汽车车身造型技术及其新进展.docx

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汽车车身造型技术及其新进展

汽车车身造型技术及其新进展

机自04班

岳盼薇

学号2010011080

中文摘要：

随着汽车行业的发展,汽车车身发展也历经了结构、性能、外形、安全节能与环保等几个发展阶段。

对汽车车身的研究最终目的是降低汽车燃油消耗量、提高汽车加速度和最大行驶速度。

具体包括气动力、气动力矩、汽车空气动力稳定性、汽车表面三维流场和表面压强以及汽车外形局部动力学特征等,并通过汽车的车身造型予以体现。

而我国也在车身的制造方面也有了重大的突破。

关键词：

形态、质地、色彩、人机关系，油耗低，速度快，突破

正文：

开始时的汽车车身是根据马车的外形改装而成的，当时并没有考虑速度以及外观等因素。

但是由人力畜力进化到机动化已经是一个很大的进步。

这是值得肯定的。

后来继而出现了箱型汽车，甲壳虫型汽车，船型汽车，鱼型汽车进而到楔形汽车。

从汽车外形的发展我们可以看出，人们正在逐步改善汽车的车身，尽最大努力打造出油耗低，速度快，安全系数高的终极汽车。

下面我们就汽车造型技术及其新进展进行系统的分析。

学工科的学生都知道，设计汽车车身和空气动力学是密不可分的关系。

提到车身就会想到它会不会影响速度，外观好不好看这两方面。

其实大多数人也是着眼于这两点。

把技术问题和美学问题杂糅在一起,使车身造型设计科学、先进,具有前瞻性,符合汽车造型国际流行标准,还要体现汽车空气动力学的最新研究成果。

由图所示汽车车身的设计也是致力于降低汽车阻力系数这方面的，自马车型到箱型,由甲壳虫及船型以及鱼型向楔型的转变,也正是体现了这一点。

并且汽车变得越来越美观:

流畅自然的线条圆滑简洁的过渡，可以说,现今外表呈楔型的汽车已经是很理想的车型了。

但是在追求个性、高效的今天,外形及其关联的气动阻力依然受制于高速安全性、经济性、操纵稳定性这几个方面。

理论基础

（1）理想空气动力学模型

空气动力学的研究发现,圆头在前、尖端在后的雨滴、泪珠状的形体最易于通过气流·然而飞机与汽车都不可能与其形似,对于汽车,必须充分考虑与地面接触部分的影响,如下图

（2）升力

众所周知,由于汽车车身上部和下部气流流速不同,使车身上部和下部形成压力差,从而产生升力并产生纵倾力矩,直接影响汽车操纵稳定性和弱化汽车动力的发挥·

（3）空气阻力系数CD

“空气阻力系数”是衡量现代轿车性能的第一参数·汽车在行驶中,围绕着汽车重心产生纵向、侧向和垂直三个方向的气动力·其中纵向气动力是最大的空气阻力,并受制于空气阻力系数CD·20世纪50年代至70年代,空气阻力系数维持在

014～016之间·70年代,各国倾力降低CD值,使其维持在0128～014之间·一般测定汽车的CD值有风洞测试法·非风洞法则有滑行试验法、行驶功率平衡法等。

车身造型设计

车身造型包括形态、质地、色彩、人机关系等内涵,应尽量完满体现汽车的物质功能和精神功能,充分满足人们在实用和审美两个方面的需求·从美学观点出发,汽车造型一个是以其外在的感性形式所呈现出的形式美或艺术美,另一个是以其内在的理性形式所呈现出的技术美或科技美·一般的美学法则包括:

比例与尺寸、对称与均衡、稳定与轻巧、节奏与韵律、统一与变化、调和与对比、主从与重点、比拟与联想、单纯与风格等.如下图菲亚特公司生产的这款车的车型。

·

菲亚特BRAVE设计草图

未来车型的展望

面对日趋激烈的市场竞争,在满足空气动力性要求的前提下,车身造型更注重视觉效果,显现出艺术化、多样化和个性化的发展趋势·可以预见,未来汽车的造型将更为平滑、流畅、富有个性,甚至个人提出外形,如模仿宠物、凭空虚幻等·从

空气动力学出发外形设计也不会千篇一律,正如鸟和鱼都是流线型的,但我们并不会搞混金丝雀和秃鹰、金鱼和鲨鱼一样,只要不违反国家标准,不影响市容市貌,什么外形的汽车都有可能出现。

下面是我国汽车车型开发的新进展以及突破。

1．前期开发（概念设计）

（1）认识了前期开发的重要性

过去对产品的前期开发重视不够。

近年来随着改革开放的深入,与国外技术交流的增多，我国对产品的概念设计已有了认识上的提高，并正在工作实践中贯彻执行。

譬如，过去产品开发是从设计任务书开始的，而设计任务书的形式比较草率。

一些产品由于前期工作做的不充分，致使产品开发出来以后带着许多先天不足。

有些产品设计时只顾追求先进，投产时仍不具备条件，保证不了质量，甚至投产后还要下马。

CA141车投产时装卤素前大灯，后来因为寿命低而又被迫改为白炽灯。

现在开发的新产品比较注意先进性与可行性之间的关系。

为了提高灯具的水平，国内相关行业也在提高，注意到与主机厂的同步开发。

目前日本与德国的公司都在中国设厂，对国内的灯具行业是一个大的推动。

对于产品的形体要精心布置，现代汽车是一个多学科技术的集合体，就汽车车身而言，涉及到空气动力学、人机学、结构力学、机械工程学、材料学、美学等等。

（2）改进了设计流程

过去产品设计主要流程是美术效果图，1:

5～1:

1油泥模型，主图板，产品图，样板，主模型，提供给工艺制造部门的主要依据是图纸、样板、主模型。

车身曲面的表达是用制表面的方法，手工绘制。

现在的产品设计比过去有很大提高，由计算机的辅助，已不再绘制过去那样1:

1主图板了。

已把设计师从繁重的主图板工作中解放出来。

80年代一汽引进了日本三菱公司的FK驾驶室技术，那时过渡到线图，线图绘制在薄膜板上，可以站着画，画好图可以卷起来，可以复制传递给下道工序。

现在又有提高，把二维制图推进到三维建模上，有了计算机的三维电子模型，再转换成必要的二维图纸。

这样三维数据可以输出绘后序工程。

这一程序上的变化，改变了过去设计与工艺的串行工作的方法，使后序工程有可能提前介人，向并行工程迈了一大步。

（3）推行并行工程和价值工程，编制产品开发的网络计划

在引进三菱FK驾驶室技术时，学习了并行工程中如何编制网络计划，加强了部门之间的组织管理，合理交叉，一汽编制了CA151K的网络计划，从设计到投产列出了整个日程安排，对缩短产品开发周期起到一定推动作用。

从设计环节入手，实行成本控制。

一汽翻译出版了《价值工程》一书，并专门请该书作者石原先生来厂讲学。

汽研所产品规划室与厂成本科共同研究如何降低成本实现质量控制，正确处理使用价值与成本的关系。

过去解放牌汽车的车箱要加保险架，因为增加成本而不能通过。

驾驶室底板温度过高，用户要求增加地毯，也因增加成本而不能实现。

当然这些措施最终还是实现了，主要是认识不能统一，在市场竞争的大环境下，这些问题都迎刃而解，其根本原因是认识到用户是上帝。

（4）产品在循环改进中逐渐走向成熟

过去对产品试制常说第几轮试制。

美国福特公司也曾介绍过他们的4C（四个循环，4Circle），对这四个循环可以这么说：

市场销售的信息、用户的要求是产品设计的出发点；而产品设计的成果又是销售的起点；产品在循环改进中完善成熟。

其他公司也介绍过三轮试制、两轮批量试制、试验的产品开发过程，最后是大量生产。

这种循环往复的改进过程，是设计的出发点，设计不是凭空想出来的，产品一定要经得起用户的检验，这样的产品才有竞争力。

2．造型技术的提高

产品的形象好坏，造型的优劣起决定作用。

第一届年会以来一汽推出许多新产品，国内其它厂家也都有不错的新产品问世。

这和造型水平的提高有关，具体表现在以下几点：

（1）继承与创新

（2）时代感

（3）造型技法的提高

（4）造型手段、造型材料

3．结构设计

（1）取消了主图板

过去产品设计，车身绘图的基础就是主图板。

只有主图板画好了才能出产品图，取样板。

但是主图板是1:

1原车大小，而且是二维制图，侧视图、俯视图、正视图分别绘制，求点求线相互投影非常困难，车身表面曲线又是由许多点组成，曲线板只好平放才能绘制，人只好趴在上面，非常辛苦。

现在有了塑料薄膜，可分头绘画，有了计算机辅助，在计算机上可以实现三维设计。

完全可以取代主图板的功能，计算机的制图精度比人工绘制精度高，主图板的精度是0.25mm，而计算机可以达到0.1mm。

（2）结构设计水平的提高

随着科技的进步，大型多工位压床的诞生，可以使结构零件尺寸加大，分块数减少，可以减少焊接工作量。

现代轿车车身，采取整块侧围，提高门与门洞的配合精度。

从设计入手，合并零件、合并功能，是最好的途径。

譬如，有的车把水箱面罩与保险杠合并到一起，大大减少零件数，提高装配精度。

流水槽采取埋入式结构，改善了外观，减少噪声，也是可取的设计。

（3）系列化设计技术

在产品开发初期，制定基本型以外的变型计划，可以为企业节省大量资金，为用户多提供产品品种。

（4）设计与后序工程的结合

在当代产品设计中，已不像过去那种串行工程那样，设计完了再传给下道工序，设计未完，后序工作无法介入。

现在在计算机上进行，有条件随时将设计结果传递给下道工序，工艺人员也可提前与设计人员讨论结构，从设计之初就得以改进工艺性。

有了线图，经拷贝之后工艺人员在上面继续画模具线图、夹具线图，可以同时开展工作。

（5）选材设计

过去设计选材受国产材料质量限制，品种有限，现在情况好多了。

材料种类由过去08钢、08A1，又增加镀锌板、高强度低合金板，厚度由多用的1.0～1.2mm降低为0.8、0.9、1.0mm，个别为1.2mm。

非金属材料也有较大增长。

驾驶室内软化设计，座椅、保险杠采用塑料件、SMC件增多。

几年来国内采用玻璃钢制作车身及零件有一定发展，当然与国外相比还远远不够。

4．人机工程的应用

在汽车设计中，应用人机学的研究成果有了进步。

过去在进行车身布置中经验不足，近几年有一定的实践。

中国人体尺寸标准已经公布数据。

随着轿车的普及，空调装置装备率的提高，车用空调的生产与协作配套也比较容易。

内饰软化材料的配套水平提高，材料的色彩丰富、透气性、阻燃性、纹理更适应用户的要求。

座椅的弹性特性的改进，有的厂家还直接引用国外先进产品，合资建厂为国内配套创造良好条件，改变了过去有设计无法配套的局面。

在安全性方面，安全带已普遍在轿车安装，国内生产的诸多中高级轿车装安全气囊也在实施中。

5．CAD／CAM／CAE／CAPP技术的应用

十多年来我国在计算机辅助设计方面，有很大进步。

几大集团公司和研究单位，都先后装备了不少软件和硬件，改变了过去手工绘图的局面。

6．车身试验

车身试验也增添设备，空调试验室、安全带试验台已投入使用，MTS强度振动试验台，在产品快速试验中发挥重要作用。

1999年在长春汽车研究所完成了汽车碰撞室的建设并投入使用，对于检验车身的结构强度、刚度、安全气囊的效用的研究提供了必要的条件。

7．技术交流与人才培养

十几年来，我国与发达的汽车生产国签订不少技术转让合同。

各厂都派出不同层次的技术人员到国外实习，培训了相当多的技术骨干。

车身队伍也发生较大变化，一是队伍年轻化，完成新老交替。

二是人数增加一倍以上，一汽汽车研究所车身设计人员由66人增加至144人，由2个设计室，扩展到7个科室（车身设计科、轿车车身设计科、CAD室、车身实验室、非金属室、造型室及组织管理科），工装设计与工装制造的队伍也有较大变化与发展。

8．法规与标准

车身设计离不开贯彻标准与有关法规。

在我国标准不完善的情况下，参照国际标准：

SAE、ISO、FMVSS、JIS、EEC、ECE等标准，制定载重车驾驶室尺寸标准、中国人体尺寸标准、车身制图标准、安全带标准等，对产品设计起到了指导作用，并为向国际接轨打下基础。

二、与国外汽车车身设计技术的差距

1．概念设计的理念尚未在车身开发中全面系统实施

2．车身造型差距较大　

3．车身结构设计尚需要经验及设计数据资料积累　

4．车身附件设计尚未规范化　

5．模型与样车制作仅仅是与世界先进接轨

6．车身试验规模尚小

7．车身开发队伍尚需提高

结论

1.汽车车身研究呈现把汽车空气动力学和车身造型更加紧密结合起来进行研究的特点。

2.未来汽车车身的造型将更为平滑、流畅、富有个性。

3.汽车车身的设计将会着力于外观新颖以及耗油低这两大方向。

4.我国在车身设计这方面也会从沿袭国外慢慢转为自我研发。

参考文献:

[1]万丽荣,曹庆良·现代汽车造型设计分析[J]·山东科技大

学学报。

[2]黄余平·百年汽车图集[M]·北京:

人民交通出版社,

1986,213–218。

[3]黄向东·汽车空气动力学与车身造型[M]·北京:

人民交通

出版社,2000。

[4]付立敏·汽车空气动力学[M]·北京:

机械工业出版社。