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论文汽车车身的发展研究
毕业设计
汽车车身的发展研究
系别:
专业：
学号：
学生姓名：
指导教师：
二零一三年五月
摘要
随着经济发展和社会的不断发展，汽车作为一种交通工具在人类社会中已经承担了不可替代的角色。
汽车不仅是一种运载工具，还给人带来精神享受。
它首先是功能产品，具有满足行走和运载的实用价值，同时它也是艺术产品，有美得品质，满足或者迎合社会的艺术需求，其美学价值在于其内外的形态给人们视觉和触觉上带来享受。
汽车也是一种高价、耐用且长时间呈现在人们眼前引人注目的大型的、能行走的、载客承物的机械产品。
所以，其艺术形态美与社会和经济的和谐就显得格外重要，已成为其是否受人欢迎、设计是否成功的关键因素之一。
汽车的车身的发展，是产品的物质功能和物质技术条件的综合体现，造型的艺术性是为了满足人们对产品的欣赏要求，表现和突出产品的功能特点，在开发中求得人—车—环境的统一、和谐与协调，使其既有优良的使用性能，又有优美的外观造型，迎合市场需求，在市场竞争中，立于不败之地。
关键词：
汽车车身造型；空气动力学；人机工程学；色彩美学；中国元素；民族；时代感
目录
摘要……………………………………………………………………2
目录……………………………………………………………………3
绪论……………………………………………………………………4
第一章探究色彩美学在汽车车身造型设计中的应用………...5
1.1色彩学基本概念……………………………………………………………………..5
1.2色与光……………………………………………………………………………….5
1.3汽车色彩的种类…………………………………………………………………….5
1.4影响汽车色彩设计的因素………………………………………………………….6
1.5色彩美学在汽车油泥模型装饰中的运用.................................................................9
1.6总结.............................................................................................................................9
第二章第二章汽车车身与空气动力学................9
2.1汽车空气动力学的作用及其重要性………………………………………………9
2.2汽车空气动力学的研究内容……………………………………………………..10
2.3汽车空气动力学的形成与发展…………………………………………………..10
第三章汽车车身造型与中国元素…………………………14
3.1形而上的设计思想……………………………………………………..14
3.2民族元素的具体分析及提炼…………………………………………..15
3.3总结……………………………………………………………………..16
第四章浅析人机工程学与汽车车身发展的关系................16
4.1关于人机工程学........................................................................................................16
4.2人机工程学与汽车车身演变的关系........................................................................17
4.3人机工程学在汽车油泥模型制作中的应用............................................................17
4.4总结…………………………………………………………………………………19
第五章现代轿车车架结构现状与技术发展…………..19
5.1轿车车架的发展概况………………………………………………………………19
5.2轿车车架的类型……………………………………………………………………19
5.3车架和承载式车身的特性分析……………………………………………………20
5.4现代轿车车架设计制造技术的发展………………………………………………21
5.5铝合金材料的应用…………………………………………………………………21
5.6总结…………………………………………………………………………………22
第六章在汽车车身发展中如何表现民族风格和时代感…….22
第七章如何评价一辆汽车的造型——以长安曼造型客车为例
第八章汽车车身的发展研究总结................................................25
参考文献………………………………………………………………………….25
致谢……………………………………………………………………………….26
绪论
汽车造型设计是一门科学与艺术相结合的专业，它涉及很多门类的科学领域，如人机工程学、空气动力学、材料学、制造工艺学、经济学、商业心理学、环境学等。
物质功能是产品的用途和功用，是汽车造型的目的，也是赖以生存的根本所在。
我们研究汽车的造型是为了从产品形式上考虑到如何满足人们的心理和生理上的需要，使产品达到科学与艺术的高度统一，成为具有时代感的现代工业产品，满足社会生产和人们物质文明、精神文明的需要。
所以研究汽车车身造型的发展在将来的学习和工作中具有响当重要的地位。
第一章探究色彩美学在汽车车身造型设计中的应用
摘要：
色彩学在汽车车身造型设计中的运用，已经越来越被人们认识和重视，成为一个新的研究领域。
人们关注的车身颜色，也不仅仅从美观考虑，汽车的颜色，不论对使用者还是对外界，或对车辆的视觉感都非常重要。
本文以探究色彩学对汽车造型设计的影响为目的，讲述了色彩学基本概念，色与光的关系，汽车色彩的种类，影响汽车色彩设计的因素和色彩学在汽车油泥模型装饰中的运用，阐述了色彩对汽车的重要意义。
关键字：
概念、汽车色彩、影响因素、模型色彩
前言：
汽车不仅是一种地面交通工具，也是一种现代社会的装饰品，它优美的造型和靓丽的色彩给人类带来美的享受。
能否满足汽车高速、安全和舒适等基本要求，是评价汽车造型美的客观标准。
汽车色彩不仅是汽车外表包装和品牌识别的标志，也包含着消费心理、文化背景、个性风格等诸多因素。
在汽车外形日趋同化的今天，颜色已经成为区别轿车造型的关键因素之一。
1.1色彩学基本概念
色彩学是指建立在二十世纪表色体系和定量的色彩调和理论上的一套色彩理论，是重要的基础科学之一。
其理论奠立者是德国化学家W·奥斯特瓦尔德（1855～1932）和美国画家Ａ·H·孟塞尔（1855～1918）。
色彩学是研究色彩产生、接受及其应用规律的科学。
它与透视学、艺术解剖学一起成为美术的基础理论。
由于形与色是物象与美术形象的两个基本外贸要素，因此，色彩学的研究及应用便成为美术理论首要的、基本的课题。
作为色彩学研究基础的主要是光学。
1.2色与光
“‘光’，从物理学的角度分析，它属于电磁波的一部分，是一种客观存在的物质。
电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、y射线等。
从视觉角度分析，光是指可见光。
不是所有的电磁波等能引起眼睛的视觉，人眼可见的波长范围仅仅是其中的极小部分，从780nm至380nm。
”[1]
可见光谱的波长范围单位：
nm
色彩
红
橙
黄
绿
蓝
紫
英文名
Red
Orange
Yellow
Green
Blue
Purple
波长
780~640
640~600
600~550
550~480
480~450
450~380
色样
1.3汽车色彩的种类
银色是最能反映汽车本质的颜色。
看见银色使人想起金属材料，这种颜色给人感觉整体感很强。
有调查显示，银色的汽车最具人气，银色也最具运动感。
白色给人以明快、活泼、大方的感觉。
白色是中间色，给人以清洁朴实的感觉，容易与外界环境相吻合而协调，白色车身耐脏，路上泥浆等污物溅上后不易看出。
另外，白色是膨胀色，容易使小车显大。
白色车相对中性，对性别要求不高。
黑色是一种矛盾的颜色，既代表保守和自尊，又代表新潮和性感，给人以庄重、尊贵、严肃的感觉。
黑色也是中间色，容易与外界环境相吻合，但黑色车身不耐脏。
黑色一直是公务车最受青睐的颜色，黑色高档车气派十足，但低档车最好最好不要选用黑色。
红色包括大红、枣红，给人以跳跃、兴奋、欢乐的感觉。
红色是膨胀色，同样可以使小车显大。
高速公路上的红色跑车，在阳光下感觉如同火焰掠过，非常提神。
红色是别致又理想的颜色，跑车和运动车型非常适合。
蓝色是安静的色调，但感觉非常收敛，个性不张扬，如同星球的深邃和大海的包容，但蓝色不耐脏。
黄色给人以欢快、温暖、活泼的感觉。
黄色是膨胀色，在环境视野中很显眼，跑车选用黄色非常适合。
粉红比较柔和，代表浪漫、温柔、健康。
一方面能将女性迷人的风韵展示出来，另一方面会给人柔弱的感觉。
是感情细腻、个性温柔的人喜欢的颜色。
绿色有较好的可视性，是大自然中森林的色彩，也是春天的色彩。
绿色的金属漆也一改以前冰冷的色调，以温暖的面貌出现，小车选绿色很有个性，但豪华车如果选绿色，则有点不伦不类的感觉。
巧克力色典雅中蕴含安定、沉静、平和、亲切等意象，给人情绪稳定、容易相处的感觉。
现在很多SUV车型喜欢用巧克力色，这正是因为巧克力色的这些特性，让人感觉温暖，有种被保护的感觉。
1.4影响汽车色彩设计的因素
汽车车身颜色斑斓十足，但是汽车色彩设计绝非随心所欲，一般要经过色彩研究、想像对象、色彩构成、用户评议、信息反馈、色彩初步确定、环境实验、色彩最终确定的一系列过程。
那么影响汽车色彩的因素有哪些？
本文从以下四点论述：
1.4.1、分析汽车自身结构如何影响汽车色彩设计
汽车进行色彩设计时,首先要根据汽车的线形风格特点决定汽车用色。
人们根据人心理试验测试,提出色彩与形状的概念,说明了某种形体如果将形体与人们对色彩所形成的这种造型感受相结合,那么更能体现出形体的特点。
客用汽车、电车等大型客车是在室外使用、经常流动、与人关系密切的交通工具。
为了行人安全、引人注意、减少车祸，并给乘客以安全、平稳、亲切的感觉，其色彩应选用明度较高的暖色或中性色。
如公共汽车和电车的外部色彩应具有各自明显的标示性特征，以便与其他车相区别。
长途公共汽车应与自然环境色有鲜明的对比，给人以活泼、跳跃、可爱的感受。
对于像小轿车这样的个人交通工具来说，由于每个人的爱好和要求差别较大，产品的商品性较强，其外部色彩的象征性、时代性、个性化较为明显。
色彩设计主要取决于小轿车的主要功能、使用的场合以及人对色彩欲望的差异性，因此，小轿车的色彩应该是多种多样、可供选择的。
一般，小轿车的色彩应该华丽、新颖、光亮、引人注目。
货车的外部色彩一般采用一种色，主要是强调货车的力度、稳定性等功能特征。
以前多采用低明度、低纯度的深色调，以适应耐脏的要求。
现代货车已采用一些明度较高的浅色调如乳白色、蓝色、浅灰色等，以适应货车作业环境上的变化，突出其现代感和社会文明。
专用汽车的外部色彩主要取决于它的特殊功能特征和习惯用色，如救护车用白色，消防车用红色，邮政车用绿色，军用车用绿色或迷彩色，清扫车和洒水车用乳白色或浅蓝色，赛车用对比强且具刺激性的色等。
工程车鉴于野外作业环境和作业性质的不同，其外部色彩一般采用与环境色对比强烈、明度和纯度较高的鲜明的颜色，如橙黄、桔红、鲜蓝、珍珠白等色，以点缀作业环境，给人以美的感受，改善心理上的单调感。
各种色彩在不同类型汽车中所占比例
小型客车和货
紧凑级和小型
中级轿车
豪华级/高级
银色
18.6%
30.3%
35.5%
31.5%
蓝色
13.5%
20.9%
19.7%
16.9%
黑色
6.7%
14.2%
15.5%
22.3%
灰色
3.5%
10.6%
11.5%
14.2%
红色
7.2%
8.9%
5.8%
3.5%
绿色
5.8%
5.5%
5.5%
4.8%
白色
39.0%
7.0%
3.6%
3.7%
米色
1.8%
0.3%
1.2%
1.3%
黄色
1.7%
1.2%
10名之外
10名之外
金色
10名之外
0.5%
0.4%
1.1%
橙色
1.0%
10名之外
0.6%
10名之外
1.4.2、分析消费者如何影响汽车色彩设计
人们购买汽车,是因为人对汽车有需求,美国心理学家亚伯拉罕·马斯洛在研究人类动机时，提出了著名的“需要理论”，他认为人的需要的层次,由最低级的需要开始,向高级的需要发展,呈阶梯形。
可分为五个基本层次：
生理需要、安全需要、社会需要（或者归属和爱的需要）、尊重需要、自我实现需要。
要进行汽车色彩设计,就应该按照人的需求进行设计。
一般来说,社会阶层较高的人群所选用的汽车色彩一般为深色,显得其高贵、稳重；社会阶层较低的人群,所选用的汽车色彩多为一些比较鲜艳、轻快、时尚的色彩,他们的社会地位使得这部分人群在心理上需要人们的关注,希望能充分表现自己的存在价值,鲜亮的色彩正好能满足他们的这种社会需求,满足普通人群的色彩取向。
同时车主性格也往往决定了车身颜色。
选择红色车的人，是潮流的追随者，他们注重自我，比较在意自己的社会形象。
选择黄色车的人，什么事情都喜欢自己做主。
喜欢绿色车的人，通常比较敏感。
喜欢蓝色车的人，凡事为人着想，头脑灵活，反应敏锐，但易给人冷漠的感觉。
选择黑色车的人，性格大多比较深沉。
喜欢白色的人同样表现出非凡的适应能力
1.4.3、分析地域环境如何影响汽车色彩设计
颜色的选择往往能显现不同国家地域文化的差异性。
日本国产轿车80%是白、黑和灰色的。
近年在日本国内畅销的车，其颜色绝大多数都不是彩色的。
日本流行色协会的广告部课长川村雅德认为：
“日本人喜欢无彩色。
”与此相对的是，20世纪60年代至70年代中叶。
当时日本的车多为红黄蓝等彩色，在经济高速增长时代，和彩电一样，彩色是富裕的象征。
但自1973年，第一次石油危机之后，人们开始不太喜欢颜色鲜艳的车了。
在泡沫经济时期的80年代，名为“超级白色”的赛车问世，给人的心理暗示是：
白色代表高级。
白色轿车一时间超过了80%。
德国人则越来越喜欢银灰色，从1995年的10%上升到2000年的33%。
红色汽车则越来越不受欢迎，1995年为22%，到2000年只为8%。
蓝色汽车的销售比例则基本保持不变，占24%左右。
黑色汽车的销售比例也呈上升趋势，占到18%左右。
在美国，据当地权威机构对汽车颜色市场份额的调查，蓝色汽车正逐渐取代绿色汽车成为汽车市场上的“新宠”。
美国涂料供货商PPG工业公司也声称，蓝色是非常重要的颜色。
但他们还看好大气、常见的红色，而且黄色已在运动和紧凑型轿车中流行起来。
通用汽车公司颜色流行趋势设计师克里斯托弗.维伯称，未来5年蓝色色调将成为汽车的主色调。
汽车颜色设计还应考虑不同经纬的日照量和地区的光强和湿度。
在低纬地区，比如南方的省份：
广州、海南等地，日照时间长，光强相对较强，因此车身的日照面与背面颜色反差很大，如采用柔和的中间色调就可消除这种反差。
而在高纬度地区，比如北方的省份：
黑龙江等地，日照时间短，光强相对较弱，车身的日照面与背面颜色反差小，可采用强烈的纯色以加强车身造型较果。
1.4.4、分析安全性如何影响汽车色彩设计
汽车颜色与交通安全密切相关。
有些颜色在汽车遭遇紧急危险时，起到加剧肇事的副作用；相反，还有一些颜色却从某种程度上减弱或者遏制车祸的发生。
车身颜色三大特性：
1、进退性：
进退性就是所谓前进色和后退色，例如，有红色、黄色、蓝色、绿色共4部轿车与观察者保持相同的距离，但是看上去似乎红色车和黄色车要离观察者近一些，而蓝色和绿色的轿车看上去离观察者较远。
这说明了红色和黄色是前进色，而蓝色和绿色就是后退色。
前进色的视认性较好。
2、膨缩性：
将相同车身涂上不同的颜色，会产生体积大小不同的感觉。
如黄色感觉大一些，有膨胀性，称膨胀色；而同样体积的蓝色、绿色感觉小一些，有收缩性，称收缩色。
膨胀色与收缩色视认效果不一样，据日本和美国车辆事故调查，发生事故的轿车中，蓝色和绿色的最多，黄色的最少。
3、明暗性：
颜色在人们视觉中的亮度是不同的，可分为明色和暗色。
红、黄为明色，暗色的车型看起来觉得小一些、远一些和模糊一些。
明色的视认性较好。
从安全角度考虑，轿车以视认性好的颜色为佳，有些视认性不太好的颜色，如果进行合理搭配，也可提高其视认性，如蓝色和白色相配，效果就大为改善。
视认性好的颜色安全性强，浅淡且鲜艳的车身颜色利于安全。
根据大陆汽车俱乐部针对5158起交通事故的统计数据，得到各种颜色车辆事故率排名如图所示。
从左到右事故率逐渐降低，颜色安全性逐渐升高。
黑色事故率最高，白色事故率最低。
其他颜色事故率由高到低依次是：
绿色、棕色、红色、蓝色和银灰色。
1.5色彩美学在汽车油泥模型装饰中的运用
汽车模型装饰中色彩的运用主要是贴膜和喷漆。
贴膜的颜色一般有深自然色、浅自然色、超自然色、海水绿、炭黑等。
喷漆颜色有哑光黑、哑光白、深灰、闪光银、钻石金、丹青、宝石绿、桔黄、红色、蓝色、浅紫等。
喷漆一般先决定车身颜色，汽车油泥模型中的车身颜色可以根据车型而定。
汽车本身颜色决定后，就要求其他的各部分结构的颜色包括贴膜颜色都要与车身颜色协调一致，这样才能浑然一体，美观和谐。
比如白色的车身，适合选用海水绿、超自然色、橄榄绿等颜色的贴膜。
纯蓝色、纯红色的车身适合选用超自然色的贴膜。
黑色车身适合选用橄榄绿、炭黑、深自然色等颜色。
1.6总结：
综上所述，更让我认识到色彩学在汽车车身设计领域举足轻重的地位，汽车车身颜色随着多方面原因不断变化，人们对汽车颜色也倾注越来越多的关注。
希望设计师对汽车车身色彩设计投入更多的研究，不仅考虑其装饰性，也从与车型相匹配的感觉、安全性和消费人群诸多角度考虑，使汽车更美观、更安全、更好的被人们利用到生活中去。
第二章汽车车身与空气动力学
1．1汽车空气动力学的作用及其重要性
Ø汽车空气动力学是研究汽车与空气运动之间相互作用规律以及气动力对汽车各种性能影响的一门学科。
Ø汽车空气动力特性是汽车的重要特性之一，它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性和安全性。
Ø设计空气动力特性良好的汽车，是提高汽车动力性、经济性的重要途径，而高速汽车的空气动力稳定性是汽车高速、安全行驶的前提条件。
Ø改善驾驶室的内流特性（发动机冷却系空气动力特性、驾驶室内通风及空调特性），在减阻的同时，提高发动机、制动器部件的效能，降低空气动力噪声，则是保障舒适性的前提。
1.2汽车空气动力学的研究内容
空气动力学涉及的汽车性能
使用性经济性安全性舒适性
最高车速燃油经济性侧风稳定性通风
尘土污染造价经济性高速操纵稳定性空调
发动机冷却材料经济性视野性空间
驱动性能
1.3汽车空气动力学的形成与发展
1.3.1汽车空气动力学的历史沿革
Ø汽车空气动力学是伴随着人们对汽车的完美艺术造型和卓越的性能之追求而逐渐形成和发展起来的。
Ø在汽车发明后的最初十几年，车速很低，空气动力学没有真正提到议事日程。
Ø空气动力学起源于研究道路车辆的气动阻力问题，但在航空航天领域发展迅速。
Ø最早按照空气动力学观点设计的汽车是1899年比利时人卡米勒.詹那兹设计的炮弹型汽车。
1.3.2汽车空气动力学发展的历史阶段
轿车的演变，反映了汽车空气动力学的发展过程。
Ø把空气动力学的概念和研究成果引入汽车设计中，形成独特的汽车空气动力学学科是从20世纪20年代开始的。
Ø在第一辆汽车发明后约25年，人们开始对汽车空气动力特性有了一定认识。
Ø最初只注意到降低空气阻力，随着车速的提高，人们开始注意到气动升力及侧风稳定性问题。
Ø近期汽车空气动力学的发展又注意了驾驶室内流、发动机冷却、空气动力噪声及消除车身上泥土附着等问题。
汽车空气动力学的发展历史表明，它是伴随着由于道路状况的变化和使用要求的提高而引起汽车造型的变化而发展起来的，可以说汽车造型变化的历史就是汽车空气动力学发展的历史。
汽车空气动力学
经历了如图所示的四个发展阶段
1.3.3汽车空气动力学设计
1.3.3.1空气动力学设计原则
汽车空气动力学设计的目的是在满足汽车结构设计、美学、人机工程学以及法规要求的同时，保证汽车具有良好的高速性能。
从汽车空气动力学的角度来看，其优化设计的准则可以总结
如下几点：
Ø在满足结构、乘坐舒适性要求的前提下，尽可能采用低阻“钝体”开发车身
Ø注重车身各局部的气动优化设计；
Ø在满足汽车功能要求的前提下，尽可能减少车身外漏附件，必要的车身外露附装件，必要的车身外露附装件也应当尽量使其流线型化；
Ø车身底板应可能平整光顺，或者完全覆盖起来；
Ø重视车身各内流的系统优化设计，以提高冷却效率和内流场品质；
Ø从设计和工艺上保证车身的左右完全对称，以避免外型气动侧力的产生
Ø通过造型或加装空气动力学附件，达到减小气动升力乃至产生负升力的目的；
Ø通过造型使车身侧风作用点（风压中心）位置略处于重心之后；或加装空气动力学附件，保证行驶方向稳定性；
Ø通过结构、外形设计、材料选择、制造工艺等综合手段，尽可能降低气动噪声；
Ø通过外流场设计以及轮腔和汽车底部气流控制，减少汽车表面尘土污染；
Ø巧妙地综合考虑气动造型和美学造型的协调与融合，避免外型设计的雷同化。
1.3.3.2最佳气动外形
完全从空气动力学观点来看，最佳的车身外型应如下图所示，归纳为以下几点：
（1）车身侧面
Ø尽量降低车身总高；
Ø离地间隙尽量小；
Ø前脸扁平，后端处理应尽量使阻力降低（采用切尾、加尾翼或采用鸭尾形）；
Ø发动机罩和顶盖尽良扁平；
Ø为确保方向稳定性加上尾翼
（2）车身正面
Ø宽而低的扁平型；
Ø采用无棱角的扁平和圆形过渡；
Ø当驾驶室要求有必要的棱角时，在腰线部位可装置倾斜的侧翼，使其圆滑过渡。
2、改善汽车空气动力特性的方法：
Ø把车身设计成楔形或快背式，车前端尽量降低，俯视图多呈半圆形，前风窗与发动机罩、顶盖与侧面的过渡部分圆滑光顺，前风窗与水平面的夹角一般在25°-33°之间；
Ø汽车设置前后扰流板等空气动力学附加装置；
Ø车身底面平滑化，或加设光滑底版；
Ø车身外表面尽量减少凹凸面和突起物，如门把手平滑化，风窗玻璃、门窗玻璃尽量与框平齐，雨水槽采用隐蔽式，车轮加外护罩，外后视镜加流线型护罩；
Ø控制发动机冷却气流，强制空气处于有利流动的状态，提高冷却性能，减小行驶阻力；
Ø车身细部形状最佳化，通过反复修改外形，达到最佳气动外形设计效果。
1.3.3.3轿车空气动力学设计
一、轿车前部气动造型设计
车头造型对气动阻力的影响举足轻重，对轿车而言，没有良好的头部造型，其它的气动造型就没有多大意义。
车头造型对气动阻力的影响因素很多，主要有：
车头边角、车头形状、车头高度、发动机罩与前风窗造型与夹角、前凸起唇以及保险杠的形状与位置、进气口大小、格栅形状。
（1）车头边角的影响
车头边角主要是车头上缘边角和横向两侧边角。
在设计中，尽量倒圆棱角，使外形接近流线型。
（2）车
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