基于Pro E 的汽车造型设计.doc

基于Pro/ E 的汽车造型设计谢萍萍(黎明职业大学机电工程系,福建泉州362000)摘要:以汽车造型设计为研究对象,分析汽车造型的发展与演变,并预测现代汽车造型的发展趋势。提出利用Pro/ E 进行三维建模和模型渲染,以及利用PhotoShop 进行图形处理后,完成“Pikachu”概念车的造型设计;从方案构思到草图设计,再到计算机辅助设计,整个设计过程融合流行元素、心理学、美学、工程材料学、车身结构学等于一体;最后从汽车命名、汽车色彩、造型特点3 个方面,表明该设计具有一定的创新性和参考价值。关键词:Pro/ E;汽车造型; Pikachu ; 概念车;发展趋势中图分类号:U462 文献标识码:A 文章编号:167124679 (2009) 0320011204Design of automobile style based on Pro/ EXIE Ping2ping(Dept . of Mechnical and Elect rical Engineering ,Liming Vocational Universty ,Quanzhou 362000 ,China)Abstract :In order to study t he automobile style ,the development and evolution of automobile style is ana2lyzed , and t he design t rends of modern automobile style is predicted. The use of Pro/ E for t hree2dimen2sional modeling and rendering , as well as t he use of PhotoShop for grap hics processing is brought forward ,and t he concept car s style of“Pikachu”is completed. From t he program to t he draf t concept design , thento comp uter2aided design , integration of t he pop ular element s of t he design process , p sychology , aest het2ics , engineering material s science , body st ruct ure equivalent and so on are int roduced . Finally f rom threeaspect s of car name ,car color , style feat ures , it shows t hat t he design is innovative and usef ul .Key words :Pro/ E ;Automobile style ; Pikachu ;concept car ;development t rend随着汽车逐渐走入人们的生活,汽车已不单单是一种运输工具,个性鲜明的造型是汽车给人的第一印象,也是汽车的灵魂。汽车不仅是单纯的艺术品,有漂亮的外表和吸引人的个性特征,同时还要安全可靠地行使。这就需要整个设计过程融入各种相关的知识:车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、心理学、美学等。汽车造型技术是汽车的核心技术之一,也是塑造一个汽车自主品牌的关键因素。对于现代汽车造型设计来说,计算机已逐渐取代传统设计中的笔和纸,而成为新的设计工具。计算机辅助设计的应用不但使人从繁重的劳动中解脱出来,缩短设计周期,而且能够保证设计精度,降低设计开发的成本。目前,三维实体造型技术已日趋成熟, 具有代表性的有Pro/ E、Rhino 、U G、Solid-Edge 、SolidWorks、AutoCAD、Catia 等。本文主要以Pro/ E 为例,对汽车进行三维建模和模型渲染。1 Pro/ E 软件介绍Pro/ E 是由美国PTC 公司推出的一套由设计到生产的机械自动化软件。它以参数化和基于特征建模的技术,提供给设计师一个革命性的方法去实现机械自动化设计。Pro/ E 由一个产品系列模块组成,专门应用于产品从设计到制造全过程的产品系列。这些模块可以在应用包中购买,允许用户构成适合自己需要的Pro/ E 结构。另外,还允许持有许可证的共享用户在网络中“浮动地”选择模块。所以,Pro/ E 是目前计算机辅助设计中最为专业的软件之一 1 。2 汽车造型的发展与演变2. 1 汽车造型发展史概况汽车造型设计具有美学需求多样、外形曲面复杂、多学科知识交叉、多方案选择与迭代的特点,是一个典型的“高技术- 高情感”设计领域2 。自1886 年德国工程师卡尔本茨发明第一辆汽车以来,随着汽车技术的不断进步以及人们审美能力和欣赏能力的不断提高,汽车由最原始的造型向流线型演变。纵观汽车造型的演变过程,会发现同一时代的汽车造型都有共同之处。从形态学的观点分析,可分为5 种类型: 1915 年福特T 型(Ford) 汽车问世后出现了箱型汽车(Box Body) ; 1934 年克莱斯勒气流(Chrysler Aeroflot ) 牌汽车出现后,由德国波尔舍博士1936 年设计的甲壳虫型汽车(BeetleBody) ; 1949 年福特V8 型出现以后的船型汽车(Ship Body) ; 1952 年别克(Buick) 牌汽车出现后的鱼型汽车( Fish Body) ; 1963 年美国司蒂培克(St udebaker) 公司的阿本提牌汽车以后的楔型汽车3 。2. 2 现代汽车造型的发展趋势现代汽车正趋于实用化、绿色化、经济化、宜人化,更加注重人、汽车与环境之间的相互作用与协调性3 。为了更好地解决这些问题,将汽车造型的发展趋势归纳为以下几个方面:增大空间的利用率,提高造型灵活性;改进空气动力性,增强操纵稳定性,降低能耗;新材料、新工艺的出现促进汽车造型的发展;造型使汽车更接近于人的情感与个性;电子技术的广泛应用要求全新的造型 1 。3 基于Pro/ E 的汽车造型设计3. 1 设计思路随着城市化进程的建设和生活节奏的加快,现代人已慢慢远离大自然。钢筋水泥堆砌的生活空间,毫无生气和灵性,很难提供一片精神的栖息地。此时,休闲被描述为实现生活质量的最佳途径与境界。目前,休闲方式层出不穷,旅游已成为一种时尚。以此为灵感,本文车型为喜欢享受大自然、追求轻松休闲的人群而设计,是一种理想的旅游观光车4 ,如图1 所示。3. 2 汽车车身三维建模计算机辅助设计为人类的生产和生活带来了“无限”的便利。本设计的车身适合用整体成型的方法建模,也就是采用实体建模方法。将整个车身初始模型用一个立体表示,然后对模型进行“雕塑”,构造出各部分的形状5 。1) 根据整车要求的外形尺寸,先拉伸出一个六面体,作为模型的毛胚,如图2 所示。2) 对所建毛胚开始细化编辑,形成各部分形状。先利用倒圆角工具对毛胚各面交界处进行圆滑倒角,并对车窗、车门、顶视窗等面进行曲面复制。然后进行抽壳处理,剪切出车门、车窗、顶视窗,并通过外观编辑器,设置所复制曲面的视觉度,如图3 所示。3) 利用扫描混合拉伸项对座椅进行编辑。用基准平面工具构建出所需草绘平面,然后,用样条曲线在草绘平面描绘出所需扫描轨迹,接着对各个截面进行相应的编辑达到所需形状,如图4 所示。4) 通过拉伸及扫描混合命令,完成车轮防护罩及传输控制装置的构建,如图5 所示。5) 车轮的构建。根据车轮所需圆周及宽度,拉伸出一块长方体,在其中一宽度面编辑五角星并进行阵列,然后利用环形折弯命令构建出汽车轮胎,并通过轮胎构建出轮辋,如图6 所示。6) 汽车的装配。在Pro/ E 系统中,模型装配过程就是按照一定的约束条件或连接方式,将各零件组成一个整体并满足设计功能的过程。首先新建一个组件类型的文件,进入组建模块工作界面,然后开始进行各个零件的装配,最终完成装配,如图7 所示。3. 3 模型渲染所谓渲染,是指给模型表面“贴”上的材料图案,包括质感和色彩。各种材料图案经渲染被“贴”在三维线框模型的各个表面后,模型看上去就像真的一样6 。图7 汽车装配图3. 3. 1 模型的材质处理通过菜单中的视图颜色与外观命令,打开外观编辑器对话框,通过属性面板,调节出所需模型颜色,如图8 所示。图8 材质渲染图3. 3. 2 模型背景设置通过视图模型设置渲染控制,打开渲染控制器,通过环境编辑器内的背景设置进行相应装饰,如图9 所示。图9 背景渲染图3. 4 图形后处理经过Pro/ E 建模和渲染后得到的效果图已经能够符合造型的需要,但有些在建模软件中无法用三维功能表现出细节,可以用PhotoShop 进行修改,也同样能够达到逼真的效果。为了能够更好地表现画面效果,可以对图像的色调、饱和度、明暗等进行修改,并添加文字或其他特效,如图10 所示。4 造型总结4. 1 汽车命名汽车命名是一项点石成金的智慧工作,关系到汽车形象的塑造和汽车的营销,应集个性和内涵于一体,有名有形,以便于呼叫和记忆。汽车命名题材包罗万象,集中反映了人类文化,如以人、山河、动物、历史背景、神话命名等1 。本车命名为“Pikachu”,音译为“皮卡丘”。“皮卡丘”最早只是一套游戏软件,199622 开始推出,动画片则是199724 出品的。2007 年日本获年度票房十强的电影口袋怪物皮卡丘价值达50 亿日元。现在,皮卡丘的衍生产品在多个国家取得了较好的市场效应,从玩具、文具、服饰到食品。这个身穿黄色虎纹衫的电气鼠皮卡丘现在几乎家喻户晓。当人们看到“Pikachu”命名的产品,就立刻在脑海中浮现出聪明、调皮、勇敢、坚强的皮卡丘形象,给人带来更多天真快乐的享受。4. 2 汽车色彩从早期的单色云母漆,到目前流行的可随光线变化改变亮度和色泽的金属漆、珍珠漆。汽车的色彩越来越受到商家和消费者的重视。作为汽车设计师,除了要有丰富的构思及想象力外,还要掌握汽车色彩的国际化趋势,了解不同国家、地区和人群对色彩的爱好和禁忌 1 。考虑到本车作为旅游观光车的用途、气候和地理条件、内外部色彩的协调等因素,基于皮卡丘形象的灵感,本车选择以黄褐色为主调,绿色和灰色为辅色调。总体色调让人浮想联翩,犹如在充满黄褐色的沙漠里,阳光灼热,偶然发现一片绿洲,给人以希望和生命之源。4. 3 造型特点做为概念车的造型设计,本车秉承优雅时尚,活力动感的设计风格,集时尚、实用、个性、舒适、运动于一体,是一款既不过于张扬又不失时代感的旅游观光车 7 。本车采用全通透的框架结构,打破常规汽车的结构原理,使此车简洁轻便而稳定,并降低生产成本。采用质子交换膜燃料电池( PEMFC) 作为其动力源,具有高能量和对空气无污染的优点8 。车身采用铝镁合金材料,使整车轻量化,从而达到节能目的。在设计过程中融入美学法则,如统一与变化、对比与调和、对称与均衡、稳定与轻巧、节奏与韵律等,使本车集功能美与形式美的统一。但在造型设计方面体现了其速度方面的局限性,然而正是由于这种局限性,使人们告别忙碌的心情,更能悠闲而自在地欣赏周围的风景。5 结束语Pro/ E 产品系列的参数比和基于特征建模的能力,能迅速完成零件的设计、装配,给设计师们提供了空前简便而灵活的环境。本文对汽车的演变和发展进行分析,利用Pro/ E 软件完成了“Pikachu”概念车的造型设计。未来汽车造型的发展必随着汽车技术和相关行业的发展而日新月异,设计师们越来越会从功能角度、实用、安全和环保角度考虑设计造型。未来汽车市场的竞争将是汽车造型的竞争。参考文献1 王惠军. 汽车造型设计 M . 北京: 国防工业出版社,2007 :125.2 ZHAO J IAN GHON G,WU CHAO. Internet2based com2puter aided indust rial designJ . China :Mechanical Engi2neering ,1999 ,Vol. 10 (Supplement) :53254.3 杜海滨. 汽车造型设计 M . 沈阳: 辽宁美术出版