车身CAD

 

一、课程介绍

 

车身CAD是一门理论性、实践性都较强的专业基础课，是高等工科院校汽车及车身专业的教学计划中一门重要的选修课。通过本课程的学习，使学生全面、深入、系统地解决和掌握现代车身CAD设计的基本理论和技术方法，了解本领域的最新发展及在在相关领域的应用研究，为解决汽车及车身设计、分析、制造中的CAD等问题提供必要的理论基础。

本课程的任务是，从现代车身设计应用现状出发，结合实例介绍现代车身设计中CAD软件的理论基础及应用现状，并配以一定难度的实验以加深学生对课程内容的理解，使学生掌握车身现代CAD的流程，CAD/CAM技术的历史及现状，车身曲线曲面的数学模型，车身三座标测量技术，车身外形曲线曲面的光顺处理，车身结构制图等基础内容，初步形成应用现代CAD理论方法与手段从事汽车及车身工程相关产品开发和设计、技术改造与创新的技术能力。

Introduction

 

Autobody CAD is a theoretical, practical and professional basic course, and is an important elective course for automotive and autobody engineering of colleges. In this course, the students can get a comprehensive, in-depth, systematic training and master the basic theory and technology of modern body design method of autobody CAD, understand the latest development in this field and application research in related fields, grasp the necessary theoretical basis for solving the CAD problems of autobody design, analysis, manufacturing.

The task of this course is, according to the present situation of the application of modern body design, with examples, introducing the basic theory and application status of CAD software for modern body design, and with some difficult experiment to deepen students' understanding of the technological process, flowing to enable students to master the body of modern CAD, history and current situation of CAD/CAM technology, mathematics model of autobody curves and surfaces, the body coordinate measuring technology, body shape of fairing curve and surface, body structure drawing and other basic content, the initial formation of technology capability of modern CAD theory and method in auto body engineering and product development and design, technical transformation and innovation application.

课程基本信息

 

 

二、教学大纲

1、教学目的

车身CAD是一门理论性、实践性都较强的专业基础课，是高等工科院校汽车及车身专业的教学计划中一门重要的选修课。通过本课程的学习，使学生全面、深入、系统地解决和掌握现代车身CAD设计的基本理论和技术方法，了解本领域的最新发展及在在相关领域的应用研究，为解决汽车及车身设计、分析、制造中的CAD等问题提供必要的理论基础。

本课程的任务是，从现代车身设计应用现状出发，结合实例介绍现代车身设计中CAD软件的理论基础及应用现状，并配以一定难度的实验以加深学生对课程内容的理解，使学生掌握车身现代CAD的流程，CAD/CAM技术的历史及现状，车身曲线曲面的数学模型，车身三座标测量技术，车身外形曲线曲面的光顺处理，车身结构制图等基础内容，初步形成应用现代CAD理论方法与手段从事汽车及车身工程相关产品开发和设计、技术改造与创新的技术能力。

2、教学要求

1.对课程内容的基本要求

通过本课程的学习，要求学生能够较为扎实地掌握计算机辅助几何造型设计（CAGD）理论基础；能够较好地学习使用最新设计工具；能够较熟练地使用三座标测量机；能够较熟练地使用现代CAD工具完成车身设计开发任务等。并应达到下列要求：

（1）了解车身CAD/CAM技术的发展历史和现状；了解计算机辅助设计（CAGD）在汽车外形设计中的应用；了解车身CAD技术的研究范围。

（2）熟练掌握车身CAD的数学模型基础知识。

包括内容有：参数曲线曲面的基本知识、参数样条曲线及孔斯曲面、贝齐尔曲线曲面、B样条曲线曲面、非均匀有理B样条（NURBS）曲线曲面等。

了解现代车身CAD软件的曲线曲面生成算法。

（3）熟练掌握车身三坐标测量技术。

包括内容有：三坐标测量机的作用与类型、接触式三坐标测量机、非接触式三坐标测量机、测量点的数据处理、三坐标测量机在车身CAD的应用等。

（4）熟练掌握车身CAD建模与车身逆向工程技术，以及车身制图。

内容包括有：车身曲线曲面的光顺、车身CAD建模、车身逆向工程、车身制图等。

（5）了解车身CAD工具与应用现状。

内容包括有：车身CAD工具简介、车身CAD工具的应用实例等。

2.对能力培养的要求

（1）培养学生理论联系实际的能力。

（2）培养学生的动手实践能力。

（3）培养学生综合分析能力。

3、预备知识或先修课程要求

汽车及车身构造，汽车理论，计算机辅助设计，计算机编程，工程制图

4、教学方式

课程由理论课堂和实验操作引导两部分组成，一律采用多媒体教学。理论授课24学时，教师讲授与课堂讨论相结合；实验操作引导4学时，以学生操作、设计、编程、作业、实践操作为主，教师引导、答疑为辅。

5、实验环境和设备

1)硬件环境：每个学生一台微型计算机及基本设备（含耳麦）；每个实验室要配备打印机、扫描仪和摄像头。

2)软件环境：软件编程和CAD三维及二维工程图设计平台。

3）三坐标测量实验，分组实践操作。

6、课程教学内容及学时分配

第一章 绪论（2学时）

1.1 计算机辅助（CAx）技术的发展历程

1.1.1 CAx技术的含义

1.1.2 CAx技术的发展历程

1.1.3 计算机辅助几何设计（CAGD）

1.2 车身CAD技术的应用

1.2.1 车身CAD的发展历史

1.2.2 现代车身开发流程

1.2.3 车身CAD的特点（含车身CAD/CAE/CAM一体化技术）

1.3 车身CAD技术展望

复习与思考题

第二章 计算机辅助设计基础知识（1学时）

2.1 计算机硬件系统

2.1.1硬件系统的组成

2.1.2 硬件系统的规模与选择原则

2.2 计算机软件系统

2.2.1 软件系统概述

2.2.2 数据交换标准

2.3 车身CAD系统

复习与思考题

第三章 车身曲线曲面的数字模型基础（6学时）

3.1 参数曲线曲面的基本知识

3.1.1 位置矢量

3.1.2 切矢量

3.1.3 法矢量

3.1.4 曲率与挠率

3.1.5 连续性

3.2 参数样条曲线及孔斯曲面

3.2.1 三次样条曲线

3.2.2 三次参数样条曲线

3.2.3 弗格森曲线

3.2.4 孔斯曲面

3.3 贝齐尔曲线曲面

3.3.1 贝齐尔曲线

3.3.2 三次贝齐尔样条曲线

3.3.3 贝齐尔曲面

3.4 B样条曲线曲面

3.4.1 B样条方法引论

3.4.2 三次B样条曲线段

3.4.3 三次B样条曲线

3.4.4 B样条曲线的几何性质

3.4.5 三次B样条曲线的算法

3.4.6 三次参数曲线段的三种等价表示方法

3.4.7 B样条基函数及其性质

3.4.8 非均匀B样条曲线

3.4.9 双三次B样条曲面

3.4.10 双三次B样条曲面的计算及其三种等价表示

3.5 非均匀有理B样条（NURBS）曲线曲面

3.5.1 NURBS曲线

3.5.2 NURBS曲面

3.5.3 NURBS曲线曲面的应用

复习与思考题

第四章 车身测量技术（5学时）

4.1 坐标测量的概念

4.2 坐标测量机的作用与类型

4.3 接触式坐标测量机

4.3.1 测量原理与基本结构

4.3.2 应用特点

4.4 非接触式坐标测量机

4.4.1 测量原理与基本结构

4.4.2 应用特点

4.5 测量点的数据处理

4.6 车身测量技术在车身CAD中的应用

4.6.1测量机的选用

4.6.2接触式车身测量技术的应用

4.6.3非接触式车身测量技术的应用

复习与思考题

第五章 车身CAD数字建模技术（7学时）

5.1 车身数字化与数字化车身

5.2 车身曲线曲面的光顺

5.2.1 光顺的概念与应用

5.2.2 车身曲线的光顺

5.2.3 车身曲面的光顺

5.3 车身CAD数字建模

5.3.1 车身CAD数字模型的分类

5.3.2 车身CAD数字建模的过程

5.3.3 车身CAD数字曲面建模与A级曲面

5.3.4 车身CAD数字实体建模

5.3.5 车身数字样机（DMU）

5.4 车身逆向工程

5.4.1 逆向工程的概念

5.4.2 车身逆向工程系统

5.4.3 车身逆向工程流程

5.4.4 车身逆向工程的应用

5.4.5 快速原型（RP）技术

5.5 车身制图

   5.5.1 车身制图标准

   5.5.2 车身制图实例

复习与思考题

第六章 车身CAD工具与应用（3学时）

6.1 车身CAD工具简介

6.1.1 CATIA介绍

6.1.2 UGS介绍（含IMAGEWARE）

6.1.3  Alias介绍

6.1.4  PTC介绍（含ICEMSurf）

6.2 车身CAD工具的应用实例

6.2.1 车身造型设计（Alias应用实例）

6.2.2 车身测量点云数据处理（Imageware应用实例）

6.2.3 车身曲面建模（CATIA V5应用实例）

6.2.4 车身结构件设计（NX应用实例）

  6.2.5 车身A级曲面设计实例

  6.2.6 数字化样机（DMU）实例

复习与思考题

 

 

 

 

 

 

7、实验项目内容、学时分配、实验小组

8、考核要求、考核方式及成绩评定标准

采用考查形式，成绩为五级分制，依据随堂测试、作业、编程、实验、课堂等情况，评定优、良、中、及格、不及格。

9、其他说明