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1、分类号：T N 2 1 9UDC ：编号：基于U G 二次开发的汽车曲面造型技术研究R E S E A R C Ho NS U R F A C EM O D E L I N GF o RC A RB A S E D O NS E C O N D A R YD E V E L O P M E N TT E C H N O L O G YO FU G学位授予单位及代码：丝查理王太堂( ! Q ! 璺鱼2学科专业名称及代码：垡墨抖堂生堇苤( Q 墨Q 垒Q Q2研究方向：揎查趔蕉量垡矍申请学位级别：亟指导教师：盟芸副婴塞旦研究生：堂窒矗论文起止时间：2 0 1 1 1 l 一2 0 1 2 1 2长
2、春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，基于U G 二次开发的汽车曲面造型技术研究是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和C N 系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位
3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。丝年三月丑日 媪趁名名签签者师作导摘要汽车的外形设计不仅关系到其动力学性能而且还对汽车的美观、经济性、舒适性有着很大的影响。本文通过研究空气动力学影响下的汽车外形变化规律，总结出一些与其相关的特征参数。利用U G 强大的二次开发功能，遵循其G P 语言的编写方法，引入了整车关键位置参数化建模理论，从而缩短开发周期，消除人为误差。通过研究汽车外形随空气动力学发展的过程，探讨了自由曲线曲面的生成方法和主要影响因素，实现了U G
4、G 赳P 语言下的特征模型参数化，主要是汽车的挡风玻璃与机器罩夹角的参数化，给出了汽车前端与尾部的参数变化趋势及汽车整车外形的曲面生成方法。另外，针对关键点的选择上会出现坏点和不连续点的问题，研究了一种比较可行的曲线光顺算法，从而的到汽车车身曲线光顺，使得车身的曲线更符合空气动力学的要求。关键字：汽车外形设计曲线曲面二次开发曲线光顺A B S T R A C TT h ea e r o d 舯i cd e s i g no n l ec 时sa p p e a r a n c ei sn o to I l l yr e l a t e dt ot l l ee c o n o m y ，b u
5、 ta l s ot ot l l ea p p l i ca _ b i l i t ) ，T h ea n i c l er e s e a r c ht l l ep r o c e s so ft l l ea u t o m o b i l ea p p e a r a l l c ei m p m v e m e n t 沥t l l r o d y I l a m i c sd e v e l o p m e n t ，t h e ns o m ec h a r a c t e r i S t i cp 猢e t e r sr e l a t e dt oi ta r ep r
6、o p o s e d A c c o r d i l l gt ot l l es e c o n 姗d e v e l o p m e mf h n c t i o no fU G ，ap a 阳m e t e rm o d e l i l l go ft 1 1 ea u t o m o b i l ei sb u i l tu s i n gG I 己Pl 锄g u a g ei I lo r d e rt 0s h o n e nt l l ed e v e l o p m e mc y c l e 锄de l i m i n a t et l l ea r t i f i c i
7、a le r r o r T os u m m a r i z et l l em a i l lp r o c e s so f 也ec a ra p p e a r a I l c e 谢t 1 1a e r o d M l 锄i c sd e v e l o p m e m ，t od i s c u s sm em e t l l o d st og e n e r a t eaf - r e ec u r v em l dm a j nr e a S o n st 0i I l n u e n c eq 砌i 母o ft l l es u r f k e ，t or e a J i
8、z ep a r a m e t e rm o d e l i l l gb a S e do nc h a r a c t e r i s t i cI l S i I l gG R 【Po fU G T h em a i J lp a r a m e t e r Si n c l u d ea n g l eb e 觚e e nw i n d s c I I e e na n d l u t o m o b i l ec o v e ro ft l l ec a r Ac h a n g i I l gt e n d e n c yo fa u t o m o b i l ec o v e
9、 ra n d廿I l l 【龇l dam e t l l o do fg e n e r a t i n gac u n ，e ds u r f 犯ea r eg i v e n A c c o r d i I l gt ot l l ed e a da 1 1 d d i s c o n t i l l u i 钾p o i n t s 锄o n gk e yp o i n t s ，a 1 1a l g o r i t l l mt o n o o m n e s sc u r v ei sf e a s i b l e I t 、加l ls m o o t l lc u r v e d
10、s u r f a c eo fa u t o m o b i l eb o d V ，W m c hi ss a t i s f i e dt o 船r o d l 锄i c sr e q u i r e m e n t s K e yw o r d ：c a r sa p p e a 他n c ed e s i 驴c u r v es u r f a c e 伦d e v e l 叩m e n tc u r v ef a i r i n g目录摘要A B S T R A C T目录第一章绪论。l1 1 课题研究背景11 2 国内外发展现状41 3 课题的目的与意义6第二章自由曲面造型基础理
11、论及G 砒P 语言72 1 开发平台72 2 参数化特征92 3 曲面造型的基本概念102 4U GG R I P 语言1 42 5 影响汽车启动的外形关键位置182 6 本章小结2 0第三章汽车车身参数化建模。2 l3 1 挡风玻璃与发动机罩夹角的参数化2 13 2 车身尾部和前端的设计2 53 3 汽车总体造型设计3 03 4U GG P 人机交互功能的开发3 33 5 本章小结3 4第四章曲线光顺的评价与算法研究。3 64 1 非解析曲线的理论基础3 64 2 曲线光顺的意义3 74 3 曲线光顺算法3 84 4 算例验证4 34 5 本章小结4 6结论及展望4 7致谢4 9参考文献5
12、0第一章绪论弟一旱硒记1 1 课题研究背景汽车工业的发展是一个国家综合国力的体现，由于国内日趋激烈的市场竞争，人们对汽车外形设计越发的重视。起初汽车外形设计是采取车模或者实验车，进行风洞试验的方法进行的，这样的方法不但耗费高，周期也很长。随着计算机辅助系统的长 足发展，在汽车的整车造型过程中已经部分或完全的引入了该系统( C A D C 燃A E软件) 。U r l i 蓼a p 帖c s ( 简称U G ) 是这类软件中的佼佼者，其不但有着强大的C A D C A M 功能，还有着很好的二次开发平台，为了更好的运用该软件对汽车外形进行设计，本课题针对汽车整体的参数化造型展开研究。1 1 1
13、汽车整车造型的发展过程在汽车发明之初并没有考虑过外形设计这个被后世科学家认为重中之重的问题，1 8 8 6 年第一辆汽车诞生之时，当时的发明家以马车为基础，换装上了发动机，以每小时不超过1 8 千米每小时的当时被人们称之为令人窒息速度前进。随着科学技术的飞跃发展，人们发现了空气动力学对汽车发展的重要性。上世纪2 0 年代，空气动力学被运用到了汽车的外形设计，汽车从最早的箱式演变成了流线型，比较典型的代表汽车发展的几款经典车型，如1 9 3 3 年的甲壳虫汽车，再到1 9 4 3 年的船式汽车。图1 1 甲壳虫汽车图1 2 福特船型汽车此时的汽车工业，至少在外形设计上已经走入了新的领域，设计人员
14、也越来越重视到空气动力学对汽车的影响。一开始，设计师们一味的减少空气阻力，但是随之而来的问题是汽车的稳定性和操控性大打折扣，尤其是在转向，侧风的情况下很容易发生危险。比如船型汽车，当时的福特汽车搭载的是动力强劲的V 8 发动机，这也就使得其可以达到更高的速度，可是恰恰就是在高速的情况下，船型汽车的尾部会产生绕流，从而影响到了汽车的行驶安全和操控性。在船型汽车的基础上，发展出来了鱼形汽车，其斜背式的设计很好的解决了尾部绕流的问题，但是随之而来的另一个问题产生了。这款酷似飞机机翼的汽车，在高速的情况下会产生很大的升力，直接导致了汽车车轮与地面的附着力下降，从而影响到了汽车的安全，在横风的情况下很容易发生不被操控的问题。图1 3 鱼形汽车为了解决以上的问题，
