)動(dòng)機(jī)的布置型式有關(guān)，與轎車(chē)級(jí)別和風(fēng)格有關(guān)。(三)

車(chē)身比例3.

上下比例從發(fā)動(dòng)機(jī)蓋與前窗的交接點(diǎn)引出一條水平線，將車(chē)身分為上、下兩個(gè)部分即為上、下比例。如今的轎車(chē)A柱和C柱傾角在增大。為了保證車(chē)頂有足夠的長(zhǎng)度，便將車(chē)窗整體上移，但車(chē)高不變，軀干的高度也隨之被動(dòng)增加，上、下比例值由此變小。上下比例的變化示意圖大眾捷達(dá)車(chē)造型?

如今車(chē)窗變窄、軀干加高似乎不可避免。車(chē)窗變窄會(huì)影響視野，軀干加高則會(huì)使車(chē)身顯得短。為了解決這對(duì)矛盾,

大眾汽車(chē)捷達(dá)采用了以下辦法：將側(cè)窗下沿線降低，使側(cè)窗面積得到保證；從前燈到尾燈組之間拉出一條貫穿前后的肩線，從視覺(jué)感受上降低軀干的高度，并與車(chē)身下方的裙線合力“削薄”車(chē)肚。六、智能電動(dòng)汽車(chē)造型特點(diǎn)?

在電動(dòng)汽車(chē)的外觀造型一開(kāi)始沿用傳統(tǒng)汽車(chē)造型，后來(lái)修改細(xì)節(jié)，如今正向著全面突破傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)造型語(yǔ)言的方向發(fā)展。電動(dòng)汽車(chē)使用更精煉的造型語(yǔ)言，弱化機(jī)械式美感，造型更強(qiáng)調(diào)邏輯感、科技感和功能性，更接近電子產(chǎn)品的造型語(yǔ)言；并運(yùn)用簡(jiǎn)潔而有高級(jí)感的線條，克制地控制型面變化，追求極致化的細(xì)節(jié)處理，期望消費(fèi)者產(chǎn)生

“純粹”的聯(lián)想。(一)

車(chē)身造型布局設(shè)計(jì)?

與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比，以發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器為核心的動(dòng)力系統(tǒng)變成了由動(dòng)力電池包、電機(jī)等組成的電動(dòng)系統(tǒng)，為電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)的總體布置帶來(lái)了巨大變化。(二)

柵格設(shè)計(jì)?

電動(dòng)汽車(chē)的前臉造型設(shè)計(jì)是其外飾設(shè)計(jì)的視覺(jué)焦點(diǎn)之一。格柵一直是汽車(chē)前臉上的重要造型特征，起到傳承家族基因、體現(xiàn)品牌形象的作用。目前主要有

３種不同的設(shè)計(jì)趨勢(shì)：?

在三維形態(tài)上仍保留格柵的形式?

前臉不保留格柵的三維形態(tài)?

直接采用無(wú)格柵設(shè)計(jì)，前臉徹底拋棄格柵的造型(三)

燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)?

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的技術(shù)條件限定了交互的模式、約束了操作行為，疊加用戶(hù)消費(fèi)的慣性思維，造成變化的局限性。伴隨技術(shù)的進(jìn)步，車(chē)燈造型已經(jīng)不限于靜態(tài)效果，也會(huì)通過(guò)燈光的變化展現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果。這不僅增強(qiáng)了車(chē)輛的科技感和實(shí)用性，也為汽車(chē)造型帶來(lái)新的發(fā)展。第一節(jié)

車(chē)身造型設(shè)計(jì)第二節(jié)

汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)計(jì)算幾何理論基礎(chǔ)第四節(jié)

曲面測(cè)量及計(jì)算機(jī)表面建模方法一、概述汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)是研究汽車(chē)與空氣運(yùn)動(dòng)之間相互作用規(guī)律以及氣動(dòng)力對(duì)汽車(chē)各性能影響的一門(mén)學(xué)科。汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)特性是汽車(chē)的重要特性，直接影響著汽車(chē)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、舒適性和安全性。一、概述汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容:汽車(chē)行駛中的氣動(dòng)力及其對(duì)汽車(chē)性能的影響--減小氣動(dòng)阻力以減少油耗、提高動(dòng)力性--減小升力、側(cè)向力和橫擺力矩以提高操縱穩(wěn)定性汽車(chē)表面及周?chē)牧髯V和局部流場(chǎng)--分析氣動(dòng)機(jī)理--改善汽車(chē)表面水流路徑，減小表面塵土堆積、風(fēng)噪聲和面板顫動(dòng)一、概述汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容:發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)裝置的空氣冷卻問(wèn)題--減小冷卻通路和散熱器的內(nèi)部空氣阻力以提高冷卻效果汽車(chē)內(nèi)部自然通風(fēng)和換氣問(wèn)題--

車(chē)身上進(jìn)、出風(fēng)口的合理位置，車(chē)內(nèi)進(jìn)出風(fēng)量、風(fēng)速及風(fēng)路，使汽車(chē)具有良好的通風(fēng)換氣性能以保證良好的舒適性二、汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（一）氣動(dòng)力與氣動(dòng)力矩基本假設(shè)空氣相對(duì)于地面靜止汽車(chē)在水平道路上勻速行駛，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，把汽車(chē)看成是靜止的，空氣繞汽車(chē)周?chē)鬟^(guò)去相對(duì)速度小于100m/s時(shí)，空氣不受壓縮，即空氣密度不受汽車(chē)運(yùn)動(dòng)影響（一）氣動(dòng)力與氣動(dòng)力矩基本定義流場(chǎng)---將流經(jīng)物體的氣流的屬性如速度、壓力等表示為空間坐標(biāo)和時(shí)間的函數(shù)，分別稱(chēng)為速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)，其總合稱(chēng)為流場(chǎng)。非定常流場(chǎng)：隨時(shí)間變化的流場(chǎng)定常流場(chǎng)：不隨時(shí)間變化的流場(chǎng)流線---氣流中一條假想的曲線，其切線的方向與該時(shí)刻氣流質(zhì)點(diǎn)速度向量的方向相同。流線所給出的是在同一時(shí)刻，線上各氣流質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的圖形。流譜---某一時(shí)刻的流場(chǎng)中流線的集合。通過(guò)流譜可以描述氣體流動(dòng)的全貌。（一）氣動(dòng)力與氣動(dòng)力矩汽車(chē)的外形和車(chē)速?zèng)Q定著汽車(chē)周?chē)牧髯V。利用實(shí)車(chē)或模型進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)等方法，可將流譜顯示出來(lái)。通過(guò)對(duì)空氣質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的研究可以發(fā)現(xiàn)，在汽車(chē)前面較遠(yuǎn)處流線是平行的，空氣質(zhì)點(diǎn)間相對(duì)作勻速運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有受到干擾。但在汽車(chē)附近的流線則呈現(xiàn)出復(fù)雜的狀況，形成所謂的“擾流區(qū)”，空氣質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)速度變化較大。yyv

SC221F

（一）氣動(dòng)力與氣動(dòng)力矩FFq2F

p

S

C

1

v2

S

CDx2F

1

v2

SC氣動(dòng)力F：整個(gè)汽車(chē)外表面上壓力的合力，其在汽車(chē)上的作用點(diǎn)稱(chēng)為風(fēng)壓中心（記作C.P.）。氣動(dòng)阻力Fx氣動(dòng)升力Fz側(cè)向分力Fyzz2F

1

v2

SCFC

為車(chē)身形狀系數(shù)CD為阻力系數(shù)zC

為升力系數(shù)yC

為側(cè)力系數(shù)（一）氣動(dòng)力與氣動(dòng)力矩????=

??????????????CMy為俯仰力矩系數(shù)CMz為橫擺力矩系數(shù)CMx為側(cè)傾力矩系數(shù)氣動(dòng)力矩：把氣動(dòng)力的三個(gè)分力轉(zhuǎn)換到汽車(chē)的質(zhì)心（記為C.G.），則氣動(dòng)力矩為：俯仰力矩My（以使汽車(chē)抬頭為正）橫擺力矩Mz（以汽車(chē)右偏為正）????=

??????????????側(cè)傾力矩Mx

（以汽車(chē)右傾為正）????=

??????????????1.

汽車(chē)的空氣阻力汽車(chē)的空氣阻力Fx與汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相反，其大小與空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積、空氣密度和車(chē)速的平方成正比。主要組成：形狀阻力（60%）：又稱(chēng)表面壓差阻力，由汽車(chē)前部正壓力和后部負(fù)壓力的壓力差產(chǎn)生。車(chē)身各表面形狀及其交接處轉(zhuǎn)折方式是主要影響因素。摩擦阻力（9%）：由于空氣的粘滯性在車(chē)身表面產(chǎn)生的摩擦力。車(chē)身表面的面積和光滑程度是主要影響因素。誘導(dǎo)阻力（5%-7%）：氣動(dòng)升力的縱向水平分力。干擾阻力（15%）：外部附件引起氣流相互干擾而形成。內(nèi)部阻力（10%-13%）：由冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流和車(chē)內(nèi)通風(fēng)氣流形成。1.

汽車(chē)的空氣阻力平衡，即：最大車(chē)速為：2zD

C

f

)Ft

max

G

fvmax

1

S

(C當(dāng)Ftmax和G一定時(shí)，減小空氣阻力系數(shù)CD、提高Cz可使最大車(chē)速提高。但是提高Cz會(huì)降低牽引力，且會(huì)影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，因此降低CD值是關(guān)鍵。空氣阻力與最大車(chē)速的關(guān)系在水平路面上作勻速行駛的汽車(chē)，牽引力與滾動(dòng)阻力及空氣阻力相Dt z2F

(G

F

)

f

1

C

v2

S1.

汽車(chē)的空氣阻力說(shuō)明：加速度隨阻力系數(shù)的增大而減小。減小空氣阻力和重力都可提高加速能力。空氣阻力與汽車(chē)加速性能的關(guān)系汽車(chē)在水平路面勻速行駛時(shí)，阻力功率：1????=(???????)??????+2????????????

??代入發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pe和傳動(dòng)效率η，可以得到：3???? ???????? ??????

??= ?

3?????+2????????????

??21.

汽車(chē)的空氣阻力空氣阻力與燃油消耗量的關(guān)系百公里油耗表示為：?百公里消耗的功W可以用滾動(dòng)阻力和空氣阻力來(lái)表示，因此，百公里油耗又可以表示為：因此，降低空氣阻力可以降低燃油消耗。高速行駛時(shí)則更加明顯。??

=(????+??x)?

????3672????

?????

??????

=102?

??1.

汽車(chē)的空氣阻力各類(lèi)汽車(chē)的CD值車(chē)型S(m2)CD車(chē)型S(m2)CDAudi

A62.2700.321桑塔納20002.0560.38Audi

A42.1500.28奇瑞2.0790.30Bora2.1320.3夏利20002.1300.29Jetta

GiX2.0030.32中華晨風(fēng)2.2180.293Mazida

M62.1710.29富康2.0510.315Passat

1.8T2.1740.28Audi

A82.3240.27Polo2.0540.32Benz

S6002.2790.271.

汽車(chē)的空氣阻力幾種轎車(chē)的阻力系數(shù)和迎風(fēng)面積2.

汽車(chē)的氣動(dòng)升力汽車(chē)的氣動(dòng)升力：汽車(chē)的氣動(dòng)升力垂直作用于車(chē)身，向上為正。它會(huì)降低輪胎的附著力，對(duì)汽車(chē)行駛性能不利，應(yīng)減小。它影響汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)性、操縱性和穩(wěn)定性，質(zhì)量輕和質(zhì)心靠后的汽車(chē)對(duì)升力特別敏感。因此，從安全角度考慮，減小氣動(dòng)升力比降低氣動(dòng)阻力更加重要。升力系數(shù)是汽車(chē)上下表面曲率的函數(shù)，也是上下表面壓力差的函數(shù)。它反映了車(chē)身形狀和位置狀態(tài)對(duì)升力的影響程度。??122?? = ???

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????2.

汽車(chē)的氣動(dòng)升力判斷升力中常用的術(shù)語(yǔ)：中線、前緣、后緣、弦線、拱度、迎角。中線：汽車(chē)橫截面中心點(diǎn)的連線。中線與汽車(chē)前端面和后端面的交點(diǎn)，稱(chēng)為前緣和后緣。前緣和后緣的連線稱(chēng)為弦線。中線弧線高度與弦長(zhǎng)之比稱(chēng)為拱度。迎角指弦線與水平線之間的夾角。2.

汽車(chē)的氣動(dòng)升力正迎角越大升力越大，為了減小升力，應(yīng)使迎角為負(fù)值。使底部流速大于上部流速進(jìn)而產(chǎn)生負(fù)升力是最理想的。減小升力的措施：采用負(fù)迎角造型：減小流入底部氣流，使底部氣流保持一定的流速，從而減小升力前端底部加擾流板：減小底部氣流并保持流速底板尾部上翹一個(gè)角度：以引導(dǎo)底部氣流汽車(chē)地板向兩側(cè)面略微翹起：側(cè)面壓力低于底部壓力，底部氣流向兩側(cè)疏導(dǎo)時(shí)加快底部氣流速度。3.

汽車(chē)的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)因自然風(fēng)、轉(zhuǎn)彎、讓車(chē)、超車(chē)等原因會(huì)使汽車(chē)受到側(cè)向力的作用；汽車(chē)的側(cè)向力產(chǎn)生橫擺力矩和側(cè)傾力矩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使汽車(chē)因穩(wěn)定性惡化而造成事故。汽車(chē)風(fēng)壓中心（C.P.）的位置對(duì)穩(wěn)定性的影響較大。3.

汽車(chē)的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性當(dāng)風(fēng)壓中心靠近前軸時(shí)，容易失穩(wěn)：橫擺力矩使汽車(chē)?yán)@Z軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，即順側(cè)向風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而增強(qiáng)側(cè)向力的作用；當(dāng)其靠近后軸時(shí)，使汽車(chē)趨于穩(wěn)定：橫擺力矩減小側(cè)向力的作用；造型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使風(fēng)壓中心靠近后軸。汽車(chē)受側(cè)向力影響示意圖21 21 2 1 2yKKL2

KK

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K

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2

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a

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a

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Kb

k

3.

汽車(chē)的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性汽車(chē)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)當(dāng)不考慮氣動(dòng)側(cè)向力時(shí)，若前后輪側(cè)偏剛度相等，則其轉(zhuǎn)向特性由質(zhì)心位置決定。即：a-b=0時(shí)，中性轉(zhuǎn)向；a-b<0時(shí)，不足轉(zhuǎn)向；a-b>0時(shí)，過(guò)度轉(zhuǎn)向。當(dāng)考慮氣動(dòng)側(cè)向力時(shí)，轉(zhuǎn)向特性由穩(wěn)定性因數(shù)的變化所確定：3.

汽車(chē)的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性當(dāng)考慮側(cè)向力時(shí)，Δk取決于風(fēng)壓中心的位置以及行駛速度。

k>0，趨于不足轉(zhuǎn)向；

k<0，趨于過(guò)度轉(zhuǎn)向。

k=0時(shí)的車(chē)速稱(chēng)為變號(hào)速度vcf當(dāng)a-d>0時(shí)：v<

vcf時(shí)，

k>0，趨于不足轉(zhuǎn)向；當(dāng)v>vcf時(shí)，

k<0，趨于過(guò)度轉(zhuǎn)向。當(dāng)a-d<0時(shí)：

v>vcf時(shí)，

k>0，趨于不足轉(zhuǎn)向；當(dāng)v<vcf時(shí)，

k<0，趨于過(guò)度轉(zhuǎn)向。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)前后輪胎側(cè)偏剛度相近時(shí)，希望汽車(chē)能夠有a-b<0，a-d<0。即：質(zhì)心靠前（L/2之前），而風(fēng)壓中心在質(zhì)心之后。a：質(zhì)心到前軸距離，b：質(zhì)心到后軸距離，d：風(fēng)壓中心到前軸距離（二）汽車(chē)周?chē)牧髯V附面層與分離現(xiàn)象附面層– 由于空氣具有粘滯性，在圍繞運(yùn)動(dòng)物體的一個(gè)相對(duì)薄的空氣層內(nèi)，氣流速度存在著速度梯度，該氣流層稱(chēng)為附面層或邊界層。附面層內(nèi)的速度分布層流和湍流層流：當(dāng)氣流速度不很大時(shí)，附面層內(nèi)各層間速度變化小，各層間是以不同速度錯(cuò)動(dòng)的。湍流：當(dāng)附面層內(nèi)各層間速度梯度較大時(shí)，整個(gè)附面層充滿(mǎn)了渦流1.

附面層與分離現(xiàn)象汽車(chē)表面的附面層1.

附面層與分離現(xiàn)象分離點(diǎn)（分離現(xiàn)象）由于汽車(chē)外表面不平，在凸起的部分，氣流的速度高而氣壓下降，在凹下的部分，氣流速度低而氣壓升高。當(dāng)氣流從凸起部分向凹下部分流動(dòng)時(shí)，氣壓由低到高，氣流速度變慢，使附面層內(nèi)的氣體堆積變厚，于是在距表面某點(diǎn)上的氣體粒子速度為零，該點(diǎn)稱(chēng)為分離點(diǎn)。而更靠近物體表面的氣流方向變?yōu)樨?fù)值，空氣發(fā)生倒流，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)渦旋，渦旋被外層氣流帶走同時(shí)又有新的渦旋產(chǎn)生以補(bǔ)充帶走的渦旋，這種現(xiàn)象稱(chēng)為分離現(xiàn)象。分離現(xiàn)象1.

附面層與分離現(xiàn)象車(chē)身外形在發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋和風(fēng)窗玻璃處出現(xiàn)轉(zhuǎn)角，故流速會(huì)變慢，此處車(chē)身表面氣流在S點(diǎn)出現(xiàn)分離現(xiàn)象，而后氣流壓力逐漸升高，氣流在風(fēng)窗玻璃上的R點(diǎn)再次附著。由于汽車(chē)縱向截面向后逐漸變小，故使氣流速度逐漸變慢，在汽車(chē)尾部氣流會(huì)再一次分離而形成汽車(chē)的尾流。2.

汽車(chē)前部的流譜主要影響因素：發(fā)動(dòng)機(jī)罩和風(fēng)窗玻璃間夾角γ：夾角越大，風(fēng)窗玻璃上的附著點(diǎn)R越靠上，發(fā)動(dòng)機(jī)罩上的分離點(diǎn)S越則靠前。發(fā)動(dòng)機(jī)罩的三維曲率和結(jié)構(gòu)：發(fā)動(dòng)機(jī)罩在水平方向的曲率越大，分離點(diǎn)S越前移。風(fēng)窗玻璃的三維曲率和結(jié)構(gòu)：風(fēng)窗玻璃法向曲率越大，附著點(diǎn)R將下移。發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上的分離點(diǎn)和風(fēng)窗玻璃上的附著點(diǎn)3.

汽車(chē)尾部的流譜汽車(chē)尾部常形成湍流尾流。氣流在流線形體尾部的分離線成圓環(huán)形，尾流從此處形成。若將形體后部伸入尾流區(qū)的部分去掉，氣動(dòng)合力不會(huì)改變。因此，在轎車(chē)造型中出現(xiàn)短尾造型。尾流中主要是負(fù)壓，產(chǎn)生阻力。一般稱(chēng)后截面為基面。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)設(shè)法減小基面面積以使尾流負(fù)壓值減小，從而降低阻力。實(shí)際設(shè)計(jì)中首先應(yīng)避免尾流渦漩造成對(duì)路面過(guò)大的紊流，減少塵土飛揚(yáng)；其次應(yīng)考慮引導(dǎo)氣流對(duì)后窗玻璃的沖刷，防塵土堆積。“短尾”原理4.

汽車(chē)底部的流譜車(chē)底氣流先是向后運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)駛過(guò)后又向前運(yùn)動(dòng)，是一種分離氣流，產(chǎn)生一種沿地面與汽車(chē)一起運(yùn)動(dòng)的漩渦。汽車(chē)底部流譜是一種復(fù)雜的、強(qiáng)烈的湍流，并對(duì)汽車(chē)的氣動(dòng)力影響很大。底部氣流狀態(tài)的影響因素底部的平滑程度。離地間隙：底部粗糙，阻力隨離地間隙的增加而增大；若底部平滑，阻力則隨離地間隙的增大而減小。車(chē)輛寬度、長(zhǎng)度和高度之比以及車(chē)身造型。地板縱向和橫向曲率：縱向曲率使底部平均流速增加，相應(yīng)使平均壓力降低而減小了升力；橫向曲率有利于氣流向兩側(cè)邊緣流動(dòng)，壓力從中部向地板兩側(cè)逐漸降低而使氣流總擁塞程度減小，有利于減小空氣阻力。5.

汽車(chē)周?chē)臏u系汽車(chē)在行駛中，其周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生渦漩。如在發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋和風(fēng)窗玻璃之間會(huì)形成渦漩，并且與側(cè)面氣流作用一起后移形成尾渦。底部氣流沿地板曲面流向側(cè)面，也與側(cè)面氣流形成另一個(gè)渦漩，并沿側(cè)面后移。上下兩對(duì)渦旋相互作用和吸引，形成隨汽車(chē)移動(dòng)并附在汽車(chē)側(cè)面的兩對(duì)附著渦旋，并逐步合并成一對(duì)尾隨渦旋。為減小和消除渦流和氣體分離引起的摩擦阻力和動(dòng)能損失，某些轎車(chē)在尾部安裝導(dǎo)流翼來(lái)改變氣流速度，減輕渦流和分離現(xiàn)象。或者在側(cè)面形成局部凸起，也有同樣的作用。6.

汽車(chē)的內(nèi)部氣流與表面壓強(qiáng)分布汽車(chē)的內(nèi)部氣流包括使發(fā)動(dòng)機(jī)或制動(dòng)器冷卻氣流及車(chē)廂內(nèi)部通風(fēng)氣流兩部分。內(nèi)部氣流對(duì)車(chē)外流譜有兩方面的影響：由于一部分氣流引入車(chē)內(nèi)而降低了外部氣流作用于車(chē)身表面的壓力；外部氣流在通過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，由于摩擦、渦流及泄露而損失了動(dòng)量。以上兩項(xiàng)的綜合結(jié)果是形成內(nèi)部氣動(dòng)阻力。研究?jī)?nèi)部氣流目的：有效地通風(fēng)冷卻，同時(shí)對(duì)整車(chē)氣動(dòng)性能影響小。6.

汽車(chē)的內(nèi)部氣流與表面壓強(qiáng)分布車(chē)身表面的壓強(qiáng)用壓強(qiáng)系數(shù)來(lái)表示：車(chē)身表面壓強(qiáng)分布駕駛室前圍板上的正壓力約占車(chē)身總寬范圍內(nèi)壓力的70%-80%，左右對(duì)稱(chēng)斷面附近的壓強(qiáng)系數(shù)為0.35-0.60。通風(fēng)入口可設(shè)置在此正壓區(qū)，出口設(shè)置在負(fù)壓區(qū)，如后柱、后窗下方、車(chē)頂后端、地板下方。轎車(chē)一般將進(jìn)風(fēng)口設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)罩后部，出風(fēng)口設(shè)在后窗柱下部。貨車(chē)一般將進(jìn)風(fēng)口設(shè)在前圍上部或發(fā)動(dòng)機(jī)罩后部，出風(fēng)口設(shè)在后窗柱下部或后門(mén)柱側(cè)面。大客車(chē)的進(jìn)風(fēng)口常在前圍或前風(fēng)窗上部，而出風(fēng)口設(shè)在后窗柱上。21

v2p

pCp

06.

汽車(chē)的內(nèi)部氣流與表面壓強(qiáng)分布發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻問(wèn)題主要在于保證其散熱效率。前置發(fā)動(dòng)機(jī)可以利用前部氣流來(lái)散熱。冷卻氣流可以從前圍面罩的格柵、保險(xiǎn)杠上部與格柵下條之間的間隙，以及保險(xiǎn)杠上的開(kāi)口或保險(xiǎn)杠下部的間隙進(jìn)入。對(duì)于后置發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，要考慮散熱和塵土問(wèn)題，可以考慮強(qiáng)制散熱。散熱的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是控制水箱氣流入口面積和出口面積。達(dá)到既可以有效散熱，阻力又不會(huì)太大。三、車(chē)身空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)（一）轎車(chē)車(chē)身氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)最佳氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)原則為使沿車(chē)身表面的氣流不分離，車(chē)身表面外形不急驟變化，表面外形變化處應(yīng)平滑過(guò)渡，從車(chē)身前端至后端的外形曲線連續(xù)。A柱處氣流的流動(dòng)是很重要的，應(yīng)在可能限度內(nèi)保證前風(fēng)窗兩側(cè)玻璃用相同的曲率，保持氣流從前窗向側(cè)窗流動(dòng)的連續(xù)性；A、B、C柱盡量配置在玻璃內(nèi)側(cè)，保證車(chē)身表面的平滑化；車(chē)身尾部外形應(yīng)使氣流不產(chǎn)生分離，盡量減小尾渦，尾渦應(yīng)盡量遠(yuǎn)離車(chē)身；避免車(chē)身上下左右的氣流混合而產(chǎn)生渦流；注意車(chē)身底部的光滑程度，最好采用整體平順的地板，并避免零部件凸起；車(chē)身外飾件（如后視鏡等）、側(cè)面均應(yīng)保證氣流流暢地通過(guò)，不產(chǎn)生氣流分離；輪胎應(yīng)有適當(dāng)?shù)膶挾鹊龋紤?yīng)在設(shè)計(jì)中予以充分注意。（一）轎車(chē)車(chē)身氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)□

在進(jìn)行轎車(chē)的外形設(shè)計(jì)時(shí)，降低空氣阻力系數(shù)是重點(diǎn)考慮的設(shè)計(jì)目標(biāo)。□

右圖給出了一種簡(jiǎn)單的根據(jù)汽車(chē)外形特征估算空氣阻力系數(shù)的方法：每一行代表了一類(lèi)車(chē)身造型特征，而每一類(lèi)中又根據(jù)空氣動(dòng)力性能的優(yōu)劣分為六級(jí)，則汽車(chē)的空氣阻力系數(shù)可以根據(jù)每行的分級(jí)值進(jìn)行估算：CD

0.16

0.0095

為所有九行的分級(jí)值之和，

9

39不同車(chē)身外形對(duì)空氣動(dòng)力性能的影響（二）轎車(chē)外形設(shè)計(jì)的局部?jī)?yōu)化（1）車(chē)身前端造型設(shè)計(jì)的優(yōu)化車(chē)身前端形狀的棱角圓化可以防止氣流的分離，降低

CD值。車(chē)身前端及其邊角的最佳化（1）車(chē)身前端造型設(shè)計(jì)的優(yōu)化前保險(xiǎn)杠的形狀包括整個(gè)輪廓形狀和斷面形狀。保險(xiǎn)杠前方迎面很容易形成氣流的阻滯現(xiàn)象。阻滯區(qū)會(huì)形成壓力，并使其產(chǎn)生渦流。前保險(xiǎn)杠的斷面形狀應(yīng)是凸形斷面，過(guò)渡部分圓滑化，保證氣流可以順利地分流并轉(zhuǎn)折到后部，不使氣流產(chǎn)生阻滯現(xiàn)象。不同剖面的前保險(xiǎn)杠前方形成的氣流阻滯區(qū)（1）車(chē)身前端造型設(shè)計(jì)的優(yōu)化車(chē)身前端的傾斜或直立與阻力系數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)傾角為負(fù)值（俗稱(chēng)車(chē)頭向后仰）時(shí)，有利于氣流通過(guò)；而傾角為正值（俗稱(chēng)車(chē)頭前傾）時(shí)，容易造成氣流阻滯而致使阻力和升力增加。車(chē)身前端面傾角（1）車(chē)身前端造型設(shè)計(jì)的優(yōu)化散熱器進(jìn)氣口與格柵的形狀，對(duì)車(chē)頭的阻力有直接而顯著的影響。除格柵本身投影面積、寬度、形狀和位置間隔密度影響空氣阻力之外，格柵后面空間的大小也有影響。較為理想的格柵，應(yīng)當(dāng)是本身阻力很小，同時(shí)在轎車(chē)低速和高速行駛時(shí)，能調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器的氣流量。相同的格柵在不同形狀的進(jìn)氣口和不同的安裝位置時(shí)，對(duì)阻力所產(chǎn)生的影響也不相同。在設(shè)計(jì)格柵或進(jìn)氣口位置時(shí)，應(yīng)盡可能避開(kāi)高靜壓力區(qū)域。但在散熱器要求一定進(jìn)氣效率時(shí)，仍要進(jìn)氣口或格柵位置放在適當(dāng)?shù)撵o壓力分布區(qū)域內(nèi)。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)蓋與前風(fēng)窗造型設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋與前風(fēng)窗造型對(duì)氣動(dòng)阻力的影響：發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋的三維曲率與傾角風(fēng)窗的三維曲率與傾角發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋和前風(fēng)窗間的夾角與接合部位的細(xì)部結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋與前風(fēng)窗一般都具有縱向和橫向曲率。縱向曲率直接影響上緣氣流的流動(dòng)狀態(tài)；橫向曲率直接影響側(cè)向氣流的流動(dòng)狀態(tài)。設(shè)計(jì)合理的三維曲率將減少氣流分離和氣動(dòng)阻力。試驗(yàn)表明，前風(fēng)窗傾斜（以前風(fēng)窗下沿為基點(diǎn)）與水平線的夾角為25°～30°時(shí)，風(fēng)阻系數(shù)最低。（3）車(chē)身側(cè)面形狀的優(yōu)化整個(gè)車(chē)身側(cè)面雖然不是迎面產(chǎn)生阻力的區(qū)域，但其形狀和流過(guò)它的氣流流型卻會(huì)嚴(yán)重影響整車(chē)的空氣動(dòng)力性能。對(duì)側(cè)面氣流影響最大的部分，是車(chē)身前端與側(cè)面的轉(zhuǎn)角形狀，它們可能會(huì)引起渦流，致使側(cè)面氣流流型受到破壞，應(yīng)使這部分形狀圓滑過(guò)渡，避免形成棱角。對(duì)側(cè)面氣流有影響的，還有發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋前緣形狀。此處的氣流將有一部分會(huì)流到側(cè)面，直接加入側(cè)面氣流。發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋兩側(cè)以及前翼子板側(cè)邊形狀，將對(duì)車(chē)身前部氣流流向車(chē)身側(cè)面的趨勢(shì)起到控制與疏導(dǎo)的作用。要盡量避免在這部分產(chǎn)生渦流，否則將使側(cè)面氣流受到干擾破壞。（3）車(chē)身側(cè)面形狀的優(yōu)化A柱形狀及流水槽也是影響側(cè)面氣流的因素。如果A柱的外形設(shè)計(jì)成直角形，則在拐角附近就會(huì)因產(chǎn)生氣流分離而使阻力增加，故一般A柱外形均設(shè)計(jì)成圓滑過(guò)渡形。但因制造、使用的原因，A柱上一般都有凹槽、凸面和小棱角，大多還有凸出的流水槽，會(huì)影響到氣流在側(cè)窗上的分離，并造成氣動(dòng)噪聲和對(duì)側(cè)窗的塵土污染，對(duì)CD值的影響也很明顯。輪口處往往產(chǎn)生渦流，嚴(yán)重影響側(cè)面的氣流。并且輪口處周?chē)螤钤O(shè)計(jì)不當(dāng)還將使車(chē)輪濺起塵土、泥污，污染車(chē)身。所以，必要時(shí)將輪口周?chē)螤钤O(shè)計(jì)成可以產(chǎn)生正壓的曲面，使部分側(cè)面氣流流入輪口，而不是使輪口內(nèi)氣流或渦流流出側(cè)面。（4）車(chē)身后部形狀的設(shè)計(jì)車(chē)身后窗后傾角對(duì)尾部流譜有顯著影響。當(dāng)φ<30°時(shí)，氣流的分離點(diǎn)在B點(diǎn)，一般稱(chēng)為快背型流譜。當(dāng)φ>30°時(shí)，分離點(diǎn)產(chǎn)生在A點(diǎn)，一般稱(chēng)為方背型流譜。方背型汽車(chē)的后窗處在尾流之中，渦流將雨水、塵土等臟物附著在上面，既難看又影響視野?？毂承秃蟠疤幵谄巾槡饬髦?，在氣流沖刷下不易附著臟物，其尾流區(qū)也較小，因而氣動(dòng)阻力較小。后窗后傾角對(duì)阻力的影響（三）加裝氣動(dòng)附加裝置（1）前擾流器在前部加裝擾流器目的在于減少流入底部的空氣量，以免在車(chē)底不平整處產(chǎn)生過(guò)大的渦流強(qiáng)度與阻塞氣流，達(dá)到減小阻力系數(shù)與升力系數(shù)的目的。但是擾流器的存在又會(huì)加大汽車(chē)迎風(fēng)面積，從而增加氣動(dòng)阻力。這兩者是矛盾的，因而適當(dāng)?shù)臄_流器高度和位置非常重要。（2）后擾流器在轎車(chē)車(chē)身后部設(shè)置后擾流器的目的在于推遲渦流的產(chǎn)生、減弱渦流的強(qiáng)度并形成局部正壓以降低阻力系數(shù)和升力系數(shù)。在車(chē)身后部是否需要裝設(shè)擾流器，要視車(chē)身后部的形狀及在其上的具體氣流流動(dòng)狀況而定。對(duì)于具有平順氣流的快背型車(chē)，有可能起到較好的作用；對(duì)于階梯背型車(chē)，由于氣流早已分離，無(wú)需再在尾部加裝擾流器；方背式車(chē)有時(shí)在頂蓋后緣裝設(shè)擾流板，這有利于降低阻力與升力。（3）導(dǎo)流罩貨車(chē)和大客車(chē)，尤其是半掛車(chē)等，車(chē)身形式繁多，在駕駛室和貨箱之間還存在間隙，這些給降低風(fēng)阻和改善氣流增加了難度。目前多在駕駛室頂蓋上面安裝一個(gè)導(dǎo)流裝置，使駕駛室與車(chē)廂之間成流線型過(guò)渡，以此引導(dǎo)流過(guò)駕駛室上部的氣流與廂體的上表面“銜接”，使氣流沿封閉車(chē)廂頂蓋表面很近的地方流動(dòng)，從而降低空氣阻力系數(shù)。有的駕駛室與導(dǎo)流罩做成一體，導(dǎo)流罩本身就是駕駛室的車(chē)頂。四、汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)（一）汽車(chē)風(fēng)洞結(jié)構(gòu)風(fēng)洞的類(lèi)型按照氣流速度，風(fēng)洞可分為低速風(fēng)洞、亞聲速風(fēng)洞、跨聲速風(fēng)洞、超聲速風(fēng)洞、高超聲速風(fēng)洞、超高速風(fēng)洞。汽車(chē)風(fēng)洞屬于低速風(fēng)洞。

汽車(chē)風(fēng)洞可分為氣動(dòng)及聲學(xué)風(fēng)洞（模型風(fēng)洞和實(shí)車(chē)風(fēng)洞）和氣候風(fēng)洞兩類(lèi)。模型風(fēng)洞主要用于進(jìn)行汽車(chē)比例模型（模型比例有：1:2、1:2.5、3:8、1:4、1:5、1:10）的風(fēng)洞試驗(yàn)和大量氣動(dòng)造型前期的實(shí)驗(yàn)，具有投資少、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、測(cè)量方便等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)車(chē)風(fēng)洞主要用于實(shí)車(chē)或1：1模型的空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。所獲取的數(shù)據(jù)相對(duì)可靠準(zhǔn)確，但造價(jià)較昂貴、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。風(fēng)洞的基本構(gòu)造汽車(chē)風(fēng)洞的基本結(jié)構(gòu)形式有4種：直流閉式、直流開(kāi)式、回流閉式、回流開(kāi)式。直流式風(fēng)洞直接從大氣中吸入空氣，氣流通過(guò)試驗(yàn)段后，直接排到大氣中。這種風(fēng)洞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低?；亓魇斤L(fēng)洞所用的空氣在一個(gè)閉合的回路中運(yùn)行，因而其能量損失小，風(fēng)扇電機(jī)所需功率小，容易保持恒定的空氣溫度和濕度，運(yùn)行成本低，噪聲小。2.

風(fēng)洞的基本構(gòu)造回流式汽車(chē)風(fēng)洞洞體主要由收縮段、試驗(yàn)段、擴(kuò)散段、動(dòng)力段和穩(wěn)定段組成。擴(kuò)散段 試驗(yàn)段 收縮段 穩(wěn)定段動(dòng)力段（二）汽車(chē)風(fēng)洞試驗(yàn)內(nèi)容氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩的測(cè)量汽車(chē)表面壓強(qiáng)分布測(cè)量壁面靜壓測(cè)量、氣流靜壓測(cè)量、總壓測(cè)量流譜顯示試驗(yàn)絲帶法、煙流法、油膜法水流模擬試驗(yàn)會(huì)車(chē)模擬試驗(yàn)塵土污染模擬試驗(yàn)煙流法測(cè)量汽車(chē)周?chē)髯V第一節(jié)

車(chē)身造型設(shè)計(jì)第二節(jié)

汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)計(jì)算幾何理論基礎(chǔ)第四節(jié)

曲面測(cè)量及計(jì)算機(jī)表面建模方法一、概述?

為使設(shè)計(jì)人員從繁瑣、重復(fù)的制圖和其他非創(chuàng)造性勞動(dòng)中解放出來(lái)，人們一直在探求利用數(shù)學(xué)方法來(lái)代替人工制圖法。?

計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為車(chē)身設(shè)計(jì)的數(shù)字化提供了條件。?

用數(shù)學(xué)方法構(gòu)成的外形的模型就稱(chēng)為外形數(shù)學(xué)模型，實(shí)際上也就是把真實(shí)的對(duì)象(如車(chē)身)

設(shè)想成數(shù)學(xué)上的曲線和曲面，由此出現(xiàn)了一門(mén)新的數(shù)學(xué)分支—計(jì)算幾何。利用計(jì)算幾何理論，通過(guò)計(jì)算機(jī)手段開(kāi)展設(shè)計(jì)，稱(chēng)之為“計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)”。二、三次樣條曲線在傳統(tǒng)的車(chē)身設(shè)計(jì)方法中進(jìn)行“移形”時(shí)，往往需要將1:1

模型上測(cè)量下來(lái)的一批型值點(diǎn)(離散的)標(biāo)注在主圖板上，然后用有機(jī)玻璃或木質(zhì)樣條把這些點(diǎn)連成一條光滑曲線。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中則是需要用一組數(shù)學(xué)方程來(lái)描述所要求的車(chē)身外形。以上兩者都存在著作一條完全通過(guò)或逼近給定型值點(diǎn)的光滑曲線的問(wèn)題，通常稱(chēng)為曲線擬合。樣條尺及力學(xué)意義y

M

(x)EI?

在主圖板上繪制車(chē)身外形輪廓線時(shí)，通常采用一種所謂“樣條尺”的工具。?

如果將樣條看成為彈性細(xì)梁，壓塊看成為作用在此梁上的集中載荷，則上述繪制曲線的過(guò)程，在力學(xué)上可以抽象為求彈性梁在外加集中載荷作用下梁的彎曲，在小撓度情況下，由材料力學(xué)知識(shí)，可有：M

(x)

EIK

(x)K

(x)

y

(1

y

)3/

2樣條尺及力學(xué)意義?

此時(shí)變形曲線y

=f

(x)

為分段三次多項(xiàng)式，且在壓鐵處的函數(shù)值、一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)都是連續(xù)的，這種撓度曲線就導(dǎo)致了數(shù)學(xué)上三次樣條函數(shù)概念的建立。在建立較為復(fù)雜的車(chē)身外形數(shù)學(xué)模型時(shí)，一般只涉及三次空間曲線。三、貝塞爾(Bezier)

曲線和曲面20世紀(jì)60年代初,

法國(guó)雷諾汽車(chē)公司的工程師貝塞爾根據(jù)以“逼近”為基礎(chǔ)的參數(shù)曲線表示法，創(chuàng)造出一種適合于汽車(chē)外形設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。1972年，該技術(shù)在雷諾汽車(chē)公司正式使用，定名為貝塞爾曲線。貝塞爾曲線外形設(shè)計(jì)過(guò)程從汽車(chē)的油泥模型或外形曲線上取來(lái)的數(shù)據(jù)，以原尺寸大致描繪在圖板上，然后按此草圖勾畫(huà)出一個(gè)多邊形，再將各頂點(diǎn)坐標(biāo)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)計(jì)算后畫(huà)出一條相應(yīng)的曲線。對(duì)于空間曲線，

則可在兩視圖上分別加以逼近。一般來(lái)說(shuō)，只需對(duì)貝塞爾多邊形的頂點(diǎn)稍加調(diào)整，僅需幾次迭代便可獲得令人滿(mǎn)意的結(jié)果。將復(fù)雜曲線的描繪簡(jiǎn)化為多邊形描繪貝塞爾曲線的幾何作圖法??+1當(dāng)特征多邊形之頂點(diǎn)bi

(i

=0,

1,

…,

n)

給定對(duì)于固定的區(qū)間t∈[0,

1]，

在特征多邊形以bi

和???? 為兩端點(diǎn)的第i條邊上找出一點(diǎn)Pi,1

(t),將這條邊分成比值為t：(1

-

t)

的兩段,

于是得到分點(diǎn)這幾個(gè)點(diǎn)組成一個(gè)(n

-1)

邊形,

對(duì)此新的多邊形重復(fù)上述操作,

又可得到一個(gè)(n

-2)

邊形的頂點(diǎn)Pi,2

(t)

(i

=0,

1,

…,n

-2)。依此類(lèi)推,

連續(xù)作n

次以后,

只剩下一個(gè)單點(diǎn)P0,n

(t),

它就是貝塞爾曲線上對(duì)應(yīng)于參數(shù)t

的點(diǎn)P

(t)。讓t

在[0,

1]

間變動(dòng),

就可以求出貝塞爾曲線上的所有點(diǎn)。貝塞爾曲線的幾何作圖法利用特征多邊形作對(duì)應(yīng)曲線的方法貝塞爾曲線數(shù)學(xué)表達(dá)貝賽爾曲線采用一組特殊的基函數(shù)，使得基函數(shù)的系數(shù)具有明確的幾何意義。其曲線方程為0

t

1ai為曲線的控制頂點(diǎn)，構(gòu)成貝塞爾控制多邊形fi（t）為貝塞爾基函數(shù)邊矢量定義的控制多邊形及生成的貝賽爾曲線貝塞爾曲線數(shù)學(xué)表達(dá)貝賽爾基函數(shù)（n=3）Bernstein基函數(shù)n貝賽爾曲線中的控制多邊形頂點(diǎn)改為絕對(duì)矢量的Bernstein基表示形式p(t)

di

Bi,n

(t)i

1di為曲線的控制頂點(diǎn)Bi,n（t）為Bernstein基函數(shù)貝塞爾曲線的性質(zhì)?

端點(diǎn)性質(zhì)：貝塞爾曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)與相應(yīng)的特征多邊形的起點(diǎn)、終點(diǎn)重合，即p(0)

d0

，p(1)

dn

。?

對(duì)稱(chēng)性：保持貝塞爾曲線各控制頂點(diǎn)的位置不變,

只把次序完全顛倒過(guò)來(lái)，由新的控制頂點(diǎn)序列構(gòu)成的貝塞爾曲線，與原貝塞爾曲線形狀完全相同，參數(shù)化方向相反。由同一特征多邊形定義的貝塞爾曲線是唯一的。?

凸包性：在幾何圖形上貝塞爾曲線上各點(diǎn)恒位于特征多邊形的凸包之中。貝塞爾曲線的性質(zhì)?

幾何不變性：曲線的某些幾何特性不隨著坐標(biāo)變換而變化的特性。貝塞爾曲線的形狀只和其特征多邊形頂點(diǎn)有關(guān)，而不依賴(lài)于坐標(biāo)系的選擇。?

交互性：根據(jù)控制多邊形頂點(diǎn)可以畫(huà)出貝塞爾曲線的形狀，要改變貝塞爾曲線的形狀，只要改變控制點(diǎn)即可。?

保凸性：如果平面上的凸多邊形能導(dǎo)致所生成的曲線為凸曲線，則稱(chēng)這個(gè)生成曲線的方法具有保凸性。貝塞爾曲線的性質(zhì)?

變差縮減性：如果貝塞爾曲線的控制多邊形是一平面圖形，則該平面內(nèi)的任意直線與曲線的交點(diǎn)個(gè)數(shù)不多于該直線與控制多邊形的交點(diǎn)個(gè)數(shù)。貝塞爾曲線比控制多邊形的波動(dòng)數(shù)少，也就是貝塞爾曲線比控制多邊形所在的折線更光順。貝賽爾曲面?

貝塞爾曲面的方程式為：?

曲面可以被定義為：變化著形狀的曲線在空間中的軌跡。m np(u,

v)

b0

u,

v

1bi,j

(i

=0,

1,

…,m；

j

=0,

1,

…,n)為曲面的控制頂點(diǎn)，控制頂點(diǎn)在u

向和v向分別構(gòu)成了m+1和n+1個(gè)控制多邊形，并組成曲面的控制網(wǎng)格。m和n的取值一般不超過(guò)5。四、B樣條（B-Spline）曲線和曲面?

貝塞爾曲線和曲面采用單一參數(shù)多項(xiàng)式的整體表示，難以構(gòu)造形狀復(fù)雜的曲線曲面，需借助拼接。?

貝塞爾曲線和曲面有整體性，不可能作局部的修改，移動(dòng)一個(gè)控制頂點(diǎn)將波及整條曲線或整張曲面，局部修改很困難。當(dāng)控制頂點(diǎn)較多時(shí)，特征多邊形的邊數(shù)較多，則多邊形對(duì)曲線的控制減弱。?

在貝塞爾曲線的基礎(chǔ)上，用B樣條基函數(shù)代替Bernstein基函數(shù)構(gòu)造的曲線、曲面，叫做B樣條曲線、曲面。B樣條曲線B樣條曲線方程：bi

(i

=0,

1,…,

n)為控制頂點(diǎn)；Ni,k

(t)

為k次規(guī)范B樣條基函數(shù):0i,0i,kN(u)i,k

1i

1,k

1i

k

1 i

1N (u)

1

0

u

uiui

k

1

u

N(u)

N (u)

ui

K

uiu

u

ui

u

ui

1其他規(guī)定

00ti

(i

=0,

1,

…,

n)是對(duì)應(yīng)于給定數(shù)據(jù)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)參數(shù)三次B樣條曲線?

三次B樣條曲線在工程中應(yīng)用廣泛。當(dāng)k=3，且采用均勻參數(shù)化時(shí)，三次均勻B樣條曲線：在兩端點(diǎn)處性質(zhì)：B樣條曲線的性質(zhì)（1）二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)性（2）局部性：改變B樣條曲線特征多邊形的某一個(gè)控制頂點(diǎn)只能對(duì)曲線的局部產(chǎn)生影響，而對(duì)其他曲線段不會(huì)引起任何改變。（3）保凸性：如果特征多邊形是凸多邊形，則B樣條也成凸形而不會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)和奇點(diǎn)。（4）很強(qiáng)的表達(dá)能力：不僅可以表示一般的平面曲線和空間曲線，還能表示奇點(diǎn)、重點(diǎn)以及直線與曲線銜接段。B樣條曲面?

從B樣條曲線拓廣到B樣條曲面與貝塞爾曲面的形成是完全類(lèi)似的，只是函數(shù)表達(dá)形式不同：B樣條曲面最大的優(yōu)點(diǎn)在于它能十分方便地做到曲面片之間的連接，而且可實(shí)現(xiàn)二階導(dǎo)數(shù)連接。b00b10b20b30b01b31b02P22P21P12P1132bb03b23b33三次B樣條曲面片五、非均勻有理B樣條（NURBS）曲線和曲面B樣條曲線，包括其特例的貝塞爾曲線都不能精確表示出拋物線外的二次曲線，而只能給出近似表示。近似表示將帶來(lái)處理上的麻煩，而且還帶來(lái)設(shè)計(jì)偏差。為了改造現(xiàn)有的B樣條方法，保留它描述自由型形狀的長(zhǎng)處，同時(shí)擴(kuò)充其統(tǒng)一表示二次曲線與二次曲面的能力，這種方法就是有理B樣條方法。在形狀描述實(shí)踐中，

有理B樣條方法更多地是以非均勻類(lèi)型出現(xiàn)，

而均勻B樣條方法及貝塞爾方法可以看成是非均勻B樣條方法的特例，因此人們習(xí)慣稱(chēng)之為非均勻有理B樣條方法。五、非均勻有理B樣條（NURBS）曲線和曲面NURBS方法的提出就是為了找到與描述自由型曲線、曲面的B樣條方法既相統(tǒng)一，又能精確表示二次曲線與二次曲面的數(shù)學(xué)方法。NURBS方法在CAD與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,

現(xiàn)有的三維軟件大多采用這種表示方法。第一節(jié)

車(chē)身造型設(shè)計(jì)第二節(jié)

汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)計(jì)算幾何理論基礎(chǔ)第四節(jié)

曲面測(cè)量及計(jì)算機(jī)表面建模方法一、車(chē)身曲面測(cè)量(一)

點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集：采用某種設(shè)備和測(cè)量方法獲取實(shí)物表面的幾何信息，并將所獲數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或輸出。一般利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行車(chē)身表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集。一般按照測(cè)頭是否和零部件表面接觸，可以將測(cè)量機(jī)分為接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和非接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。接觸式測(cè)量的基本原理是力-變形原理，它可以進(jìn)行觸發(fā)式或者連續(xù)的數(shù)據(jù)采集。非接觸式測(cè)量主要運(yùn)用光學(xué)原理進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其測(cè)量系統(tǒng)通常稱(chēng)為3D掃描儀，測(cè)量方法有激光三角形法、激光測(cè)距法、結(jié)構(gòu)光法、干涉法、結(jié)構(gòu)分析法等。接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)價(jià)格較低，應(yīng)用范圍廣泛，使用直觀靈活，維護(hù)方便，產(chǎn)品成熟，而且一般能夠達(dá)到必要的測(cè)量精度，能夠滿(mǎn)足車(chē)身逆向工程對(duì)測(cè)量的要求。非接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量原理激光三角形測(cè)量法：由激光器發(fā)出的光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)形成一個(gè)很細(xì)的平行光束照到被測(cè)工件表面上。漫反射光斑按照一定的三角關(guān)系成像于光電檢測(cè)器件的不同位置，從而測(cè)量出被測(cè)表面的坐標(biāo)。激光三角法有工作距離大、測(cè)量范圍廣、測(cè)量速度快、光斑直徑小等優(yōu)點(diǎn)，但測(cè)量精度不太高。光纖式測(cè)量法：通過(guò)被測(cè)量的形面變化來(lái)調(diào)制光波，使光纖的光波參量隨被測(cè)量的形面變化而變化,

從而根據(jù)被測(cè)信號(hào)的大小求得被測(cè)形面的空間位置關(guān)系。光纖式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、耐腐蝕、電絕緣、不受電磁干擾、光路可彎曲、便于遙控測(cè)量。但其價(jià)格較高，被測(cè)表面狀態(tài)的變化對(duì)測(cè)量精度影響較大。視像測(cè)量法：通過(guò)一定方式的照明，將物體的幾何輪廓變?yōu)楣鈱W(xué)輪廓。視像法測(cè)量可一次獲得整個(gè)視野的測(cè)量信息，具有較好的精度，所以應(yīng)用范圍較廣，但影響其測(cè)量精度的因素較多。在車(chē)身逆向工程中，應(yīng)用較多。非接觸式三坐標(biāo)測(cè)量貼好參考點(diǎn)并噴灑專(zhuān)用噴粉后的車(chē)前翼子板ATOS光學(xué)測(cè)量系統(tǒng) ATOS系統(tǒng)掃描時(shí)的投影光柵轎車(chē)左側(cè)車(chē)門(mén)點(diǎn)云數(shù)據(jù)ATOS系統(tǒng)是一種基于結(jié)構(gòu)光的測(cè)量系統(tǒng)，它綜合了光學(xué)三角化、條紋投影和相位移動(dòng)等原理對(duì)實(shí)物樣件作非接觸高速測(cè)量。(二)

點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理在利用數(shù)據(jù)進(jìn)行CAD重建前必須對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理工作主要包括:數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化、多視點(diǎn)云的拼合、點(diǎn)云過(guò)濾、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)和點(diǎn)云分塊等。點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的誤測(cè)點(diǎn)的剔除點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)對(duì)齊與定位點(diǎn)云數(shù)據(jù)的編輯：精簡(jiǎn)、分塊、復(fù)制、刪改等非均勻網(wǎng)格法分別計(jì)算各點(diǎn)的法矢，根據(jù)法矢信息進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理。在法矢夾角較小(曲率變化小)

時(shí)去除點(diǎn)，在法矢夾角較大(曲率變化大)

時(shí)保留點(diǎn)。CAD

軟件可以根據(jù)用戶(hù)給定的夾角參數(shù)和三角形邊長(zhǎng)來(lái)精簡(jiǎn)點(diǎn)云。分塊時(shí)，要區(qū)分點(diǎn)云各部分重要程度的不同，找出基本面和過(guò)渡面。對(duì)基本曲面要求較高，既要求保證曲面與點(diǎn)云的偏差精度，又要求保證曲面光順性，不能出現(xiàn)不協(xié)調(diào)的反光現(xiàn)象；而對(duì)過(guò)渡面則要求盡量光順，保證基本曲面之間的幾何連續(xù)性。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換測(cè)量后點(diǎn)云處理未處理的點(diǎn)云圖刪除多余點(diǎn)云后的零件二、車(chē)身表面建模方法1.車(chē)身曲面分類(lèi)及要求?

汽車(chē)車(chē)身曲面按照可見(jiàn)性的高低可分為A級(jí)(CLASS

A)

曲面、B級(jí)曲面和C級(jí)曲面，其中以A級(jí)曲面的要求最高，C級(jí)要求最低，B級(jí)介于兩者之間。?

汽車(chē)車(chē)身A級(jí)曲面：汽車(chē)車(chē)身外表面中的高可見(jiàn)區(qū)域曲面，這些曲面因?yàn)槭歉呖梢?jiàn)的，所以對(duì)其要求非常高。它包括發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、前后翼子板、前后保險(xiǎn)杠、車(chē)門(mén)、A柱、B柱、C柱、后背門(mén)、頂蓋、側(cè)圍以及內(nèi)飾件中的高可見(jiàn)區(qū)域曲面等。汽車(chē)車(chē)身A級(jí)曲面?

曲面之間的連續(xù)性在G2（二階幾何連續(xù)）以上?

單個(gè)曲面的補(bǔ)片數(shù)(patch

數(shù))

在u、v兩個(gè)參數(shù)方向上都是1

(通常說(shuō)的貝塞爾曲面)，其控制頂點(diǎn)數(shù)目要控制在6

排(5

次)

以?xún)?nèi)，控制頂點(diǎn)分布規(guī)則有序，各行控制頂點(diǎn)間角度變化均勻。?

單個(gè)曲面上盡量沒(méi)有反凹現(xiàn)象。?

連續(xù)性偏差：G0

<0.002mm，

G1

<0.02°，

G2

<0.5mm-1。?

C級(jí)曲面：車(chē)身上極少可見(jiàn)區(qū)域，曲面的質(zhì)量要達(dá)到G1（相切）或以上連續(xù)，局部極少可見(jiàn)區(qū)達(dá)到G0或以上連續(xù)。?

B級(jí)曲面：介于A級(jí)曲面和C級(jí)曲面之間的一類(lèi)曲面，是車(chē)身曲面中的少可見(jiàn)曲面，如門(mén)框面、儀表板下部面和某些內(nèi)飾件的下部少可見(jiàn)面