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技術(shù)

汽車造型前期造型工作流程

2025China.cn   2009年02月10日

 

來源:

一、汽車動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)

 

汽車動(dòng)力性是汽車在行駛中能達(dá)到的最高車速、最大加速能力和最大爬坡能力,是汽車的基本使用性能。汽車屬高效率的運(yùn)輸工具,運(yùn)輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動(dòng)力性。這是因?yàn)槠囆旭偟钠骄夹g(shù)速度越高,汽車的運(yùn)輸生產(chǎn)率就越高。而影響平均技術(shù)速度的最主要因素就是汽車動(dòng)力性。

 

隨著我國高等級(jí)公路里程的增長,公路路況與汽車性能的改善,汽車行駛車速愈來愈高,但在用汽車隨使用時(shí)間的延續(xù)其動(dòng)力性將逐漸下降,不能達(dá)到高速行駛的要求,這樣不僅降低了汽車應(yīng)有的運(yùn)輸效率及公路應(yīng)有的通行能力,而且成為交通事故、交通阻滯的潛在因素。因此,在交通部1990年發(fā)布的13號(hào)令中,特別要求對汽車動(dòng)力性進(jìn)行定期檢測。動(dòng)力性檢測合格是營運(yùn)汽車上路運(yùn)行的一項(xiàng)重要技術(shù)條件。1995年交通部為了提高在用汽車的技術(shù)性能,發(fā)布了JT/T198-95《汽車技術(shù)等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》,將動(dòng)力性作為第一項(xiàng)主要性能進(jìn)行評(píng)定。另外早在1983年國家頒布的GB3798《汽車大修竣工出廠技術(shù)條件》第2.6項(xiàng)中對汽車大修后的加速性能規(guī)定了最低要求,這都說明了國家對在用汽車動(dòng)力性的重視。

 

汽車檢測部門一般常用汽車的最高車速、加速能力、最大爬坡度、發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率、底盤輸出最大驅(qū)動(dòng)功率作為動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.最高車速υamax(km/h)

 

最高車速是指汽車以廠定最大總質(zhì)量狀態(tài)在風(fēng)速≤3m/s的條件下,在干燥、清潔、平坦的混凝土或?yàn)r青路面上,能夠達(dá)到的最高穩(wěn)定行駛速度。

 

2.加速能力ts

 

汽車加速能力是指汽車在行駛中迅速增加行駛速度的能力。通常用汽車加速時(shí)間來評(píng)價(jià)。加速時(shí)間是指汽車以廠定最大總質(zhì)量狀態(tài)在風(fēng)速≤3m/s的條件下,在干燥、清潔、平坦的混凝土或?yàn)r青路面上,由某一低速加速到某一高速所需的時(shí)間。

 

(1)原地起步加速時(shí)間,亦稱起步換檔加速時(shí)間,系指用規(guī)定的低檔起步,以最大的加速度(包括選擇適當(dāng)?shù)膿Q檔時(shí)機(jī))逐步換到最高檔后,加速到某一規(guī)定的車速所需的時(shí)間,其規(guī)定車速各國不同,如0-50 km/h,對轎車常用0-80 km/h,0-100 km/h,或用規(guī)定的低檔起步,以最大加速度逐步換到最高檔后,達(dá)到一定距離所需的時(shí)間,其規(guī)定距離一般為0-400m,0-800m0-100Om,起步加速時(shí)間越短,動(dòng)力性越好;

 

(2)超車加速時(shí)間亦稱直接檔加速時(shí)間,指用最高檔或次高檔,由某一預(yù)定車速開始,全力加速到某一高速所需的時(shí)間,超車加速時(shí)間越短,其高檔加速性能越好。

 

我國對汽車超車加速性能沒有明確規(guī)定,但是在GB3798-83《汽車大修竣工出廠技術(shù)條件》中規(guī)定,大修后帶限速裝置的汽車以直接檔空載行駛,從初速20km/h加速到40km/h的加速時(shí)間,應(yīng)符合表 1規(guī)定。

 

1    直接檔加速時(shí)間 發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率與汽車整備質(zhì)量之比  (馬力/t  10-15   >15-20

>20-25  >25-50  >50

kw/t  7.36-11.03  >11.03-14.71  >14.71-18.39  >18.39-36.78  >36.78

加速時(shí)間   s  <30  <25  <20  <15  <10

 

3.最大爬坡度Imax(%)

 

最大爬坡度是指汽車滿載,在良好的混凝土或?yàn)r青路面的坡道上,汽車以最低前進(jìn)檔能夠爬上的最大坡度。由于受道路坡道條件的限制,汽車綜合性能檢測站通常不做汽車爬坡測試。

4.發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率Pmax

 

發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷狀態(tài)下,僅帶維持運(yùn)轉(zhuǎn)所必需的附件時(shí)所輸出的功率,又稱總功率。此時(shí)被測試發(fā)動(dòng)機(jī)一般不帶空氣濾清器、冷卻風(fēng)扇等附件。新出廠發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率一般是指發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率。額定功率是制造廠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)具體用途,發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷狀態(tài)和規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速下所規(guī)定的總功率。在國外有些廠家所謂的額定功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下輸出的凈功率。常在額定功率后注有“凈”字,以示區(qū)別。凈功率是指在全負(fù)荷狀態(tài)下,發(fā)動(dòng)機(jī)帶全套附件時(shí)所輸出的功率。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率是汽車動(dòng)力性的基本參數(shù)。汽車在使用一定時(shí)期后,技術(shù)狀況發(fā)生變化,發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率變小,所以用其變小的差值評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況下降的程度。如我國JT/T 198-95《汽車技術(shù)等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》就是按在用汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率與額定功率相比較小于75%時(shí),將該車技術(shù)狀況定為三級(jí)。所以發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率的大小作為一輛汽車在使用前、后和維修前、后動(dòng)力性的評(píng)價(jià)指標(biāo)很合理,但應(yīng)注意,在汽車綜合性能檢測站用無外載測功法或底盤測功機(jī)所測定的發(fā)動(dòng)機(jī)功率,必須換算為總功率后才能與額定功率比較。

5.底盤輸出最大驅(qū)動(dòng)功率DPmax

 

底盤輸出最大驅(qū)動(dòng)功率是指汽車在使用直接檔行駛時(shí),驅(qū)動(dòng)輪輸出的最大驅(qū)動(dòng)功率(相應(yīng)的車速在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速附近)

 

底盤輸出最大驅(qū)動(dòng)功率一般簡稱底盤輸出最大功率,是實(shí)際克服行駛阻力的最大能力,是汽車動(dòng)力性評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。汽車在使用過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)本身、發(fā)動(dòng)機(jī)附件及傳動(dòng)系的技術(shù)狀況都會(huì)下降,其底盤輸出的最大功率將因此減小。

 

二、汽車動(dòng)力性檢測項(xiàng)目與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

 

汽車動(dòng)力性檢測項(xiàng)目主要有:加速性能檢測、最高車速檢測、滑行性能檢測、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率檢測、汽車底盤輸出功率檢測。

 

動(dòng)力性檢測可依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)有:

 

JT/T19895《汽車技術(shù)等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》;

 

GB/T15746.2-1995《汽車修理質(zhì)量檢查評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)--發(fā)動(dòng)機(jī)大修》;

 

GB3798-83《汽車大修竣工出廠技術(shù)條件》;

 

JT/T201-95《汽車維護(hù)工藝規(guī)范》。

三、汽車動(dòng)力性臺(tái)架檢測方法

 

汽車動(dòng)力性室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)的方式,主要是用無外載測功儀檢測發(fā)動(dòng)機(jī)功率,底盤測功機(jī)檢測汽車的最大輸出功率、最高車速和加速能力。室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)不受氣候、駕駛技術(shù)等客觀條件的影響,只受測試儀本身測試精度的影響,測試條件易于控制,所以汽車檢測站廣泛采用汽車動(dòng)力性室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)方式。為了取得精確的測量結(jié)果,底盤測功機(jī)的生產(chǎn)廠家,應(yīng)在說明書中給出該型底盤測功機(jī)在測試過程中本身隨轉(zhuǎn)速變化機(jī)械磨擦所消耗的功率,對風(fēng)冷式測功機(jī)還需給出冷卻風(fēng)扇隨轉(zhuǎn)速變化所消耗的功率。另外,由于底盤測功機(jī)的結(jié)構(gòu)不同,對汽車在滾筒上模擬道路行駛時(shí)的滾動(dòng)阻力也不同,在說明書中還應(yīng)給出不同尺寸的車輪在不同轉(zhuǎn)速下的滾動(dòng)阻力系數(shù)值。

1.汽車底盤輸出功率的檢測方法

 

通過底盤測功機(jī)檢測車輛的最大底盤驅(qū)動(dòng)功率,用以評(píng)定車輛的技術(shù)狀況等級(jí)。

 

(1)在動(dòng)力性檢測之前,必須按汽車底盤測功機(jī)說明書的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)前的準(zhǔn)備。臺(tái)架舉升器應(yīng)處于升狀態(tài),無舉升器者滾筒必須鎖定;車輪輪胎表面不得夾有小石子或堅(jiān)硬之物;

 

(2)汽車底盤測功機(jī)控制系統(tǒng)、道路模擬系統(tǒng)、引導(dǎo)系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)等必須工作正常;

 

(3)在動(dòng)力性檢測過程中,控制方式處于恒速控制,當(dāng)車速達(dá)到設(shè)定車速(誤差±2km/h)并穩(wěn)定5s(時(shí)間過短,檢測結(jié)果重復(fù)性較差),計(jì)算機(jī)方可讀取車速與驅(qū)動(dòng)力數(shù)值,并計(jì)算汽車底盤輸出功率。

 

(4)輸出檢測結(jié)果。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)功率的檢測方法

 

用發(fā)動(dòng)機(jī)無外載檢測儀檢測發(fā)動(dòng)機(jī)功率,使用方便,檢測快捷,在規(guī)范操作的前提下,可對發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性檢測與管理提供有效依據(jù)。還可以用于同一發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)試前后、維修前后的功率對比,因此也得到廣泛使用。

 

(1)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并預(yù)熱至正常狀態(tài),與此同時(shí)接通無外載測功儀電源,連接傳感器;

 

(2)按儀器使用說明書進(jìn)行操作;

 

(3)從測功儀上讀取(或算成)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率值。

3.數(shù)據(jù)處理

 

(1)檢測的數(shù)據(jù)處理

 

目前底盤測功機(jī)顯示的數(shù)值,有的是功率吸收裝置的吸收功率的數(shù)值,有的則是驅(qū)動(dòng)輪輸出的最大底盤輸出功率的數(shù)值。對于顯示功率吸收裝置所吸收功率數(shù)值的,在檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)處理時(shí),必須增加汽車在滾筒上滾動(dòng)阻力消耗的功率、臺(tái)架機(jī)械阻力消耗的功率及風(fēng)冷式功率吸收裝置的風(fēng)扇所消耗的功率,其計(jì)算式應(yīng)為:

 

汽車底盤最大輸出功率=功率吸收裝置所消耗的功率+滾動(dòng)阻力所消耗的功率

 

+臺(tái)架機(jī)械阻力所消耗的功率

 

+風(fēng)冷式功率吸收裝置冷卻風(fēng)扇所消耗的功率

 

(2)檢測發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率的數(shù)據(jù)處理

 

依據(jù)JT/T198-95《汽車技術(shù)等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,所測發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率相比較。為此,發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率的計(jì)算式應(yīng)為:

 

發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率Pmax=附件消耗功率P1+傳動(dòng)系消耗功率P2+底盤最大輸出功率DPmax

 

所以,在測得底盤最大輸出功率之后,應(yīng)增加傳動(dòng)系消耗功率P2及附件消耗功率P1,才可確定發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率Pmax,若該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為凈功率,不包括發(fā)動(dòng)機(jī)附件消耗功率P1,則處理后發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率Pmax的數(shù)值為Pmax=P2+DPmax。

 

用發(fā)動(dòng)機(jī)無外載測功儀測得的發(fā)動(dòng)機(jī)功率P為凈功率,若該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為總功率,而不是凈功率,則所測得的功率P應(yīng)加發(fā)動(dòng)機(jī)附件消耗功率P1后才可與額定功率相比較。

 

在汽車開發(fā)的整個(gè)周期和成本中,造型設(shè)計(jì)投入的人力、物力、成本都是很少的,但這個(gè)步驟卻至關(guān)重要,是直接影響接下來的整個(gè)流程和產(chǎn)品最終市場銷量的關(guān)鍵一步。

 

一般意義上的造型設(shè)計(jì)是從產(chǎn)品規(guī)劃開始的,包含二維設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)、樣車試制等。下面就各階段做詳細(xì)介紹。

 

產(chǎn)品規(guī)劃

 

造型開發(fā)的前期需要對所開發(fā)車型做市場調(diào)研,以便對有針對性地規(guī)劃造型定位,這個(gè)調(diào)研包含價(jià)位、目標(biāo)客戶群、競爭車型、流行元素等方面。在產(chǎn)品規(guī)劃過程中,設(shè)計(jì)師了解到即將進(jìn)行的造型的風(fēng)格定位與功能定位有助于設(shè)計(jì)師更好的把握方向,也能使得新造型盡可能被目標(biāo)客戶群接受。

 

總布置設(shè)計(jì)是預(yù)先對車內(nèi)各部件以及乘員坐姿等的布置,以滿足功能空間要求,以及駕乘人員的人機(jī)工程要求。

二維設(shè)計(jì)

 

二維設(shè)計(jì)的開始需要造型設(shè)計(jì)師根據(jù)前期輸入條件進(jìn)行創(chuàng)意構(gòu)思,新穎的創(chuàng)意是一款車區(qū)別于另一款車的關(guān)鍵,體現(xiàn)了車的不同個(gè)性,通常新穎的創(chuàng)意也是汽車產(chǎn)品吸引消費(fèi)者的亮點(diǎn)所在。因?yàn)槠嚨拈_發(fā)周期相對很長,一般要1848個(gè)月,即使現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展很多的過程可以被壓縮或者省略,一般也需要兩年左右。這就決定了現(xiàn)在的造型是為了在至少兩年以后的市場,要保證現(xiàn)在的創(chuàng)意在兩年后不過時(shí)。這就需要設(shè)計(jì)師必須要有敏銳的造型觀察力、判斷力和對流行的預(yù)測能力。

 

表達(dá)創(chuàng)意最直接和快速的手段是草圖,草圖是設(shè)計(jì)師思維創(chuàng)意的快速表達(dá)。草圖表現(xiàn)的方法多種多樣,彩鉛、鋼筆、油性筆、馬克筆、色粉和電腦輔助等都可以單獨(dú)或者混合使用來表現(xiàn)。草圖是設(shè)計(jì)師記錄和推敲創(chuàng)意的途徑,往往會(huì)充滿了很多設(shè)計(jì)師的主觀色彩,比較隨意和放松,創(chuàng)意也往往是新穎別致。

 

草圖結(jié)束后通常會(huì)有一個(gè)內(nèi)部的評(píng)審,選出幾個(gè)具有代表性的造型方向進(jìn)行下一步的細(xì)化工作,也就是效果圖。

 

效果圖是用來指導(dǎo)油泥模型、數(shù)字模型和做方案展示用途,所以需要有精準(zhǔn)的效果。比例、透視、色彩、材質(zhì)都需要有準(zhǔn)確的表達(dá)。這個(gè)時(shí)候?qū)τ诓輬D中天馬行空的創(chuàng)意需要有一些收斂,市場審美、價(jià)位成本、政策法規(guī)、材料工藝等等都需要被考慮周全。效果圖一般分為外飾、內(nèi)飾和細(xì)節(jié)效果圖。效果圖的表現(xiàn)技法也多種多樣,較流行的畫法是馬克筆、色粉的結(jié)合使用。電腦軟的應(yīng)用很大程度上提高了設(shè)計(jì)的工作效率,很多設(shè)計(jì)師愿意通過電腦來完成這個(gè)步驟。

三維造型

 

效果圖可以做的很逼真但是很多細(xì)節(jié)卻無法準(zhǔn)確體現(xiàn),而且,效果圖通常都是比較理想化的,具有一定的主觀性,所以在效果圖制作完成后,我們?nèi)匀恍枰粋€(gè)三維模型作為依據(jù)來推敲和展示造型。

 

三維模型包括實(shí)體模型和數(shù)字模型兩大類,實(shí)體模型按照過程分為:小比例油泥模型、全尺寸油泥模型、樹脂模型等。數(shù)字模型主要有前期的CAS模型和后期的A-class兩種。

 

實(shí)際工作中通常會(huì)制作小比例油泥模型,轎車的小比例模型通常為14或者15。小比例模型比效果圖更具有真實(shí)感,在尺寸和比例方面也比效果圖更為精準(zhǔn)。小比例模型要求曲線流暢,曲面廣順。制作小比例模型需要從各個(gè)角度去審視,反復(fù)推敲每一條線和每一個(gè)面。一些有實(shí)力的設(shè)計(jì)公司會(huì)在草圖效果圖結(jié)束后借助三維建模軟件構(gòu)建一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)控銑床銑出一個(gè)油泥模型,再經(jīng)過少量的精刮處理。

 

在幾組小比例模型完成后,通過召開正式的造型評(píng)審會(huì)確定車型的初步造型。在造型方向確定以后就需要繪制全尺寸(11)造型效果圖。同樣,全尺寸油泥模型的制作對于造型的推敲也很重要,沒有什么比一個(gè)與實(shí)物等大的模型來的更加直觀更有說服力的。制作等比油泥模型需要貼一組精確的膠帶圖,膠帶圖的曲線數(shù)據(jù)取自于小比例模型,通過推敲膠帶圖來完善汽車的曲面。全尺寸模型對曲面和曲線質(zhì)量要求很高,需要細(xì)膩、光順,這往往要很長的時(shí)間。在11內(nèi)外模型、效果圖完成后還需要有另一次正式的評(píng)審,這次評(píng)審中會(huì)針對造型、結(jié)構(gòu)、工藝等有更詳細(xì)具體的意見。

 

接下來的過程中需要將油泥模型掃描后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),通常的做法是根據(jù)油泥模型建立A級(jí)數(shù)學(xué)表面,就是通常所說的A-class。因?yàn)闀?huì)被用于生產(chǎn),所以A-class對于曲面的造型、質(zhì)量的要求更為苛刻。

 

現(xiàn)在流行的另一種做法是效果圖結(jié)束后,根據(jù)效果圖的造型特征,直接在電腦中用輔助造型建模軟件建立三維數(shù)字模型,配合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于方案評(píng)審展示。方案評(píng)審?fù)戤吅筇暨x出相應(yīng)造型,通過數(shù)控銑床銑削出全尺寸油泥模型,然后對銑出來的模型進(jìn)行精細(xì)處理,在造型確定后掃描全尺寸油泥模型并建立A-class表面。

 

class A完成后有時(shí)會(huì)根據(jù)它制作一個(gè)硬質(zhì)模型,通常的材料會(huì)是樹脂、塑料、玻璃鋼等。這個(gè)模型在視覺上要求盡量逼真,大多采用快速成型或者數(shù)控銑來完成這些件的制作。

 

樣車制作

 

樣車制作是造型開發(fā)的最后一個(gè)階段,會(huì)將內(nèi)、外飾在同一個(gè)車體中表現(xiàn)出來。這個(gè)制作過程還涉及到內(nèi)、外飾的色彩設(shè)計(jì),材質(zhì)、面料和圖案設(shè)計(jì)等,能如實(shí)地體現(xiàn)車型制造出來之后的狀態(tài)。

 

結(jié)束語

 

至此,前期造型工作告一段落。但并不說明造型的工作就此完全結(jié)束,因?yàn)樵诠こ淘O(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)很多前期造型無法預(yù)料的問題,需要造型設(shè)計(jì)師配合做相應(yīng)的造型調(diào)整,甚至在車型上市后用戶的反饋也可能會(huì)帶來造型上的改進(jìn),直到這款車型停產(chǎn),針對它的造型工作才最終結(jié)束。

 

此外,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,各種新的造型方式也在不斷被嘗試,尤其是電腦在汽車設(shè)計(jì)過程的介入給了我們更便捷的工作方式和更高的工作效率,近年來的比較熱門的“無紙化設(shè)計(jì)”和“無油泥設(shè)計(jì)”就是其中的代表。不管技術(shù)如何發(fā)展,對于汽車造型設(shè)計(jì)師的要求永遠(yuǎn)不會(huì)降低,觀察力、想象力、美感、空間感、工程知識(shí)、社科知識(shí)、工作技能、責(zé)任心等,永遠(yuǎn)都是汽車設(shè)計(jì)師的必修課。

 

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