汽车构造论文-汽车车身造型设计论文.doc

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1、汽车构造论文汽车车身造型设计摘要：随着时代的变化推动了运输业的发展，汽车开始普遍走入人们的生活，汽车在社会生活中的作用不再只是一种交通工具，其个性的造型设计也越来越受到人们的重视和青睐，好的造型设计还能更好的发挥汽车的性能。汽车车身造型设计是汽车车身设计的开始，也是整个汽车设计的开始，好的汽车造型设计也是塑造一个汽车自主品牌的关键因素。本文将详细阐述介绍现代汽车车身造型的选择，从工业设计角度出发对“中式汽车”进行造型分析。从中国传统造型艺术的演变中提取“中式汽车”的设计特征，以便我们在设计汽车车身造型时有所参考并合理想象，从而设计出理想的具有中国特色的车型关键词：汽车造型、造型分析、中式汽车、

2、造型设计目 录 摘要 01引言 03第一章 汽车车身造型的发展史及演变趋势05第二章 车身造型设计132.1 车身的美学应用132.2 空气动力学应用18第三章 造型设计的手法和技巧243.1 采用重复形样线条243.2 采用有组织的线条25第四章 中国文化对汽车造型设计的影响265.1 谐音”“借用”“引申”等的应用265.2 在造型中表现民族风格和时代感28结论 29参考文献 29引 言汽车作为一种商品，首先向人们展示的就是它的外型，外型是否讨人喜欢直接关系到这款车子甚至制造商的命运。汽车造型设计是根据汽车整体设计的多方面要求来塑造最理想的车身形状。汽车造型设计是汽车外部和车厢内部造型设计

3、的总和。它不是对汽车的简单装饰，而是运用艺术的手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点。汽车造型的目的是以其的美去吸引和打动观者，使其产生拥有这种车的欲望。汽车造型设计虽然是车身设计的最初步骤，是整车设计最初阶段的一项综合构思，但却是决定产品命运的关键。汽车的造型已成为汽车产品竞争最有力的手段之一。汽车车身造型设计属工业（产品造型）设计的范畴，它有别于工程技术设计的“硬设计”，其目的是使汽车能尽量完美地体现它的物质功能和精神功能，充分满足人们实用和审美两方面的需求，属于设计中的“软设计”。 在国外，汽车造型设计被各厂商作为占领市场、打开销路的竞争手段。为了适应市场，汽车的造型千变万化，令

4、人眼花缭乱。但是。如果把历史作为纵坐标、把国家作为横坐标，就会清楚地看到不同的历史时期、不同的民族文化在汽车造型中有着不同的艺术价值取向。无论哪个车型，都有深深的民族烙印，体现强烈的民族色彩。我国的汽车要想赶上世界一流水平，除了技术的因素外，在汽车造型设计方面也要特别重视。我国的汽车艺术形象应表达出当代的社会精神面貌，反映我国的科学技术水平以人民的气质，艺术形象应为广大人民所理解和喜爱。设计是一种文化，是一种智慧性劳动，是产品设计附加值的重要内涵。其中一个民族长期以来形成的审美观念、美学、造型艺术观念都是我们进行汽车造型设计的基础和灵感来源。汽车造型主要涉及科学和艺术两大方面。设计师需要懂得车

5、身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学知识。同时，设计师更需要有高雅的艺术品味和丰富的艺术知识，如造型的视觉规律原理、绘画、雕塑、图案学、色彩学等等。另外，汽车作为一种商品，设计师还要考虑成本和顾客的心理需求。设计师在精通这些知识的基础上，不断推陈出新，创作更富魅力的汽车形体。这就要求汽车造型设计师应该掌握技能：1.富于创造性；2.卓越的实施表现力；3.较宽的知识面；4.良好的合作精神中国第一家汽车设计公司于1999年由同济大学汽车系的雷雨成等几名教授创建. 目的就是象国外的设计公司一样为中国人开发中国人自己的汽车，给中国人争一口气。近年来，中国自主品

6、牌汽车造型设计有很大进步，对比例和一些设计亮点的把握已见功底，但还远未进入全球主流设计 。因此，我们需要更加努力探索这个领域从而制造出具有中国特色的汽车。中国汽车造型设计精英大赛获奖车辆第一章汽车车身造型的发展史及演变趋势从汽车的诞生发展到现在，随着汽车技术的不断进步以及人们审美观和欣赏能力的不断提高，汽车车身造型由最初的马车型、箱型，到后来的流线型、甲壳虫型、船型，发展到现在的楔形及各种流线型。随着人们对汽车动力性、舒适性、安全性和经济型要求的提高，使得汽车技术，特别是机械工程学、人机工程学、空气动力学及电子学等得到了极大的发展和完善，这也大大促进了汽车造型的发展；另外，不同的国家、民族以及

7、汽车制造厂家对汽车造型也会有重要的影响。以下对于不同时期的汽车造型及各自的特点加以叙述。技术开发时代1885年，德国工程师卡尔本茨(1844-1929)在曼海姆制造成一辆装有0.85马力汽油机的三轮车（如图2-1）。德国另一为工程师戈特利布戴姆勒(1834-1900)也同时造出了一辆用1.1马力汽油发动机作动力的四轮汽车（如图2-2），这便是现代意义上的汽车。他们俩被公认为以内燃机为动力的现代汽车的发明者。1886年1月29日也被公认为汽车的诞生日。 图2-1 奔驰1号 图2-2 戴姆勒1号从19世纪末到20世纪初，世界上相继出现了一批汽车制造公司，除戴姆勒和奔驰各自成立了以自己名字命名的汽车

8、公司外，还有美国的福特公司、英国的罗尔斯罗伊公司、法国的标致和雪铁龙公司、意大利的菲亚特公司等。当时的汽车外形基本上沿用了马车的造型。因此，当时人们把汽车称为无马的“马车”。向生产型发展在20世纪20年代左右，马车型汽车很难抵挡风雨的侵袭，美国福特汽车公司在1915年生产出一种不同于马车型的汽车，其外形特点很像一只大箱子，并装有门和窗，人们称这类车为“箱型汽车”。中国人引进后与中国的轿子相比，的确有异曲同工的味道,因此，“轿车”的名字由此而生。早期的箱型汽车以美国的福特的T型车（如图2-3）最为著名，这种车以其结构紧凑、坚固耐用、容易驾驶、价格低廉而受到欢迎，年产量达到30万辆，在美国车坛上风

9、靡一时。 图2-3 1915年美国产福特T型汽车流线型的诞生随着生活节奏的加快，人们对车速的要求也越来越高。箱型汽车是不够理想的，因为它的阻力大，大大妨碍了汽车前进的速度。1934年美国的克莱斯勒公司生产的气流牌小客车，首先采用了流线型的车身外形。1936年福特公司在“气流”的基础上，加以精练，并吸收商品学要素，研制成功林肯和风牌流线型小客车。流线型车身的大量生产是从德国的“大众”开始的。1933年德国的独裁者希特勒要求波尔舍(1875-1951)设计一种大众化的汽车，波尔舍博士设计了一种类似甲壳虫外形的汽车（如图2-4）。波尔舍最大限度地发挥了甲壳虫外形的长处，成为同类车中之王，甲壳虫也成为

10、该车的代名词。由于第二次世界大战的原因，甲壳虫型汽车直到1949年才真正大批量生产，并开始畅销世界各地，同时以一种车型累计生产超过二千万辆的记录而著称于世。图2-4 甲壳虫型汽车适用型的发展二战时期发展起来的军用吉普车代表了这一时期汽车的发展主流，以适用性为主，主要车型为箱型。军用吉普车是美国对现代战争的奉献。第二次世界大战中，为适应战争需要，美国陆军大尉罗伯特哈马依特开始潜心研制一种小型军用越野车。1940年由美国威利斯沃朗德公司生产了第一辆军用小吉普。尽管这以前德国人也有军用越野车，但不叫“吉普”。1942年，威利斯公司与福特公司合作，制成了新一代“福特G503GPW型”，发动机容量为22

11、00CC的吉普车。到了1944年，威利斯公司又开发了一种新型的民用吉普车，被誉为“多用途车”，英文为General Purpose Car，缩写为“GP”。由于“GP”的读音与美国的一位漫画家施格于1937年底创作的一幅漫画中的形象“吉普”（一种神通广大的空想小动物，飞行时能发出“吉普！吉普！”的长叫声）的声音很相似，又因为美国士兵对这种多用途小车十分喜爱，深信它会像“吉普”一样神通广大，战无不胜，因此“吉普车”的名字就在全美传开，直至风靡全世界。最初研制成功的吉普车，时速65英里，行程300英里，载重0.25吨，发动机71马力，是一种小型军用越野车。主要用于输送步兵营所装备的轻武器，也可作通

12、讯、侦察和指挥车使用。当时的美军海军陆战队给它的命名是“M38型”，如图2-5所示。今天，伴随科技日益进步，吉普车的样式、性能等都比过去有了长足的发展。图2-5 M38型军用吉普车产业化时代美国福特公司经过几年的努力，于1949年推出具有历史意义的新型福特V8型汽车，如图2-6所示。这种车改变了以往汽车造型的模式，使前翼子板和发动机罩，后翼子板和行李舱罩溶于一体，大灯和散热器罩也形成一个平滑的面，车室位于车的中部，整个造型很像一只小船，所以人们把这类车称为船型汽车。这种车是设计者首次把人体工程学应用在汽车的设计上。强调以人为主体的设计思想。船型汽车不论从外形上还是从性能上来看都优于流线型汽车，

13、并且还较好地解决了流线型汽车对横风不稳定的问题。从50年代开始一直到现在，不论是美国还是欧亚大陆，不管是大型车或者是中、小型车都采用了船型车身，从而使船型造型成为世界上数量最多的一种车型。图2-6 福特V8减少公害时代船型汽车尾部过分向后伸出，形成阶梯状，在高速时会产生较强的空气涡流。为了克服这一缺陷，人们把船型车的后窗玻璃逐渐倾斜，倾斜的极限即成为斜背式。由于斜背式汽车的背部像鱼的脊背，所以这类车称为“鱼型汽车”。1952年，美国通用汽车公司的别克牌轿车开创了鱼型汽车的时代。与流线型汽车相比，鱼型汽车的背部和地面的角度比较小，尾部较长，围绕车身的气流也比较平顺，涡流阻力也较小。另外鱼型汽车基

14、本上保留了船型汽车的长处，车室宽大，视野开阔，舒适性良好。最初的鱼型车是美国1952年生产的别克牌小客车，如图2-7所示。1964年美国的克莱斯勒顺风牌采用了鱼型造型，自顺风牌以后，世界各国逐渐生产鱼型汽车图2-7 1952年别克小客车由于鱼型车后窗玻璃倾斜太甚，面积增加两倍，强度下降，产生结构上的缺陷。鱼型车还有一个潜在的重大缺点，就是对横风的不稳定性。鱼型车发动机前置，车身重心相对前移，一般来讲横风的风压中心和车身重心接近。但由于鱼型车的造型关系，在高速时会产生一种升力，使车轮附着力减小，从而抵挡不住横风的吹袭，发生偏离的危险。鱼型车的这一缺点，人们想了许多方法加以克服，例如人们在鱼型车的

15、尾部安上一只翘翘的“鸭尾”，以克服一部分扬力，这便是“鱼型鸭尾”式车型。为了从根本上解决鱼型汽车的升力问题，人们设想了种种方案，最后终于找到了一种模型的设计方法。就是将车身整体向前下方倾斜，车身后部像刀切一样平直，这种造型能有效地克服升力。第一次按楔形设计的汽车是1963年的司蒂倍克阿本提，这辆汽车在汽车外形设计专家中得到了极高的评价。1968年，通用公司的奥兹莫比尔托罗纳多改进和发展了楔形汽车。楔形造型得以在赛车上广泛应用，如20世纪80年代的意大利法拉利跑车（图2-8），就是典型的楔形造型。楔形造型对于目前所考虑到的高速汽车来说，无论是从其造型的简练、动感方面，还是从其对空气动力学的体现方

16、面，都比较符合现代人们的主观要求，给人以美好的享受和速度的快捷感。图2-8 20世纪80年代的法拉利跑车未来汽车汽车发展到鱼型，关于空气阻力的问题就已经基本解决了，楔型继承了这一成果，并有效地克服了鱼型车的升力问题，使汽车的行驶稳定性有了显著的提高，楔型成为目前较为理想的车身造型。未来汽车的造型必然是在楔型车的基础上加以改进。例如，把前窗玻璃和发动机罩进一步前倾，尾部去掉阶梯状，成为真正的楔型。车窗玻璃和车身侧面齐平，形成一个平面，后视镜等将通过合理的造型，以取得最低的风阻力，或者由车内的电视屏幕来代替。总之，未来汽车的造型将更为平滑、流畅。未来汽车还有向一车多用的趋势发展，为了使一车多用，人

17、们设想了一种组合式汽车。这种车有一个车头部分(主要装有动力系统)，既可独立使用，也可以和不同的车箱连接，成为小货车、旅游车、冷藏车以及赛车等，根据需要随时更换。在未来的汽车世界里还会出现一种叫做“空中公共汽车”的车辆，它具有陆空两用的优点，既可以和普通公共汽车一样在陆上行驶，也可以开进特殊的飞机上，作空中旅行，减少了乘客上下飞机的麻烦，如图2-9所示为瑞士Rinspeed公司展出的Rinspeed Splash水陆空三栖汽车。图2-9 Rinspeed Splash水陆空三栖汽车不仅如此，电脑被广泛地运用在汽车上，也将是未来汽车的重要标志。将来的汽车装上电脑指挥系统。可以把驾驶员的意志和外界行

18、驶条件结合起来转化成电信号，然后集中输送到微处理器，经过分析计算后，向车辆的各个部分发出指令。使汽车更为安全可靠。甚至可以出现无人驾驶的“智能”汽车。 将来还会出现更多造型奇特、性能卓越的汽车。例如，履带式气垫车，用充气的橡胶履带来代替汽车的轮子，可以在泥泞道路或沼泽地自由行走。无轮步行式汽车，是仿照动物行走的特征制造的，装有四条腿，下坑洼、涉泥泞都非常灵活。总之未来汽车比我们现在想象要丰富得多。第二章 车身造型设计2.1 美学的应用人的美感，是一种精神活动。人在生活实践中，经常接受作用于其感觉器官的无数刺激，并且学会把各种感觉联系起来，形成对外部世界的信号系统。这种与外界的联系，在人脑子里构

19、成一定的概念和情趣，表现一定的反射。当某种形象重复再现时，就会激起这种概念和情趣，导致兴奋或愉快。人的审美态度是在长期生活实践中形成的。由于人的社会经历不同，因而对客观事物的审美见解也各有所异。但并非人类对客观事物没有审美标准。由于每个人都生在活在社会之中，这种因人而异的审美个性又必然寓于社会的共性之中，受到社会客观条件的制约，表现为一定的倾向性和一致性。因此对于特定时代和社会环境及特定的人群，总会存在共同的审美标准。人们对汽车造型的审美也存在一定的规律性。这些规律虽然有其多方面的因果关系，但从造型艺术的观点来看仍可以做出归纳。1）整体统一1.整体感艺术作品中如果随便把各个局部毫无联系地凑合到

20、一起，这个作品的效果不可能获得整体感。例如某一房间内的陈设都是精制的，但其各件物品的造型之间没有联系，而是凑合在一起，就不可能获得整体感。整体感的产生是由于各个部分有机地联系起来，相互呼应，从而组成整体。这样才可能反映出一定的主题和它的构思内容，才可以产生艺术感染力。整体包括局部，局部又表现整体。整体与局部相辅相成，不可脱节。表现整体感要避免.1。各个局部平均对待，一律突出表现，形成多中心或互相竞争局面，造成模糊紊乱的感觉。过分表现某个局部，喧宾夺主。对可能干扰主题的局部或应该省略删去的部分不肯删节，造成多余和繁琐。汽车造型的整体感是现代工业设计的共同趋势。从原始汽车造型复杂繁琐的形式发展到现

21、代化的汽车造型，固然是由于汽车各部分机构本身性能结构的进展所致，例如大曲面复盖件，曲面玻璃，附件灯具的新结构等等，但把这些新的部件有机地结合成为整体仍须通过造型设计。虽然轿车的功能并无根本的区别，但汽车各部分以及其整体的形状变化很大。而其最重要的可以概括说是造型的整体化与流线型化。汽车的基本结构布局到所有附件都延续连贯，而它们的造型则从原来无机地堆积组合发展成为有机地结合成整体。明显地看出翼子板、车灯、保险杠、顶盖和车窗都组合在一个整体之中。 2.整体中的统一与变化整体统一并不是要求千篇一律.如果没有变化也就无所谓统一了。正如单调音响和平淡的造型不可能表现明确的主题，不可能获得良好的效果。在汽

22、车造型中正是由于汽车各部分功能与形状的差异，存在许多重复、对比、呼应等等的形式才可以有机地把它们组织起来形成一个内容丰富的统一整体，表现出一定的主题。（1）重复：在汽车造型中往往出现一定形体、线条的重复。而正确地利用重复可以从中产生造型的呼应和一致，容易构成一定的主调形式。但是简单的重复易于形成单调、呆板，因为简单的重复没有变化，我们希望的重复是有变化的重复。有变化又有联系，既多样又统一。例如在车身的一定曲线或曲面形式，或楞线，浮雕凹凸的形式往往是一种有变化的重复，由此产生和谐统一的感觉2。（2）主调：造型的主调相当于一切艺术作品的主题，主题就是其艺术思想内容的反映。只有鲜明的主题，艺术作品才

23、会有强烈的感染力，才可以激起人们的心理反应。汽车造型效果给观看的人最明显的印象就是造型的主调，或曰基调。为了突出主调的效果，在造型中可以采用重复的手法，也可以采用对比的手法，或者用夸张的手法。而忌讳主次不分或形成两种均势的成分。否则，不可能在造型效果上给人以明确的印象。次要成分对主题只应起到烘托的作用。（3）对比与协调：为了显示一种主要的成分往往可以通过对比取得衬托的作用。对比的双方失去一方，矛盾就不再存在。可见对比在艺术技巧中的重要意义。在造型中对比的使用不可过分强烈，否则可能产生冲突对抗的效果，反而破坏了主要方面。在汽车造型中，例如车身前、中、后三段比例中，其中一段短小可能显得另外部分相对

24、地长大，这就是对比起到地作用。在处理局部造型时，往往可利用对比去衬托主要的成分，从而达到造型主调所需要的效果。协调是对比的反面，协调来源于确切合适的对比，如果没有对比，只求协调就可能造成单调的一致性，无从形成主调与统一的效果。在汽车造型中对比的艺术手法不只应用于形体上，而且色彩设计中也同样是这个道理。二、比例人对比例的感觉来源于实践中经常遇到的物质形体所存在的数量关系。如果使这些比例在艺术品中重复再现时，常常能使人易于接受和理解，反之与之相差悬殊的比例关系则使人感到生疏突然，较难适应。但是在汽车设计中形成的比例概念多数是从汽车的性能、结构、制造工艺等要求经过总布置的安排而确定下来的。如汽车外形

25、的基本尺寸轴距、总长、总宽、总高、前悬、后悬的长度以及车本身中车窗与裙部高度，前、中、后三段长度等的比例。事实上这些比例的形成与确定并非出自造型设计，而常常会在造型设计时发现某些从视觉上不合适的比例关系。为了使汽车获得匀称的比例，造型设计师应与总布置设计师一起对上述基本尺寸进行适当调整，以形成各种比例关系的联系协调。还应作出若干方案进行比较选择。三、均衡与稳定1均衡量造型艺术中的均衡是指艺术品各部分形象的分布情况的平衡感。这种均衡感并不能从单纯的物体重量或体积直接产生的平衡而取得，而更重要的是从视觉感受的分量分布取得。应当注意，均衡决不是主次不分，一律平等对待。相反，在造型设计中应尽力避免如此

26、。恰当的对比也可以形成均衡感，因为对比使主题更显示其在全局上的主要作用，得到更好的均衡感。2稳定造型设计中要求稳定感是为了使人产生不致倾倒的感觉，由此而感到安祥、轻松。对于汽车，作为高速运动的物体的形象如果没有稳定感是难以令人接受的。这一点和物理学的客观规律是完全一致的，只有稳定的物体才可能调整运动。对称的造型是有助力于稳定感的形式之一，但在汽车造型中由于汽车结构、附件布置有时不可能全部对称。事实上造型对于对称的追求只是相对的，有时由于产品结构上的局限而无法取得造型上的对称效果，则可采用浮雕、色彩或装饰上的手法形成视觉上的均衡感。在汽车造型中有时过分的表现对称会导致呆板，所以胡很多车型上将水箱

27、面罩上的标志或附件的布置有意形成一定的变化，但这以不破坏均衡而改善过分呆板的局面为限。四.审美观点还有一个非常重要的，而有常被人忽视的方面，就是人的精神因素审美观点。而人的这一因素是与他民族文化、国家历史、社会背景、生活环境及个人修养等成分密切相关的。中华民族有五千年的文明历史，有非常丰厚的文化底蕴和灿烂的文明。“中庸”和“和”的思想从古到今始终是我们的文化、艺术和设计思想的精髓。儒家“中庸”的思想就是不管部分如何变化，由内到外、自始自终都有一条主线贯穿其中，它提供了一种整体、全局、综合看待事物的思想3。“天有时、地有气，材有美，工有巧，合此四者，然后可以为良”，古代这种系统的、整体的工艺观、

28、设计思想在今天仍然适用。这一思想反映了中国的造型艺术是一种整体艺术，它是各种艺术、技术的有机结合体。这种思想体现在造型艺术上强调结构上要前后左右布局呈现均齐的势态，结构严谨、方正、井井有条、严肃、稳定的艺术效应。尊礼文化的封建造型艺术重文质彬彬的“君子之风”和“重质轻饰”，这种延续下来的社会心理使中国人比较接受规整、严肃、稳定的汽车造型。由于德国式汽车造型的设计严谨、功能之上等设计特点比较符合中国人的社会心理，使得德国产的大众系列车在中国比美国、意大利、韩国车好卖得多。上图的“宝来”汽车其造型有方有圆，暗应国人天圆地方之说，其审美颇合我国人审美之情趣，更寓意一种和气生财的“中庸”之道。号称中国

29、第一辆驾驶者之车宝来强调了驾驶的乐趣，强劲的动力内敛于稳重大气的外型之下，将运动型和公务型车的优点融合到了一起，也是体现了一种“中庸”之道。道家“和”的思想反映了中国人的“天人和一”、“亲近自然”的情感与看待事物、创造事物的准则。它反映在造型艺术上是要重视自然美与人工美的有机结合，老庄进一步提出了“天道运而无所积，故万物成”、“朴素而天下莫能与之美”的思想。这一思想明确强调了“道”的功能，人工活动不能破坏事物“朴素”的内在功能要求，造型的适用性居第一位，造型的人工装饰居第二位。庄子美学讲究自然、恬淡、朴素，并认为美应以天地事物自然本性为榜样；表现在汽车造型上就是选择的材料要体现自然的本性、自然

30、美，因此现在很多高档一点的汽车其内在都尽量多使用木制品或仿木头纹样的塑料制品，来提高人与车的亲近系数。 以上的这些中国人的传统文化中的思想流传了几千年，潜移默化形成了一种集体无意识。设计师也是这种无意识中的一员，不过是他比其他人能敏锐的观察、更好的表现出来而已2.2 空气动力学的应用一、空气动力学的基本概念 空气阻力 众所周知，车速越快阻力越大，空气阻力与汽车速度的平方成正比。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大，会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。据测试，一辆以每小时100公里速度行驶的汽车，发动机输出功率的百分之八十将被用来克服空气阻力，减少空气阻力就能有效地改善汽车的行驶经济性

31、，因此轿车的设计师非常重视空气动力学。在介绍轿车性能的文章上经常出现的“空气阻力系数”就是空气动力学的专用名词之一，也是衡量现代轿车性能的参数之一。 空气阻力系数 汽车在行驶中由于空气阻力的作用，围绕着汽车重心同时产生纵向，侧向和垂直等三个方向的空气动力量，对高速行驶的汽车都会产生不同的影响，其中纵向空气力量是最大的空气阻力，大约占整体空气阻力的百分之八十以上。它的系数值是由风洞测试得出来的，与汽车上的合成气流速度形成的动压力有密切关系。当车身投影尺寸相同，车身外形的不同或车身表面处理的不同而造成空气动压值不同，其空气阻力系数也会不同。由于空气阻力与空气阻力系数成正比关系，现代轿车为了减少空气

32、阻力就必须要考虑降低空气阻力系数。从50年代到70年代初，轿车的空气阻力系数维持在0.4至0.6之间。二、汽车外形的演变与空气动力学的关系 走近汽车，首先会被它的外貌吸引。神采各异的面孔是怎样演变过来的？ 最初生产的汽车是篷体的，像马车，只不过车的动力由马匹改为内燃机。后来篷体改为厢体，厢体是矩形的，人们称它为箱型。早在20世纪初大规模生产的福特T型汽车就是一种箱型汽车，它奠定了以后汽车的基本造型。 随着汽车速度的增加，风阻问题提到了设计日程上来，尤其是讲究速度的小型汽车。1空气阻力的五个组成部分平常说的风阻大都是指汽车的外部与气流作用产生的阻力。实际上，流经汽车内部的气流也对汽车的行驶构成阻

33、力。研究表明，作用在汽车上的阻力是由5个部分组成的。 a、外型阻力，指汽车前部的正压力和车身后部的负压力之差形成的阻力，约占整个空气阻力的58%； b、干扰阻力，指汽车表面突出的零件，如保险杠、后视镜、前牌照、排水槽、底盘传动机构等引起气流互相干扰产生的阻力，约占整个空气阻力的14%； c、内部阻力，指汽车内部通风气流、冷却发动机的气流等造成的阻力，约占整个空气阻力的12%； d、由高速行驶产生的升力所造成的阻力，约占整个空气阻力的7%； e、空气相对车身流动的摩擦力，约占整个空气阻力的9%； 2. 降低风阻的主要方法降低风阻有两个主要的办法，减少迎风面积和采用流线形状。降低车厢高度可以有效地

34、减少迎风面积，例如人们所称的船型车身形状，分有发动机舱、乘员舱和行李舱，象驾驶舱建在甲板上的船，增加长度，降低高度，有效减少迎风面积。我们知道，作为乘载工具，迎风面积的减少是有限的，一种称为楔型的高速汽车在减少迎风面积方面可谓是登峰造极，但是楔形的运载空间很小，多作为赛车。 而流线型则可以减少空气流经车身时产生的涡流，从而减少阻力。例如甲壳虫形状的汽车，就具有比较明显的流线形状，典型代表是德国大众汽车厂生产的甲壳虫 车。人们寄希望于流线型，但是，流线型同样不是汽车的理想外型。人们常用的是流线型的各种变形，如斜背式、鱼形、滴水形或者是它们的某种组合。 所以说，流线型不是特定的车型。流线型是指空气

35、流过不产生旋涡的理想形状，流线型应用的最高境界是飞机的机翼。上述的甲虫型、鱼型、楔型、滴水型都具有不同程度的流线型特征，但是作为以运载为主要目的的陆路运输工具，绝对的流线型是不现实的。流线型也有它的弊病，就是高速行驶时会产生升力，影响驾驶稳定性。为了克服这个弊病，设计师还要在车身上安装导流板和扰流板。 能源危机后，各国为了进一步节约能源，降低油耗，都致力于降低空气阻力系数，现在的轿车空气阻力系数一般在0.28至0.4之间。 据试验表明，空气阻力系数每降低百分之十，燃油节省百分之七左右。曾有人对两种相同质量，相同尺寸，但具有不同空气阻力系数(分别是0.44和0.25)的轿车进行比较，以每小时88

36、公里的时速行驶了100公里，燃油消耗后者比前者节约了1.7公升4。考察轿车车形的发展史，从本世纪初的福特T型箱式车身到30年代中型的甲虫型车身，从甲虫型车身到50年代的船型车身，从船型车身到80年代的楔型车身，直到今天的轿车车身模式，每一种车身外形的出现，都不是某一时期单纯的工业设计的产物，而是伴随着现代空气动力学技术的进步而发展的。空气阻力系数在过去的轿车手册中从未出现过，今天则是介绍轿车的常用术语之一，成为人们十分关注的一种参数了。三、导流板与扰流板 现代轿车的经常时速已达100公里左右，最高时速更达200公里以上，因此轿车的车身设计既要服从空气动力学，要有尽量低的空阻系数，又要采取措施，

37、在车身的前后端安装导流板和扰流板，以保证轿车的行驶安全。 在空气动力学上，有法国物理学家贝尔努依证明的一条理论：空气流速的速度与压力成反比。也就是说，空气流速越快，压力越小；空气流速越慢，压力越大。例如飞机的机翼是上面呈正抛物形，气流较快；下面平滑，气流较慢，形成了机翼下压力大于上压力，产生了升力5。如果轿车外型与机翼横截面形状相似，在高速行驶中由于车身上下两面的气流压力不同，下面大上面小，这种压力差必然会产生一种上升力，车速越快压力差越大，上升力也就越大。这种上升力也是空气阻力的一种，汽车工程界称为诱导阻力，约占整车空气阻力的7%，虽然比例较小，但危害很大。其它空气阻力只是消耗轿车的动力，这

38、个阻力不但消耗动力，还会产生承托力危害轿车的行驶安全。因为当轿车时速达到一定的数值时，升力就会克服车重而将车子向上托起，减少了车轮与地面的附着力，使车子发飘，造成行驶稳定性变差。 为了减少轿车在高速行驶时所产生的升力，汽车设计师除了在轿车外型方面做了改进，将车身整体向前下方倾斜而在前轮上产生向下的压力，将车尾改为短平，减少从车顶向后部作用的负气压而防止后轮飘浮外，还在轿车前端的保险杠下方装上向下倾斜的连接板。连接板与车身前裙板联成一体，中间开有合适的进风口加大气流度，减低车底气压，这种连接板称为导流板。在轿车行李箱盖上后端做成象鸭尾似的突出物，将从车顶冲下来的气流阻滞一下形成向下的作用力，这种

39、突出物称为扰流板。 还有一种扰流板是人们受到飞机机翼的启发而产生的，就是在轿车的尾端上安装一个与水平方向呈一定角度的平行板，这个平行板的横截面与机翼的横截面相同，只是反过来安装，平滑面在上，抛物面在下，这样车子在行驶中会产生与升力同样性质的作用力，只是方向相反，利用这个向下的力来抵消车身上的升力，从而保障了行车的安全。这种扰流板一般安装在时速比较高的轿跑车上（参阅图示轿车）6。目前不少轿车都装有导流板和扰流板，藉以提高轿车的性能。四、车身外型设计的两对矛盾 首先，乘驾舒适需要足够的车内空间，而要得到宽敞的空间就要增加汽车外型的尺寸。汽车的外型尺寸，尤其是横截面尺寸的增加，势必增加汽车的迎风面积

40、，直接影响汽车的风阻系数。这样，舒适性与动力性就构成了一对矛盾。这对矛盾在汽车的速度比较低的时候影响不大，早期的汽车基本上是箱式的，汽车的外型完全根据内部的需要来设计。 随着汽车技术的发展，汽车的速度越来越高，风阻的矛盾就越来越突出。研究表明，随着速度的增加，路面阻力增加很小而风阻增加却很大。一般的箱式车，车速在每小时30公里以下时，消耗在路面阻力上的功率大于克服风阻所消耗的功率。而在这个速度以上，消耗在风阻上的功率就急剧增加。到了每小时70公里左右的速度，克服风阻所需要的功率就会超过路面阻力。如果速度超过每小时100公里，绝大部分的功率就消耗在克服风阻上了7。 风阻的主要因素有两大方面，一是

41、迎风面积，二是涡流。减少迎风面积的主要措施是减低车厢的高度。减少车厢的宽度虽然也能减少横截面的面积，但一般情况下效果不如减少高度显著。为了保留足够的内部空间，保证有舒适的乘坐空间，汽车的截面是不可以随意减少的。为了进一步减低风阻，就要从减少汽车行驶中产生的涡流入手。 我们在大街上常常看到一些大货车驶过后，马路上的尘土、纸屑打着转满天飞，这就是汽车行驶搅动空气形成的涡流。汽车的前挡风玻璃、车顶、车侧、车后都可以产生涡流。研究涡流最有效的手段是风洞试验，汽车模型静止于隧道型空间中，车身周围是高速流动的空气，这样来模拟汽车高速行驶的条件。通过安装在车身各部分的传感装置测量空气的运动。从而了解涡流的运

42、动情况。研究表明，具有流线型车身的汽车抗涡流的性能最好。 流线型车身的纵截面与飞机机翼的的形状相似，高速运动时会产生升力，对行驶稳定性产生负面作用。这就产生了第二对矛盾，即动力性与安全性的矛盾。为了增加稳定性，现代汽车车身造型在流线型的基础上不断改进，车身重心前移、前低后高、增加尾部纵截面的相对面积、增加搅流板等等。 舒适性与动力性、动力性与稳定性，如何解决这两对矛盾构成车身设计历史的主流话题。汽车的车身从箱型、甲壳虫型发展到船型、楔型和现在的滴水型，以及在这些形状基础上的许多变种，其内在的驱动力就是这两对矛盾的平衡过程。汽车车身的设计工作流程，也从单纯的由内向外发展到由外向内、内外结合的方式

43、，向更加人性化的方向不断发展。第三章 造型设计的手法和技巧采用平行、垂直、放射、曲率相等、曲率相似等线型将车身有机地组织起来。除了希望汽车具有活动外形感外，还希望外形美观、协调和丰富多彩。3.1 在汽车上采用重复的形样和线条采用一些重复的零件（如窗及窗框等），能使汽车各部分更加协调和统一。缺点：这种标准零件的重复，多为精确的重复，容易给人单调之感，且动感也差。3.2 采用有组织的线条汽车线型组织多采用既使车身的线条丰富多采，又能构成生动形象的形体。如汽车前围、前后风窗、侧窗的比例划分，相互平行的曲线也屡见不鲜。例曲线的应用在车身上采用比例曲线，对美化汽车的艺术形象有很大作用。采用“车身制表面”

44、工作，在同一零件的曲面上将会有很多比例曲线使零件更为完整。汽车各个部分可以用比例曲线进行呼应。图a)是轿车前翼子板切口的侧面形状。为使后翼子板切口形状与之呼应，可用改变Y座标的比例的方法来获得一条比例曲线（图b）。前后两翼子板切口曲线达到了既有重复，又有变化的效果。线型的组织应使整车协调，力求避免某个局部出现线型紊乱和不协调现象。第四章 中国文化对汽车造型设计的影响5.1 谐音”“借用”“引申”等的应用 在中国传统造型艺术文化中，人们自古以来十分重视在造型艺术中用“谐音”、“借用”、“引申”等方式来发挥寓意象征的力量。在中国人的观念中，缺乏寓意的造型是没有任何意义的。这种寄祥瑞于物、物我相应的

45、方式也是中国传统文化中“天人合一”的表现之一，在汽车设计中应放到重要的位置上来。 （1）“谐音”的运用 在中国传统文化中，对事物取名时讲究信、达、雅，喜欢用“谐音”的方式来祈求吉祥如意或获得力量。这一点在汽车厂商在给汽车取名时尤其突出。如大众“宝来”汽车其原型车是BORA，来自意大利语，是风暴的意思。同样的BORA轿车，在引进入中国市场上时有两个名字：“宝来”和“跑乐”。惟一不同的是，宝来来自一汽大众，跑乐则是来自德国大众的进口车。 “宝来”是中国传统文化中非常吉祥的名称，有进财的意味，对该车的销售起到非常好的推广作用。而“跑乐”却谐音“跑了”，有去财的意味，不利于品牌的推广。又如日本的凌志，

46、凌志有凌云之志的意思，而且暗合苏东坡在前赤壁赋里表现的凭虚御风、飘飘乎不知其所止的那种意境，适合中国人的理解和欣赏习惯。而其改名为雷克萨斯，缺乏一种东方文化的意境就成为败笔。 （2）“借用”的运用 在中国传统文化中，喜欢用“借用”的方式来寓意内涵。许多人工物的造型特征来源于自然物的抽象或者是来源于其他一些已沉淀的人们喜闻乐见的物的造型特征。如泛亚设计的一款概念车鲲鹏（如图2），其侧面酷似一尾游动着的鱼的形象，仿鱼眼车灯、鱼鳍把手等局部元素也无不惟妙惟肖地展现了鱼的低风阻流线型外观和简洁动感的特点。同时，贯穿整部概念车的突破性的超大面积前窗、天窗和后窗的设计，不但使得七人座的驾驶乘坐空间视野开阔明亮，更展现了设计师新锐的设计创意和领先时代的创作理念。又如京剧艺术中脸谱的造型元素是人们喜闻乐见的造型特征，中意客车（如图3）将这一元素运用其中，就成为充满灵性的有生命之物。 （3）“引申”的运用 在传统造型艺术文化中十分重视用他物的品质来“引申”发挥寓意象征的力量。如泛亚设计的一款概念车“畅意”，它以独特的方式诠释了“中国文化，中国车”的设计理念。如意状的副仪表板设计是内饰最大的亮点。如意