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时间:2018-07-14
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1、论文题目:浅析逆向工程的现代车身设计方法姓名:学号:学院:机械工程学院专业班级:汽车工程指导教师:2012年月日摘要:现代汽车造型技术是汽车自主开发能力的核心部分,也是提高汽车产品竞争能力的最有力手段之一。随着计算机辅助设计水平的日益提高,传统的手工油泥模型造型方法已不能适应现实发展的需要,因此,利用计算机辅助设计进行反求设计成为现代造型设计的主要途径。因而向工程应用范围也越来越广,汽车车身设计由此进入了三维几何建模时代。由于三维设计CAD软件的逐步普及和CAD数据标准的日渐丰富和完善,对车身曲面数学模型的质量要求越来越高。但就
2、总体而言,与国外高水平相比,我国的汽车开发技术还存在相当大的差距。我们应用现代技术进行车身数字模型设计工作仅仅是刚刚开始,许多技术仍在探索中,有些国外技术我们引进后应用得不成熟,有待于吸收和推陈出新。例如曲面光顺技术、计算机检测评价技术及车身数字曲面模型的实物快速原型技术等等。本论文是在阐述了汽车设计发展的历史和趋势,利用专业逆向工程软件对扫描好的车身点云进行初期数据处理,然后综合利用主流的正向设计软件(如CATIA,UG)不同模块的长处,构造出车身的数字模型。对车身外表面的连续性进行探讨,并对现有的曲面光顺算法,进行分析、归纳
3、和总结。重点介绍和分析了曲面重构后的检测和评价方法,还介绍了实际工作中所采用的逆向工程设备、相关软件及应用方法和处理技巧。随后结合“逆向工程”技术的应用特点,利用计算机等先进技术,发挥新技术所起的支撑作用,建立了一个实用型的设计平台,对汽车设计过程进行加速。关键词:车身设计;逆向工程;数据处理;曲面重建:曲面光顺;正文一、引言自1886年第一辆汽车问世以来,汽车工业己经走过一百多年的历程,今日汽车不仅仅是普及的交通运输工具,更是一个充满动感造型特点和多姿多彩的工业艺术品,体现这种美的艺术品载体就是车身,汽车消费者在对汽车高品质高
4、性能要求的同时,汽车的外观造型也越来越被消费者看重,有时甚至超过了对前两者的需求。近年来,在美学原理设计和人机工程学的引导下,在快速发展的CAD/CAM技术的带动下,汽车车身设计已经愈发显得日新月异。汽车车身最具变化性,车身开发蕴涵多种学科知识,同时车身开发是否成功直接影响整车的市场前景。现代的逆向工程技术就是迅速提升我们汽车车身研发水平的重要手段之一,也是消化、吸收先进技术的重要方法之一。当前,世界各国在经济技术发展中,应用逆向工程消化吸收先进技术经验,给人们有益的启示。据统计,各国百分之七十以上的技术源于国外,逆向工程作为掌
5、握技术的一种手段,可使产品研制周期缩短百分之四十以上,极大提高了生产率。因此研究逆向工程技术,对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高,具有重大的意义。逆向工程的应用领域大致可分为以下几种情况:(1)在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下,在对零件原形进行测量的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型,并以此为依据生成数控加工的NC代码,加工复制出一个相同的零件。(2)当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时,通常采用逆向工程的方法。比如航天航空领域,为了满足产品对空气动力学等要求,首先要求在初始设计模型的基
6、础上经过各种性能测试(如风洞实验等)建立符合要求的产品模型,这类零件一般具有复杂的自由曲面外型,最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模具的依据。(3)在美学设计特别重要的领域,例如汽车外型设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果。此外,如电脑仿型、礼品创意开发等都需用逆向工程的设计方法。如果从狭义上讲,逆向工程主要指的是现代快速化的反求工程。它起源于二十世纪九十年代,主要伴随着现代测量、计算机、现代制造等相关技术发展起水的。传统车身造型方法,车身外形是由许多尺寸大小不等而形状复杂的空间曲面组成的,不能用一般的
7、机械制图方法将它完整的表示出来。传统上采用模线样板法表示和传递自由型曲线曲面的形状。模线员与绘图员用均匀的带弹性的细木条、有机玻璃条或金属条通过一系列点绘制所需要的曲线即模线,依次做成样板作为生产与检验的依据,在曲面上没有模线控制与传递的形状因人而异,要求设计与制造人员付出繁重的体力劳动,设计制造周期长,制造精度低,互换协调性差,不能适应现代汽车业的发展。按照传统的开发程序,日本汽车厂商开发一个新的车型,从概念到规模生产通常至少需要三年的时间。传统的开发程序是这样:首先,需要制作相当于实物大小的整车粘土模型,以便观察车体的真实形
8、状;然后对该模型做出修改,这需要几个月时间;一旦确定了最终的模型方案后,还需要手工绘制各种设计图,确定各零部件之间是否协调运作,以及整车生产在经济上的可行性;工程师们再根据设计图纸进一步修改工程的设计规格;等设计图纸确定后,工程师们即开始设计个别零件及其生产模具
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