兰博基尼reventon设计说明书.docx
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兰博基尼reventon设计说明书
摘要
当代汽车车身造型的显著特点之一就是利用计算机辅助几何设计,在计算机中建立三维汽车车身的模型。
车身覆盖件通常是由一系列复杂的空间曲面构成,这些曲面又由不同曲率的空间曲面通过相互光滑过渡、连接而成,这种连接既要满足零件功能、结构的要求,又要达到平顺、美观、和谐的效果。
我的思路是把汽车三视图导入Catia的SketckTracer模块;在freestyle模块中用3DCurve构建汽车对应的轮廓线相交得到车身的三维轮廓线,再回到gsd中用填充、扫掠、桥接曲面、多截面曲面等构面。
最后用到圆角、倒角、分割、修剪等处理,车身造型完成后再统一加厚。
其他部件都是用类似的方法设计的。
车身总布置是在原车的基础上加以改变某些尺寸,再用CATIA的工程制图导出CAD图并加以尺寸标注。
关键词:
三视图;填充;扫掠;桥接曲面;多截面曲面
Abstract
Contemporaryautobodyshapeofthenotablefeatureistheuseofcomputer-aidedgeometricdesign,buildthree-dimensionalcomputermodelofthecarbody.Bodypanelsareusuallycausedbyaseriesofcomplexspacesurfacecomposition,thesesurfacesalsodifferentfromthecurvatureofspacethroughmutualsurfacesmoothtransition,connectingfrom,thisconnectionitisnecessarytomeetthefunctionalparts,structuralrequirements,butalsotoachievesmooth,handsomeandharmoniousresults.
MyideaistoviewthecarintothreeSketckTracermodulesofCATIA;freestylemodulesusedinbuildinga3DCurvevehicleintersectthecorrespondingcontourlinestobethree-dimensionalcontourofthebody,andthenbackfilledwithgsd,sweeping,blend,suchasmulti-sectionssurface.Finally,usefillet,chamfer,partition,pruningtreatment,afterthecompletionofaunifiedbodyshapethickening.Otherpartsaresimilartothemethodofdesign.Generallayoutofthebodyinthesametrucktochangethebasisofcertainsize,andthenexportCATIAengineeringCADdrawinganddimensioningFig.
Keywords:
Three-view;fill;Sweep;blend;multi-sectionssurface
1.2汽车造型设计在汽车开发过程中的重要性1
1.3汽车造型的发展趋势2
1.4课题的来源背景及研究目的、内容4
1.4.1所选课题的题目背景4
1.4.2课题研究的目的、意义4
1.4.3课题研究内容和研究方法5
2CATIA软件介绍6
2.1CATIA软件简介6
2.1.1CATIA软件的发展历史6
2.1.2CATIA软件的应用现状6
2.1.3CATIAV5在汽车工业上的应用7
2.1.4CATIAV5版本应用特点7
2.2CATIA软件功能介绍8
2.2.1CATIAV5基本功能简介8
2.2.2基于CATIA车身造型设计功能模块介绍9
3Reventon三维造型设计12
3.1REVENTON图解12
3.2REVENTON相关参数13
3.3REVENTON三视图16
3.4REVENTON三维造型设计详解17
3.4.1REVENTON导入三视图17
3.4.2REVENTON曲线构建19
3.4.3REVENTON曲面构建21
3.4.5REVENTON车身其它部件的三维造型23
3.4.6REVENTON内饰28
3.5REVENTON装配30
3.6REVENTON渲染31
4车身总布置设计及人机工程学的应用34
4.1轿车车身总布置34
4.1.1轿车车身外形尺寸的确定34
4.1.2车身内部布置35
4.1.3绘制轿车车身总布置图38
4.2人机工程学在车身总布置中的应用38
4.3人体模型校核座椅的布置38
4.3.1人体模型的建立38
4.3.2人体模型与座椅的布置39
4.3.3装上内饰和车轮40
4.3.4整体效果40
参考文献42
致谢43
1绪论
1886年世界上发明了第一辆汽车,经过100多年的技术进步,汽车已经发展成为一种普及的现代化交通运输工具。
它以其动感的车身造型特点加上装饰和色彩,即可以美化市容,点缀大自然环境,又能给人以美的感受和强烈的精神感染川,它已经成为人们喜闻乐见以及和人们的生活息息相关,不可缺少并具有双重功能的工艺艺术品。
1.1汽车车身造型的发展史
1.2汽车造型设计在汽车开发过程中的重要性
世界汽车工业竞争日益加剧,汽车巨头们都在加紧新车型的设计开发,由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟,新车型便主要体现在电子设备和车身造型的更新上。
目前,在一种新车型的开发项目中,40%的设计师和工程师是在从事与车身相关的开发。
车身造型与汽车电子一起已经成为目前汽车整车产品中最活跃的因素。
造型是汽车的外观,是汽车评价中最直观、最负感染力的部分,好的造型对提高产品竞争力、反映企业文化有着重要意义。
对某一时期的汽车市场而言,各大汽车厂商在汽车技术,也就是在功能实现上的差别并不大,很难形成独有的优势。
因此,造型就成了表达设计风格、传递企业文化、吸引顾客的主要手段。
各厂商把汽车车身设计视为占领市场、打开销路的竞争手段之一,对造型工作倍加重视。
为了与瞬息万变的市场相适应,各厂商都制订了较多的车型方案,以便从中选择适合市场竞争的设计方案研制投产,因而需要大量的技术储备和庞大的技术班子。
由于对造型人才的要求较高,需要精心培养和训练,他们有时甚至不惜重金聘请外国名师代行造型设计。
目前,我国汽车工程技术总体发展水平与发达国家有一定的差距,与这种现状类似,我国的汽车车身设计研究与应用的总体水平目前也相对落后。
然而,近年来的发展势头却令人瞩目,包括基础设施条件与实验分析手段已不断增强和改善,吸引了更多的学者和科技人员关注和从事这一领域的研究,己经出现了一些具有标志性或较高水平的研究成果并被加以应用。
近两年迅速崛起的以奇瑞和吉利为代表的中国汽车公司成为了中国汽车行业自主开发的典范。
中国的汽车造型设计还有很长一段路要走,它将在中国的汽车工业中扮演越来越重要的角色。
1.3汽车造型的发展趋势
以目前的汽车市场为例,对一个普通消费者而言,汽车在动力上的某种新技术他可能不知道或不了解,那么外观就成为选购的重要因素。
造型是汽车的脸面,它带给人的是第一感觉、第一印象。
奇瑞之所以深受女性消费者的喜爱就在于其可爱、小巧和绚丽的外形,哈飞之所以与别的面包车不同就在于其流畅、富有旋律的线条,奥迪的各个车型都能给人带来大气、现代、严谨的感觉和气势,就好像融入了德国庄重的交响乐和建筑,所以奥迪车成为政府、企业家购买的首选。
而法国车一般都拥有流畅优美的线条,给人时尚浪漫的感觉。
美国车则具有大方、粗犷的特点。
未来汽车的造型会呈现什么样的趋势,仁者见仁,智者见智。
(1)功能决定造型,在功能实现上的进步必将会反映到造型上。
随着汽车工程技术上的重大变革,比如电机驱动取代内燃机驱动、燃料电池或者高容量蓄电装置取代燃油箱、电子操控取代机械式操控,这些大的变革将引起汽车动力系统的简化和占用空间的减少,这就给汽车的造型设计带来更大的发挥空间,更能体现个性,更好的满足人机工程方面的要求,而不像内燃机汽车造型会受到诸多因素的限制。
多种能源的汽车需要多种不同形状的车身。
通用推出的滑板车概念就充分说明了这一点。
(2)未来的汽车将更加的个性化、更加的灵活多变,很多地方采用模块化设计,用户可选择、可搭配的余地更大。
选购汽车有些像选购电脑,车身可以象电脑机箱一样有多种款式可供选择。
用户在内饰空间里的座椅布局和样式选择上有更大的空间。
为了满足不同使用场合的需要,比如高速行驶和城市行驶、休闲状态和行驶状态等,汽车上将会有很多可变部件,甚至车身可以变形。
(3)环保节能是未来汽车的主流。
改进空气动力学,降低能耗是未来汽车发展的重要课题。
新材料、新工艺对汽车内部造型也将产生巨大影响。
目前使用更多替代钢的轻质材料,以降低车重。
美国轿车自重由目前的1100千克降低到1000千克以下。
铝合金、镁合金及碳素纤维等轻质材料在汽车制造上的应用将增多。
(4)电子智能是现代车身造型改变最活跃的因素。
目前仪表应用数字显示代替指针,所以仪表和仪表板的造型己有新的改观。
内部装置如室温调控,音响效果等也应用于电脑。
电子发动机锁,它使偷车贼无法下手;全球卫星定位系统使驾驶人员无论身处何处,都不会迷路。
。
目前应用在汽车上的电子装置主要有:
Quattro一全时四轮驱动系统、TiptroniC一轻触子一自动变速器、Multirtnoic一多极子一无级自动变速器、ABC一车身主动控制系统、DSC~车身稳定控制系统、VSC一车身稳定控制系统、TRC一牵引力控制系统、TCS~牵引力控制系统、ABS一防抱死制动系统、ASR一加速防滑系统、BAS一制动辅助系统、DCS一车身动态控制系统、EAB-紧急制动辅助系统、EBD一电子制动力分配系统、EDS一电子差速锁、ESP一电子稳定程序系统、HBA一液压刹车辅助系统、HDC一坡道控制系统、HAC一坡道起车控制系统、DAC一下坡行车辅助控制系统、A一TRC一车身主动循迹控制系统、SAHR一主动性头枕、GPS一车载卫星定位导航系统、i一Drive一智能集成化操作系统、Dny二1c.DriVe-主动式稳定杆、Ap一恒时全轮驱动、Az一接通式全轮驱动、ASM动态稳定系统、AYC主动偏行系统、TS一无级自动变速器、PMC一动力控制模块、EGR一废气循环再利用、BCM一车身控制模块、工CM一点火控制模块
(5)“双M”理念,即机器所占空间最小,而驾乘者享受的内部空间最大。
将来世界各国汽车保有量还会不断增加,到那时,城市交通管理、停车场空间限制必然要求汽车外部轮廓占较小空间,但又不应对乘座空间无限地压缩以至人的基本活动范围,随着拥有汽车的人数的增加,对车内座位数量需要肯定相应的降低。
由于社会生活活动方式的变革,家庭成员需乘各人汽车,今日最普遍的两排座车型就不在适用,而是需要更经济的车型布置。
双座汽车将得到更广泛的应用。
1.4课题的来源背景及研究目的、内容
1.4.1所选课题的题目背景
课题的背景是由于我国的汽车造型设计的手段与国外的差距较大。
在国内,目前汽车企业大多数采用传统的手工制作油泥模型的车身设计方法,而该方法的缺点是期长、精度低、劳动强度大,因此如何缩短造型设计周期,提高设计质量,利用现代的设计手段将设计人员从繁重的手工劳动中解脱出来,与车身结构设计CAD/CAM系统衔接,一直是汽车行业面临的重要问题。
当今国内汽车工业在引进、消化、吸收国外的先进技术及进行创新设计时,需建立身数学模型,发展汽车产品开发能力,是当代汽车工业竞争的核心问题;如何快速、效、准确地构造出汽车外形的主模型,是现代设计方法的关键技术。
汽车工业代表着个国家机械制造业发展的水平,能否掌握它的核心关键技术,是一个国家汽车工业成败的关键。
1.4.2课题研究的目的、意义
课题研究的目的:
1.通过项目的研究过程具有一定的实验技能和生产实践知识
2.对于进行本方向的研究有关的计算机软件能够达到熟练运用
本课题的意义在于:
通过应用CATIA软件系统对汽车造型的设计,可以大大的缩短汽车造型设计的周期,提高设计生产的效率,进而缩小与国外之间的差距。
因此我们需要把工业设计知识等多科知识应用到汽车产品上来,制作出满意的方案并实现学科的融合。
1.4.3课题研究内容和研究方法
研究内容:
①阐述CATIA软件进行汽车造型设计的工作内容
②研究兰博基尼REVENTON车型的车身结构形式和特点,确定车身造型的总体方案
③利用CATIA软件曲面模块完成该车型的主体轮廓线形
④利用曲面工具由轮廓线生成车身曲面,完成车身主体曲面
⑤车身总布置设计
⑥人体工程学在车身设计中的应用
研究方法:
将兰博基尼REVENTON车型的主、俯视图和两个侧视图导入Catia软件的SketckTracer模块;分析汽车的总体造型,并确定车身的分块;利用Catia的自由造型及常规造型模块确定车身的主体轮廓线;利用曲面工具由轮廓线生成曲面,并对曲面进行修整、光顺。
2CATIA软件介绍
2.1CATIA软件简介
2.1.1CATIA软件的发展历史
CATIA软件是全称是ComputerAidedTri-DimensionalInterfaceApplication,它是法国DassaultSystem(达索系统)公司开发的CAD/CAE/CAM一体化软件。
CATIA诞生于20世纪70年代,从1982年到1988年,CATIA相继发布了V1版本、V2版本、V3版本,并于1993年发布了功能强大的V4版本。
为了扩大软件的用户群并使软件能够易学易用,DassaultSystem(达索系统)公司于1994年开始重新开发全新的CATIAV5版本,新的V5版本界面更加友好,功能也日趋强大,并且开创了CAD/CAE/CAM软件的一种全新风貌。
围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIAV5版本,可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。
在这个环境中,可以对产品开发过程的各个方面进行仿真,并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。
产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。
2.1.2CATIA软件的应用现状
CATIA是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM一体化软件。
由法国DassaultSystem公司的一体化软件,居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业,它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域,其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。
在世界上有超过13,000的用户选择了CATIA。
CATIA源于航空航天业,但其强大的功能以得到各行业的认可,在欧洲汽车业,已成为事实上的标准。
CATIA的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。
汽车工业中CATIA是汽车工业的事实标准,是欧洲、北美和亚洲顶尖汽车制造商所用的核心系统。
CATIA在造型风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处,为各种车辆的设计和制造提供了端对端(endtoend)的解决方案。
CATIA涉及产品、加工和人三个关键领域。
CATIA的可伸缩性和并行工程能力可显著缩短产品上市时间。
一级方程式赛车、跑车、轿车、卡车、商用车、有轨电车、地铁列车、高速列车,各种车辆在CATIA上都可以作为数字化产品,在数字化工厂内,通过数字化流程,进行数字化工程实施。
CATIA的技术在汽车工业领域内是无人可及的,并且被各国的汽车零部件供应商所认可。
从近来一些著名汽车制造商所做的采购决定,如Renault、Toyota、Karman、Volvo、Chrysler等,足以证明数字化车辆的发展动态。
2.1.3CATIAV5在汽车工业上的应用
CATIA是汽车工业的事实标准,是欧洲、北美洲和亚洲顶尖汽车制造商所用的核心系统。
CATIA在自由风格造型、车身和引擎设计等方面具有独到的长处,为各种车辆的设计和制造提供了全面地解决方案,解决方案设计产品、加工和人三个关键因素。
CATIA的可伸缩性和并行工作能力可显著缩短产品上市时间,提高产品的竞争力。
一级方程式赛车、跑车、轿车、卡车、商用车、有轨电车、地铁列车、高速列车等各种车辆在CATIA上都可以作为数字化产品,在数字化工厂内,通过数字化流程,进行数字化工程实施。
CATIA在汽车工业领域内的技术是无人可及的,并且被各国的汽车零部件供应商所认可。
2.1.4CATIAV5版本应用特点:
1、重新构造的新一代体系结构
为确保CATIA产品系列的持续发展,CATIAV5新的体系结构突破传统的设计技术,采用了新一代的技术和标准,可快速地适应企业的业务发展需求,使客户的产品数据和制造具有更大的竞争优势。
2、支持不同应用层次的可扩充性
CATIAV5队与开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合,可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案,允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。
3、与NT和UNIX硬件平台的独立性
CATIAV5是在WindowsNT平台和UNIX平台上开发完成的,并在所有支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。
CATIAV5在Windows平台的应用可是设计师更加简便地同办公应用系统共享数据;而UNIX平台上NT风格的用户界面,可是用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。
4、专用知识的捕捉和重复使用
CATIAV5结合了显示式规则的优点,可在设计过程中交互式捕捉设计意图,定义产品的性能和变化。
隐式的经验知识变成显示的专用知识,提高了设计的自动化程度,降低了设计错误的风险。
5、为现有客户平稳升级
CATIAV4版本和V5版本具有兼容性,两个版本可并行使用。
对于现有的CATIAV4用户,V5可引领他们走向全新的Windows应用平台。
对于新的CATIAV5可户,可充分利用CATIAV4的成熟应用产品,组成一个完整的产品开发环境。
2.2CATIA软件功能介绍
2.2.1CATIAV5基本功能简介
CATIAV5的PC版是标准的Windows应用程序,可以在Windows2000、WindowsXP和Windows2003操作系统上运行。
CATIAV5自1994年发布以来,进行了大量的改进,目前最新的是V5R17版本,也是此次进行车身造型建模所用的版本。
CATIAV5再发售时有三种产品P1、P2和P3,为不同层次的用户提供不同的解决方案。
CATIAV5P1平台是一个低价位的3DPLM解决方案,并具有能随企业未来的业务增长进行扩充的能力。
CATIAV5P1解决方案中的产品关联设计工程、产品知识重用、端到端的关联性、产品的验证以及协同设计变更管理等功能,特别适合中小型企业使用。
CATIAV5P2平台通过知识集成、流程加速器以及客户化工具,可实现设计到制造的自动化,并进一步对PLM流程优化。
CATIAV5P2解决方案具有创成式产品工程设计能力。
“针对目标设计”的优化技术,可让用户轻松地捕捉并使用知识,同时也激发更多的协同创新。
这些独有的和高度专业化的应用将产品和流程的专业知识集成起来,支持专家系统和产品创新。
CATIAV5共有11个功能模组,这些功能几乎涵盖现代工业领域的全部应用,这些模组包括如下内容:
基础架构、机械设计、外型设计、分析与模拟、工厂规划、加工制造、数字化模拟、设备与系统、制造加工的数字化过程、人类工程学设计与分析、智能软件。
2.2.2基于CATIA车身造型设计功能模块介绍
1.SketchTracer,FSK,草图跟踪器
本模块是基于原有产品图片资料的三维重建方法,即根据被仿制车型的图片资料,从二维信息中提取三维信息,在三维空间中重新构造出二维信息所对应的三维形体,重构汽车外形主模型的建模方法。
利用CATIA软件中的草图跟踪模块,在3D视角中引入实际车身大小外形草图图像,作为构建车身三维几何模型的基础,依据现有参数化曲面理论和应用软件曲面造型方法,结合产品的外形情况,采用曲面分块车身建模方法,对车身建模和创新设计过程中涉及的关键技术进行了分析。
2.GenericShapeDesignGSD,创成式曲面设计。
非常完整的曲线操作工具和最基础的曲面构造工具,除了可以完成所以曲线操作以外,还可以完成拉伸,旋转,扫描,边界填补,桥接,修补碎片,拼接,凸点,裁剪,光顺,投影和高级投影,倒角等功能。
它能帮助设计者在线架、多种曲面特征的基础上,进行机械零部件外形设计。
它提供了一系列全面的工具集,用于创建和修改复杂外形设计或很和零件造型中的机械零部件外形。
它带有智能化的工具,如用于管理特征重用的超级复制功能。
以特征为基础的方法提供了高效的设计环境,系统可以捕捉和重用设计方法及规范。
创成式曲面设计模块拥有强大的曲面整体修改技术,扩展了CATIA创成式曲面设计创建线框和多种曲面特征的功能。
该模块基于高级的智能化工具,允许用户进行快速的修改操作,减少他们的设计时间。
这个模块是重要的曲面设计工具,此次车身造型三维建模大部分在这模块中进行。
3.FreeStyleSurface,FSS,自由风格造型。
该模块提供使用方便的基于曲面的工具,用一创建符合审美要求的外形。
除了包括GSD中的所有功能以外,还可完成诸如曲面控制点(可实现多曲面到整个产品外形同步调整控制点、变形),自由约束边界,去除参数,达到汽车A面标准的曲面桥接、倒角、光顺等功能。
通过草图或数字化的数据,设计人员可以高效地创建任意的3D曲线和曲面,通过实时交互更换功能,可以在保证连续性规范的同时调整设计,是之符合审美要求和质量要求。
为保证质量,该模块提供了大量的曲线和曲面诊断工具进行实时质量检查。
该模块也提供了曲面修改的关联性,曲面的修改回传送到所有相关的拓扑上。
该模块提供了强大的使用方便的曲面工具,斑竹设计者创建风格化的外形,即使是临时用户,也可以很容易的光顺和剪切曲线和曲面。
大量的面向企业的曲线和曲面诊断工具可以执行质量检查,以保证设计质量。
凭借GSD和FSS,CATIA曲面功能已经超越了所有CAD软件,甚至同为汽车行业竞争对手的UGNX。
书
4.Sketcher,草图设计
该模块提供了三维环境下的二维绘制功能,可以绘制平面轮廓曲线提供给其他三维设计模块,例如零件设计、装配设计、创成式曲面设计等。
它是三维设计的基础,该功能模块嵌入到多个设计模块中,因此用途相当广泛,是CATIA的基础内容在设计工作中具有广泛的应用。
该模块主要内容包括基本图形的绘制、图形操作、图形约束、绘图辅助工具和实例等。
5.PartDesign,PDG,零件设计
该模块提供用于零件设计的混合造型方法,结合了关联特征和布尔运算方法,提供了高效和直观的解决方案,允许设计者使用多种设计
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