汽车造型特征与特征线
第6章汽车外形与色彩
车身造型
特点
甲壳虫形 滑背 （从箱 形车发 车身 展而来）
鱼形（从 船形车 发展而 来）
斜背 式
车身
车背是从车后轮之后开始突然倾斜，车背倾 斜程度较小
车身高而窄，前后冀子板、车灯、发动机罩 都是独立的
车背是从后轮前部就开始倾斜，并逐渐与后 行李箱相连，其倾斜较为缓慢，且斜坡 很长
▪
鱼形汽车
▪ 鱼形汽车高速行驶时产生升力的原因 ▪ 飞机机翼的升力： ▪ 飞机机翼的断面形状其上表面隆起，下表
面平滑。这样当空气流流经机翼表面时， 上表面空气流动慢，则压力小；下表面空 气流动快，则压力大。
鱼形汽车
▪ 因此，机翼的上下表面的压力差就形成了 对机翼向上的推力，即升力。
▪ 同理，鱼形汽车从车顶到车尾所形成的曲 面与机翼上表面极其相似。
1901年的梅塞德斯汽车
马车形汽车
马车形汽车
▪ 1903年，美国福特A形汽车将车头部分做 成倾斜形状，从而减弱了吹在驾乘人员面 部的风力。
▪ 1905年生产的C形汽车开始采用挡风玻璃。
马车形汽车
马车形汽车
▪ 1908年，福特汽车公司生产了著名的T形 车。这是一种带布篷的可乘坐4人的小客车。
甲壳虫形汽车
▪ 1934年，美国克莱斯勒汽车公司的气流牌 轿车首先采用流线形车身，是流线形汽车 的先锋。
▪ 遗憾地是，由于该形汽车的造形超越了当 时的审美观，而在销售时遭到惨败。但该 形汽车的诞生宣告了汽车造形流线形时代 的开始。
甲壳虫形汽车
甲壳虫形汽车
▪ 1936年，福特汽车公司在气流牌轿车的基 础上加以改进，并采用了迎合顾客口味的 商业化设计，成功地研制出了林肯·和风牌 流线形轿车。
汽车外形设计
汽车外形设计与仿生信息时代，汽车已成为生活中不可缺少的交通工具，人们对它的要求也越来越高，尤其是在造型方面，汽车的艺术造型不仅能表达汽车卓越的性能，还能满足人们的审美要求。
现代社会的剧烈竞争也带给人们高负荷的工作生活状态，基于以上情况，富有亲切感、温存感的仿生产品开始进进人们的视野，融合大自然气息的产品成为人们生活的需求。
因此，仿生也登上了汽车造型设计的舞台。
仿生的概念由来已久，伴随着人类生存、开展的历史从远古到现代，虽古老、传统却一直与时俱进、历久弥新。
随着仿生学的开展，人们不断模拟自然界的动物，以革新汽车的性能。
依据蜘蛛的爬行原理，研制出越野能力极强的汽车，可轻松通过峡谷地带。
依据毛毛虫能在松软土地上爬行的原理，设计出躯体狭长、带有环节！的爬行车，可在松软的地面上通行无阻。
总的来讲，仿生设计在汽车设计中的运用要紧表达在形态仿生、功能仿生、结构和材料仿生几个方面，而形态仿生是仿生设计的要紧内容，它在汽车的车身上更是表达得淋漓尽致，先后有马车型车身箱式车身、船形车身、楔形车身、甲壳虫车身、鱼形车身等造型出现，本文要紧对形态仿生设计进行探讨。
一，汽车形态仿生设计的分类1〕形的仿生许多时候，进行汽车形态仿生设计是为了从大自然中寻到一种漂亮、合理的形来模拟。
大自然的形态是人类取之不尽的源泉，许多设计师从中获得了灵感，将其与人类自身的聪颖才智融为一体，在设计中表达大自然的美感和生命的实质。
那个地点人们强调自然形态本身的物理几何构成，所得到的形态并非符号意义上的识不，它所努力传达的要紧是生物形态的物理属性。
2〕意的仿生意的仿生即在仿生形态中侧重于生物神态特征以及象征意义的提取，用高度概括的手法将生物的神态特征提炼出来，用于汽车形态设计中。
由于意向仿生要紧侧重于对形态美感特征和神韵特征的模拟和提炼，因此要紧强调通过语意学中的隐喻手法，使人产生联想，让人们熟知的一些生物的视觉美感和象征意义投射到汽车产品上，在认知及使用产品过程中感知这些不同属性，从而得到精神的享受和情感的满足。
汽车造型第三章 汽车造型设计美学基础
２. 细节比例
细节犹如人的五官，和谐的比例会让人觉得很精致漂亮。即各个小部件本 身和其与整体尺寸之间的比例，甚至小到一个旋钮上纹络的深度和倒角大小— ——比例无处不在(图3-８)。
３. 黄金分割比例 黄金分割比即１∶１. ６１８ 是公认的最完美比例，如图3-９ 中胡夫金 字塔、巴蒂农神庙、巴黎圣母院、鹦鹉螺、等角螺旋曲线等这些天然的完美 物体或人造的精美建筑中都具备黄金分割的特征。
３)理性逻辑
理性且富有逻辑感的造型需要具备流畅的车身、精准的线条；且各个线条 彼此之间紧密关联；各造型元素之间彼此呼应、和谐统一，从而使得造型具备 逻辑感。 这种风格多体现在德国的汽车品牌中，如图3-１８ 所示。
４)感性情绪
感性和情绪化的设计风格与理性逻辑化的风格截然不同:对线条彼此之间 的关联性没有强硬的要求；对线条本身也没有特殊的限制；曲面的变化更为丰 富。 所有造型语言都是为了强化造型主题，这种情绪化的设计往往会更容易 和人们产生思想和情绪上的共鸣，造型更具煽动力和感染力，如图3-１９ 所 示。
点是汽车造型设计中最基本、最简单的设计元素，通常会被用在一些曲面 和造型都很圆润、稚朴的小车上。 例如圆圆的前照灯，相对于整个车身就可以 被视为点，这个点具有很强的向心性，能很容易形成视觉的焦点和形体的中心， 如图3-３０ 所示。
但同时点在设计中也具有消极性，能使画面空间呈现出涣散、杂乱的状态， 有效地应用这点也可以达到别样效果，多用于汽车内饰灯光设计中[如图3-３１ ａ) 所示，模仿夜晚星空]；此外，点会在某种意义上阻断一条线，甚至一个面 的延伸，影响连贯性、流畅性，但若以组合或阵列形式呈现时，就会显得有秩 序感，在汽车内饰按键设计中常用，如图3-３１ｂ)所示。
美”的定义是:好看、漂亮，即在形式、比例、布局、风度、颜色或声音 上接近完美或理想境界，使人各种感官极为愉悦。 “美学”，即对“ 美” 的 研究，总结其规律，并适时应用。 被人们在较严格意义上使用“美”来指代 的事物很多，人们利用自身的知识和经验，面对这些事物形成了对“美”的 基本概念，归纳起来主要有: (１)视觉对象之美———绘画等视觉艺术的美、自然景色的美、人物形象的美、 动植物的美等。 (２)听觉对象之美———音乐旋律和某些声音的美。 (３)思维感觉之美———文学作品的美、情感的美、行为的美等。
汽车造型设计中的曲线配合
角 ，这种变化规律会在视觉 上产生一定 的动感 。…可见 ，对线条 的线条与 Ａ曲线保持平行 。
距离 的把握将成为设计 的关键 ，如果两条 曲线相距较近 ，则趋于
④两次相交 曲线 ：改变 Ｂ曲线走势 ，使 之平行 于 Ａ曲线 ，将
相交 ，动感 随之会被 削弱；若 两线之 间距离跨 度过 大 ，则 缺乏联 原有相交后形成的封闭三角形转化为成梯形 。
关 键 词 ：汽 车 造 型 ；曲线 角度 ；曲 线 配合
仔细观察每一辆汽车 ，我们不难发现车身表面线条极其 复 称 、均衡 、调和等。 对设计 师而言 ，如何将相交 、夹角两种形式 ，
杂繁多 ，有边缘线 、特征线 、曲面与 曲面之 间的相交线等 。在所有 线条 当中，曲线 表达 空间的方式相对较广 ，它有别于直线在长度 上的单一变化 ，即将线 的曲度 和长度相互融合 ，通过弧度 、角度 、 长短 比例 的变化来表现车身 的形体关系与前后距离 ，从而产生 强烈的透视感与灵动感 。
为了增强两线 间的逻辑联系 ，以及进一步提升 曲线 的平行 配合 ，下面将介绍五种曲线的优化 方案 。（如图 １）
还会影响人的视觉感知方向 。曲线角度的变化 在车身造型 中具
体表现为相交 、夹角 、平行三种形式。
（一 ）相 交线
曲线 的相 交在一定程 度上会破坏线 条的延续性 与流畅感 。
科 技 风 ２０１６年 ４月 下
学术论坛
汽车 造型设 计 中的 曲线配合
王 鸿 林 君 重庆理工大学 重庆 ４０００５４
摘 要 ：曲线作 为汽 车设 计的重要 造型语 言，对于车 身姿 态表现 发挥 着决 定性 的作用 ，它不仅是造 型的轮廓 ，更是视 觉结构 的 骨架。本 文通过对 曲线 角度 、曲线平行 、曲线 关联的分析 ，探讨 汽车造型设计 中的 曲线配合 以及优化方式。
【汽车造型】第一章汽车造型概论
将图１￣１０ 中的各车型按车身形式进行分类。
【汽车造型】第一章汽车造型概论
【汽车造型】第一章汽车造型概论
【汽车造型】第一章汽车造型概论
【汽车造型】第一章汽车造型概论
３. 按车型级别分类 除了车身形式，轿车还可按照车型的大小、轴距或级别来分类。
国内轿车一般分为微型轿车、紧凑型轿车、中型轿车、中高级轿车、高级轿 车。
【汽车造型】第一章汽车造型概论
国际上通行的分类方法为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ 级，数字越大，表示车型的 级别越高、轴距越长。 随着细分市场的完善，车型各级别之间又派生出更细化 的级别，级别彼此间的界限也不是十分明确， 例如Ａ 级车还可分类为Ａ００ 级、Ａ０ 级和Ａ 级。
汽车造型设计属于工业设计的范畴。 相比其他工业产品，汽车更为庞大， 更精密复杂，所涉及的学科领域更多更广，设计的周期也更漫长。 与其他产品 设计一样，汽车造型设计的最终目的是以人为本。 通过对汽车的造型进行设计， 将汽车的品质特点、使用功能、操作体验等以直观的视觉形式直接体现给用户； 或者通过视觉的引导，使用户产生相应的联想，例如，流畅有张力的车身曲线 能使用户联想到速度，火红鲜艳的色彩能让用户产生出激情。
客车( Ｂｕｓ) :用于运输９ 人以上的乘客及随身物品， 客车一般为长方形 车厢，大平面较多，具有重复的构件和线条其表面比例和色彩划分很值得推敲。 目前，客车造型的趋势是线条圆滑、顶盖减薄、立柱跨距加大、玻璃面积加大 从而使动感加强， 如图１￣１ｂ)所示。
货车( Ｔｒｕｃｋ) :主要用于运输货物。 货车主要的视觉重点在驾驶室， 常见的有平头货车和长头货车。其后部各种形式的货箱亦应尽量与驾驶室的线 条连贯协调，如图１￣１ｃ)所示。
汽车造型英文术语剖析
车长 front mask angle 前悬 rear mask angle 轴距 A pillar 后悬 B pillar 接近角 C pillar 离去角 front bumper
前脸倾角 后脸倾角 A柱 B柱 C柱 前保险杠 5
rear bumper turn lamp fuel filler flap fender door handle engine hood rear deck
前扶手箱 后扶手箱 椅垫 椅背 头枕 安全带 后窗台装饰板
Steering Wheel
13
设计运营科培训教材
·汽车造型术语 ·GMS知识 ·汽车专用名词解释 ·造型中心常用词汇及短语中英文对照表
车身顶视弧度 莫西干 线 前窗眉 后窗眉 天窗
BELTLINE
Beltline,腰线，侧窗 下部的造型线，用来分 离顶棚区和车身下部。 国外：Beltline 狭义上指 侧玻璃下边缘线，广义 上泛指车肩区域 （Beltline=Shoulder）, Shoulder line 指侧面钣金 造型特征线，为Shoulder 区域下边缘。 国内：Beltline，Shoulder， Shoulder line 均俗称腰线， 无肩线之说。 8
汽车造型术语
目录
FRONT VIEW ----------------3 REAR VIEW ----------------4 PROFILE ----------------5 TOP VIEW ----------------6 BELTLINE ----------------7 Instrument Panel ----------------8 SEATS ----------------9 Steering Wheel ---------------10
针对汽车外观设计的消费者兴趣点分析研究
针对汽车外观设计的消费者兴趣点分析研究THE RESEARCH ON THE INTEREST POINT OF CONSUMER ABOUT AUTOMOBILE EXTERIOR DESIGN 江南大学设计学院郑先锋刘颜楷摘要：为了解消费者对汽车外观设计各细节要素的关注程度，以消费者对汽车外观设计的兴趣点为研究对象，通过专家访谈，汽车外观设计兴趣点问卷调研等方法，获得消费者对汽车外观设计细节要素的主要关注点为前大灯组、前进气格柵、侧进气口及雾灯、侧身腰线、后尾灯组。
关键词：汽车外观消费者兴趣点感性工学中图分类号：TB472文献标识码：A文章编号：1003-0069(2017)09-0017-03Abstract：The purpose of this paper is to understand the consumer's attention to the details of the car exterior design. Through the expert interview and the questionnaire experiment of the interest point of automotive design，we get the main interest point of consumers for the details of automotive design，including headlights，grille，side air inlet and fog lights，taillights，waistline.Keywords：automobile exterior the interest point of consumer Kansei engineering引言随着人们生活水平的提高及汽车市场的进一步细分，人们与汽车的联系越来越紧密。
对于汽车外观设计，许多学者从不同的角度进行了相关研究，包括感性工学[1]，认知心理学[2]，层次分析法[3]，情感体验[4]，模糊评价法[5]等，更多的是以企业内部评审概念设计方案的视角进行研究，而以消费者视角评价汽车外观的研究较少。
面向复杂毛坯小余量加工的层次化快速约束配准算法
图13设计草图图14 最终样车设计方案内部,设计师可以自由地发挥创意,但强调只有在该空间内部的设计才是合格的设计㊂(3)提出了规避高层语义评价可信性差和特征操作语义表意性弱的规则方法㊂该方法以高层语义抽取目标意向,以特征操作语义进行评价,把两者之间形成的映射关系交互运用于汽车造型意象评价,从而获得较佳的评价效果㊂参考文献:[1] 胡程超.基于数字主导的汽车造型设计技术研究及流程构建[D ].长沙:湖南大学,2010.[2] 张文泉.汽车品牌 造型基因”研究[D ].长沙:湖南大学,2007.[3] T a u r aT ,N a g a s a k aI .A d a p t i v e ‐g r o w t h ‐t y pe3D R e p r e s e n t a t i o nf o r C o n f i g u r a t i o n D e s i gn [J ].A I E D AM ,1999,13(3):171‐184.[4] 胡伟峰,赵江洪.用户期望意象驱动的汽车造型基因进化[J ].机械工程学报,2011,47(16):176‐181.H u W e i f e n g ,Z h a oJ i a n g h o n g .A u t o m o b i l eS t y l i n gG e n eE v o l u t i o n D r i v e nb y U s e r s ’E x p e c t a t i o nI m -a g e [J ].J o u r n a lo f M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,2011,47(16):176‐181.[5] M c C o r m a c kJP ,C a g a nJ ,V o g e lC M.S p e a k i n gt h e B u i c k L a n g u a g e :C a p t u r i n g ,U n d e r s t a n d i n g ,a n dE x p l o r i n g B r a n d I d e n t i t y w i t hS h a p eG r a mm a r s [J ].D e s i g nS t u d i e s ,2004,25(1):1‐29.[6] 赵丹华,赵江洪.汽车造型特征与特征线[J ].包装工程,2007,28(3):115‐117.Z h a o D a n h u a ,Z h a oJ i a n g h o n g .A u t o m o b i l eF o r m F e a t u r ea n dF e a t u r eL i n e [J ].P a c k a g i n g E n g i n e e r -i n g,2007,28(3):115‐117.[7] 谭浩,赵江洪.汽车造型特征定量模型构建与应用[J ].湖南大学学报:自然科学版,2009,36(11):27‐31.T a nH a o ,Z h a o J i a n g h o n g .C o n s t r u c t i o n a n dA p p l i -c a t i o n o ft h e Q u a n t i t a t i v e M ode l of A u t o m o b i l e F o r m F e a t u r e s [J ].J o u r n a lo f H u n a n U n i v e r s i t y:N a t u r a l S c i e n c e s ,2009,36(11):27‐31.[8] 赵丹华.汽车造型的设计意图和认知解释[D ].长沙:湖南大学,2013.[9] 赵丹华.汽车造型特征的知识获取与表征[D ].长沙:湖南大学,2007.[10] B o r s t W N.C o n s t r u c t i o no fE n g i n e e r i n g O n t o l o -g i e sf o r K n o w l e d g eS h a r i n g a n d R e u s e [D ].E n -s c h e d e :U n i v e r s i t y o fT w e n t e ,1997.[11] 王巍.汽车造型的领域知识描述与应用[D ].长沙:湖南大学,2008.[12] 陈鸿源.汽车轮廓形态意向与区分特征关系之研究[D ].台北:成功大学,1990.[13] P o d e h lG.T e r m sa n d M e a s u r e s f o rS t y l i n g P r o p -e r t i e s [C ]//P r o c e e d i n gs o ft h e7t hI n t e r n a t i o n a l D e s i gnC o n f e r e n c e ‐D E S I G N2002.2002:879‐886.[14] E k a m.T h e E t e r n a lT r i a n g l e [J ].A u t o &D e s i g n ,2002,133(5):65‐80.[15] 顾承祺.气提整治系统之优化设计的研究[D ].台中:逢甲大学,1990.[16] Z h a n g W e n q u a n ,Z h a oJ i a n h o n g ,Z o uF a n gz h e n .S e m a n t i c A n a l y s i so f C h i n e s e A d j e c t i v e s :a N e w A p p r o a c ht o M a p p i n g t h eF o r m ‐b a s e d M e t a p h o r s i n A u t o m o b i l eS t y l i n g [E B /O L ].[2009‐04‐20].h t t p ://w w w.c a r b o d y d e s i g n .c o m /p u b /4955/s e -m a n t i c ‐a n a l y s i s ‐o f ‐c h i n e s e ‐a d j e c t i v e s ‐a ‐n e w ‐a p -pr o a c h ‐t o /.[17] O s go o dC E ,S u c iGJ ,T a n n e n b a u m P H.T h e M e a s u r e m e n t o fM e a n i n g [M ].C h i c a g o :U n i v e r s i t yo f I l l i n o i sP r e s s ,1957.[18] 何坤.层次分析法标度研究[J ].系统工程理论与实践,1997,17(6):58‐61,103.H eK u n .AS t u d y o n t h e S c a l e o fA n a l y t i cH i e r a r c h y -p r o c e s s [J ].S y s t e m sE n g i n e e r i n g ‐T h e o r y &Pr a c t i c e ,1997,17(6):58‐61,103.(编辑 何成根)作者简介:景春晖,男,1986年生㊂湖南大学汽车车身国家重点实验室博士研究生㊂主要研究方向为计算机辅助工业设计㊁人机交互设计㊂赵江洪,男,1956年生㊂湖南大学汽车车身国家重点实验室教授㊁博士研究生导师㊂㊃3251㊃基于进化思想的汽车造型优化设计方法研究景春晖 赵江洪Copyright ©博看网. All Rights Reserved.面向复杂毛坯小余量加工的层次化快速约束配准算法李 欢1 张丽艳1 周良明2 刘胜兰11.南京航空航天大学,南京,2100162.成都飞机工业(集团)有限责任公司结构件厂,成都,610073摘要:针对复杂结构毛坯的小余量数控加工中很容易出现局部加工余量不足的问题,基于毛坯表面的点云测量数据,提出了一种层次化快速约束配准算法,从而实现加工余量的优化分配㊂首先通过建立一个知识向导模型并应用局部微分信息,自动分离出毛坯上需要分配余量的各待加工表面,并分别施加最小余量约束,在确定各待加工表面上参与约束配准优化的初始点集的基础上,采用广义乘子法将初始配准点集与设计数模进行约束匹配;然后采用迭代方法将不满足余量约束的测点追加到当前配准点集中,直到所有待加工表面的测点满足余量约束㊂实验结果表明,该配准算法在最大程度满足余量约束的前提下,显著提高了点云数据的配准效率㊂关键词:余量约束;配准;点云分块;测量数据中图分类号:T G 659;T P 391 D O I :10.3969/j.i s s n .1004-132X.2014.11.019A H i e r a r c h i c a l a n dF a s tA l g o r i t h mo fC o n s t r a i n e dR e g i s t r a t i o n f o rC o m pl e xB l a n k s w i t hS m a l lM a c h i n i n g Al l o w a n c e L iH u a n 1 Z h a n g L i y a n 1 Z h o uL i a n g m i n g 2 L i uS h e n gl a n 11.N a n j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,N a n j i n g,2100162.S t r u c t u r a l P a r tF a c t o r y ,A V I CC h e n g d uA i r c r a f t I n d u s t r i a l (G r o u p )C o .,L t d .,C h e n gd u ,610073A b s t r a c t :F o rc o m p le xs t r u c t u r eb l a n k sw i t hs m a l lm a c h i n i n g a l l o w a n c e ,s m a l ld e v i a t i o n s m a yr e s u l t i n a s h o r t a g e o f a l l o w a n c e d u r i n g t h em a c h i n i n g o p e r a t i o n .I n o r d e r t o a c h i e v e o pt i m a l a l l o c a t i o n o fm a c h i n i n g a l l o w a n c e ,ah i e r a r c h i c a la n df a s ta l g o r i t h m o fc o n s t r a i n e dr e gi s t r a t i o n b e t w e e nt h e d e n s e s c a n n e d d a t a o f b l a n k p a r t s a n d t h e n o m i n a l f i n i s h e d p a r tw a s p r e s e n t e d .F i r s t l y,w i t h t h e a i d o f a ne l a b o r a t e l y b u i l ts e g m e n t a t i o n g u i d e ,e a c hs u r f a c et ob e m a c h i n e d w a ss e pa r a t e df r o mt h e p o i n t c l o u db y u s i n gpo i n t s ’l o c a l d i f f e r e n t i a l i n f o r m a t i o n .T h em i n i m a l a l l o w a n c e c o n s t r a i n t a n da n i n i t i a l d a t a s e t ,w h i c hw i l l b e i n v o l v e d i n t h e f o l l o w i n g r e g i s t r a t i o n p r o c e s s ,w e r e t h e n a s s i g n e d t o e a c h s e g -m e n t e d s u r f a c e r e s p e c t i v e l y .T h e i n i t i a l r e g i s t r a t i o nd a t a s e t sw e r ea l i g n e d t o t h ed e s i g n m o d e l b y u -s i n g m u l t i p l i e rm e t h o d s ,a n d t h e n t h em e a s u r e dd a t a p o i n t s t h a t v i o l a t e t h e a l l o w a n c e c o n s t r a i n tw e r e a d d e d i t e r a t i v e l y i n t o t h ec u r r e n t r e g i s t r a t i o nd a t a s e tu n t i l a l l t h es c a n n e d p o i n t ss a t i s f i e dt h ea l l o w -a n c e c o n s t r a i n t s .E x p e r i m e n t ss h o wt h a t t h e p r o p o s e da l g o r i t h m c a na c h i e v ea l l o w a n c e ‐c o n s t r a i n e d r e g i s t r a t i o nw i t h g r e a t e f f i c i e n c y.K e y wo r d s :a l l o w a n c e c o n s t r a i n t ;r e g i s t r a t i o n ;p o i n t c l o u d s e g m e n t a t i o n ;m e a s u r e m e n t d a t a 收稿日期:2012 12 10基金项目:国家自然科学基金资助项目(50875130);中国博士后科学基金资助项目(2012M 521076)0 引言飞机中的大型复杂整体结构件㊁航空发动机机匣等,往往采用铸造㊁锻造等方法获得接近设计模型的毛坯,然后对关键型面的小余量进行数控精加工以获得最终成品㊂如果机械加工前毛坯在机床上摆放不当,加工时就可能出现局部余量不足的问题㊂长期以来,复杂铸件毛坯的后续切削加工中通常采用划线检查㊁人工调整等方法进行毛坯的找正定位,在某些情况下也采用三坐标机测量数据进行辅助定位和余量分析,但由于三坐标测量机难以实现整个毛坯的全场测量,而稀疏测点即使通过约束配准算法都包络于成品数模之外,也难以保证没有测点的区域具有足够的加工余量,因此在一些具有挑战性的复杂整体结构小余量加工中还要多次检查余量情况,反复试验和㊃4251㊃中国机械工程第25卷第11期2014年6月上半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.调整定位基准,导致整个机械加工过程工艺复杂㊁生产效率较低㊂因此,先对毛坯表面进行全场点云测量,然后在余量约束下进行毛坯的全场测量数据与成品C A D模型之间的数据配准,从而确定加工定位基准,保证各部位的加工余量,对于复杂结构毛坯小余量数控加工具有重要意义㊂在已有的相关研究中,沈兵等[1]提出通过毛坯的预定位㊁精调整以及空间姿态的最终优化控制,使得毛坯与理论曲面尽可能吻合,以实现加工余量均匀分布的基本思想,但没有给出确切的目标函数㊁约束条件以及求解方法,且文中只涉及单张曲面的简单情况㊂C h a t e l a i n等[2‐3]根据不同加工型面重要程度的不同,为每一加工面设立不同的优先级别,利用惩罚函数解决约束条件下的曲面匹配问题,从而达到改善加工余量分布的目的,然而,对于没有给定与设计数模之间对应关系的毛坯实测点云数据,该方法很难进行加工面优先级别的判定,因此不适合全场点云测量数据在约束条件下的曲面匹配问题㊂文献[4‐7]给出了余量约束下的模型配准问题的目标函数和加工余量约束条件,并分别运用乘子法㊁遗传算法㊁单纯形法等进行寻优,但这些算法的优化效率较低,一般只适用于较为简单结构的稀疏测点与设计曲面之间的配准问题㊂对全场测量的稠密点云数据与C A D设计数模在满足加工余量的条件下进行配准,需要约束每个测点均位于成品数模之外,这本身是一个大规模的约束优化问题,如何提高算法的执行效率是一个关键问题㊂为此,本文首先采用选取3对对应点的初始匹配方法以限定后续匹配优化的空间变换矩阵范围,然后通过建立知识向导模型和应用局部微分信息对毛坯点云进行区域分块,并分别对分离出的各待加工面施加最小余量约束,最后采用广义乘子法将一个小范数初始配准点集与设计数模进行约束匹配,并采用迭代方法将不满足余量约束的测点追加到当前配准点集中,直到所有待加工表面的测点都满足余量约束㊂实验结果表明,该方法不仅有效地解决了复杂毛坯小余量加工的余量优化分配问题,而且很大程度上提高了点云数据的配准效率㊂1 曲面的初始匹配曲面的初始匹配是为了提高精确匹配的效率㊁保证匹配收敛性㊂初始匹配可以采用 321”法㊁选取对应3个点方法㊁P C A法等来实现㊂出于稳定性和便捷性的综合考虑,本文采用选取对应3个点的方法㊂将待匹配毛坯点云与设计数模置于同一系统坐标系中,在毛坯点云和设计数模上分别取3对对应点{P1,P2,P3}和{Q1,Q2,Q3}㊂构造以下单位矢量:u1=(P2-P1)/|P2-P1|v1=(Q2-Q1)/|Q2-Q1}|(1)U=u1×P3-P1|P3-P1|V=v1×Q3-Q1|Q3-Q1üþýïïïï|u3=U/|U|v3=V/|V}|(2)u2=u3×u1v2=v3×v}1(3)则单位矢量u1㊁u2㊁u3和v1㊁v2㊁v3构成两个局部坐标系,经过欧氏变换后,两坐标系完全重合㊂于是旋转矩阵R和平移向量T分别为R=v1v2v[]3㊃u1u2u[]3T(4)T=Q1-R P1(5)通过上述坐标系变换后,毛坯点云与设计数模基本重合,从而为下一步的匹配优化提供了较好的初值㊂2 曲面的精确约束匹配通过初始匹配,毛坯测量数据与设计数模大致对齐,但匹配位置还达不到实际应用中满足余量分布的配准要求㊂为了实现加工余量的优化分配,还需要在余量约束下对其进行精确匹配㊂广义乘子法是求解余量约束下精确匹配的典型方法,算法采用罚函数将余量约束条件增加到目标函数中,在每次迭代的过程中,对于测量点云中的每一点,在设计数模上寻找欧氏距离最近点作为对应点,通过这组对应点并迭代更新乘子向量和罚因子使增广目标函数最小化来得到最优的旋转矩阵R和平移向量T㊂将旋转矩阵R和平移向量T作用到测量点云上,得到新的测量点云代入下次迭代过程㊂该算法要求测量点云上的每一点在每一次迭代中都要找到设计数模上的对应点,当数据量较大时,配准速度很慢㊂本文首先根据复杂毛坯的数控加工要求,从点云中自动分离出加工面与非加工面,一方面便于为各个加工面施加最小余量约束;另一方面可以使最近点的查找限定在复杂模型的特定曲面上,以提高算法效率㊂另外,本文还提出一种层次化的约束配准策略,实现大数据量条件下的快速约束配准㊂㊃5251㊃面向复杂毛坯小余量加工的层次化快速约束配准算法 李 欢 张丽艳 周良明等Copyright©博看网. All Rights Reserved.2.1 基于建立知识向导模型的点云自动分块点云分块根据组成实物外形曲面的类型,将实物测量数据划分成代表不同曲面类型的数据域,使同一区域的数据具有相似的几何特性㊂本文的分块中还应考虑加工要求,区分加工面与非加工面㊂现有的点云自动分块算法基本上都是仅考虑几何特性,分块结果往往难以完全符合工程师的意图,为此,结合基于面的分块思想,本文提出一种基于知识向导模型的点云自动分块方法:首先建立一个知识向导模型即工艺数模上各待加工面和各面上的三维引导点以及曲面类型,其中引导点为各参数曲面上中心线u 和中心线v 的交点,曲面类型包括平面㊁圆柱面和自由曲面;然后由向导模型中每个曲面上的引导点快速查找出点云上相应结构特征的种子点,并以种子点为中心向四周生长,按照局部微分信息(法矢㊁曲率变化)来确定邻点是否与种子点具有相似的几何特征,直到所有相容的点都加入相应的待加工面测点数据集中为止㊂由于平面㊁圆柱面和自由曲面上数据点的相似几何性质不同,所以不同曲面类型的测点相容条件各不相同:对于平面上的数据,其邻点处的法矢向量与种子点法矢向量满足平行条件;对于圆柱面上的数据,其邻点处的法矢向量与两个种子点法矢向量叉积解算的圆柱轴线向量满足垂直条件,且该邻点处的曲率半径与种子点处的曲率半径相同;对于自由曲面上的数据,其邻点处的法矢向量与种子点处法矢向量之间的夹角满足设定的双阈值条件㊂图1给出了点云自动分块的算法流程,其具体步骤如下:图1 点云自动分块算法流程图(1)将曲面法矢方向统一朝外的工艺数模按加工要求分割成代表不同曲面类型的几何图形集,提取出各待加工面,并创建加工面上的三维引导点,得到点云分割向导模型㊂(2)计算点云数据集中每个测点的法矢㊁曲率等局部微分几何性质㊂(3)遍历读取向导模型中各几何图形集下的待加工面,获得当前加工面上的引导点,并在点云模型中找到与此引导点距离最近的点,作为分割点云上相应待加工面的种子点㊂(4)以种子点为中心向四周生长,按照局部微分信息(法矢㊁曲率变化)来确定邻点是否与种子点具有相似的几何特征,如果满足当前曲面类型的测点相容条件,那么重复步骤(4)继续生长;如果不满足条件则停止生长,转步骤(5)㊂(5)记录该点云数据块和与之对应的设计数模的分割面,如果还有待加工区域没有进行分割,则转步骤(3)继续进行分割,否则转步骤(6)㊂(6)所有点云数据分割完成㊂通过上述算法不但实现了点云数据的自动分块,同时建立了每一个分块数据与设计数模上相应待加工面的一一对应关系,一方面可以为对应各待加工面的测量数据分别施加最小余量约束;另一方面,在后续的余量约束精确配准中,对于点云分割块中的每一点,只需要在对应的数模曲面片上寻找最近点,而无需遍历整个设计数模,从而提高了约束配准的效率㊂2.2 层次化快速约束配准算法余量约束下的精确匹配的目的是搜寻一欧氏变换矩阵,使得测量点云尽可能包容设计数模以满足所有加工面的余量约束㊂依据最小二乘原理,构造以下约束配准目标函数:m i n f (R ,T )=1n ∑ni =1‖R P i +T -Q i ‖2s .t .d i (R ,T )≥εii =1,2, ,}n (6)d i (R ,T )=(R P i +T -Q i )㊃n i式中,P i 为毛坯测量点云各加工面上的数据点,P i ∈R 3;Qi 为与P i 所在加工面对应的数模曲面片上距P i 最近的点,Qi ∈R 3;n 为所有加工面上的测点个数;R 为旋转矩阵,R ∈R 3×3,T 为平移向量,T ∈R 3;n i 为设计数模曲面片上Q i 处的单位外法矢;εi 为点P i 处的最小余量要求㊂引入广义乘子法来消除约束,令g i (R ,T )=d i (R ,T )-εi ,则式(6)可化为如下的增广目标函数:M (R ,T ,λ,σ)=f (R ,T )+12σ∑ni =1[m a x 2(λi -σg i (R ,T ),0)-λ2i ](7)式中,σ为罚因子;λ为乘子向量,λ=(λ1,λ2, λn )T㊂对于大数据量条件下的约束优化问题,求解上述目标函数时,算法的执行效率难以保证㊂为㊃6251㊃中国机械工程第25卷第11期2014年6月上半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.此,本文提出了一种层次化的约束配准策略:先采用简化配准点集与设计数模快速地进行约束配准,然后采用迭代方法将不满足余量约束的测点追加到当前配准点集当中,直到所有待加工表面的测点都满足余量约束㊂本节给出算法的流程和步骤,2.3节将进一步详细讨论加快算法的原理㊂图2所示为本文层次化快速约束配准算法的基本流程㊂记M (k )为第k 次更新的配准点集,n (k )=|M (k )|为集合M (k )的基数,P (k )i (i =1,2, ,n (k ))为集合M (k )中的点,ε(k )i 为对应P (k )i 的余量约束值,则具体迭代步骤如下:图2 层次化约束配准算法流程(1)初始化旋转矩阵R 为单位矩阵,平移向量T 为零向量,令初始迭代次数k =1,所有加工面上的点集为M ={P i (i =1,2, ,n )},给定各待加工面最小余量,从而赋予加工面上的每个测点P i 相应的余量约束εi ,并设定配准点集更新的最大次数k m a x ㊂(2)按照每隔N 个点取一点的缩减数据方法,对原始点集M ={P i ,i =1,2, ,n }进行简化,获得初始配准点集M (1)={P (1)i,i =1,2, ,n (1)}㊂(3)对于当前配准点集M (k )中的每一个配准点P (k )i (i =1,2, ,n (k )),计算出迭代初始对应点对,并以R 和T 为初值,结合B F G S 法[8]迭代求解式(7)的约束配准问题,得到对齐变换R (k )和T (k ),令R ←R (k )R 和T ←R (k )T +T (k )㊂(4)计算当前对齐变换下的配准点P (k )i ∈M (k )(i =1,2, ,n (k ))到对应数模曲面片上的最近点Q (k )i 及曲面在Q (k )i 处的单位外法矢n (k )i ,如果满足(R P (k )i +T -Q (k )i )㊃n (k )i ≥ε(k )i (i =1,2, ,n (k ))且k <k m a x ,转步骤(5);否则转步骤(7)㊂(5)如果对于∀P i ∈M\M (k )(i =1,2, ,n )均满足(R P i +T -Q i )㊃n i ≥εi ,转步骤(6);否则,将不满足余量约束的测点追加到当前配准点集M (k )当中,令k ←k +1,转步骤(3)㊂(6)用R 和T 对所有的测点进行坐标变换,给出满足余量约束标志,转步骤(8)㊂(7)用R 和T 对所有的测点进行坐标变换,给出不满足余量约束标志,转步骤(8)㊂(8)算法结束㊂下面对步骤(3)迭代求解R (k )和T (k )的过程进行详细说明,图3给出了其迭代求解算法流程㊂图3 迭代求解R (k )和T (k )的算法流程2.3 方法分析下面对本文提出的层次化约束配准策略进行分析,说明先采用简化配准点集与设计数模快速地进行约束配准,然后通过迭代将不满足余量约束的测点追加到当前配准点集中的方法的合理性㊂先采用简化配准点集与设计数模快速地进行约束配准,可以使上一节层次化配准算法中最为耗时的步骤(3)只针对当前配准点集中的点P (k )i∈M (k )(i =1,2, ,n (k ))求其到对应的数模曲面片上的最近点以及最近点处的单位外法矢,并通过此初始对应点对,结合B F G S 法迭代求解对齐变换矩阵R (k )和T (k )㊂检验点集M \M (k )构成的余量约束验证可以分为以下三种情况:①如果对齐后当前配准点集中存在不满足余量约束的㊃7251㊃面向复杂毛坯小余量加工的层次化快速约束配准算法李 欢 张丽艳 周良明等Copyright ©博看网. All Rights Reserved.测点,说明毛坯一定不合格,给出不满足余量约束标志,算法直接退出;②如果对齐后当前配准点集中的所有测点都满足余量约束,而且检验所有加工面上的测点也都满足余量约束,说明毛坯一定合格,给出满足余量约束标志,算法也直接退出;③如果对齐后当前配准点集中的所有测点都满足余量约束,但是所有加工面上存在不满足余量约束的测点,这时需要追加不满足余量约束的测点到当前配准点集中,直到所有检验测点都满足余量要求㊂很显然,对于①㊁②两种情况,本文层次化约束配准算法都能很快地完成余量约束,下面结合图4对第三种情况进行深入分析㊂(a )初始配准点集(b)追加配准点集(c)余量为2mm 时最终配准结果图4 层次化快速约束配准分析示意图图4中,圆代表设计数模, ×”代表当前参与约束配准的测点,实心圆点代表不参与约束配准的测点, *”代表不满足余量约束且追加到当前配准点集中的测点㊂采用图4a 所示的简化点集作为当前配准点集进行约束配准,设加工余量为2mm ,显然对齐位置下的当前配准点集都满足余量约束㊂但是,当对检验点集进行余量约束验证时,参照图4b ,依据几何连续性原则,光滑过渡区域的测点由于其邻近的配准测点满足余量要求,所以它们也会满足余量约束,而位于凸起区域的测点会有更多的加工余量,只有毛坯上的凹槽型区域的测点才会出现不满足余量约束的情况㊂这时,将这些不满足余量约束的测点追加到当前配准点集中(图4b ),继续执行新配准点集下的约束配准,最终配准结果如图4c 所示,可以看出,利用更新后的配准测点参与约束配准之后,毛坯上的所有测点均会满足余量约束㊂3 应用实例与实验数据选用图5所示的某结构件毛坯来进行实验,其中毛坯槽型区域为待加工部分㊂首先验证本文方法在满足余量约束下的综合配准效果㊂图5a 所示为匹配前毛坯点云与设计数模的空间位置,其中毛坯有45个待加工表面,其上点云个数为32380㊂由图5b 可以看出,仅使用初始匹配,明显不能满足加工面余量要求㊂为了给各加工面施加不同余量约束,采用本文提出的基于建立知识向导模型的点云分块算法,自动分离出毛坯上的各待加工面,如图5c 所示㊂给定普通加工面余量0.3mm ,有特定加工余量要求的两个曲面分别给定其余量为0.6mm 和1.0mm ,对约束配准后的余量分布进行可视化显示,如图5d 所示,可见,约束配准后的点云均满足各加工面余量要求㊂(a)匹配前(b)初始匹配后(c)点云加工面分割块(d)约束配准后的余量分布显示图5 毛坯点云与设计数模配准图示㊃8251㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.沿曲线最优解集㊂表4为50种多目标优化解决方案及相应优化目标值,从表4可以看出本高维多目标优化问题的最优解决方案为优化方案中的第一种方案,得到在乘员各部位损伤较小且总体损伤指标最小的优化解,此时质量流率缩放系数x1为0.7,材料泄气率常数缩放系数x2为1.3,安全带织带刚度缩放系数x3为1.3,(C15/700+A3m s/80)预测值为0.7855,(C3m s/60+C c o m p/63)预测值为0.9444,(F f l/10+F f r/10)预测值为1.2142,把最优设计点代入MA D YMO仿真程序中计算得到(C15/700+A3m s/80)仿真试验值为0.8516,近似模型预测值与仿真计算值的相对误差为7.76%, (C3m s/60+C c o m p/63)仿真试验值为1.0176,近似模型预测值与仿真计算值的相对误差为7.19%, (F f l/10+F f r/10)仿真试验值为1.1408,近似模型预测值与仿真计算值的相对误差为6.43%,可以看出,各优化目标的预测值与仿真试验值误差较小,优化结果完全有效㊂表4 优化设计变量的多目标优化方案及优化解质量流率缩放系数x1材料泄气率常数缩放系数x2安全带织带刚度缩放系数x3(C15/700+A3m s/80)(C3m s/60+C c o m p/63)(F f l/10+F f r/10)C组号0.70001.30001.30000.78550.94441.21420.43131 0.70001.30001.30000.78550.94441.21420.43133 0.70001.30001.29740.78620.94481.21380.431532 0.70001.30001.25000.79870.95101.20700.436240 0.70001.30001.24140.80070.95211.20580.437048 0.70001.30001.22030.80560.95461.20300.438842 0.70001.30001.21780.80610.95491.20270.439037 0.70001.29811.19590.81140.95811.19990.441123︙︙︙︙︙︙︙︙1.29891.30001.07521.17181.33241.14570.613416 1.30001.30001.09041.18211.33731.14550.617323.2 优化结果效果分析驾驶员约束系统在初始约束参数和经优化后最优约束参数下各损伤值及加权损伤准则值如表5所示㊂可以看出:假人头部损伤值降低了27.06%,胸部损伤值降低了21.99%,腿部损伤值降低4.54%,损伤准则损伤值C降低了29.12%;优化效果明显,假人各部位损伤值都得到了不同程度的降低,腿部损伤降低幅度不大是因为所选取的优化设计变量对头部和胸部损伤更为敏感㊂表5 优化结果效果对比优化目标(C15/700+A3m s/80)(C3m s/60+C c o m p/63)(F f l/10+F f r/10)C 初始参数下1.16751.30461.19510.61最优参数下0.85161.01761.14080.43降幅(%)27.0621.994.5429.12 4 结论(1)结合已有相关损伤准则和最新F MV S S 208㊁E C ER94法规,提出了适合本研究问题的乘员损伤准则,并在此基础上将一个六维目标优化问题降为一个三维目标优化问题㊂(2)高维目标优化效果明显,假人头部损伤值降低27.06%,胸部损伤值降低了21.99%,腿部损伤值降低了4.54%,损伤准则损伤值C降低了29.12%;与优化前比较,该车型的驾驶员在发生碰撞事故时能得到更好的保护㊂(3)结合乘员损伤准则和多目标进化算法两者的优点,为解决汽车乘员约束系统领域高维目标优化问题提供了一种有效的方法㊂通过某轿车的驾驶员约束系统的高维目标优化结果表明,该方法可以较好地解决高维目标优化问题,可得到各子目标较优乘员损伤准则最小的优化解㊂参考文献:[1] 张君媛,黄柏,冯原,等.基于多工况的汽车碰撞乘员约束系统参数匹配的研究[J].中国机械工程,2007,18(24):3005‐3008.Z h a n g J u n y u a n,H u a n g B a i,F e n g Y u a n,e ta l.S t u d y o nt h e O p t i m i z a t i o n o f O c c u p a n t R e s t r a i n tS y s t e m B a s e do n M u l t i p l e L o a d C a s e s[J].C h i n aM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2007,18(24):3005‐3008.[2] 张学荣,刘学军,苏清祖.轿车乘员约束系统的试验验证及参数优化[J].中国机械工程,2008,19(10):1254‐1257.Z h a n g X u e r o n g,L i u X u e j u n,S u Q i n g z u.T e s t i n gV a l i d a t i o na n dP a r a m e t e rO p t i m i z a t i o n i nO c c u p a n tR e s t r a i n t S y s t e m D e v e l o p m e n t[J].C h i n a M e c h a n i-c a l E n g i n e e r i n g,2008,19(10):1254‐1257.[3] K n o w l e s J,C o r n eD,D e bK.M u l t i‐o b j e c t i v eP r o b-l e mS o l v i n g f o r m N a t u r e[M].N e w Y o r k:S p r i n g‐V e r l a g,2008.[4] R a q u e lC R,N a v a lP CJ r.A n E f f e c t i v e U s eo fC r o w d i n gD i s t a n c e i n M u l t i‐o b j e c t i v e P a r t i c l eS w a r m O p t i m i z a t i o n[C]//P r o c.o f C o n g r e s sE v o l u-t i o n a r y C o m p u t i o n.W a s h i n g t o nD C:A C M P r e s s,2005:257‐264.㊃0651㊃Copyright©博看网. 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形态特征线在军用车辆造型设计中的应用分析
车辆工程技术37车辆技术 军用车辆是一种装置有特殊设备，具备有特殊功能的车辆，并且能完成民用车辆无法完成的军用作业任务，对于军事领域有着非常重要的意义。
随着社会生活水平的不断提高，人们的价值取向、审美情趣、对于外观的要求也随之提高，优秀的军用车辆设计，除了具有内在功能、结构的“技术美”，还应具有能充分展示其特性的“外在美”，即造型美。
因此我们在设计的过程中会格外的关注车辆外形的特征线条的流畅性、光影的协调性以及视觉张力，着重分析研究特征线的走势、比例关系以及表面曲面的凹凸变化。
1 形态特征线理论的研究现状 在研制军用车辆设备的同时，通过多种方式对现役的车辆装备进行造型设计分析，可极大地提高军用车辆装备的战术技术技能和保障能力。
在军用车辆的特征线上，造型设计方面具有着不同的限制因素。
军用车辆的总体与局部、局部与局部、局部与细节应当运用正确的比例关系，加强各个部分之前的相互联系性，整体的统一性促进了车辆线条的条理性，使其在军用车辆的装备造型设计这块达到统一的整体效果，不仅功能技术上可以达到军工人员的需求，在心理层面也可以达到并且满足军工人员的心理要求。
关于车辆造型形态特征线的研究，国外主要是切羽特尔德提出“美学关键线”的概念，专指汽车造型型面上具有设计美感的特征线条。
在形态特征线进行的产品造型中，特征线是一种最为基本的设计表达要素和意象表达实现的一种形式。
在我国的车辆形态特征线的理论上，也有着很多研究。
2006年湖南大学的赵丹华、赵江洪在《汽车造型特征与特征线》一文中，在构建 10个汽车造型数字模型的基础上，引入特征的概念对汽车造型进行描述建立了基于特征和特征线的汽车造型描述模型。
同年湖南大学的柏魁宇在《基于特征线的产品设计方法之研究》的论文中对产品造型的特征线进行了划分并分析了在产品造型设计的过程中如何利用特征线指导产品的设计，总结了利用特征线进行产品设计的一般方法。
2 军用车辆造型设计的美学原则 在之前的军用军事车辆上的研究大部分都是在不断的关注军用车辆的质量、最高的车速、以及车载的质量等技术性的问题，现今对其外观造型的要求越来越高，人们投入的精力也开始增加，逐渐的开始重视其外观的造型设计。
汽车造型设计术语图解
Head restraint / 头枕
Waistline [beltline] / 腰线 Door window switch / 玻璃升降按钮
Door armrest /门内扶手
Door Panel / 门内板
Rear seat armrest /后座扶手箱
Rear left seat /左后座
Front seat armrest /前座扶手箱
Front track /前轮距
Lower Grille /下进气口
Body Width /车宽 Max. Width /最大车宽
Shoulder /车肩
Upper Mask /前脸上罩
Front ”Face” /前脸 Lower Mask /前脸下罩
一、EXTERIOR TERMS/外观术语
Front View/前 视图
二、INTERIOR TERMS/内饰术语
Doors & Seats
门把手类型 术语约定
Roof Grab Handle /顶盖拉手
Door Handle / 门内拉手
Door Armrest /门内扶手 Armrest Grab Handle /门内握柄
THANKS
Rear deck /尾舱盖板
Rear
mask
angle / 后脸 倾角
Front bumper / 前保险杠
Front fender / 前翼子板
Shutlines / 开门线 Skirt line / 裙线 / 腹线
Rear fender / 后翼子板 Wheelarch / 轮眉
Rear bumper / 后保险杠
➢ 约定：Dash-to-axle译为车颈长度
仿生设计在汽车造型设计中应用的内容分析
仿生设计在汽车造型设计中应用的内容分析摘要：在现代汽车造型设计的过程中，仿生设计的应用由来已久。
随着汽车产业的不断发展，仿生设计受到了人们越来越多的关注。
当前阶段，仿生设计在汽车设计的革新以及技术革命中都得到了广泛的应用，这对汽车产业的发展具有一定的积极意义。
关键词：仿生设计；文化仿生；汽车造型设计当前阶段，在汽车造型设计的过程中，仿生设计的应用十分广泛，不仅可以有效地提升汽车的性能，还使汽车获得了更加美观的外形。
目前，比较常见的仿生设计类型包括形态仿生设计、功能仿生设计、色彩仿生设计以及结构仿生设计四种。
随着仿生设计的不断发展创新，其在汽车造型设计中必将发挥出更大的作用。
1汽车造型设计中的形态仿生设计1.1形态仿生的概念生物在一定的自然条件下，所表现出的生存的状态和过程称为生物形态，同时，自然环境、时间、功能和结构都会对生物形态造成影响。
形态仿生设计就是通过对动植物等生物体在自然坏境中的表现加以研究，并对日月风云等自然界物质外部形态和内在涵义加以挖掘，将其用于汽车设计之中，使汽车在具有好性能的同时兼具艺术的美感。
1.2具象的形态仿生具象的形态仿生设计是以追求自然生物形态的外部特征为主，表现出的是生物形态逼真的外貌。
早期的汽车设计中，形态仿生设计主要是以追求“形”似为主要内容，事实证明，这种造型设计取得了不错的效果，大大推动了汽车工业造型设计的发展。
现在人们很注重汽车内饰的装潢，集亲和性、自然性和趣味性于一体的具象形态成为大家喜欢的装饰造型，虽然符合大家的审美要求，但是具象形态因为设计复杂，在实际装潢中甚少应用，基本上退出了现代工业产品设计的舞台。
1.3抽象的形态仿生仿生物抽象形态设计是现在汽车造型设计中最常用、最基本的手段，是将对生物的抽象化认知运用到汽车设计中，在设计的过程中充分运用联想、想象、移情等方式，使汽车的功能和内在涵义引起人们心理、生理和情感的认同，达到汽车抽象转化的设计目的。
一般情况下，动物，尤其是速度快的动物，更符合汽车仿生设计研究的要求，这是因为汽车在人们的生活中作为一种代步工具，在速度、空间、形体以及生命的属性，在某些地方与动物有着相通之处，但是又不同于动物，因此完全按照生物本来的面目进行模仿设计并不是最好的方式，也不符合人们的审美需求。
中国汽车设计与中国汽车设计元素
因 此 ， 为 中 国 市 场 设 计 车 型 — —
见念 ，
Ｉ 己 自
计 上 ，就 是 需 要 前 后 一 般 饱 满 、 隆 起 、 既 要 充 分 理 解 中 国 文 化 和 中 国 造 型 元 挺 拔 、 高 光 ，灯 具 既 要 有 大 的尺 寸和 形 素 ，最 好 充 分 利 用 中 国 汽 车 造 型 设 计
越 来 越 多 的 人 开 始 逐 步 认 可 两 厢 车 ，但 出 的 Ｓ形 特 征 线 的 圆 满 结 合 ，才 是 符
两 厢 车 后 门最 好 不 要 太 平 太 溜 ，而 要 饱 合 中 国 文 化 的 中 国 元 素 或 特 征 。 因 为
满 挺 起 ，以 满 足 中 国人 潜 意 识 中 的有 头 中 国 文 化 中 ，最 美 的 概 念 是 既 有 变 形 、
状 ，也 要 具 备美 人 眼 睛 的 各 项 特 征 ，同 师 和 西 方 设 计 师 的 结 合 ， 方 可 设 计 出 时 ，格 栅 要 有足 够 的 弧 高 和 饱 满 度 。 另 适 合 中 国 市 场 之 好 车 。 外 高 大 的 形 状 也 是 中 国 人 追 求 的 目标 。 因 此 ，相 对 于 比较 溜 和 薄 的 前 后 围 ，中 国消费者更喜欢厚 实的设计 。 ３ 中 国 历 史 上 对 美 的 理 解 产 生 、 的汽 车造 型元 素 在 富裕 强 盛 的大 唐 时 代 ，将 健康 和 丰 满 理 解 为 美 ，千 年 以 来 一 直 影 响 着 中国 人 的审 美 观念 。 大家 吃 不 饱饭
汽车外观造型的艺术特征分析
汽车外观造型的艺术特征分析Aesthetic analysis of automobile styling design李冉上海工程技术大学【摘要】时至今日，已经进入21世纪，出行工具有了新的挑战，这就对汽车的发展带来更多可能。
于是人们开始了对汽车的探索、了解、思考与变革。
随着国民水平的增强，一种新型产品——汽车，逐渐走入千家万户。
设计者们从汽车构想、汽车设计、汽车制造到汽车购买，都进行了深层次的探讨。
现如今，汽车出行已经成为日常外出的首要选项。
这就要求车辆要有更高水平的标准。
对于车辆来说，人们对车内空间、座椅的舒适度已不再是唯一的要求，车辆的外观造型成为新阶段人们渴望程度的一个新的标准，汽车造型的美学观念成为新的热点。
那么如何在现代汽车造型设计中体现艺术特征,以满足人们的审美需要,这是一项重要课题,只有将设计和艺术完美结合,才能形成完美的汽车。
为此，本篇研究了2020年红点奖获奖的六款车型，从外观、颜色、造型等多角度进行分析。
[ABSTRACT]Today,it has entered the21st century,and the means of travel have new challenges,this brings more possibilities to the develop-ment of automobile.So people began to explore,understand,think and change the car.With the enhancement of the national level,a new kind of product--automobile,has gradually entered thousands of households.Designers from the car concept,car design,car manufacturing to car pur-chase,have carried out in-depth discussion.Nowadays,car travel has become the first choice of daily travel.This requires the vehicle to have a high-er standard.For vehicles,people's interior space and seat comfort are no longer the only requirements.The appearance of vehicles has become a new standard of people's desire in the new stage,and the aesthetic concept of vehicle modeling has become a new hot spot.So how to reflect the artistic characteristics in the modern car styling design to meet people's aesthetic needs,this is an important topic,only the perfect combination of design and art,can form a perfect car.Therefore,the six models of red dot awards in2020were studied and analyzed analyzed from the appear-ance,color,modeling and other aspects.【关键词】汽车;红点奖；外观造型；研究[KEY WORDS]Automobile;red dot award;appearance modeling;research0汽车造型设计定义汽车造型设计属于设计艺术的领域中的工业产品设计，在汽车造型的最初设想中，需要了解影响造型的各个方面，在满足各个条件的基础上进行设计构思。
汽车部件名称中英文对照
车身内板 Inner panel 인너 판넬
Quality Technology Department
车顶部件名称
辅助把手 Assist grip 보조손잡이
汽缸盖衬 Headlining
车顶操纵箱 Roof console box 루프콘솔박스
照明灯 Room lamp 룸램프
Quality Technology Department
前左面车门 LH FRT Door
Quality Technology Department
外观部件名称2
中支柱 Center Pillar 센타 필라 前 支柱 Fr Pillar 앞 필라 外边后视镜 Outer mirror 반사경,빽미러 车轮拱板 Wheel arch 휠 아치부 车门装饰嵌条 Door Moulding 도아 몰딩 遥移器操纵盘 Rocker panel 车门槛板 도아틀 판넬 油箱盖 Fuellid 주유구 后翼子板 Quarter panel 뒤 펜더 挡泥板 Mud guard 흙받이 车尾俎合灯 Rear combination lamp 리어 콤비내이션램프 车顶 Roof 루프 后风档玻璃 Rear window glass 리어 윈도 글라스 后窗去雾系统 Rear window 高位刹车灯 defogger High mounted stop 리어 윈도 안개제거 lamp 하이트제동램프 시스템 行李车门 Luggage door 트렁크 후드
管 pipe 파이프
软管 ose 호스
卡箍 Clamp 클램프
驻车制动电缆 PKB Cable PKB 케이블
支撑渔竿 Strut rod 지지막대
后 稳定器 Rr Stabilizer 뒤 안정장치(스태 빌라이저 )
《车外形设计》课件
04
车外形设计与品牌形象
品牌形象的定义与特点
品牌形象的定义
品牌形象是指消费者对某一品牌的总 体印象和感知，它反映了品牌在消费 者心中的独特地位和特征。
品牌形象的特点
品牌形象具有独特性、稳定性、可识 别性等特点，它能够使品牌在竞争激 烈的市场中脱颖而出，赢得消费者的 信任和忠诚。
车外形设计与品牌形象的关联
随着电动汽车和智能驾驶技术的普及，车辆的外形设 计将更加注重空气动力学性能和传感器集成。同时，
充电设施的布局也将影响车辆的外形设计。
输入 个性标化题与定
制化
随着消费者对个性化需求的增加，车辆外形设计将更 加注重定制化服务，满足不同消费者的个性化需求。
电动化与智 能化
可持续发展
未来的车辆外形设计将更加注重跨界融合和创新，借 鉴其他领域的优秀设计理念和技术，创造出更加新颖
线条是构成车外形的基本元素，通过线 条的运用可以展现出车辆的风格和特点 。
VS
详细描述
线条的运用在车外形设计中至关重要，不 同的线条可以带来不同的视觉效果。例如 ，流线型的线条可以营造出动感和速度感 ，而直线型的线条则给人一种稳重和硬朗 的感觉。设计师需要根据车型的特点和定 位，选择合适的线条进行设计。
不同品牌的车外形设计特点
01
豪华品牌的车外形设计
豪华品牌的车外形设计通常强调大气、稳重和奢华感，如劳斯莱斯、奔
驰等品牌的车型往往采用经典的设计元素，展现出尊贵和高贵的品质。
02 03
运动品牌的车外形设计
运动品牌的车外形设计则强调动感、力量和速度感，如法拉利、兰博基 尼等品牌的车型常常运用流线型的设计，展现出卓越的性能和激进的风 格。
实验性质
整车初步布置
速腾
H30---前R点到踵点的垂直距离
凯美瑞
262 627.5
奥迪A6L
262 613 250
储物箱总 成
俯视图表达特征截面线或总成部件有：
TOP投影外表面主要特征线、水箱布置、大灯布置、
发动机轮廓线、蓄电池布置、轮胎、发动机悬置特 征点、油箱布置、备胎布置； 人机布置主要表达：AB区、前后排座椅宽度特征、 前人体臀部肩部肘部空间、内饰特征、后人体臀部 肩部肘部、内饰特征
前后视图表达特征截面线或总成部件有：
W827E
桑塔纳
H130 312
L18 472
H74 147
LX1
64°
桑2000
64° mm
339
<400
464
>450
152
>150 >750
推荐值
前座上下车方便性尺寸
后座上下车方便性尺寸
H131 桑塔纳 L19 310 LX3 W828E 75° mm
桑2000
推荐值
343
<400
发动机坐标位置应接近标杆车数值
纵置--曲轴中心线与水平线 1～3 °（后倾）
3.传动轴夹角的校核
横置发动机需确定差速器中心点（DC） 传动轴夹角满载时≯4°，上下跳最大夹角≯10°水
平面传动轴夹角在+/- 0.5 °
4.配置不同型号发动机
传动轴夹角应接近标杆车数值
校核尺寸空间及发动机悬置设计.要考虑 (a)振动噪声最低,要分析计算;
4. 整车高度尺寸的确定
车身高度的确定。选取合理的人体模型即合理的百分位
男子50% GB 1678 mm, SAE 1755 mm 男子95% GB 1775 mm, SAE 1870 mm 女子5%（1502mm） 人机工程校核采用男子GB 95%女子5%人体模型
“流体雕塑”中的线条
292理论研究 线是点运动的轨迹，同时又在运动中创造了面。
在几何学中，线只具有位置和长度；而在形态学中，线是具有宽度、形状、色彩、肌理的造型元素。
1 绘画与雕塑中的线条 在绘画创作中，西方重形似、理性，因而西方绘画中的线具有较强的理性特征，它与色彩、光影、形态等共同作用，完成对人或物的塑造，离开所要求塑造形态、结构、明暗等诸多要素中的具体内容，线条本身没有独立存在的价值。
而传统中国画注重感性塑造，对线条表现力的提炼与运用达到了登峰造极的地步。
中国画中的白描作品更是不依赖色彩配置，不借助明暗对比，排除其他绘画因素的辅佐，仅以千变万化的线，便能完成对情景事物的写意抒情，突显出明快单纯的绘画形式，使线条在艺术中表现出独特的魅力。
在雕塑领域，中西方对线条的认识与应用存在同样的差异。
西方雕塑对线条的提炼和概括，不会超越对象的客观存在，但是中国古典雕塑对线条的运用则主观很多， 同西方雕塑相比较，中国古典雕塑更具抽象和写意，反倒更具现代特色。
2 线条是“流体雕塑”的骨 汽车的本质是交通工具，随着人类消费需求的变化，汽车被赋予越来越多地情感特质而成为时尚消费品。
“流体雕塑”正是近些年流行在汽车设计领域的一股时尚风。
2007年，德国法兰克福研发中心推出全新i30造型，其流线型外观独树一帜，初步具备了“流体雕塑”雏形。
2010年，ix35和第八代索纳塔面世，全面运用了“流体雕塑”设计理念，充分展现了这种潮流设计的智慧和风尚，现代汽车也由此确立了不同于其他品牌的差异化设计语言，这就是“流体雕塑”。
这种哲学版的设计语言，超越传统设计的中庸，赋予汽车时尚、动感、高雅、精致的品质，从感官以及心灵深处赢得消费者青睐。
现如今，这股时尚风正当劲时，各个品牌都推出了颇具“流体雕塑”韵味的车型。
“流体”和“雕塑”，这两个看似矛盾的概念，被设计师创造性地结合在一起，形成了极佳的艺术视觉效果。
顾名思义，即将液体的流动性和固体的雕塑感融为一体，大量应用跑车线条和内部元素，从而使汽车更流线、更动感、更富有潮流元素，视觉冲击感极强，用时下热门的网络词来形容，就是颜值超高。
汽车外饰造型设计核心要素研究
702017年9月上 第17期 总第269期1 姿态汽车和人一样,有自己的姿态,比如驼背低头、无精打采的路人和挺胸昂头、器宇轩昂的模特,会形成强烈的反差。
就算两人互换身份,路人拿出模特的气魄来走路,而模特弓腰驼背踽踽向前,恐怕再美的模特也难免给人失魂落魄的感觉。
观察人是通过侧面,观察车也是一样,汽车侧面的几条关键造型特征线直接决定了汽车的姿态。
1.1 Y0线Y 0线是汽车外造型最重要的线,涵盖了前保、发盖、前挡风玻璃、车顶、后挡风玻璃、尾门、后保等零件正侧面的造型线,构成了整车轮廓,直接决定了整车的基本姿态。
1.2 A、C柱线A 柱和C 柱延长线的交点是整个车的视觉重心。
A 柱C 柱延长线相交夹角越大,交点越低,整车视觉重心越低,给人的感觉整车越稳越扎实;A 柱C 柱延长线相交夹角越小,交点越高,整车视觉重心越高,给人的感觉整车越头重脚轻不扎实。
1.3 下窗线因为整车上半部基本上都是玻璃,且玻璃颜色与车身有很大差异,所以基本上“下窗线”决定了整车给人的动静姿态,比如下窗线越接近于跟地面线保持水平,整车姿态给人的感觉越稳越扎实,反之下窗线前部越低后部越高,给人的感觉整车姿态越俯冲,但过犹不及,角度越大,俯冲越狠,车头越趴,车尾越高,姿态也会越来越难看。
1.4 主特征线主特征线一般与下窗线相辅相成,与下窗线的走势大方向会一致,这两条线之间的区域类似于腰带的作用,把车身隔绝成上下两部分车身,主特征线可以配合下窗线对整车的姿态做更丰富的调整,比如在下窗线垫定了整车沉稳的姿态风格下,通过主特征线的略微俯冲配合,会让整车在沉稳中显出一丝运动的姿态感。
1.5 下车身特征线下车身特征线是稳住整车姿态很重要的一条线,而且有丰富整车姿态的作用。
而且它往往可以与前保、后保上部的特征线组合成贯穿整个车身下部的一条线,不但可以稳住整车的扎实感,而且可以让整车的下部显得干练而不会臃肿,不仅如此,有些设计师把下车身特征线设计的很运动活泼,来平衡上车身的沉稳风格也是常有的设计手法。