【正文】 (from point cloud)更方便更準(zhǔn)確。 nxn命令用得也較多，它不僅可以動(dòng)態(tài)顯示正在創(chuàng)建的曲面，而且還可以隨時(shí)增減定義曲線串，曲面也隨之改變。此外曲線的斷開 (divide)、橋接 (bridge)和光順(Smooth Spline)也是經(jīng)常用到的工具。 由點(diǎn)云構(gòu)建曲線 構(gòu)建曲線是利用 UG進(jìn)行車身造型設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的一步，曲線構(gòu)建的好壞直接影響車身造型設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。 數(shù)據(jù)點(diǎn)的除噪和稀疏處理 在非接觸三維掃描測(cè)量過程中，受人為及干擾等多種因素的影響，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些誤差較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即噪聲點(diǎn)。 UG在車身造型中的應(yīng)用 汽車車身造型設(shè)計(jì)的一般流程是：效果圖設(shè)計(jì) 制作 1／ 5實(shí)體模型 一上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 21 對(duì)模型進(jìn)行修改審定 制作 1／ 1實(shí)體模型一對(duì)模型進(jìn)行精確測(cè)量 利用 CAD技術(shù)建立三維數(shù)字模型。 UG 在航空航天、汽車、通用機(jī)械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)計(jì)和模具加工自動(dòng)化的市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用。 軟件的選擇 在本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的研究過程中，車身造型的建模無疑是重中之重，也是最大的難點(diǎn)之一。在此基礎(chǔ)上一般只要試制一輪樣車作為驗(yàn)證，產(chǎn)品即可定型投產(chǎn)。并可減少以至取消凹凸模之間的研配，使調(diào)試、修改的工作量大為減小。 2 計(jì)算機(jī)輔助車身 造型設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助車身造型設(shè)計(jì) 介紹 傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì) 車身曲線需要依靠人力經(jīng)過繪畫－模型－圖板等多次反復(fù)測(cè)量 ， 反復(fù)修改才能確定，耗費(fèi)大量的勞動(dòng)和時(shí)間，而且設(shè)計(jì)精度也難以保證， 導(dǎo)致設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期加長(zhǎng)、影響產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 (4)湍流流動(dòng)計(jì)算方法研究應(yīng)集中在湍流模型、大渦模擬和直接數(shù)值模擬三方面。 (4)針對(duì)汽車車身分布結(jié)構(gòu)，構(gòu)造多個(gè)智能體，開展分布式并行研究。阻力系數(shù)的計(jì)算值大于試驗(yàn)值。 (3)數(shù)值仿真 數(shù)值計(jì)算方法從計(jì)算分析角度上定義為計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (簡(jiǎn)稱 CFD)。 h1） 140 180 270 200 144 180 400 240 200 200 風(fēng)機(jī)數(shù)量 /臺(tái) 4 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 年份 1960 1967 1976 1976 1981 1963 1980 1970 20xx 當(dāng)用風(fēng)洞測(cè)試時(shí)要注意的技術(shù)問題是 ： (1)用模型在風(fēng)洞中測(cè)試出的汽車空氣阻力系數(shù)值有 1O％～ 2O％誤差，因?yàn)樵囼?yàn)所用的模型很難與汽車原型做到幾何相似和空氣動(dòng)力學(xué)相似。一般測(cè)定汽車的空氣阻力系數(shù)值有風(fēng)洞測(cè)試法。 理論基礎(chǔ) (1)理想空氣動(dòng)力學(xué)模型 空氣動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，圓頭在前、尖端在后的雨滴、淚珠狀的形體最易于通過氣流。后來德國(guó)人賈萊 (3)導(dǎo)流板與擾流板技術(shù) 為減 小因車速增加所產(chǎn)生的升力，在前 保險(xiǎn)杠下方裝上向下傾斜的連接板。 汽車車身造型設(shè)計(jì)方法 作為汽車，首先向人們展示的就是它的外形，外形關(guān)聯(lián)到汽車的命運(yùn)。為了克服“甲殼蟲”汽車對(duì)橫風(fēng)的不穩(wěn)定性， 1949年美國(guó)福特公司推出了福特 V8型汽車，這種汽車的前翼子板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩、后翼子板和行李艙罩融于一體，大燈和散熱器罩也形成整體，車身兩側(cè)形成一個(gè)平滑的面，車室位于車的中部，整個(gè)車像一只小船，因此稱為“船型汽車”。福特公司生產(chǎn)了一種新形式的像一只大箱子的車身，稱作“箱型車身”。生產(chǎn)綠色汽車已提到議事日程，綠色汽車將是環(huán)保汽車的代稱 。同時(shí)，設(shè)計(jì)師更需要有高雅的藝術(shù)品位和豐富的藝術(shù)知識(shí)。具體包括氣動(dòng)力、 氣動(dòng)力矩、汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性、汽車表面三維流場(chǎng)和表面壓強(qiáng)以及汽車外形局部動(dòng)力學(xué)特征等，并通過汽車的外形變化 —— 車身造型予以體現(xiàn)。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 7 產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃 總體布置 車身 C A D 造型 精確構(gòu)造車身外形曲面 生成光照立體模型 快速成型 / N C 加工 表面光順性評(píng)價(jià) 建立車身外形數(shù)學(xué)模型 空氣動(dòng)力性模擬分析 制作主模型 確定車身分塊及覆蓋件邊界 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) C A E 總成設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) C A P P C A M 圖 現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)程序框圖 （ 3） 本文研究的內(nèi)容和意義 我國(guó)汽車工業(yè)起步代表為面包車的制造，但是長(zhǎng)期以來忽視了汽車造型設(shè)計(jì)的研究和技術(shù)開發(fā)及人才的培養(yǎng)。為了使這些圖紙和模型能夠確切的表示出車形結(jié)構(gòu)，需要通過一套復(fù)雜的設(shè)計(jì)程序，傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)方法如圖 所示。從不斷推出的新車型來看，上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 5 車身造型充分反映了新技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)。由于當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)多數(shù)是從國(guó)外引進(jìn)的，嚴(yán)重缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，這對(duì)于中國(guó)汽車工業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展是極其不利的。具體包括氣動(dòng)力、氣動(dòng)力矩、汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性、汽車表面三維流場(chǎng)和表面壓強(qiáng)以及汽車外形局部動(dòng)力學(xué)特征等，并通過汽車的外形變化 —— 車身造型予以體現(xiàn)。 FLUENT軟件是目前對(duì)于汽車空氣動(dòng)力性計(jì)算較為先進(jìn)的軟件，對(duì)于車身造型改進(jìn)來說有相當(dāng)重要的作用，大大減少了設(shè)計(jì)造型時(shí)間，減少設(shè)計(jì)成本。 （ 1） 車身造型設(shè)計(jì)的地位 車身造型設(shè)計(jì)是車身設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為車身設(shè)計(jì)中確定產(chǎn)品形象的過程，也是汽車參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要因素。汽車造型設(shè)計(jì)是為滿足汽車產(chǎn)品的技術(shù)要求而作為一個(gè)整體來構(gòu)思的，因此所表述的含義 具有多種層次，既包含車身外形的造型設(shè)計(jì)、車身內(nèi)部的內(nèi)飾設(shè)計(jì)，又反映著發(fā)動(dòng)機(jī)及零部件的布置設(shè)計(jì)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)中越來越多地采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，車身 CAD/CAS 得到了廣泛應(yīng)用。所以提高汽車的設(shè)計(jì)水平和自主開發(fā)能力是擺在設(shè)計(jì)人員面前的當(dāng)務(wù)之急。 先 驅(qū)的“自主 移動(dòng)”依然是指導(dǎo)今日設(shè)計(jì)的不二準(zhǔn)則。概念車則能更多更快地反映這一點(diǎn)，使我們能夠更迅捷地應(yīng)對(duì)變化的市場(chǎng)。 (1)馬車型汽車。 (3)甲殼蟲型汽車。魚型汽車車身氣流平順，渦流及側(cè)面形狀阻力不大。 車身結(jié)構(gòu)造型 (1)總體外形 自馬車型到箱型，由甲殼蟲及船型以及魚型向楔型的轉(zhuǎn)變，汽車變得越來越美觀， 流暢自然的線條圓滑簡(jiǎn)潔的過渡，明快優(yōu)美的曲線，給人以舒展流暢、強(qiáng)勁的動(dòng)感和平衡安全、生機(jī)勃勃的力量之美。 擾流板與水平方向呈一定角度，其橫截面的平滑面在上，拋物面在下，這樣會(huì)產(chǎn)生負(fù)升力，用來抵消車身上的升力。法國(guó)人 J． Andreau則提出了汽車表面壓差阻力的概念，并研究了側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 13 (3)空氣阻力系數(shù) “空氣阻力系數(shù)”是衡量現(xiàn)代轎車性能的第一參數(shù)。然而有關(guān)不可壓流體特性、流體阻力理論以及汽車?yán)@流特性等基礎(chǔ)理論研究還有待深化。 風(fēng)洞或?qū)嵻嚨缆房諝鈩?dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)包括： ① 過表面絲帶法和網(wǎng)格絲帶法測(cè)試車身表面流態(tài)。美國(guó)福特汽車公司 Williams等人在雷諾數(shù) 8 風(fēng) 速 49m／ s來流條件下，對(duì) 1／ 2縮尺度的不同尾部 造型的轎車模型進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)。例如，在國(guó)家“ 863計(jì)劃”的“復(fù)雜流場(chǎng)數(shù)值模擬”、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的“工程旋渦分離流動(dòng)研究”、清華大學(xué)“ 985工程”的“數(shù)字化轎車”、“轎車關(guān)鍵技術(shù)研究”等項(xiàng)目的支持下，清華大學(xué)流體控制 CAE室以 ICEM— CFD和 STAR— CD商業(yè)軟件為基礎(chǔ)，研制開發(fā)出汽車設(shè)計(jì) CAE平臺(tái)。 (6)軟件包的多模塊、多功能、跨平臺(tái)的耦合集成研究。 (6)對(duì)已有的程序和計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證，找出存在的問題，從而推動(dòng)數(shù)值仿真的進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)在常見的過程始于模型制作階段，通過三坐標(biāo)測(cè)量 儀 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)，運(yùn)用 CAD 將其連成光順的曲線，建立數(shù)字化模型，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和可行性分析，即相當(dāng)于膠帶圖效果；然后通過專門的 CAD設(shè)計(jì)軟件，用曲線建立起整個(gè)車身的表面數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)人員在電腦前可以進(jìn)行任意的修改，再通過數(shù)控銑床制造1:1全尺寸模型，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和定型；然后再通過測(cè)量 儀 對(duì)全尺寸模型進(jìn)行測(cè)量，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)建立汽車外形 的 數(shù)學(xué)模型 ，并用圖形顯示終端顯示出來，模型的三維曲面視圖可以旋轉(zhuǎn) ,在不同的角度觀察不同地方，十分直觀。另外，模具的加工直接引用 CAD的結(jié)果，大大提高了模具制造的效率。通過 WAVE 技術(shù)不僅使同一工作層的聯(lián)系更加緊密，同時(shí)它還能約束上下層關(guān)系，確保下層零件 的修改不會(huì)影響上層的總體結(jié)構(gòu)?；诒救藢?duì)于 UG有所了解，本論文在建模過程中選擇了 UG軟件。根據(jù)已建立的三維零件模型， UG 的各種應(yīng)用功能既可對(duì)模型進(jìn)行裝配操作、創(chuàng)建二維工程圖；也可以對(duì)模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析和有限元分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估和優(yōu)化；同時(shí)也可以根據(jù)模型設(shè)計(jì)工裝夾具、進(jìn)行加工處理，直接生成數(shù)控程序，用于產(chǎn)品的加工。但由于點(diǎn)云密集，數(shù)據(jù)量十分龐大，用 CAD技術(shù)較難解決對(duì)點(diǎn)云的處理及曲面再造工作。這是因?yàn)榉墙佑|三維掃描測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)十分密集，在 1 m 1 m 的范圍內(nèi)有數(shù)十萬個(gè)點(diǎn)，若將其直接導(dǎo)入 UG內(nèi)進(jìn)行處理不僅困難，而且對(duì)于普通微機(jī)有時(shí)甚至不可能。 曲線的類型有直線、圓弧線、樣條線 (spline)等多種，最常用的是樣條線。因此，構(gòu)建曲面時(shí)不可能將整個(gè)車身的外表面一次構(gòu)建完成，需根據(jù)車身表上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 23 面的外部特征將其分成若干個(gè)小曲面。對(duì)于三邊曲面，常用的方法是再做一條曲線把三邊轉(zhuǎn)化為四邊；對(duì)于五邊曲面，則是將 邊界線延伸，把五邊變成四邊形邊界。在構(gòu)建曲面的過程中，有時(shí)需加連一些線條。但由于汽車車身底部曲面曲率的變化較大，此種構(gòu)建實(shí)體的方法往往實(shí)現(xiàn)不了抽殼命令。 (2)曲面的縫合 偏值后的曲面有的 需要裁剪，有的還需要補(bǔ)面，用各種曲面編輯手段完成內(nèi)表面的構(gòu)建，然后縫合內(nèi)表面和外表面。 (3)縫合的有效性 有的片體在縫合完后將其放大會(huì)看到有亮顯點(diǎn)或亮顯線，甚至還會(huì)看到逢隙。（如圖 所示 ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 27 圖 前臉部曲面 車身側(cè)面板曲面的制作 (1）以 X 方向 ,Z 正向的 2 個(gè)基準(zhǔn)平面分別建立草圖 Sketch ，分別在草圖上用 Spline by points 畫樣條，并加以約束、調(diào)整。 圖 各個(gè)面倒圓角 (1）使用 Sew 進(jìn)行各個(gè)片體之間的縫合。 GAMBIT 中專用的網(wǎng)格劃分算法可以保證在復(fù)雜的幾何區(qū)域內(nèi)直接劃分出高質(zhì)量的四面體、六面體網(wǎng)格或混合網(wǎng)格； （ 8） 先進(jìn)的六面體核心 (HEXCORE)技術(shù)是 GAMBIT 所獨(dú)有的，集成了笛卡爾網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)，使 用該技術(shù)劃分網(wǎng)格時(shí)更加容易，而且大大節(jié)省網(wǎng)格數(shù)量、提高網(wǎng)格質(zhì)量 。你想要 GAMBIT 連接所有距離在容許范圍之內(nèi)的實(shí)邊和虛邊。 （ 1） 按住 Shift選擇所有輪廓曲線 。 (如圖 ) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 37 圖 生成方框后的圖像 移動(dòng)方框 移動(dòng)方框，使車身輪廓移動(dòng)至方框中心。 GEOMETRY EDGE SPLIT/MERGE EDGES 打開 SplitEdge圖框 。 GEOMETRY FACE FORM FACE 打開 Create Face From Wireframe圖框。這個(gè)誤差 ()必須小于或等于用于連接操作的容許誤差 （ 7） 點(diǎn)擊 Apply 以接受選定并生成面。 (如圖 ) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 42 圖 生成網(wǎng)格后的圖像 定義邊界條件 在 Fluent 中需要進(jìn)行空氣流場(chǎng)分析（風(fēng)洞試驗(yàn)），故需要在 Gambit中定義邊界。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 43 圖 定義好邊界條件后的圖像 導(dǎo)出 mesh文件 因?yàn)檫€要導(dǎo)入 Fluent，進(jìn)行空氣流場(chǎng)分析，故要以 MSH 文件的格式導(dǎo)出。它提供了完全的網(wǎng)格靈活性，你可以使用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，例如二維三角形或四邊形網(wǎng)格、三維四面體 /六面體 /金字塔形網(wǎng)格來解決具有復(fù)雜外形的流動(dòng)。因此，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，高效數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)，靈活的解控制都是可能的。 FLUENT 在讀網(wǎng)格的過程中會(huì)在控制臺(tái)窗口顯示進(jìn)程。 圖 邊界條件面板 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 50 設(shè)定邊界條件，首先在區(qū)域列表中選擇，然后在類型列表中修改該區(qū)域的類型，確定完類型之后就可以點(diǎn)擊 Set...按鈕 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）