CN204043886U - 用于风洞试验的汽车模型 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于风洞试验的汽车模型，涉及汽车风洞试验技术领域，解决了现有技术中的汽车风洞试验模型的成本高、精度低的问题。本实用新型中，所述用于风洞试验的汽车模型，包括车架，所述车架上覆盖固定有车身模型；所述车身模型包括与车架固定连接的泡沫层以及铺设在所述泡沫层上的树脂层；所述树脂层用于加工出所述车身模型的外部整体结构。本实用新型主要用于风洞试验的模型生产中。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车风洞试验技术领域，尤其涉及一种用于风洞试验的汽车模型。
背景技术
汽车风洞试验，是指在风洞(用来产生人造气流/人造风的管道)中安置汽车模型，从而研究气体流动与汽车模型的相互作用，进而了解(实体)汽车的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。
具体地，汽车模型(通常是比例1：5的缩比模型)风洞试验主要应用在整车开发过程中的前期研发阶段，其目的是测量汽车模型受到的气动力、压力分布、噪声以及车尾局部压力分布等数据，从而为汽车设计过程中的优化造型、降低油耗，提高车辆行驶安全性和操纵稳定性，以及控制车辆内外空气动力噪声等提供直接可靠数据支持。由于，风洞试验的内容主要包括对汽车模型的测力试验、测压试验、以及车尾压力分布测试和噪声试验等，因此试验对模型的外形尺寸精度和结构强度等要求较高；并且由于试验设备的限制，要求模型的质量控制在130kg以内。
目前，现有技术中用于风洞试验的汽车模型，其制作材料由造价较高的代木和ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymers，丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物)塑料。由于代木和ABS塑料的规格尺寸有限，均无法达到整车模型的需求，因此需要将模型总成分成若干模块(例如，前保险杠、翼子板机盖模块，车门侧围下部模块，车门侧围上部及顶盖模块、车身后部模块、轮胎等)，分块加工后进行安装、调试构成整个模型，导致代木和ABS塑料材料的汽车风洞试验模型的精度较低，且成本较高。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于风洞试验的汽车模型，解决了现有技术中的汽车风洞试验模型的成本高、精度低的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于风洞试验的汽车模型，包括车架，所述车架上覆盖固定有车身模型；所述车身模型包括与车架固定连接的泡沫层以及铺设在所述泡沫层上的树脂层；所述树脂层用于加工出所述车身模型的外部整体结构。
其中，所述泡沫层的泡沫材质为聚氨酯；所述树脂层的树脂为可固化的糊状树脂。
具体地，所述树脂层的厚度为5-15毫米。
进一步地，所述泡沫层与所述车架之间设有板材层，所述板材层沿所述车架轮廓贴合铺设并固定；所述泡沫层粘附在所述板材层上。
优选地，所述板材层为厚度5-10毫米的木板或竹胶板；所述木板或竹胶板与所述车架之间螺纹和\或铆钉连接。
实际应用时，所述车架的四个轮胎安装板中的任意三个所述安装板上可拆卸的分别设有用于定位的一个基准块；三个所述基准块用于在所述轮胎安装板上加工出基准孔。
其中，所述基准块的材质为糊状树脂或原子灰。
具体地，在固化后的所述糊状树脂上，在对应位置处设有可拆卸的车身辅助结构件。
实际应用时，所述车架包括多根中空方管或中空圆钢管；多根管之间通过焊接固定连接。
其中，所述泡沫层为多个泡沫模块拼接并一体加工成型设置；且所述泡沫层为底部镂空的车身形状。
本实用新型实施例提供的用于风洞试验的汽车模型中，包括由多根中空方管焊接制成的车架及其上覆盖固定的车身模型；车身模型首先由木板沿车架的轮廓贴合铺设并通过铆钉连接固定，从而初步形成车身形状；再由多个聚氨酯泡沫模块拼接，并贴合粘贴在木板的四周及顶部表面，一体加工形成底部镂空的车身形状；最后将糊状树脂沿底部镂空的车身形状外表面铺设在聚氨酯泡沫外侧，待糊状树脂固化***后通过数控加工的形式加工出车身模型的外部整体结构，同时细化局部特征。由于车身模型采用硬度高且价位低的聚氨酯泡沫固定连接在车架上，不仅保证了汽车模型的高硬度要求，且降低了成本；另外，车身模型采用少量的糊状树脂铺设在聚氨酯泡沫外表面，并通过数控加工的形式在糊状树脂上集成加工形成车身模型的外部整体结构，使车身模型的各个部位都集成在一体，避免了将模型总成分成若干模块后安装时的误差，提高了汽车模型的整车及其细节部位的精度，使其可以提高风洞试验的数据精确度，同时降低了价格较高材料的使用量，节约了汽车模型的制作成本。与此同时，聚氨酯泡沫密度小，可以在提高汽车模型的比例同时，保证其质量符合在130kg以下的要求；在糊状树脂上集成加工形成汽车模型，可以有效减小调试周期，缩短汽车模型的整体开发周期。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种用于风洞试验的汽车模型的剖面图；
图2为本实用新型实施例提供的用于风洞试验的汽车模型的车架结构图；
图3为本实用新型实施例提供的另一种用于风洞试验的汽车模型的剖面图；
图4为本实用新型实施例提供的用于风洞试验的汽车模型的示意图；
图5为本实用新型实施例提供的用于风洞试验的汽车模型的整体开发流程图。
图中，1为车架、11为中空方管、12为轮胎安装板；2为车身模型；3为泡沫层；4为树脂层；5为板材层；6为车身辅助结构件。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例一种用于风洞试验的汽车模型进行详细描述。
本实用新型实施例提供的一种用于风洞试验的汽车模型，如图1所示，包括车架1，车架1上覆盖固定有车身模型2；车身模型2包括与车架1固定连接的泡沫层3以及铺设在泡沫层3上的树脂层4；树脂层4用于加工出车身模型的外部整体结构。
本实用新型提供的用于风洞试验的汽车模型中，包括车架及其上覆盖固定的车身模型，由于车身模型采用硬度高且价位低的泡沫层固定连接在车架上，不仅保证了汽车模型的高硬度要求，且降低了成本；另外，车身模型采用少量的树脂层铺设在泡沫层外表面，并通过数控加工的形式在树脂层上集成加工形成车身模型的外部整体结构，使车身模型的各个部位都集成在一体，避免了将模型总成分成若干模块后安装时的误差，提高了汽车模型的整车及其细节部位的精度，使其可以提高风洞试验的数据精确度，同时降低了价格较高材料的使用量，节约了汽车模型的制作成本。
实际应用时，为了将汽车模型制成中空结构，如图1和图2所示，车架1可以由多根中空方管11通过焊接或螺栓连接的方式固定连接制成，从而在保证了车架1强度的基础上，进行轻量化设计。具体地，中空方管11的材质可以为方钢，且每个中空方管11的尺寸可以为30mm*30mm*1mm。
其中，为了较好地固定泡沫层3，如图3所示，在车架1与泡沫层3之间可以设有板材层5，该板材层5沿车架1的轮廓贴合铺设并通过铆钉连接固定，从而初步形成车身形状，以方便后续进行泡沫层3及树脂层4的铺设及固定。其中，板材层5可以优选为常规的木板材质，具体厚度可以为5毫米。
具体地，为了保证汽车模型的整体强度，同时减轻其重量，如图3所示，泡沫层3可以选用硬度高、密度小且价格较低的聚氨酯材质。其中，多个聚氨酯泡沫模块拼接，并贴合粘贴在板材层5的四周及顶部表面，再一体加工形成底部镂空的车身形状。
进一步地，为了使汽车模型的外部整体结构一体集成，以提高整车及其细节部位的精度，如图1和图3所示，树脂层4可以选用硬度高且价格较低的可固化糊状树脂。将糊状树脂沿底部镂空的车身形状外表面铺设在泡沫层3外侧，待12个小时糊状树脂固化***后，再将树脂层4通过数控加工的形式集成加工出车身模型的外部整体结构，同时细化局部特征。
作为本实用新型实施例提供的用于风洞试验的汽车模型的替代方案，在保证车架1的强度基础上，其也可以由其它尺寸的中空圆钢管等焊接制成，在此不作限制。另外，板材层5沿车架1的轮廓贴合铺设时，也可以通过螺纹等进行连接固定，板材层5的材料也可以选为竹胶板等；当然，板材层5的材料及厚度也可以为其他物质及规格，例如厚度为5-10毫米等，在此不作限制。
此处需要说明的是，通过数控加工的形式一体集成加工出的车身模型，主体包括前/后保险杠、机盖、翼子板、通风盖板、顶盖、五门、尾翼、侧踏、全车玻璃等全车主要特征。另外，糊状树脂是一种双组分的树脂，分为树脂和固化剂两部分，其中，树脂是灰色的厚质糊状物质，固化剂为白色的厚质糊状物质，在使用过程中，将树脂和固化剂通过1：1的比例混合在一起，并揉合均匀，混合完成后为灰色糊状物质便可用于制作模型。
实际应用时，如图1-3所示，在焊接车架1时，可以通过其上的轮胎安装板12上的安装孔和焊接平台定位，以及通过高度尺测量等方式，以保证车架1的焊接精度及轮胎安装孔的位置精度。
其中，如图1和图3所示，聚氨酯泡沫粘接在木板上时，聚氨酯泡沫的粘接厚度需保证预留有30毫米加工余量，即聚氨酯泡沫铺设厚度可以为50毫米，加工形成的车身厚度为20毫米；并且在聚氨酯泡沫加工成车身形状时，通过轮胎安装板12上的安装孔进行初步定位。同时，在聚氨酯泡沫粘接完成后，需在四个轮胎安装板12中的任意三个安装板上，分别可拆卸的设有定位基准块；在聚氨酯泡沫加工形成车身后，需在每个基准块上加工出定位基准孔，作为后续糊状树脂加工成车身模型的基准。
在已形成车身形状的聚氨酯泡沫表面均匀地涂覆糊制20毫米厚度的糊状树脂,并通过20毫米高度台和铁丝检测深度等手段保证糊状树脂的厚度均匀，并自然放置12小时使其硬化后，通过数控加工的形式在糊状树脂上集成加工出车身模型的外部整体结构，同时细化局部特征(例如，车门缝、中网等)。由于加工聚氨酯泡沫时，是在标准车身模型的基础上向内偏置10毫米所得，即车身形状的聚氨酯泡沫比标准车身模型的尺寸整体向内小10毫米，因此糊制完成的糊状树脂外表面比标准车身模型向外偏置10毫米，即糊状树脂的加工余量为10毫米，从而本实用新型实施例提供的用于风洞试验的汽车模型的最外层树脂层4的厚度为10毫米。
当然，实际应用时，树脂层4的厚度不限制于10毫米，可以为5-15毫米范围内的任意值，或者根据实际情况综合考虑，树脂层4也可以为其它合理数值的厚度。
具体地，为了便于加工，本实用新型实施例提供的用于风洞试验的汽车模型的基准块的材质可以为糊状树脂，其截面尺寸可以为3cm*3cm，三个糊状树脂定位基准块及其上的基准孔可以构成一个具有X、Y、Z三个方向的立体坐标系。当然，本实用新型实施例提供的用于风洞试验的汽车模型的基准块的具体材料在此不作限制，也可以选用原子灰等材料作为替代。待车身模型加工成型后，去除安装板上的三个基准块，以方便后续安装车身辅助结构件。
进一步地，如图4所示，在固化成型的车身模型上的对应位置处，可以可拆卸的安装车身辅助结构件6，以形成一个完整的汽车模型用于风洞试验。其中，车身辅助结构件6包括，车轮、后视镜、行李架以及车门把手等，以上所述的汽车辅助结构件6均为单独制作的ABS塑料件，以便在风洞试验过程中可以单独验证每个辅助结构件对试验结果产生的影响，从而为汽车设计过程中的优化造型、降低油耗等提供更多可靠数据。待车身辅助结构件6安装完成后，对整个汽车模型进行喷涂处理。
本实用新型提供的用于风洞实验的汽车模型，其主体采用由内到外依次是骨架(车架)、木板、聚氨酯泡沫和糊状树脂的结构整体制作，不仅结构强度高、精度高，并且成本低、质量轻，因此同样可以用于飞机及其他机械的风洞试验的模型制作中。另外，由于糊状树脂的表面强度高，因此模型在运输过程中，不易磕伤、损坏，从而降低了用于风洞试验的模型的运输成本及后期维护成本。
其中，如图5所示，用于风洞试验的模型开发流程具体可以为：首先，进行方案制定、计划编制；然后，进行数模的设计、评审和整改；之后，进行招商定厂和PR(Rapid Prototyping，快速成型)件加工；焊接出图，以及车架和轮胎安装板的焊接；同时，可以进行方管、糊状树脂、聚氨酯泡沫和木板的采购；再后，进行木板的安装和聚氨酯泡沫的粘接及基准糊制，并对聚氨酯泡沫初步加工；而后，进行糊状树脂的糊制及精度加工，以及车模修正和零件试装；最后，进行车模的打磨、喷漆，以及评审和修整交付。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，包括车架，所述车架上覆盖固定有车身模型；
所述车身模型包括与车架固定连接的泡沫层以及铺设在所述泡沫层上的树脂层；所述树脂层用于加工出所述车身模型的外部整体结构。
2.根据权利要求1所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，所述泡沫层的泡沫材质为聚氨酯；
所述树脂层的树脂为可固化的糊状树脂。
3.根据权利要求2所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，所述树脂层的厚度为5-15毫米。
4.根据权利要求2所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，所述泡沫层与所述车架之间设有板材层，所述板材层沿所述车架轮廓贴合铺设并固定；
所述泡沫层粘附在所述板材层上。
5.根据权利要求4所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，所述板材层为厚度5-10毫米的木板或竹胶板；
所述木板或竹胶板与所述车架之间螺纹和\或铆钉连接。
6.根据权利要求1所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，所述车架的四个轮胎安装板中的任意三个所述安装板上可拆卸的分别设有用于定位的一个基准块；
三个所述基准块用于在所述轮胎安装板上加工出基准孔。
7.根据权利要求6所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，所述基准块的材质为糊状树脂或原子灰。
8.根据权利要求2所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，在固化后的所述糊状树脂上，在对应位置处设有可拆卸的车身辅助结构件。
9.根据权利要求1所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，所述车架包括多根中空方管或中空圆钢管；
多根管之间通过焊接固定连接。
10.根据权利要求1或9所述的用于风洞试验的汽车模型，其特征在于，所述泡沫层为多个泡沫模块拼接并一体加工成型设置；
且所述泡沫层为底部镂空的车身形状。
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