汽车车身设计：传统方法与创新技术

传统造型设计方法的整个过程是基于手工设计完成的，必须通过实物和图纸相结合的方式来表达设计，并传递设计的数据信息。主要包括手工造型设计、实物模型制作和结构设计。其特点是顺序设计、环环紧扣、严谨保守，设计周期长，工作量大，反复修改的过程繁杂。传统设计方法流程图如图4-16所示。

图4-16 车身传统造型设计方法流程

在借鉴、继承、改进已开发车型的基础上，根据技术要求首先进行车身开发规划，确定总布置方案，然后画出车身总布置草图及外形构思图。具体方法和步骤如下。

1.绘制1∶5的车身布置图

设计师在充分理解开发规划内容和设计理念的基础上，确定整车初步车身外形控制尺寸（如汽车的总长、总宽、总高、轴距、轮距等）和内部尺寸布置图，确定前后悬架、前后风窗位置及倾角、发动机舱盖高度等，确定座椅位置和转向盘的位置与倾角，以及各操纵机构的位置等。根据汽车类型、舒适性、安全性等技术要求，确定车身总布置方案（如发动机和传动系统的布置），画出1∶5的车身布置图，如图4-17所示。

图4-17 1∶5的车身布置

2.绘制1∶5的车身效果图

车身效果图是指在上述车身布置图的基础上，由工业造型师考虑审美要求，修改布置图线形，采用水彩或素描等方式绘制而成的图画，用以表现预想的汽车造型效果。根据市场调研和信息反馈，可以绘出多种方案的效果图供选择，可以是平面投影图，也可以是立体透视图；可以是黑白图，也可以是彩色图，边修改边完善。最后广泛征求意见，对多种方案进行分析比较，从中选定一种满意方案。

车身效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图两种，造型效果图要表现出车型前面、后面和侧面的关系，同时表现出车身前脸、车门外拉手、车外后视镜、刮水器、尾灯、车牌位置等结构细节，如图4-18所示。内饰效果图主要表现出仪表板、中控台、座椅等的空间位置。为了清晰地表达某些内饰的位置，可以单独绘制这些位置的效果图，如图4-19所示。

图4-19 车身内饰效果图

图4-18 车身造型效果图

总之，绘制车身效果图时应注意以下几点。

（1）整车效果图，按照透视规律绘制并配以色彩，力求形象、逼真，以达到设计中的汽车跃然纸上的效果。

（2）局部效果图，需要细致刻画和突出需要琢磨的部位。

（3）内部效果图，详细反映出车身内部装饰和设施的效果。

（4）从审美角度，应及时合理地修改车身布置图的线形。

3.制作1∶5油泥模型

在将设计构思实物化的第一步中，为了降低成本，减少不必要的损失和浪费，通常先雕塑1∶5油泥模型，即以1∶5车身布置图的外形尺寸和车身造型效果图为依据，将车身造型构思初步用形体表现出来。此模型应定位安放在刻有坐标网格线（每个距离一般为40mm）的平台上，模型上也划分有相应的网格线，如图4-20所示。

图4-20 雕塑1∶5油泥模型

雕塑1∶5油泥模型的作用是将前述选定的效果图立体化、真实化，也为了体现效果图中未能表现出或尚未明确的部位。在满足设计要求的前提下，在油泥模型制作过程中，可对模型进行修正以完善汽车外观设计。另外，油泥模型制作完成后，可用此模型进行风洞试验，初步了解其外形的空气动力性能，依据结果分析，不断改进车身外形，确定最终模型。油泥模型塑制是明确车型概念的重要环节。

以上是车身初步设计，无论从平面到立体，还是从图纸到模型，其尺寸都是缩小的。尽管缩小比例的图纸或模型给初步设计工作带来修改和制作上的方便，但若将其放大成1∶1实际尺寸后，有可能出现线形变化、比例失调等缺陷，甚至出现由量变到质变的大变化。因此，必须重新审查放大后的效果，对已确定的小比例形体进行1∶1尺寸的设计，再根据具体情况进行合理修正与改进。

4.制作1∶1车身布置胶带图

以1∶5车身布置图和油泥模型为依据，放大制作1∶1车身胶带图。胶带图是指用不同颜色、不同宽度的胶带在标有坐标网络的白色图板上，粘贴上模型轮廓的曲线和线条，将汽车的整个轮廓、布置尺寸、发动机位置、车架布置及人体样板都在图板上显示出来的图形，如图4-21所示。胶带图具有易修改、效率高、不变形、易保存的特点。利用胶带图可以检查放大后的效果以及结构设计和布置的合理性、可行性，以便对初步设计的小模型不合理部分进行适当修改。

图4-21 制作胶带图

5.雕塑1∶1油泥模型(www.xing528.com)

为了准确、清晰、逼真地表达车身的真实形状和尺寸，尤其是体现连续曲面的车身外表面及其间的过渡形体，仅通过缩比模型是不够的，必须通过制作1∶1全尺寸模型才能实现。全尺寸油泥模型包括外部模型和内部模型，要求表面光整、曲线连续、较准确地反映车身各部分曲面的外形。模型的轮廓曲线和尺寸，包括细节部分都必须严格按照技术要求制作出来。在模型制作的整个过程中，车身结构设计师、造型设计师、工艺师以及负责整车总布置的技术人员应始终紧密配合和协商，及时对模型进行修改和检测，其中对外部模型进行风洞试验是模型制作过程中的一项重要检测内容。通过分析、研究模型的空气动力状态，对整车动力性能进行最优化设计。

6.绘制车身总布置图

设计人员为了进一步对车身结构进行具体分析和设计，确定各构件的相对位置和连接关系，在全尺寸油泥模型完成后，需要测量出车身模型表面轮廓，得到所有用于造型和结构设计的控制尺寸，然后绘制成车身平面图形即车身总布置图。最终确定的车身总布置图，通常按照1∶1的比例绘制在主图板上，也称车身主图板。主图板是制造第一辆样车时进行零件结构设计和总成设计的依据，也是制造模具的参考图。绘制时应注意以下几方面。

（1）通常绘制侧视图、俯视图和前后视图，各视图需将要表达的轮廓曲线画出。

（2）对于全新开发的产品，车身总布置图除了应绘出车身外形的主要轮廓线，还要绘出主要部件外形（如发动机总成、动力传动系统、行驶系统、转向系统、排气系统、后视镜、座椅、仪表板、备胎等）、内饰轮廓曲线和室内布置工具图形（如眼椭圆、头廓包络面、人体模板等）驾驶人座椅、发动机舱盖、行李箱盖等的主要外形尺寸和关键尺寸。

（3）尺寸精确、线条清晰，能精确地反映车身各零件的装配关系、主要结构断面及车身中运动部件的轨迹。

（4）为方便查看和量取尺寸，总布置图上要按一定间隔绘出网格线，通常间隔大小取100mm或其整数倍。

主图板网格线零线选取示意图，如图4-22所示。

图4-22 主图板网格线零线选取示意图

（1）高度方向零线：取车架纵梁上表面或地板平面（无车架）作为高度零线。

（2）宽度方向零线：取汽车的纵向对称线。

（3）长度方向零线：取过前轮中心的垂线。

7.绘制车身内外零件图

车身上各零件的边界条件可以从主图板上获得，对零件的具体结构设计所确定的截面形状，可用来充实主图板的内容。在车身内外零件图上也必须绘出相应的坐标网格线，其图形和尺寸从主图板上取下，以与主图板相同的坐标线为基线进行尺寸标注，零件图上的尺寸按零件内表面标注，主图板上未注明尺寸的按主模型量取。

8.制作车身主模型

主模型是根据车身总布置图和零件图制作的1∶1实体模型，是大批量生产前制造车身冲模、装焊夹具、检验样架等不可缺少的依据，也是检验车身零件尺寸和形状、车身总装配尺寸以及修复损伤模具的依据。

主模型分为外主模型（外覆盖件立体表面形状）和内主模型（内部零件立体表面形状），内部模型与外部模型要求有一定的装配或者配合关系。主模型表面尺寸即为车身覆盖件的内表面尺寸，精度要求极高。制作时应准确地做出零件表面轮廓和尺寸以及其他结构要素，如翻边、冲孔、凸台等。

制造主模型过去通常采用经过特殊处理的硬度较高的优质木材，保存时要求恒温、恒湿，以防变形。目前，多采用机加工性能良好的塑料或环氧树脂玻璃钢材料。

9.样车试制

样车是一辆具有试制性质，能够驾驶运行的汽车。试制样车主要以手工操作为主，其目的是检验车身外形和结构设计的合理性，考核其性能、强度和寿命，从中找出缺陷，取得修正的数据。另外，根据试制样车，可以分析大批量生产时的工艺性，评定车身外形，开展样车试验，考核车身的使用性能。

样车试制仍是一个不断修改的过程。在造型过程中，造型设计人员对样车进行全面检查，许多不足之处会更真实地反映出来，根据设计要求进行修改。经过多次的反复试制、试验、修改，直到产品定型。定型样车作为今后批量生产的依据。

必须指出，在传统车身设计工作中，可以说绝大部分时间都在从事这种烦琐的、重复性的工作。特别是由于车身覆盖件的装配关系是一环紧扣一环，而车身图纸又都按坐标来标注尺寸，所以哪怕是局部外形和尺寸的改动，也会产生连锁反应，牵一发而动全身，导致制图工作大量返工。

由上述可以看出，轿车车身传统设计过程是一个不断探讨、不断修改、不断完善的过程，其设计方法存在着下述问题。

（1）车身开发及生产准备周期长。

（2）设计累积误差大。

（3）费时、费力，工作强度大。

（4）车身设计开发成本高。

（5）产品的通用化与系列化程度低。

在车身设计发展的100多年里，车身设计方法在不断改进和完善，正逐步利用计算机取代人的部分劳动。