除了美观还有科学轿车造型与空气动力学1精品版.docx
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除了美观还有科学轿车造型与空气动力学1精品版
除了美观还有科学轿车造型与空气动力学
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，因此轿车的设计师是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。
70年代能源危机后，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。
轿车外形设计
为了减少空气阻力系数，现代轿车的外形一般用园滑流畅的曲线去消隐车身上的转折线。
前围与侧围、前围、侧围与发动机罩，后围与侧围等地方均采用园滑过渡，发动机罩向前下倾，车尾后箱盖短而高翘，后冀子板向后收缩，挡风玻璃采用大曲面玻璃，且与车顶园滑过渡，前风窗与水平面的夹角一般在25度－33度之间，侧窗与车身相平，前后灯具、门手把嵌入车体内，车身表面尽量光洁平滑，车底用平整的盖板盖住，降低整车高度等等，这些措施有助于减少空气阻力系数。
在80年代初问世的德国奥迪100C型轿车就是最突出的例子，它采用了上述种种措施，其空气阻力系数只有0.3，成为当时商业代轿车外形设计的最佳典范。
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。
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。
车身壳体结构的分类
车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式（或称全承载式）三种。
非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。
在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。
而车架则承受发动机及底盘各部件的重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力（最后一项对车架或车身影响最大）。
半承载式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。
在此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。
承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。
在此种情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。
为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。
货车驾驶室只占汽车长度的小部分，不可能采用承载结构。
没有完整的封闭构架的开式车身（敞篷车）也很难采用承载式结构。
高级轿车车身如果为了提高汽车的舒适性，减轻发动机及底盘各总成工作时传来的振动及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传给车身的冲击，则可采用非承载式结构。
轿车车身和货车驾驶室都没有明显的骨架，而是由外部覆盖零件和内部钣件焊合而成的空间结构。
承载式车身的地钣有较完整（厚度也较大）的纵、横承力元件，其前部有两根断面尺寸较粗大的纵梁11，它们往往与两侧的前挡泥钣8和前面的散热器固定框9等焊接成刚性较好的空间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。
与此相反，非承载式轿车（长头式货车的情况亦相同）的车身前部就较薄弱，其车前钣制件通常不是焊接在车身壳体上，而是用螺钉相互连接起来并安装在车架上
车门、车窗及其附件和密封
车门是车身上重要部件之一。
按其开启方式可分为顺开式、逆开式、水平移动式、上掀式和折叠式等几种。
顺开式车门即使在汽车行驶时仍可借气流的压力关上，比较安全，而且便于驾驶员在倒车时向后观察，故被广泛采用。
逆开式车门在汽车行驶时若关闭不严就可能被迎面气流冲开，因而用得较少，一般只是为了改善上下车方便性及适于迎宾礼仪需要的情况下才采用。
水平移动式车门的优点是车身侧壁与障碍物距离较小的情况下仍能全部开启。
上掀式车门广泛用作轿车及轻型客车的后门，也应用于低矮的汽车。
折叠式车门则广泛应用于大、中型客车上。
在有些大型客车上，还备有加速乘客撤离事故现场以及便于救援人员进入的安全门。
轿车、货车驾驶室的车门以及客车驾驶员出入的车门通常由门外钣、门内钣、窗框（有的车上还装有三角窗）等组成。
门内钣是各种附件的安装基体。
在其上装有：
门铰链、升降玻璃及其导轨、玻璃升降器、门锁、车门开度限位器等附件。
有的轿车门内还布置有暖气通风管道和立体声收放音机的扬声器等等。
车门借铰链安装在车身壳体上。
在汽车行驶时，车身壳体将产生反复扭转变形。
为避免在此情况下车门与门框摩擦产生噪声，车门与门框之间留有较大的间隙，靠橡胶密封条将间隙密封。
汽车的前、后窗通常采用有利于视野而又美观的曲面玻璃，借橡胶密封条嵌在窗框上或用专门的粘合剂粘贴在窗框上。
为便于自然通风，汽车的侧窗玻璃通常可上、下或前、后移动。
在玻璃与导轨之间装有呢绒或植绒橡胶等材料的密封槽。
某些汽车的侧窗还采用有利于汽车布置的圆柱面玻璃。
侧窗玻璃采用茶色或降热层可使室内保温并具有安闲宁静的舒适感。
具有完善的冷气、暖气、通风及空调设备的高级客车常常将侧窗玻璃设计成不可移动的，以提高车身的密封性。
汽车车身造型的演变
从19世纪末到20世纪初期，汽车设计师把主要精力都用在了汽车的机械工程学的发展和革新上。
到了20世纪前半期，汽车的基本构造已经全部发明出来后，汽车设计者们开始着手从汽车外部造型上进行改进，并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工.程学以及工业造型设计（工业美学）等概念，力求让汽车能够从外形上满足各种年龄、各种阶层，甚至各种文化背景的人的不同需求，使汽车成为真正的科学与艺术相结合的最佳表现形象，最终达到最完善的境界。
汽车造型师们把汽车装扮成人类的肌体。
例如：
汽车的眼睛--前照灯；嘴——进风口；肺--空气滤清器；血管——油路；神经一电路；心脏一发动机；胃--油箱；脚——轮胎；肌肉--机械部分。
力图将一个冷冰冰的机械注入以生命，使之具有非凡的艺术魅力，给人以美感。
汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车.
一、马车型汽车
我国古代早有“轿车”一词，是指用骡马拉的轿子（图1-9）。
当西方汽车大量进入中国时，正是封闭式方形汽车在西方流行之时。
那时汽车的形状与我国古代的“轿车”相似，并与“轿车”一样让人感到荣耀。
于是，人们就将当时的汽车称为轿车。
最早出现的汽车，其车身造型基本上沿用了马车的形式，因此称为“无马的马车”英文名Sedan就是指欧洲贵族乘用的一种豪华马车，不仅装饰讲究，而且是封闭式的，可防风、雨和灰尘，并提高了安全度。
18世纪这种车传到美国后，也只有纽约、费城等少数大城市中的富人才有资格享用。
1908年福特推出T型车时，车身由原来的敞开式改为封闭式，其舒适性、安全性都有很大提高。
福特将他的“封闭式汽车”（Closedcar）称为Sedan。
著名的福特T型车是汽车型汽车的佼佼者。
二、箱型汽车
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”。
因这类车的造型酷似于欧洲贵妇人们用于结伴出游和其他一些场合的人抬“轿子”式轻便座椅，所以它在商品目录中被命名为“轿车”。
三、甲壳虫型汽车
1934年，流体力学研究中心的雷依教授，采用模型汽车在风洞中试验的方法测量了各种车身的空气阻力，这是具有历史意义的试验。
1934年，美国的克莱斯勒公司首先采用了流线型的车身外形设计。
1937年，德国设计天才费尔南德·保时捷开始设计类似甲壳虫外形的汽车。
甲壳虫不但能在地上爬行，也能在空中飞行，其形体阻力很小。
保时捷博士最大限度地发挥了甲壳虫外形的长处，使“大众”汽车成为当时流线型汽车的代表作。
从20世纪30年代流线型汽车开始普及到40年代末的20年间，是甲壳虫型汽车的“黄金时代”。
四、船型汽车
1945年，福特汽车公司重点进行新车型的开发，经过几年的努力，终于在1949年推出了具有历史意义的新型V8型福特汽车。
因为这种汽车的车身造型颇像一只小船，所以人们称它为“船型汽车”。
福特V8型汽车的成功之处不仅仅在于它在外形设计上有所突破，而且它还首先将人体工程学的理论引入到汽车的整体设计上，取得了令人较为满意的结果。
所谓人体工程学，就是用科学的方法解析的形体和能力，设计与之相吻合的机械与器具。
船型汽车不论从外形上还是从性能上来看都优于甲壳虫型汽车，并且还较好地解决了甲壳虫型汽车对横风不稳定的问题。
现在，福特公司的那种具有行李箱的四门四窗的轿车，已被全世界确认为轿车的标准形式。
五、鱼型汽车
为了克服船型汽车的尾部过分向后伸出，在汽车高速行驶时会产生较强的空气涡流作用这一缺陷，人们又开发出像鱼的脊背的鱼型汽车。
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。
如果仅仅从汽车背部形状来看，鱼型汽车和甲壳虫型汽车是很相似的。
但如仔细观察，会发现鱼型汽车的背部和地面所成的角度比较小，尾部较长，围绕车身的气流也就较为平顺些，所以涡流阻力也相对较小。
另一方面，鱼型汽车是由船型汽车演变而来的，所以基本上保留了船型汽车的长处，诸如车室宽大，视野开阔，车身侧面的形状阻力较小，造型更具有动感，乘坐舒适等，这些都远远地超过了甲壳虫型汽车的性能。
另外，鱼型汽车还特别地增大了行李舱的容积，所以更适合于家庭外出旅行等使用。
正因为如此，鱼型汽车才得以迅速地发展。
但也同时存在着一些致命的弱点：
一是由于鱼型车的后窗玻璃倾斜得过于厉害，致使玻璃的表面积增大了一至二倍，强度有所下降，产生—了结构上·的缺陷；二是当汽车高速行驶时汽车的升力较大。
鉴于鱼型汽车的缺点，设计师在鱼型汽车的尾部安上了一个上翘的“鸭尾巴”以此来克服一部分空气的升力，这便是“鱼型鸭尾式”车型。
六、楔形汽车
“鱼型鸭尾式”车型虽然部分地克服了汽车高速行驶时空气的升力，但却未从根本上解决鱼型汽车的升力问题。
在经过大量的探求和试验后，设计师最终找到了一种新车型——楔形。
这种车型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，1968年又为凯迪拉克高级轿车埃尔多所采用。
楔形造型主要在赛车上得到广泛应用。
因为赛车首先考虑流体力学（空气动力学）等问题对汽车的影响，车身可以完全按楔形制造，而把乘坐的舒适性作为次要问题考虑。
如20世纪80年代的意大利法拉利跑车，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面，都比较符合现代人们的主观要求，具有极强的现代气息，给人以美好的享受和速度的快捷感。
日本丰田汽车有限公司的MR2型中置发动机跑车（尾部装有挠流板），可以称之为楔形汽车中的代表车。
汽车造型的发展是以更好地将空气动力学设计方案与乘坐舒适性恰当地予以结合，在充分考虑到以上两个关键问题的基础上，努力开发人体工程学领域的新技术，以设计、制造出更完美、更优秀的汽车为目标的。
总有一天，汽车驾驶室会形成带有优美曲线的“玻璃罩”。
与之交相辉映的是具有几何形态的车体，透着浑圆和流线风格。
那时，汽车色彩的喷涂将在鲜艳中体现出柔和感和透明感，因而会格外赏心悦目。
汽车车身结构分类
汽车车身结构从形式上说，主要分为非承载式和承载式两种。
非承载式车身的汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。
车身本体悬置于车架上，用弹元件联接。
车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力，在坏路行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。
但这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。
承载式车身的汽车没有刚性车架，只是加强了车头，侧围，车尾，底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。
这种承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷。
这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，高度低，汽车质心低，装配简单，高速行驶稳定性较好。
但由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体，因此噪音和振动较大。
非承载式车身和承载式车身都有优缺点，使用在不同用途的汽车上。
一般而言，非承载式车身用在货车、客车和越野车上，承载式车身一般用在轿车上，现在一些客车也采用这种形式。
非承载式车身和承载式车身按照有无刚性车架划分，什么叫车架，是首先要弄清楚的问题。
车架就是支承车身的基础构件，一般称为底盘大梁架。
发动机、变速器、转向器及车身部分都固定其上，它除了承受静载荷外还要承受汽车行驶时产生的动载荷，因此车架必须要有足够的强度和刚度，以保证汽车在正常使用时受到各种应力下不会破坏和变形。
车架有边梁式、钢管式等形式，其中边梁式是采用最广泛的一种车架。
边梁式车架由两根长纵梁及若干根短横梁铆接或焊接成形，纵梁主要承负弯曲载荷，一般采用具有较大抗弯强度的槽形钢梁。
也有采用钢管，但多用于轻型车架上。
一般纵梁中部受力最大，因此设计者一般将纵粱中部的截面高度加大，两端的截面高度逐渐减少，这样一来可使应力分布均匀，同时也减轻了重量。
横梁有槽形、管形或口形，以保证车架的扭转刚度和抗弯强度。
横梁还用以安装发动机、变速器、车身和燃油箱等。
为适应不同的车型，横梁布置有多种型式，如为了提高车架的扭转刚度采用X型布置的横梁。
边梁式结构简单，工艺要求低，制造容易，使用广泛。
但由于粗壮的大梁纵贯全车，影响整车布置和空间利用率，大梁的横截面高度使车厢离地距离加大，乘客上下车不方便，另外重量也大，整车行驶经济性变差。
这些缺点对小客车、轿车是缺点，对于越野车可能就是优点，因为越野车要求有很强的通过性，行驶崎岖路面时要有一定大的离地间隙，而非常颠簸的道路会令车体大幅扭动，只有带刚性车架的承载式车身结构才能抵御这种冲击力。
因此越野车上普遍采用非承载式车身
汽车车身概说
车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式（或称全承载式）三种。
非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。
在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。
而车架则承受发动机及底盘各部件的重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力（最后一项对车架或车身影响最大）。
半承载式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。
在此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。
承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。
在此种情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。
为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。
货车驾驶室只占汽车长度的小部分，不可能采用承载结构。
没有完整的封闭构架的开式车身（敞篷车）也很难采用承载式结构。
高级轿车车身如果为了提高汽车的舒适性，减轻发动机及底盘各总成工作时传来的振动及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传给车身的冲击，则可采用非承载式结构。
轿车车身和货车驾驶室
轿车车身和货车驾驶室都没有明显的骨架，而是由外部覆盖零件和内部钣件焊合而成的空间结构。
承载式车身的地钣有较完整（厚度也较大）的纵、横承力元件，其前部有两根断面尺寸较粗大的纵梁11，它们往往与两侧的前挡泥钣8和前面的散热器固定框9等焊接成刚性较好的空间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。
与此相反，非承载式轿车（长头式货车的情况亦相同）的车身前部就较薄弱，其车前钣制件通常不是焊接在车身壳体上，而是用螺钉相互连接起来并安装在车架上。
有关氙气大灯
教科版五年级下册科学连线题氙气大灯也叫HID气体发电式灯，它是用包裹在石英管内的高压氙气替代传统的钨丝，提供更高色温、更聚集的照明。
前大灯照明不足时发生交通事故的祸因之一。
资料显示，有60%的车祸发生在夜间，另有22%的行车意外时在视野不清的状况下发生的。
所以，现在有很多人把氙气大灯同ABS、安全气囊等设备列为行车的必备设备。
氙气大灯的选用也有误区：
教师评语小学 1、氙气灯费电
由于氙气灯是采用高压电流激活氙气而形成一束电弧光，可以在两电极之间持续放电发光。
普通卤素灯的功率达到65瓦，而氙气大灯仅需35W，降低近1倍。
所以，氙气灯可以明显减轻车辆的电力系统的负担。
2、氙气灯寿命短
氙气灯不用钨丝，没有被氧化和烧断的顾虑，其寿命是普通灯泡的5倍。
钨丝灯泡有90%的电能转化为热能，温度高达650度；氙气灯的温度只有450度，大大降低了周围塑胶灯具的损耗，减少了用车成本。
3、氙气灯色温越高越好
氙气的色温在4000K----6000K之间，远远高于普通灯泡。
它亮度越高，氙气灯的光色越接近白色，色温越高视觉效果接近蓝色。
一般氙气灯在8000K-----10000K时的照效果反而下降，只是灯光颜色比较特出而已。
文成公主进藏教学实录车车身的主要构成部件
教科版五年级下册科学连线题发动机盖
发动机盖（又称发动机罩）是最醒目的车身构件，是买车者经常要察看的部件之一。
对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。
描写学习态度的成语 发动机盖的在结构上一般由外板和内板组成，中间夹以隔热材料，内板起到增强刚性的作用，其几何形状由厂家选取，基本上是骨架形式。
发动机盖开启时一般是向后翻转，也有小部分是向前翻转。
向后翻转的发动机盖打开至预定角度，不应与前档风玻璃接触，应有一个约为10毫米的最小间距。
为防止在行驶由于振动自行开启，发动机盖前端要有保险锁钩锁止装置，锁止装置开关设置在车厢仪表板下面，当车门锁住时发动机盖也应同时锁住。
车顶盖
智慧树《管理学》答案 车顶盖是车厢顶部的盖板。
对于轿车车身的总体刚度而言，顶盖不是很重要的部件，这也是允许在车顶盖上开设天窗的理由。
从设计角度来讲，重要的是它如何与前、后窗框及与支柱交界点平顺过渡，以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。
当然，为了安全车顶盖还应有一定的强度和刚度，一般在顶盖下增加一定数量的加强梁，顶盖内层敷设绝热衬垫材料，以阻止外界温度的传导及减少振动时噪声的传递。
描写学习态度的成语 行李箱盖
行李箱盖要求有良好的刚性，结构上基本与发动机盖相同，也有外板和内板，内板有加强筋。
一些被称为“二厢半”的轿车，其行李箱向上延伸，包括后档风玻璃在内，使开启面积增加，形成一个门，因此又称为背门，这样既保持一种三厢车形状又能够方便存放物品。
如果采用背门形式，背门内板侧要嵌装椽胶密封条，围绕一圈以防水防尘。
行李箱盖开启的支撑件一般用勾形铰链及四连杆铰链，铰链装有平衡弹簧，使启闭箱盖省力，并可自动固定在打开位置，便于提取物品。
翼子板
翼子板是遮盖车轮的车身外板，因旧式车身该部件形状及位置似鸟翼而得名。
按照安装位置又分为前翼子板和后翼子板，前翼子板安装在前轮处，因此必须要保证前轮转动及跳动时的最大极限空间，因此设计者会根据选定的轮胎型号尺寸用“车轮跳动图”来验证翼子板的设计尺寸。
教学设计与反思免费下载 后翼子板无车轮转动碰擦的问题，但出于空气动力学的考虑，后翼子板略显拱形弧线向外凸出。
现在有些轿车翼子板已与车身本体成为一个整体，一气呵成。
但也有轿车的翼子板是独立的，尤其是前翼子板，因为前翼子板碰撞机会比较多，独立装配容易整件更换。
有些车的前翼子板用有一定弹性的塑性材料（例如塑料）做成。
塑性材料具有缓冲性，比较安全。
前围板
武术期末考试试卷 前围板是指发动机舱与车厢之间的隔板，它和地板、前立柱联接，安装在前围上盖板之下。
前围板上有许多孔口，作为操纵用的拉线、拉杆、管路和电线束通过之用，还要配合踏板、方问机柱等机件安装位置。
新教师听公开课 为防止发动机舱里的废气、高温、噪声窜入车厢，前围板上要有密封措施和隔热装置。
在发生意外事故时，它应具有足够的强度和刚度。
对比车身其它部件而言，前围板装配最重要的工艺技术是密封和隔热，它的优劣往往反映了车辆运行的质量。
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