毕业设计（论文）--宾法造型开发设计工作指南

1、毕业设计（论文）-宾法造型开发设计工作指南 pininfanina造型开发设计工作-02-29-04-05-25一 pf设计部门简介办公环境的划分设计师办公室cas模型师办公室模型制作车间模型制 作等材料保管室评审大厅二 轿车设计概述轿车车身设计的特点和分类汽车造型设计sketches renderingcas model mock-up胶带图 轿车车身设计的特点和分类具备以下10个基本特点轿车车身设计是新车型开发的主要内容轿车车身造型是车身设计的关键环节人体工程学在车身设计中占有极重要的位置不断提高空气动力学特征轻量安全高刚性是轿车车身结构设计的主题新材料新工艺的应用不断促进车身设计的发展广

2、泛应用电子控制技术及电子装置是车身设计发展的趋势市场要素是车身设计中选型的前提车身设计必须遵守有关标准和法规的要求10 车身设计应符合三化要求中国轿车技术特点主要表现在以下几个方面180年代引进的轿车车型已很陈旧在技术性能式样和装备等方面不能满足市场竞争的要求2为满足市场需求在引进的旧车型上架装了一些技术含量高的零部件19931996年如电动天窗中央控制门锁店东天险电动后视镜后风挡玻璃除霜器高档收音机铝合金轮辋宽轮胎隔热玻璃后座安全带后头枕副仪表板金属漆车顶行李架等3对引进的旧车型进行车头和车尾的改型设计1995年以后使其造型更加适合市场要求和具有现代感而在其技术性能方面则开始采用电喷发动机a

3、bs安全气囊动力转向自动变速器等先进技术以及真皮座椅电子防盗三元催化转换装置可调方向盘高档cd机和豪华内饰件等4合资或引进生产具有90年代末期水平的轿车车型如别克轿车和雅阁轿车轿车分类及车身特点 了解各种轿车的分类标准对于从事轿车产品的开发和设计工作分析轿车的市场构成情况和需求变化正确指导新产品的选型是非常重要的一般地轿车可按照标准整车结构型式车身外形等方面来分类在这里主要重点介绍下车身型式及使用性能和车身外形的两种分类按车身型式及使用性能分类普通轿车一般布置两排座椅前座左右分开乘坐4-5人有2门和4门型式是具有固定车顶的厢式轿车如下图所示大型高级轿车车身布置可分为2排座和3排座2种其中最重要

4、的特点是后座为主座是最佳乘坐位置在驾驶员座与乘员座之间设有可升降的玻璃隔离装置且后座空进宽敞内饰豪华设备齐全并根据需要设置特殊装备和安全装置可乘坐68人的厢式轿车见图所示在高级轿车的设计中必须明确高级轿车并非只求豪华也决不可以仅以车辆的座位数动力性轴距与车长或是内设置豪华程度等某个指标为依据来称其位高级轿车对高级轿车的要求是多方面的必须能符合特殊的场合乘用需要 轻型轿车尺寸比普通轿车小一般为2门车高比较低前座比后座要重视空间也比后座宽敞是前座为主座的轿车如图所示篷顶轿车车顶为可折叠式的软篷顶篷支开时可形成完全封闭的车身利用手动或液压装置将顶篷折叠缩放于行李舱前部的车身内便成为一辆敞篷跑车有2门

5、或4门型式为提高翻车时的安全性现代顶篷轿车保留部分车顶和立柱由于车顶是活动式的车顶与册窗处的密封性能应采取特殊的结构措施加以保证如图所示硬顶轿车 外观与篷顶轿车相似但具有固定车顶一般采用金属或塑料制造的硬车顶有2门或4门型式与普通轿车相比车顶轻巧且车门无窗框车体中柱无上部分车身侧面通透感强但车身结构刚性不如普通轿车好密封性能要求高此外将有中柱上部分而无车门窗框的厢式轿车称为有中柱的硬顶轿车如图所示旅行车多为普通轿车的变型车将普通轿车的车顶向后延长至车的后端而成由于车室被加长后座可设2排座乘78人一般后座的空间及布置设计以实现多用途为主并设置后开门采用ff布置型式后地板保持平整后座可前移翻转或折

6、叠是一种具有较大的载物容积的多用途轿车如图所示按车身外形分类轿车按其车身外形特征一般可分为厢型流线型和敞篷型另一方面从轿车的外形和空间利用率来考虑又可分为一厢式轿车二厢式轿车和三厢式轿车如图所示显然一厢式轿车具有最大限度的利用车身底部面积之上空间的特征是现代多用途轿车设计的主流而二厢式轿车通常根据其后窗的倾角又分为直背式舱背式和方背式3种汽车造型设计 汽车的造型设计是整车设计中确定产品形象的过程也是汽车参与市场竞争的重要因素为整车设计的非常重要的内容各汽车公司的新车型在问世前造型都被列为机密并加以特殊措施来保护一般汽车造型工作包括市场调查车型比较了解用户对车身外形的审美要求及变化如样式色彩等外

7、形构思造型设计及模型制作等汽车造型设计是整车设计中最具创造性的工作是工程设计与美工设计完美结合的产物一方面造型设计应适合时代特点和人类的审美爱好另一方面造型设计又要满足结构强度的要求和整车布置设计的要求满足车身空气动力学的要求而具有最小的空气阻力稀疏适应车身材料技术的发展从不断推出的新型车型概念车和未来汽车上都可以看到工程学的研究发展在汽车造型中的应用痕迹因而汽车造型不是那种富庶的简单美化工作而是独特的综合创作因为汽车不仅是现代化的工业产品和交通工具而是一件精致的艺术品是科学技术与艺术技巧高度融汇交织的结晶汽车的造型既包括结构性能工艺等科学技术因素也包括艺术因素和社会因素而加以综合分析权衡各种

8、因素的作用和影响汽车造型应满足下列要求使汽车具有完美的艺术形象使汽车具有良好的空气动性使汽车具有良好的工艺性应保证汽车的良好的适用性应考虑材料的装饰效果汽车设计基本原则 在造型开发过程中车身工程结构设计与车身造型设计同步进行同等重要在符合engineer设计的基础上进行造型设计在造型设计过程中尤其是在做模型过程中以工程设计为指导当造型设计与工程设计出现矛盾的时候在两者之间寻找一个中间状态进行妥协 车身外形的演变和设计要素 在汽车的发展过程中最富特色最具有直观感觉的变化是轿车车身外形的演变20世纪初车身外形仿照马车以马车方式车身外形为主车身高度与马车同高约27m随后在车身上加装挡风玻璃挡泥板等构

9、件t型福特汽车问世以后便出现了厢形车身但厢形车身空气阻力大在当时只能简单地依靠加大发动机的功率来克服空气阻力20世纪30年代中期由于汽车空气动力学的研究成果以及减少汽车功率在空气阻力上消耗的要求轿车车身尺寸开始减少车高逐渐降低至13m14m车宽增加车身形状呈流线型于是产生了甲虫形车身但这种车身外形存在着横向风不稳定和乘坐舒适性差等问题至40年代由于前轮独立悬架的普及发动机和座舱前移车身布置逐渐采用料4门4窗的标准行事车门采用曲面玻璃埋入式铰链以及与外板为一体的行李舱盖进一步促进了车身的曲面化此外作为多用途的厢式送货车在后部装上座椅作旅行车开始独立发展直至今天320世纪50年代人体工程学的研究与

10、应用为创造舒适的宽敞的乘坐空间和车内环境提供了设计依据导致了船行式车身的出现随后为使船形式车身仍具有流线型便出现了在船形式车身基础上的新的流线型车身即鱼形车身鱼形车身保留了船形车身的舒适性优点但出现升力问题使得高速行驶时出现不稳定现象 在此期间车身侧面突出的翼子板已消除翼子板与车门由一个曲面构成使得车身侧面形状光滑座舱宽度增加硬顶轿车开始出现1954年奔驰公司推出欧翼式车门的跑车 60年代的欧洲为意大利豪华车的全盛时期外形曲线优美的车型不断涌现此外车身设计开始追求车身内部的装饰强调车的个性而不再是仅仅追求外观420世纪70年代由于世界性的石油危机导致汽车制造业出台一系列的节能法规如美国的能源政

11、策和保护1975年日本的节能法1979年等为达到法规的要求各汽车制造公司都致力于轻量化小型化的轿车开发并提高汽车的空气动力性能于是出现了发动机前置前轮驱动车身尺寸小布置紧凑而内部空间相对宽敞的溜背式二厢形车身这种车身可以看作是由普通船形车身将后行李舱截掉增设后门的产物德国大众公司生产的高尔夫轿车就是这个时代典型的溜背式轿车其第2代高尔夫于1983年投放市场车长宽高分别为3 987mm 1 664mm和1 413mm整车质量885kg空气阻力系数cd值为034 就连一贯是大型化的美国轿车也出现了欧洲化的小型化倾向更加注重车身的实用性和经济性520世纪80年代以来轿车车身外形发展具有以下几个特点1

12、由厢形车身演变而来的旅行车造型更趋完善成为各汽车公司基础轿车车型的一种变型车2将前风挡玻璃和客厢前移出现车身前部发动机罩和前风挡玻璃无明显台阶内部空间宽敞外形流畅呈子弹头形的单厢式多用途轿车3轿车车身造型以契形为主旋律即降低发动机罩增大发动机罩和前风挡玻璃的倾角升高后行李舱或车尾部高度的车身4车身外形设计更具空气动力性的技术特征一方面车身形体设计以最佳空气动力性试验为基础使得车身表面曲面圆滑化覆盖件大型化造型整体感强另一方面车身上增设各种空气倒流装置从而降低空气阻力提高空气动力性能批量生产的轿车的空气阻力系数水平已达03左右如奥迪轿车小于03高尔夫第3代轿车为031等5车身外形设计充分运用新技

13、术新材料新工艺等现代制造手段6车身造型更具个性化特别是小型轿车7概念车的出现是最新技术成果的综合应用以及对未来汽车造型趋势的设想 下图所示为90年代的轿车造型纵观轿车车身外形的演变过程从工程学的观点认为每一种车身外形的出现并不是某一时期的装饰品和单纯的审美要求而是伴随着汽车工程空气动力学人体工程学车身制造工艺材料工程等学科的研究与发展伴随着社会进步人类审美艺术的提高在车身机能上不断追求理想造型的整个过程中的必然产物 值得一提的是船形车身由于具有人体工程学方面的独特优越性具有极强的生命力以致成为世界上中级以上轿车的基本型随着对船形车身不断地进行空气动力性研究和外形细部结构的完善具有低的空气阻力系

14、数028的船形轿车已实现批量生产 轿车车身设计要素轿车车身设计要素亦就是从事车身设计工作时设计人员所必须考虑的方面和重点解决的关键技术是提高车身设计质量的主要研究内容全面掌握研究和应用车身的设计要素是设计人员应具备的基本技能从现代轿车车身设计的角度出发具有理想性能的汽车产品的设计要素主要表现如下车身外形设计方面车身空气动力特性要求车身尺寸确定的人体尺寸要素车身外形设计内饰造型的美学要素外形的结构性和装饰的功能性要素车身室内布置设计方面人体工程要素包括人体尺寸人体驾驶和乘坐姿势人体操纵范围人眼视觉和视野人车视野人体运动特征人体的心理感觉等车身内部设计的安全保护要素车身结构设计方面结构设计的强度刚

15、度要求轻量化设计要素包括结构合理性和合理选材结构设计的安全性要素车身防腐蚀设计要素车身密封性设计要素结构设计的制造工艺性要素产品开发方面产品开发的市场型要素系列化产品发展要素生产工艺继承性要素4造型设计过程中基本概念介绍1sketchessketches一般指的就是草图主要使用手绘方式来表现出设计师的基本想法及造型的初步效果可以是单纯用线条表示的白描方式也可以带色彩一般都比较粗糙只是基本原始概念的体现是一个设计的开始阶段一个整车外饰sketches一般都是三张视图 至少要有两张前后23视角的sketches 2renderingrendering通常就是指效果图主要是在sketches的基础上

16、进行细化尽量做到逼真的效果表现手法有手绘电脑手绘和电脑的结合目前pf常用的表现手法是手绘和电脑的结合手绘是比较原始的表现技法主要工具是使用色粉马克笔颜料彩色铅笔等电脑使用的主要软件有photoshop project process paintillustratorrhinoceros3d alias等 pf大多数情况下是手绘和电脑结合起来先手绘出主要的大纲轮廓线和结构线再扫描进电脑用photoshop进行处理一张比较细致的效果图至少需要34个小时以上一个整车外饰sketches一般都是三张视图 至少要有两张前后23视角的sketches 3cas modelcas是computer aide

17、d styling 的简称也就是通常所说的计算机辅助造型设计cas model使之三维电子模型pf用alias软件来做cas得到一个三维的电子模型但也可以用其他的三维软件来制作但是alias的效果最好4mock-up软模型 硬模型 验证模型 mock-up指的是按等笔例用各种材料来制作的实物模型用到的主要材料有泡沫油泥石膏硬材料等软模型pf提供给我们的有两种mock-up一种是soft material俗称软模型pf的主要材料就是白泡沫在基本钢铁骨架的基础上加木头支撑泡沫做出主要的造型曲面框架再用胶带图贴出车窗车灯格栅等就构成了初级的造型用这种材料容易修改但材料属性比较柔软不易保存尤其是在运输

18、过程中易被损坏如m14和现阶段的m11硬模型另外一种就是在soft material基础上的hard materialepwood类似黄木头的一种材料 这种材料做的mock-up比soft material要细致并能反映出车的一些细节部分如能透过车窗玻璃看见里面的造型灯能看见里面的灯泡格栅也比较精细因为材料比较硬所以容易保存尤其是在运输过程中不容易被损坏验证模型当硬模型做完以后经过喷涂就得到了验证模型验证模型就是平常所说的样车以后的真车便是在验证模型的基础上来开模和sop5胶带图采用不同宽度的胶带有各种颜色在涤纶薄膜上进行粘贴所得到的设计图具有绘制方便速度快便于作图时修改不变形易复制和易保存等

19、特点以胶带的边界作为尺寸控制线使得图形线条清晰精度高三 相关专业对造型设计的影响造型设计在我国是一门新兴的学科同时也是许多边缘学科知识的交融在设计一个整车过程中必须同时考虑到造型与这些学科知识之间关联才有可能真正实现一辆车的设计1人体工程学 人体工程学的研究及应用是改进车身使用性能的最直接措施特别是对驾驶条件状况及乘用环境的改进尤为显著推动了车身设计的进步是轿车车身室内布置设计的理论依据因而在造型设计工程中尤其是内饰设计过程中必须强调考虑到人体工程学因此在设计中必须做到舒适性人机性与造型性的统一如在进行车身内饰设计时候根据车身内布置设计的基本要求空间宽敞乘坐舒适和视野广阔即尺寸性舒适性和视野性

20、要求在造型设计过程中应以人体工程学研究的基础内容-人体尺寸人体生理结构和视觉特性为依据着手进行布置设计最终使室内布置设计达到以人体为中心的三个整车协调具体对驾驶员来说在其舒适的驾驶姿势下人体的布置设计应达到a操纵件位置布置设计的协调已确定驾驶位置b车内空间尺寸的协调已达到最有效的利用c整车的人车视野协调使其具有最佳视觉效果此外还有一些具体例子如下a座椅的设计中应该要注意靠背是否符合人体背部的s曲线头枕的舒适程度及座椅材料功能和调节的方向问题等b仪表板及仪表方向盘设计要注意是否影响人的视野范围疲劳度以及仪表识别等c 门护板的设计要注意考虑到开关门时候把手的合适位置d 内饰材料包括面料纹理等及色彩

21、等要考虑到人的心理因素等总之与人有直接接触的方方面面一定要注意到身体的舒适程度这些基本就是在造型过程中要考虑到的一些人体工程学问题2总布置学 整车的造型设计必须在总布置的基础上进行设计人员只有对整车的总体布置具备了充分的了解和认识才可能设计出可行性的造型方案总布置学对造型设计的要求主要体现在以下几点 1不同级别的轿车各大公司都有自己对于不同级别轿车的分类例如vw公司就有自己的标准abcde等其车身尺寸是控制在一定范围内的这与轴距的大小密切相关一般轴距大则乘坐空间就大室内布置就越宽敞舒适另外其对应的座椅布置舒适程度也不同随着级别的提高后排座的舒适性要求及重要性则不断提高 2 整车比例的掌握 a全

22、长与全宽 全宽 全长3195-60mm b全长与轴距 一般用轴距全长100来表示由于座椅一般布置在两轴线之间随着轴距与全长之比的增加不仅能使座椅的间距增大提高乘坐舒适性而且全身室内长度也相应增加同时整车抗俯仰力矩和横百力矩的性能亦愈好转向稳定性提高且转向操纵容易 但轴距与全长之比值一般不宜大于62对于小型两厢式轿车可增大到65否则会给机构布置带来困难前悬过小将增加整车造型上的难度比值选择在54至60之间较适宜前置发动机前轮驱动的两厢式轿车取值较大 c 轴距与室内长度 室内长度 轴距3980-50mm这里的室内长度是指从踏板处于极限位置下限的上表面踏点处到后座靠背面之间的距离通常表示为室内下部空

23、间有效长度从室内长度和轿车全长来看标准的2排4座轿车其车身全长在3 000mm-6 000mm范围内室内长度一般为1 600mm-2 000mm平均尺寸1 800mm为标准尺寸实用尺寸的最低值应该是车身全长为3 700mm室内长度为1 700mm d轮距全宽与室内宽 轮距 全宽100-80mm 轮距增大车身侧倾稳定性提高改善室内宽度和造型效果但在车宽一定的情况下过大的轮距会引起车身侧面的率泥现象车身设计中应采取必要的造型及结构措施3全高室内高与造型有关地方 a 车身室内高此值与人体尺寸驾驶及乘坐姿势座垫高度头部间隙等有关应根据人体的布置设计来确定 b 车顶造型风格决定的造型量总之车身全高增加会

24、增大室内高改善乘坐舒适性减少顶棚对乘员头顶的压抑感但同时增大了车辆的迎风面积使得风阻增大制造工艺学 当一个好的已经通过工程可行性分析造型设计出来的时候在加工制造过程中也必须跟上设计的水平加工制造过程中应尽可能最大限度的减少误差克服浮躁达到精细加工制作的要求如果出现加工不出来或者加工变形的问题应该事先通知设计人员以便研究对策最好在设计之初定方案时候制造供应商能参加协同设计这样可以减少以后不必要的浪费审美艺术学审美艺术学无疑是汽车造型设计中最关键的一步没有审美艺术观点的设计师是设计不出好的造型但是设计出来好的造型艺术又不一定能满足所有人的需求世界上没有完美的事物在汽车造型设计中也是如此只有得到市场

25、检验的造型才能是可行性的造型因而市场上的审美艺术不是单纯的艺术而是造型的艺术必须符合商业美术设计的要求符合大多数人的审美观点能得到市场上大多数消费者认同和接受的才是成功的因而需要设计师在造型设计的时候必须打破闭门造车的观点要敞开心扉面对消费群体聆听消费者的心声了解消费者所认可的造型形式来设计出能给消费者带来更高层次美感的造型 标准法规要求除车身设计图的绘制与标注应按有关国标进行外 车身设计还必须遵守与 汽车有关的一些标准与法规中国汽车工业标准包括与国际基本通用的汽车标准和为宏观控制汽车产品质量的 标准汽车标准又分为强制性标准和推荐性标准强制性标准有整车尺寸限制标准汽车安全 性标准油花限制标准汽

26、车排放物限制标准及噪声标准等为使汽车产品能进入国际市场竞 争 车身设计中也应考虑到国际标准化组织汽车专业委员会 imt 2 制定的一些标准和美 国日本欧共体等制定的汽车法规 因而在注重造型美学的同时还必须要注意哪些地方是不能随意发挥自 由创造的因为受到了标准法规的约束并且中国和欧美及日本的法规都不一样因而要特别留意虽然这增加了造型的难度但是设计师还是应该在符合标准法规要求的同时设计出好的造型受到标准法规束缚的地方有 车身 前接近角指的是前保险杠与地面的夹角后离去角 指的 是后保险杠与地面的夹角都不能小于15度这样就要求保险杠设计考 虑高度问题 前后保险杠前后碰撞的高度位置有要求欧美标准不统一决

27、定造型 时候注意保险杠最前端的高度位置有的保险杠造型仅仅只是满足法规 要求而几乎没有造型如图所示 后视镜后视野范围决定了后视镜的镜面大小的位置后视镜中间一 般不要镂空法规无要求但是从空气动力学角度考虑比较好 前后各大灯大灯边缘线与发光点之间的夹角即大灯的照射范围有一 定法规要求具体要求是灯具的高度宽度安装位置在造型上有一定 的限制 发动机盖主要涉及到行人保护当总布置与发动机体积确定以后发 动机盖的高度基本就已经确定决定了造型高度不能过低尤其是跑车 前雨刮a bc三种刮扫区域不一样决定造型时雨刮的位置不一 样如图所示 内饰主要与人机工程有关 比如座椅座椅h点和头部空间舒适性 方向盘 方向盘与水平

28、线的夹角人握方向盘时候手的 空间的舒适性的考虑 组合仪表对方向盘有透视性的要求具体方向盘不能挡住组合仪 表的显示组合仪表的位置可以不固定只要在头部扭转舒适范围内视野 能看见即可因而有的造型设计中组合仪表位置放在仪表板中间 仪表板仪表板跟座椅h点之间的要求6市场心理学 市场要素是车身设计中选型的前提由于新车型的开发必须以适应市场需求为出发点 因此 市场要素对于车身设计中进行正确选型非常重要包括车身型式车门数乘员数座椅功能外形风格色彩装饰件以及基本车 型变型车等 市场要素主要指 使用对象市场需求状况市场竞争状况社会风俗文化购买者 爱好市场购买力等方面 捕捉变幻莫测的市场研究消费者的心理是必不可少的

29、一个重要环节只有了解市场和消费者的需求和喜好才能设计出迎合消费者口味的造型因此对设计人员来说在进行设计以前一定要注意市场调研工作的开展 市场调查的内容包括市场需求动向调查市场上同类产品的调查市场消费者调查等其中要求设计师掌握的主要内容有以下两点市场消费者调查消费者对新车型的接受程度和爱好及消费者对新车型的要求调查内容包括新车型的性能功能外形质量色彩装备价格等方面产品的使用调查产品的使用调查是指对使用地区及使用环境条件调查使用状况的调查产品的使用调查不仅对开发新车型是必要的而且对正在生产的车型进行换型和提出系列产品计划性能改进局部装饰性修改等也是不可缺少的环节7材料工艺学 只有了解车身的材料工艺

30、技术才能实现整车造型的包装尤其是新材料的应能使造型设计跟上时尚的潮流 同时造型设计也对材料工艺提出挑战设计师在设计一个造型的时候尤其是内饰件的时候必须要同时对其造型的材料工艺提出设计方案这样才是一个完整的设计 一般地汽车车身材料是指车身的壳体附件附属装备的制造以及车身的内外装饰外表面涂装等方面使用的材料主要包括钢板钢管轻合金等金属材料和塑料橡胶玻璃粘接剂涂料纺织物等非金属材料现代轿车车身使用的材料非常广泛但归纳起来主要是为了轻量化设计与高强度高刚度要求不断提高的安全性要求防腐措施的要求乘坐舒适性要求外观质量的品质要求而使用的 现代轿车车身的内饰件和外装件使用塑料已很普及约占整车质量的7-8塑料

31、材料的采用提高了车辆的安全性装饰美观性和舒适性能有效降低车身的质量现代轿车车身材料的使用具有以下发展趋势a 钢板材料是轿车车身制造的主要材料但占整车质量的比重明显下降b 轻质代用材料塑料和轻合金的用量显著增长反映了车身设计轻量化要求的趋势铝镁合金材料目前成为时尚高科技的象征c为提高防腐性能表面处理钢板被广泛使用 d为提高强度和设计轻量化高强度钢板广泛代替普通钢板e 提高减振性能的复合减振钢板已进入实用阶段f 纤维增强复合板材正在逐步代替钢板制造车身覆盖件大型装配件g 玻璃材料更加安全轻量并且对阳光照射有调节作用i 车身制造使用粘接剂得到发展具有更高的粘结功能及用途h车身内饰材料更加美观整体化色

32、彩丰富其中塑料在车身上的应用主要包括以下几个方面a车身内外装饰件内饰材料b车身附件的壳体罩盖支架和手柄等c前后保险杠车门防撞装饰条等车身外部件防撞构件d代替钢板材料制造车身板件如挡泥板车门外板发动机罩行李舱盖等也可用来制造座椅支架等结构构件通常情况下车身构件可直接使用塑料成型件也可采用经涂装或电镀后的塑料件 硅橡胶可制作车身密封条防尘套等车身玻璃玻璃是汽车车身上的主要透光材料按在车身上的使用部位不同可分为前风挡玻璃后风挡玻璃侧窗玻璃及顶窗玻璃等作为车身玻璃特别是挡风玻璃必须要有很高的透明度能抗水酸碱的腐蚀并且有良好的机械强度即硬度弯曲程度和冲击程度等玻璃的这些性能直接影响着驾驶员的视野效果和行

33、车安全另一方面玻璃的形状还将直接影响车身的造型及空气动力特性一般车身玻璃主要是a 钢化玻璃一般用做侧窗后风挡玻璃和车门玻璃一般不用作前风挡玻璃尤其在高速行驶的汽车前风挡玻璃采用钢化玻璃实际上是不安全的不能保证安全驾驶b夹层玻璃是钢化玻璃的完善是目前最适合于用作前风挡玻璃的安全玻璃c区域化钢化玻璃是钢化玻璃的一个新品种安全性能好成本比价层玻璃低也是较好的汽车安全玻璃的代用品 可适合于作用前风挡玻璃车身玻璃材料新技术在造型上的应用有a轻量化减薄夹层玻璃用的单片玻璃的厚度从3mm建薄到20mm23mm这样质量可减轻20-30采用树脂材料的玻璃现已应用于客车侧窗轿车的顶窗三角窗或侧窗玻璃等b提高安全性

34、c调光玻璃和热线反射玻璃 调光玻璃是一种光的透射率和散射率可变化的玻璃用于遮挡太阳光减少阳光中的紫外线透射程度适当采光起到对车室内的隐蔽保护作用 热线反射玻璃是一种抑制从玻璃面射入车内热线量的玻璃其原理是采用喷镀或其他方法使透明的金属默镀在玻璃表面上或把喷镀了金属薄膜的树脂薄膜夹在夹层玻璃中间的方法使玻璃具有反射热线光的功能一般其反射太阳能的能力是标准着色玻璃的5倍以上 由于以上措施能抑制通过玻璃射入车内的太阳光热量从而控制车内温度和减轻空调负荷另一方面从车身造型来考虑采用更多的玻璃使前后风挡玻璃采用更大的倾角成为可能 除此以外车身玻璃新技术还有着色玻璃内藏天线玻璃除霜玻璃等 除以上介绍的与造

35、型密切相关的非金属材料外车身制造中通常要用到的材料还有涂料一般是用作模型的喷涂织物主要是指内饰座椅地板门护板 顶棚的面料木材内饰件桃木仿桃木的应用皮革主要是座椅门板等内饰件的考虑石棉主要应用在钢板上雕刻制造肌理效果等8电子技术学 当今时代是电子技术和计算机技术高速发展的时代电子技术越来越先进广泛应用电子控制技术及电子装置实现轿车的高度智能化是车身设计发展的趋势因而要求造型也必须跟随电子技术发着的步伐才不致于落伍电子控制技术及电子装置应用于车身 有效地改善了汽车的安全性舒适性及驾驶操纵性等 并提高了轿车的自动控制能力如车厢内温度气流的自动调节 车身自动控制安全系统 车辆自动避免碰撞系统 卫星自动

36、导航装置 等 一般地电子技术与造型紧密结合在一起的主要为车身前后大灯雾灯转向灯等各种大灯的设计法规要求和新技术的出现 如用led光来取代传统的灯泡等设计自动隐藏或感应式的大灯等内饰主要为空调gps定位仪收音机dvd的设定室内各种照明灯电加热扶手带led光的门槛压板的造型设计等9空气动力学 轿车车身最佳空气动力性设计在于赋予轿车以高的空气动力性的车身造型提高美观的同时以降低空气阻力提高行使稳定性和降低空气动力噪声等 由于空气动力性特性取决于车身外形因才在确定车身外形之前就着手车身的空气动力性研究与开发设计是极其重要的特别是在设计初期就应设定车身的各种空气动力性目标值及目标性能并使其在车身造型设计

37、中努力达到这一点已为车身设计所共识 具体要求如下减少车辆的迎风面积由于对舒适性要求的不断增长为保持新车型在舒适性方面胜过旧车型过大地减少迎风面积是不现实的在车身造型设计中一般采用如下措施来有效减低迎风面积通过改变车内布置以及使车身结构合理化的条件下来降低底板的高度通过改变车顶内饰的造型及结构来降低整车的高度采用曲率大的侧围形状及车门玻璃减少车顶的宽度减少车身表面突出件的迎风投影面积空气阻力系数减少空气阻力系数是降低车辆空气阻力的重要手段各国汽车制造商都在致力于研究开发低空气阻力系数的车身设计师应从空气动力学的角度来设计车身的形状使车辆的空气阻力系数尽可能小当然这些都是在不降低驾驶舒适性和不使制

38、造成本过分增加的前提下进行的空气阻力系数直接与车身的外部造型设计有关且影响的因素是复杂的多变的综合性的空气动力性设计目前仍主要依赖于模型和样车的风洞试验而投入相当大的研究力量因而对造型师来说一定要协调好与模型工之间的工作尽可能地把模型做好空气动力学研究的试验结果数据及有效的试验研究方法对指导车身空气动力性设计有一定的指导作用从车型设计的第一张草图开始造型设计工程设计和风洞试验人员必须协同努力逐步研究出改进车身空气动力性的方案直到在不同要求之间寻找一个最佳的折中方案为止下图所示为各年代汽车空气阻力系数的演化今天的轿车车身其空气阻力系数旨在左右或是更低进一步去优化车身的形状降低空气阻力系数以获得既

39、能满足功能要求又能吸引顾客的美观造型的汽车已不像过去那么容易这一过程延长了车型开发的研究时间如大众公司在的研究开发中就有一千多种车辆模型在风洞中进行了试验用数学的方法来描述围绕车辆的紊流曲线并利用高速的超级计算机来计算车辆的气流厂以得到气流对车辆产生的作用是可能的这样可以大大改善空气动力性的研究条件不仅能较快地活的研究答案而且可对大量的设计方案进行研究和比较下图所示为利用计算机计算出的围绕一个简化的汽车车身廓形的气流流线形状空气阻力系数最少的方法1由空气动力最佳形体到实用的商品车车身由空气动力学为基础从一个空气动力特性最佳的理想基本形体开始逐步修正并结合车身细部要求空气导流区的形状改进以及车身

40、结构设计达到产品车的车身外形设计过程是寻求更多地考虑空气动力特性以获得低的空气阻力系数的研究方法之一下图所示为车身外形设计各阶段的空气阻力系数变化及其空气气流的变化a 基本形体14模型模型按给定的车辆主要尺寸制作此外应模拟离地间隙和车轮风洞实验的空气阻力系数为016 b基本形状在基本形体的基础上制作11模型并装配车轮以及外表面设有门缝和窗地板为平板但无冷却气流考虑空气阻力系数增加到018c基础模型从基本形状进一步加工成基础模型具有真是尺寸和车身表面一些实际细节如门缝外部后视镜底板以及表面粗糙度接近实际的保险杠车轴和冷却气流空气阻力系数为024d式样车型从理想的基本形体到造型设计基本完成的式样车

41、型应充分分析车身各部分结构进行表面细部设计在全尺寸风洞内进行试验以求得表面各部分形状最佳化从而获得低的空气阻力系数的实际样车空气阻力系com开发的vw-2000轿车采用这种研究方法其样车的风阻系数为025 这种方法的要点是空气动力特性最佳的基本形体与车身表面细部的最佳化试验结果相结合因为对于一般轿车构成空气阻力的各种阻力大致比例是形状阻力58干扰阻力14内循环阻力12诱导阻力7摩擦阻力9所以从理想的基本形体小的形状阻力出发结合细部最佳化设计以控制实现商品车过程中的cd值得增加量才能有效地获得具有最低的阻力系数的车身外形2商品车车身外形的空气动力性改进对现有车辆的车身外形作适当的局部修改使车身表

42、面气流剥离条件缓和即车身从一种产生较多的气流剥离与涡流的形状改进成为产生较少气流剥离与涡流的形状是获得低的空气阻力系数的改进车型研究的有效方法利用这种研究方法达到低空气阻力系数的轿车车身以奥迪轿车改型设计最为代表其空气阻力系数由早期com030其车身外形修改设计达17处具体如下a水箱面罩及前大灯处从垂直状态改为后倾斜并且更加圆形化b冷却空气口经过最佳化设计提高进风效率 c加大发动机罩的倾斜角d改变前风窗倾角与水平线夹角为29度e 增加顶盖曲线的弧度 f改变后窗倾角与水平线夹角为25度45分g增加行李舱盖的高度h车身后下部增加翘度i翼子板上轮罩凸起边缘取消j车身底部平滑化k采用圆形轮罩l车轮装饰

43、罩扁平化m车身前部转角处俯视收拢并圆滑化n前风窗支柱表面圆滑化o采用圆滑的前窗加大前窗的曲率p后窗柱侧面向内收拢q车身尾部向内收拢并呈圆滑化下图所示为 vw-passat 新车型的空气动力性研究结果其整车的空气阻力系数值比上一个车型减小25vw-passat 轿车后窗角度和行李舱盖高度对空气阻力系数的影响应该指出 车身外形的每一处修改都必须经过风洞实验来验证 其结果是整车空气动力性改 进的一部分 也是整车外形空气动力的综合结果研究过程可从小比例模型外形的理想设计方案开始3 空气阻力系数与车身尺寸 空气动力性研究的成果进一步说明 获得低的空气阻力系数与车身的长宽高基本尺寸以 及它们的最佳比例关系

44、有关一般来说车身越长 阻力越小 车身越宽 阻力越小 车身越高阻力则越大 图所示从 r 区域内确定一组车身的基本尺寸 并采取外形的最佳化设计措施 能得到一种成功的外形设计显然 其空气阻力系数的最小值是有限的特别是 e 点所对应的 车身尺寸的汽车 cd 值为 0203 不仅具有低的 cd 值 而且车身尺寸也是很现实的 其基本尺寸 为 4530 长 1740 宽 1326 高 0304空气升力侧向力与操纵稳定性车辆运动时 围绕着车身的气流会产生升力和侧向力 将影响车辆行驶的方向稳定性空气功力性试验研究的目的是在减小空气阻力的同时 减小空气升力和侧向力 提高车辆的稳定性 由于环绕车辆的空气流动特性 这

45、一目的通常是矛盾的 这就更加加深了车身空气动力性研究的难度 并提出了其研究的新课题在造型上通常解决这一问题的办法就是车身增设导流板能有效改善如图所示5车身空气动力性与其他性能要求的协调1车身空气动力性与轻量化为改善车辆的空气动力性可能造成车身质量增加例如 加大玻璃面积采用导流板圆滑过渡的装饰件 复杂的窗框结构和密封条 车底封罩以及空气动力装置的调节机构等这些又不利于车身的轻量化设计 从而影响汽车的加速性能因此车身设计必须协调好二者的关系 如采用新型轻质材料和改进结构设计 首先应使空气动力性设计的成效能足以抵消汽车质量的增加 此设计才能称得上是实际可行的2车身空气动力性与舒适性和安全性采用空气动

46、力性设计的措施 也会影响车辆的舒适性有利的一方面是 空气动力性好的车身 其产生的气动噪声一般较小 这是高速行驶必要的但也有不利的方面 较倾斜的前风窗玻璃和侧窗玻璃将使乘员空间减小 特别是车内的头部空间受到限制 而在强烈的阳光照射下 将会有更多的热量传人车内 影响车内环境高的行李舱设计会妨碍驾驶视野 同样强烈光线的射 入也会影响驾驶员的视觉3车身空气动力性与车辆行驶性能车身前端导流板可显著降低空气阻力系数 但也会减小车辆的离地间隙 采用弹性材料制件可避免由于撞击所造成的不利后果前伸的前导流板会减少抵达制动器的空气流量而使制动器温度升高 为此 设计中必要时可向制动器引入空气流6车身空气动力性设计在

47、进行车身空气动力性设计时 参考巳进行的空气动力学试验研究数据和结论是非常有利 的但应用中应注意 在大多数情况下试验所得的数据 都是属于所试验的具体车身的 任何从分析数据中得到的外形设计方案 都应通过风洞试验加以验证7车身外形的最佳化设计方法目前 车身形状的最佳化设计己从过去的重点放在车前部 延展到对车身侧部底部后部发动机舱扰流和阻流装置 以及每一个细部结构的全面研究 1 车身前端形状的最佳化保险杠为凸形断面 过渡部分圆滑化 保险杠俯视形状两端与车身形状相匹配消除棱角与装饰端头 使转折圆滑流畅 从而减少气流的剥离 防止涡流产生保险杠前端向前延伸 使空气流能平顺流向发动机罩保险杠与车身之间无间隙地

48、 封闭 起来 或保险杠与车身一体化车身前端下部设置较低 且向逆流方向倾斜的阻流板 2 车头部分形状的最佳化车头形状与阻力系数密切相关最佳的车头形状 应是不使气流产生剥离的形状降低面罩或格栅的高度 其上端圆角过渡到发动机罩面增大发动机罩面的倾斜 即发动机罩面从前缘至前风窗逐渐向上倾斜车身前部底面倾斜 3 车窗部分形状最佳化前风窗倾斜角 以前风窗下沿为基鼠 风窗与水平线的夹角 在 25 30 时 空气阻力系数最低同时前风窗玻璃的倾角对发动机罩和玻璃表面的气动压力分布有很大影响下图所示为空气阻力系数与前后风窗倾斜角的关系前后风窗支柱表面圆滑平顺 并向内收拢 俯视 侧窗周围表面平齐 减小玻璃面与窗框面

49、的高度差后风窗倾斜角 顶盖后边缘与后风窗形成的夹角 与空气阻力系数的关系如下 见图 4- 30 所示 方背式舱背式直背式舱背式直背式制制 wmrg 扩制三 290040050 g图 4-30 车身后窗倾角与空气阻力系数的关系80 7006002001oe00当 o 10 时 随着角增加 cd 值降低 当 100 28 时 随着角增加 cd 值增大这是由于随着角增大 在后窗两侧后部形成螺旋形涡流所致 当 28 运 35 时 约 300cd 值出现最大角再增大 则 cd 值迅速降低这是由于角达到一定程度后 车后的两个螺旋形涡流会减弱 当 35 三三 90 时 随角增大 cd 值逐渐降低这是由于车后

50、尾流中的螺旋形涡流愈来愈弱 并相互成平行状态由于后窗倾角的基准线是以顶盖后边缘为起点的顶盖表面曲线的延伸切线因此 顶盖后 边局部的形状对后窗倾角影响很大 称为实际后窗倾角当顶盖后边呈曲面下倾时 则实际倾角 小于外观倾角 水平线与后窗的夹角 当顶盖后部翘起时 则实际倾角大于外观倾角车身设计 中 影响空气动力性的后窗倾角是实际后窗倾角所以 当后窗倾角为 30 的不良状况时 通过 对顶盖后边形状进行适当的修改 就能改进汽车的空气动力性对于两厢式车身 将阻力值为最大时所对应的后窗倾斜角度称为临界角 一般为 30 在空 气动力学范畴内 一般按后窗倾角和阻力值将车身分类即分别以阻力值急剧增加前对应的 角临

51、界角和阻力值实际上为常数时对应的角 作为确定车身型式的分界线 分别定义为直 背式舱背式和方背式三种车身从阶背式车身流过的气流受顶盖后部曲面和行李舱高度的影响 其后窗的实际空气动力 性倾角相对较小 为顶盖后端与行李舱后端的连线和以顶盖后端为起点的顶盖表面曲线延伸切 线之间的夹角合理设计顶盖后端形状 以及行李舱高度 能使 cd 值降低两厢式车身的后窗水平投影长度和整车长度之比 以及后窗倾角与空气阻力系数的关系 见图 4-31 所示后窗倾角小于 350 时 由于车后涡流的作用在后窗上附着的尘土很少 若倾角大于 35 则尘土易附着于后窗上 甚至要安装刮水器一般采取的改善措施有加顶盖尾端扰流板 车后阻流

52、板或扰流板 后窗下边 后挡泥板等 4 车身俯视方向上中部拱起与俯视方向上顶盖中部拱起形状最佳化应使 cd 值降低 又不至于过多增加车辆的迎风投影面积 5 车身顶盖形状的最佳化顶盖为平滑表面 顶盖边缘形状应能有效地引导气流通过顶盖当后窗倾角大于 300 时 可在顶盖后端附加高出顶盖表面的翘起物 能降低空气阻力系数当后窗倾角小于 30 时 顶盖后端可附加与顶盖表面高度相等或低于顶盖表面的翘起物可使 cd 值有明显的降低 6 后扰流板尺寸倾斜角度及安装位置的最佳化采用小型后扰流板安装在车身顶盖后端气流速度高 产生涡流少的地方由于对车身表面的气流产生阻滞结果使得车身后部压力增大 减小阻力 7 车身底部

53、形状最佳化车身底面平整应处理好底面形状与前后阻流板及发动机冷却气流之间的关系 防止车身底部产生涡流两厢式车身安装后阻流板后阻流板能阻止通过车身底部的气流向上卷起 以使从上面来的气流能向下移动车身底部后端向上翘起 称为 后翘 后翘角约了 且应从较前的部位开始后翘高度约 15mm 8车身设计中的其他空气动力性问题的考虑 1 高速行驶稳定性减小升力和偏转力矩 对于提高车辆高速行驶稳定性是很重要的 一般减小升力可从以下几方面考虑 降低发动机罩高度 增大发动机罩的倾斜度 抬高车身后部 使整车呈模型造型 减小前风窗的倾斜角 设置前阻流板和后扰流板 使车身底部形状尽可能圆滑 偏转力矩与车身侧面空气动力中心和车辆重心的相对位置有关 为减小偏转力矩 应尽可能缩小空气动力中心与车辆重心的距离若加大车身后部 使空气动力中心移至重心之后 则偏转力矩为负 由于侧风作用时车辆迎风偏转 有助于减小侧向力的干扰 称为侧风作用稳定状态 2 减小气动噪声汽车车身上一般存在以下气动噪声 a 车窗风颤声开着的车窗或顶窗 汽车在高速或逆风中行驶时所产生的噪