汽車(chē)車(chē)身整體外觀設(shè)計(jì)初步

汽車(chē)車(chē)身整體外觀設(shè)計(jì)初步,汽車(chē),車(chē)身,整體,外觀設(shè)計(jì),初步 摘 要 摘 要 隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)更新?lián)Q代越來(lái)越快，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的外形要求越來(lái)越多元化，這很大程度上是由車(chē)身技術(shù)的發(fā)展所決定的，所以汽車(chē)車(chē)身造型是整個(gè)汽車(chē)制造的重要組成部分。汽車(chē)造型設(shè)計(jì)師科學(xué)性和藝術(shù)性相結(jié)合的一項(xiàng)工作，它涉及到許多領(lǐng)域，包括空氣動(dòng)力學(xué)、美學(xué)的應(yīng)用、人機(jī)工程學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)等，對(duì)學(xué)科的交叉應(yīng)用十分普遍。 基于對(duì)車(chē)身造型的愛(ài)好，本次論文大體從兩個(gè)方面來(lái)研究車(chē)身外形： （1）從理論上分析影響車(chē)身造型的因素。經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外汽車(chē)的發(fā)展概況，充分了解到，每種車(chē)型的出現(xiàn)都是一項(xiàng)新的技術(shù)的變革或創(chuàng)新；對(duì)于汽車(chē)車(chē)身現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展更需要充分研究影響車(chē)身造型的因素。本文概述了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的布置設(shè)計(jì)方案對(duì)車(chē)身外形設(shè)計(jì)的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式及傳動(dòng)系和外形設(shè)計(jì)的關(guān)系，最后分析了空氣動(dòng)力學(xué)和美學(xué)在外形設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 （2）使用PROE軟件對(duì)車(chē)身模型的模仿設(shè)計(jì)，主要通過(guò)學(xué)習(xí)三維模型的建立來(lái)對(duì)車(chē)身模型的繪制。在軟件的使用中靈活使用各種建立空間曲線、空間曲面的方法以及空間曲面的過(guò)渡處理。最后形成三維渲染效果圖，創(chuàng)造真實(shí)的效果。 關(guān)鍵字：車(chē)身造型 空間曲面 渲染 I 英文摘要 ABSTRACT With the development of the automotive industry, automotive replacement faster and faster, shape requirements for automotive consumers increasingly diversified, which is largely determined by the development of the body, so car styling is an important part of the entire automobile manufacturing. Science and art of combining a car stylists work it relates to many areas, Including the application of aerodynamics, aesthetics, ergonomics, computer-aided technology, on cross-disciplinary applications are very common. Based on the love of styling, this paper generally from two aspects to study body shape. First, from the theoretical analysis of the factors that affect body shape. After learning the overview of the development of domestic and foreign automobiles, fully understand the change of each model are a new technology or innovation; Need to fully study the factors affecting the styling for the development of the modern technology of the auto body ,This article provides an overview of the layout design of the automobile engine body shape design, arrangement and the driveline and the relationship of the exterior design of the engine, Finally, the aerodynamic and aesthetic design in the shape. The second is to use PROE software to mimic the design of the body model, Mainly through the study of 3D model to draw on the body model. Flexible in the use of the software using a variety of the establishment of the transitional treatment of the space curve, space, surface and space surface. The final form of the diagram of the 3D rendering, to create realistic effects. Keywords: Styling Space surface Rendering II 第一章 緒論 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 目錄 III 第一章 緒論 - 1 - 1.1課題背景 - 1 - 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 - 1 - 1.3主要研究?jī)?nèi)容 - 6 - 第二章 影響汽車(chē)造型的技術(shù)因素 - 8 - 2.1發(fā)動(dòng)機(jī)的布置設(shè)計(jì)要求 - 8 - 2.2汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容 - 8 - 2.3車(chē)身總布置與整車(chē)總布置的關(guān)系 - 10 - 2.4汽車(chē)外部造型設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué) - 13 - 2.5汽車(chē)外部造型設(shè)計(jì)與美學(xué)運(yùn)用 - 18 - 2.6小結(jié) - 22 - 第三章 車(chē)身總體布置設(shè)計(jì)初步及設(shè)計(jì)軟件介紹 - 23 - 3.1 PROE軟件的介紹 - 23 - 3.2結(jié)束語(yǔ) - 24 - 第四章 三維模型的建立 - 25 - 4.1 建立方法及原則 - 25 - 4.2 車(chē)身建模分塊 - 25 - 4.3通過(guò)點(diǎn)構(gòu)造空間曲線 - 26 - 4.4構(gòu)造空間曲面 - 27 - 4.5空間曲面的處理和形成 - 28 - 4.6汽車(chē)外形各部位的裝配 - 29 - 4.7工程圖的繪制......................................................................................... ..-30 - 4.7渲染 - 31 - 第五章 結(jié)論 - 33 - 參考文獻(xiàn) - 34 - 致謝 - 35 - III 第一章 緒論 1.1 課題背景 汽車(chē)——這一改變世界的機(jī)器，以其澎湃的動(dòng)力將文明社會(huì)推入快速發(fā)展的軌道。它不僅在很大程度上影響著世界經(jīng)濟(jì)、文化，也改變著人們的生活方式以及時(shí)空和價(jià)值觀念。它是當(dāng)今高端科學(xué)技術(shù)集中反映的載體，閃耀著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)和藝術(shù)的光芒，它迸發(fā)出的文化意念，凝結(jié)著人類(lèi)智慧的結(jié)晶，詮釋著今日人類(lèi)文明與驕傲。 縱觀世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的歷史，無(wú)一不是遵循通過(guò)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展從而帶動(dòng)其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展這么一條發(fā)展規(guī)律。汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的水平不僅反映著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展和人民生活的水平，而且也反映了一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和文明的水平。汽車(chē)車(chē)身是汽車(chē)的“上層建筑”，是整車(chē)的四大組成部分之一，是目前世界汽車(chē)行業(yè)中研究最活躍且發(fā)展最迅速的一個(gè)領(lǐng)域，汽車(chē)的更新?lián)Q代也很大程度上取決于汽車(chē)車(chē)身技術(shù)發(fā)展。汽車(chē)車(chē)身所涉及的領(lǐng)域十分廣泛，包括美學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、環(huán)境學(xué)、計(jì)算機(jī)、機(jī)械工程學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、材料和化工等。車(chē)身設(shè)計(jì)技術(shù)朝著虛擬化、氣動(dòng)最優(yōu)化、輕量化、個(gè)性化、人性化、綠色化和安全化方向發(fā)展。汽車(chē)車(chē)身是駕駛員及乘客的活動(dòng)產(chǎn)所，其對(duì)于保障汽車(chē)的行駛安全有重要的作用，另外汽車(chē)車(chē)身的設(shè)計(jì)對(duì)于保證汽車(chē)高速行駛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性也有重要的影響，因此汽車(chē)車(chē)身的合理設(shè)計(jì)對(duì)于汽車(chē)的發(fā)展有著重要的影響。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外研究狀況 轎車(chē)車(chē)身被認(rèn)為是一種科學(xué)和藝術(shù)相結(jié)合的的藝術(shù)品?，F(xiàn)代轎車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)越來(lái)越重視藝術(shù)造型，綜合運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)、美學(xué)、人機(jī)工程學(xué)和汽車(chē)工程技術(shù)這四個(gè)要素，而且要更加重視提高乘客乘坐舒適性、車(chē)身安全性和道路行駛可靠性，以及改善車(chē)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性等幾方面的要求。下面從外型、結(jié)構(gòu)及內(nèi)飾方面分析一下最近幾年國(guó)外汽車(chē)車(chē)身發(fā)展變化狀況。 （1）外形 轎車(chē)車(chē)身是個(gè)復(fù)雜、龐大的剛性體，由于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛運(yùn)用而在外觀設(shè)計(jì)上趨于更加科學(xué)合理，更符合安全性與輕量化相互協(xié)調(diào)的要求。車(chē)身造型中大量應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造和輔助造型即CAD、CAM和CAS等技術(shù)，使車(chē)身造型不斷突破傳統(tǒng)觀念。形態(tài)各異的造型特點(diǎn)達(dá)到了藝術(shù)與功能的和諧統(tǒng)一。 20世紀(jì)90年代以來(lái)。國(guó)外轎車(chē)車(chē)身大多數(shù)是高流線型、大圓角的造型。在兩廂式轎車(chē)或三廂式轎車(chē)的廂與廂之間，大多用光順圓滑的曲面連接。此外發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)罩與側(cè)圍、前圍與側(cè)圍、前圍與發(fā)動(dòng)機(jī)罩也使用平滑的曲面過(guò)渡連接，使其具有流線型，這樣的造型大大降低了空氣阻力因數(shù)。目前有些車(chē)型的空氣阻力因數(shù)(CD)己降至0.3以下。試驗(yàn)表明，空氣阻力因數(shù)從0.5降到0.3，可節(jié)省燃油14%。有些車(chē)型采用了整體流線型與局部棱角型相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，這是一種新的發(fā)展趨勢(shì)。 （2）結(jié)構(gòu) 自石油危機(jī)以來(lái)，汽車(chē)節(jié)能減排工作備受人們的關(guān)注。為了達(dá)到降低燃油消耗率的目的，采取的方法是減小整車(chē)質(zhì)量，車(chē)身結(jié)構(gòu)也在不斷改進(jìn)和發(fā)展。最近幾年來(lái)，汽車(chē)車(chē)身的主要變化表現(xiàn)在，在不降低汽車(chē)碰撞能力的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕汽車(chē)質(zhì)量。 目前，減小質(zhì)量的方法主要有兩種：一是盡量減少零件數(shù)量，優(yōu)化設(shè)計(jì)車(chē)身結(jié)構(gòu)，使之為整體構(gòu)造。二是大量采用輕質(zhì)合金材料及新型復(fù)合材料。如鋁、鎂合金、鈦合金等。據(jù)有關(guān)資料介紹，德國(guó)奧迪轎車(chē)A8系列的新車(chē)型采用全鋁制車(chē)身后，減小質(zhì)量15%，油耗隨之降低5%-8%。 目前，日本、美國(guó)、歐洲汽車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)，主要的獨(dú)立的鋼質(zhì)車(chē)體，鋼模塊化車(chē)體，鋼和鋁的立體類(lèi)型的三維框架。分析結(jié)果表明，車(chē)體結(jié)構(gòu)，在未來(lái)10年車(chē)身結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。重點(diǎn)將是降低車(chē)身質(zhì)量，提高效率和降低成本。在未來(lái)，小批量的生產(chǎn)模式，將主要利用鋼和鋁的三維立體框架，大批量生產(chǎn)的車(chē)型，將采用模壓鋼架 （3）內(nèi)飾 近年來(lái)，美國(guó)，歐洲和大公司在汽車(chē)內(nèi)飾設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅強(qiáng)調(diào)功能要求。更加注重內(nèi)部布局和外觀作為一個(gè)整體的內(nèi)部協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的風(fēng)格，但最重要的仍然是舒適性，為了不斷提高舒適性的車(chē)，20世紀(jì)90年代以來(lái)，日本，美國(guó)，歐洲，越來(lái)越重視研究人機(jī)工程學(xué)，主要更強(qiáng)調(diào)司機(jī)和乘客的心理，生理，為前提進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)，更加注重內(nèi)飾材料的顏色和質(zhì)地，使之創(chuàng)造一個(gè)愉快的氛圍和舒適的駕駛環(huán)境?？梢钥吹?，從過(guò)去兩年各大公司推出的新車(chē)型的內(nèi)部空間有所增加來(lái)看，裝飾性，實(shí)用性和生活性功能也進(jìn)一步改善。這主要反映了更完美的基本內(nèi)飾。在近幾年，裝飾的儀表板和方向盤(pán)得到重視，日益一體化的儀表板和可調(diào)功能方向盤(pán)設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)新穎，有吸引力的外觀，在追求風(fēng)格和色彩上要與整個(gè)內(nèi)飾風(fēng)格協(xié)調(diào)統(tǒng)一。此外，車(chē)頂內(nèi)襯，內(nèi)門(mén)板和地板在同時(shí)保持裝飾統(tǒng)一的前提，隔熱，隔音，阻燃，抗震動(dòng)性能也已大大提高。在車(chē)上，座椅是與人體部位親密接觸的部分。其最基本的要求是乘坐的舒適性。近幾年來(lái)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛使用，汽車(chē)座椅的結(jié)構(gòu)已經(jīng)合理的改進(jìn)，質(zhì)量和性能會(huì)因不斷改善人機(jī)工程學(xué)原理而不斷提高。目前，能夠適應(yīng)多種人體尺寸，滿足各種駕駛乘法姿勢(shì)，久坐而不勞累的多功能座椅在汽車(chē)上廣泛流行普及。操作方便，使用靈活的電動(dòng)座椅，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。研究發(fā)現(xiàn)，今天的汽車(chē)座椅不僅乘坐舒適，而且設(shè)計(jì)精美。汽車(chē)座椅裝飾已上升到與舒適性具有同等的重要性，這兩者已成為直接影響對(duì)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的關(guān)鍵因素。目前，在日本，美國(guó)，歐洲的汽車(chē)座椅向外形美觀，悅目色彩，多樣功能，靈活調(diào)整的方向發(fā)展。從最近幾年上市的新車(chē)內(nèi)飾設(shè)計(jì)可以看出，在原有內(nèi)飾件繼續(xù)得到改善同時(shí)，在車(chē)頂，儀表板，門(mén)內(nèi)板，扶手，靠背和其他部分原有的內(nèi)飾件部分出現(xiàn)了一些新的內(nèi)飾件如一個(gè)小夾子，小盒子，和娛樂(lè)設(shè)備等。 就整體狀況而言。汽車(chē)內(nèi)飾件，先階段使用質(zhì)地柔軟，手感好，色澤優(yōu)雅的在內(nèi)飾材料作為裝飾材料，塑料的使用數(shù)量仍然較大。內(nèi)部“軟化”是今天的主要趨勢(shì)。目前，所有類(lèi)型的車(chē)，特別是小型和中型轎車(chē)的內(nèi)飾布局正向著高級(jí)豪華、使用便捷的方向發(fā)展。 縱觀日本、美國(guó)、歐洲車(chē)身的整體發(fā)展，可以看到與快速發(fā)展后，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速圖形終端和工作站的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)幾何處理技術(shù)已進(jìn)一步完善，從2D，3D線框已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)三維實(shí)體造型。已經(jīng)形成了一個(gè)集成的CAD，CAM集成系統(tǒng)，所以，直接在電腦上的體形。模型加工精度大大提高了，車(chē)輛碰撞測(cè)試可以使用模擬的方式進(jìn)行。有限元技術(shù)的使用，使車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜變得簡(jiǎn)單，并且可以分析汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)的性能。事實(shí)已經(jīng)證明，這些產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，現(xiàn)代化的手段，有效地縮短汽車(chē)開(kāi)發(fā)周期，而且大大提高車(chē)身設(shè)計(jì)質(zhì)量。此外，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和高度自動(dòng)化的加工設(shè)備，也同樣出色的確保車(chē)身的制造質(zhì)量。如今，汽車(chē)產(chǎn)品之間的競(jìng)爭(zhēng)，從某種意義上講，主要是在造型變化上，更新快，形狀優(yōu)美的模型產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)中取勝奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為此，日本，美國(guó)，歐洲公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出自己的CAD，CAM身體外形和內(nèi)飾的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。充分利用現(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì)車(chē)身開(kāi)發(fā)工作。可以相信，現(xiàn)代的車(chē)身設(shè)計(jì)在不斷更新和完善的開(kāi)發(fā)工具發(fā)展的同時(shí)促進(jìn)車(chē)身造型技術(shù)躍升到一個(gè)更高的水平。 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)轎車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)和制造的歷史始于我國(guó)第一輛轎車(chē)的誕生。1958年5月5日一汽試制出我國(guó)第一輛轎車(chē)—東風(fēng)CA71型(圖1-1)，該車(chē)車(chē)身為流線形，銀灰色車(chē)頂。紫紅色車(chē)身，鍍鉻前后保險(xiǎn)杠和輪輞;尾燈采用中國(guó)傳統(tǒng)的宮燈造型，具有濃郁的民族特色;內(nèi)飾選用中國(guó)名貴的織錦; 車(chē)身兩側(cè)鑲嵌著毛澤東手書(shū)的“第一汽車(chē)制造廠”七個(gè)遒勁飄逸的鍍金大字;裝有冷熱風(fēng)空調(diào)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩前上方有一條昂首騰躍的銀色小龍徽標(biāo)，象征著古老的中華民族;四缸頂置氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率52kW,最高車(chē)速128km/h,，每百公里10L。隨后又開(kāi)始試制“紅旗”牌高級(jí)轎車(chē)，同時(shí)還試制過(guò)東風(fēng)牌中級(jí)轎。20世紀(jì)50年代中末期，全國(guó)各地試制出許多轎車(chē)，如北京的東方紅牌和井岡山牌轎車(chē)（圖1-2），上海的海燕牌和鳳凰牌轎車(chē)以及上海牌轎車(chē)，天津的天津牌轎車(chē)，武漢的長(zhǎng)江牌車(chē)。掀起了我國(guó)第一次轎車(chē)熱潮。事實(shí)上，許多轎車(chē)項(xiàng)目盲目上馬，由于技術(shù)和質(zhì)量上的問(wèn)題，產(chǎn)品的可靠性經(jīng)不起考驗(yàn)，配件也無(wú)法解決，隨后又紛紛下馬。 圖1-1 東風(fēng)CA71型 圖1-2井岡山牌轎車(chē) 1958年8月3口，第一輛“紅旗”牌CA72型高級(jí)轎車(chē)試制成功(圖1-3)，前后只用一個(gè)月時(shí)間。該轎車(chē)車(chē)身全長(zhǎng)5.5m，通體黑色兩排座位，造型莊重大方，有元首用車(chē)氣派。紅旗牌轎車(chē)完全是我國(guó)技術(shù)人員獨(dú)立設(shè)計(jì)與制造的，尤其是車(chē)身，當(dāng)時(shí)沒(méi)有任何圖樣，一個(gè)星期就制作出1:1的油泥模型，車(chē)身直接從油泥模型上取得樣板制成。采用了許多型結(jié)構(gòu)和先進(jìn)技術(shù)具有50年代世界轎車(chē)先進(jìn)水平。因此，幾十年來(lái)紅旗牌轎車(chē)一直是國(guó)汽車(chē)工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的代表產(chǎn)品，在國(guó)際上有一定的影響，也是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的族品牌轎車(chē)代表作。 20世紀(jì)60年代初，我國(guó)開(kāi)始進(jìn)行國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整，只保留了一汽紅旗牌高級(jí)轎車(chē)和上海上海牌中級(jí)轎車(chē)兩個(gè)基地和兩個(gè)產(chǎn)品。由于我國(guó)將轎車(chē)定位在公務(wù)用車(chē)上，致使產(chǎn)量低對(duì)成本高，因而使我國(guó)轎車(chē)技術(shù)與國(guó)外拉開(kāi)了明顯的距離。 1983年4月11日，上海組裝出第一輛桑塔納(Santana)轎車(chē)(圖1-4)，1984年上海與德國(guó)大眾公司簽訂技術(shù)引進(jìn)合同，并于1985年9月成立上海大眾汽車(chē)公司。1991年，著名上海汽車(chē)廠(生產(chǎn)上海牌汽車(chē))加入上海大眾公司。1995年，更名為上海汽車(chē)工業(yè)(集團(tuán))總公司。經(jīng)過(guò)重組，上汽汽車(chē)制造有限公司于2006年2月22日正式成立。2007年上市的榮威750(圖1-5)采用只有頂級(jí)車(chē)才擁有的Cigar Shape雪茄形車(chē)身典雅動(dòng)感的設(shè)計(jì)用科學(xué)比例、流暢的線條和雅致的曲面完美實(shí)現(xiàn)，并一舉造就同級(jí)車(chē)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的2849mm超長(zhǎng)軸距車(chē)頭飽滿而典雅，經(jīng)典的盾形一體式格柵設(shè)計(jì)，配合底部大型進(jìn)氣罩口，格致美感不彰自現(xiàn)，名門(mén)尊崇氣派一覽無(wú)余。 圖1-3 CA72型轎車(chē) 圖1-4 桑塔納(Santana)轎車(chē) 1988年5月，第一汽車(chē)制造廠與德國(guó)大眾公司簽訂奧迪100型轎車(chē)技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同，2007年新推出的邁騰(圖1-6)在傳承大眾品牌內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，展示了一款B級(jí)轎車(chē)嶄新的設(shè)計(jì)風(fēng)格和設(shè)計(jì)理念:線條堅(jiān)定而又不失張揚(yáng)的雕塑式整體造型。而邁騰的內(nèi)飾風(fēng)格.簡(jiǎn)潔大氣又不失豪華氣派。 圖1-5 榮威750 圖1-6 大眾 邁騰 1992年5月18日，神龍汽車(chē)有限公司在武漢市成立。它是東風(fēng)汽車(chē)公司和法國(guó)雪鐵龍汽車(chē)公司合資興建的大型轎車(chē)生產(chǎn)企業(yè)。2006年?yáng)|風(fēng)雪鐵龍凱旋轎車(chē)(圖1-7)上市其全新的造型設(shè)計(jì)不僅傳承了雪鐵龍的造型風(fēng)格，更融合了全新的造型理念。鍍鉻處理的飽滿雙齒輪標(biāo)向兩邊延伸，并和散熱隔柵融合在一起。前照燈向上挑起至翼子板處，晶瑩剔透，炯炯有神。在前部造型方面還值得一提的是位于前車(chē)門(mén)上的旗幟形后視鏡，配合向后延伸的鍍鉻車(chē)窗線條，凸現(xiàn)凱旋的流線形側(cè)面造型，將凱旋的車(chē)身線條勾勒得更加生動(dòng)。 2008年1月6日第八代雅閣轎車(chē)(圖1-8)上市，其剛勁有力的設(shè)計(jì)理念，體現(xiàn)了大氣、高檔、先進(jìn)、尊貴的設(shè)方向，車(chē)頭的設(shè)計(jì)更具英氣，棱角形的前照燈和進(jìn)氣隔柵、外張的翼子板等，展現(xiàn)動(dòng)感干練的氣質(zhì)。特別是車(chē)身側(cè)面貫穿首尾的那條腰線，就像中國(guó)書(shū)法中的一撇，感實(shí)足。首次采用了本田最新的“高級(jí)兼容性設(shè)計(jì)(ACE)”的車(chē)身結(jié)構(gòu)技術(shù)，它借于嶄新的折疊緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)，提高了在各種可能發(fā)生的碰撞事故中對(duì)撞擊能量的緩沖效果。 圖1-7 東風(fēng)雪鐵龍凱旋轎 圖1-8 第八代雅閣轎車(chē) 目前我國(guó)各大轎車(chē)廠家在消化引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，加大了轎車(chē)車(chē)身自主開(kāi)發(fā)的力度。通過(guò)對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)品牌產(chǎn)品的自主開(kāi)發(fā)、與國(guó)外進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā)以及引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)等方式，瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)車(chē)型，采用先進(jìn)技術(shù)，普遍實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。轎車(chē)產(chǎn)品績(jī)合技術(shù)水平有了很大的進(jìn)步，主要產(chǎn)品性能指標(biāo)大幅度提高。在轎車(chē)車(chē)身開(kāi)發(fā)技術(shù)上也有較大突破，初步掌握了轎車(chē)車(chē)身造型、曲面光順、三維實(shí)體設(shè)計(jì)、車(chē)身模型制作、人機(jī)工程、空氣動(dòng)力學(xué)和車(chē)身安全性等技術(shù)以及車(chē)身模具、夾具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，同時(shí)還自主開(kāi)發(fā)了一批小型、實(shí)用、適合國(guó)內(nèi)特點(diǎn)的設(shè)計(jì)軟件。奇瑞、中華、東南、吉利等止我國(guó)轎車(chē)自主品牌的開(kāi)發(fā)作出了巨大的貢獻(xiàn)。但站在國(guó)際大視野的角度來(lái)看，我國(guó)自主品牌轎車(chē)的研發(fā)水平和能力與世界各大著名汽車(chē)廠相比仍存在較大的差距，還有大量的工作要做。 1.3 主要研究?jī)?nèi)容 通過(guò)了解課題的研究背景，和國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，深刻體會(huì)到汽車(chē)車(chē)身對(duì)汽車(chē)整體造型的重要性，本次設(shè)計(jì)針對(duì)汽車(chē)的外形造型進(jìn)行深刻的研究。 （1）首先掌握影響汽車(chē)造型的技術(shù)因素。對(duì)汽車(chē)車(chē)身的概念，組成部分進(jìn)行細(xì)致的了解，深入學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系對(duì)車(chē)身的總體布置的影響。還有現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué)、美學(xué)的關(guān)系。 （2）對(duì)于汽車(chē)的外形造型，涉及到汽車(chē)的整體布局，汽車(chē)的形狀設(shè)計(jì)，汽車(chē)的外形顏色。 （3）本次設(shè)計(jì)借助PROE軟件的輔助，參考的汽車(chē)參數(shù)進(jìn)行車(chē)身三維模型的建立，繪制白車(chē)身。在其中學(xué)會(huì)靈活使用空間曲線和曲面的建立的方法。 6 第二章 影響汽車(chē)造型的技術(shù)因素 第二章 影響汽車(chē)造型的技術(shù)因素 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的布置設(shè)計(jì)要求 按照方案設(shè)計(jì)規(guī)定的參數(shù)與要求，以及汽車(chē)布置設(shè)計(jì)規(guī)定的空間和邊界條件，決定發(fā)動(dòng)機(jī)總成的具體結(jié)構(gòu)，規(guī)劃各零部件的形狀和尺寸，把總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部附件布置具體化。布置設(shè)計(jì)上以燃燒室為核心協(xié)調(diào)處理汽缸蓋和配氣機(jī)構(gòu)布置；以運(yùn)動(dòng)件為核心協(xié)調(diào)處理曲柄連桿機(jī)構(gòu)的形狀和尺寸以及機(jī)體的結(jié)構(gòu)安排。集中考慮冷卻系部件、潤(rùn)滑系部件、進(jìn)排氣管和各附件的布置。在發(fā)動(dòng)機(jī)外部布置上既要方便保養(yǎng)、加油、加水等作業(yè)，又要講究外形緊湊美觀。 2.2 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （1）機(jī)種 目前普遍采用最多的是往復(fù)活塞式汽油機(jī)和柴油機(jī)。在功率方面，柴油機(jī)的有效熱效率比汽油機(jī)要高10%左右，且其部分負(fù)荷工況下的燃油濟(jì)性好，使用油耗比汽油機(jī)低30%~40%，特別適合載貨汽車(chē)用。 （2）沖程數(shù) 目前，大多數(shù)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程數(shù)為是四沖程。沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的改良還處于實(shí)用研究開(kāi)發(fā)階段，其主要進(jìn)展有：采用缸內(nèi)直接噴射供油方式和專(zhuān)用壓氣機(jī)強(qiáng)制掃氣取代曲軸箱掃氣，將“混合氣掃氣”變?yōu)椤翱諝鈷邭狻薄Ｊ沟拓?fù)荷斷火、可燃混合氣漏損、油霧問(wèn)題等固有缺點(diǎn)引起的油耗高、排放差得到改良。汽車(chē)造型設(shè)計(jì)師要及時(shí)跟進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。 （3）冷卻方式 當(dāng)前絕大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)是水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的唯一優(yōu)點(diǎn)是不用水，適于沙漠、缺水地區(qū)以及種軍事用途。其冷卻效果不如水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)，零件熱負(fù)荷大、強(qiáng)化程度小、噪聲較高。 （4）氣缸數(shù)及其排列 發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)主要取決于排量，小排量機(jī)用2缸~4缸，中排量機(jī)用5缸~8缸，大排量機(jī)用10缸~12缸。在轎車(chē)上以單列四缸機(jī)居多，單列六缸機(jī)被v6取代;新近又展出小v夾角緊湊型v6發(fā)動(dòng)機(jī)；v8汽油機(jī)趨向淘汰，其原因是受油耗法規(guī)限制而減少排量。在3.5t~10t貨車(chē)上單列六缸機(jī)仍占優(yōu)勢(shì)。單列式機(jī)制造簡(jiǎn)易，但機(jī)體較長(zhǎng)；v型機(jī)適于缸數(shù)大于等于8的多缸機(jī)，機(jī)體較短，但制造設(shè)備較復(fù)雜，且軸承的載荷較重。 （5）缸徑、行程 這是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)。汽油機(jī)適于較小缸徑，例如70mm~90mm，超過(guò)100mm時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生爆震；柴油機(jī)適宜于較大缸徑，例如100mm~150mm，缸徑過(guò)小難于組織直接噴射式燃燒，如采用渦流室式熱效率將降低。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷過(guò)短沖程發(fā)展期，其優(yōu)點(diǎn)是換氣效率較好，曲軸主軸頸和連桿軸頸的重疊程度較大，適宜于高轉(zhuǎn)速 。長(zhǎng)沖程燃燒較完全，因而向降低轉(zhuǎn)速采用略大于1的行程缸徑比（S/D）轉(zhuǎn)變。 （6）系列化 發(fā)動(dòng)機(jī)的系列化是指以基本結(jié)構(gòu)參數(shù)（D和S），通過(guò)變化缸數(shù)及其排列形式、增壓度、轉(zhuǎn)速、燃料等方法來(lái)擴(kuò)大功率覆蓋面和發(fā)展變型品種，以滿足交通系統(tǒng)不同用途的需要。新設(shè)計(jì)的機(jī)型是基本型，系列化的發(fā)展要運(yùn)籌得當(dāng)，合乎市場(chǎng)需要，盲目貪大求全會(huì)使基本型設(shè)計(jì)背上包袱，生產(chǎn)設(shè)備投資加大。適當(dāng)?shù)恼疹欀羞h(yuǎn)期發(fā)展需求，將使企業(yè)長(zhǎng)期受益，應(yīng)變能力增強(qiáng)。 （7）主要指標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩、油耗、質(zhì)量和外形尺寸是重要指標(biāo)，在方案設(shè)計(jì)中應(yīng)做有根據(jù)的估計(jì)，在提出目標(biāo)值時(shí)稍留余地為好。主觀過(guò)高的要求往往造成努力方向的錯(cuò)誤走入迷途。例如，過(guò)分壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸和質(zhì)量、提高轉(zhuǎn)速，很可能實(shí)效不大而是發(fā)動(dòng)機(jī)變得嬌氣，不能適應(yīng)重負(fù)荷。 （8）燃燒室 目前，汽油機(jī)實(shí)用的燃燒室有浴盆形、楔形、半球形、篷形，活塞頂凹坑型等幾種。某一給定的汽缸容積汽油機(jī)用同一壓縮比作燃燒室優(yōu)化的模擬計(jì)算表明，楔型火花塞頂凹坑形燃燒室對(duì)指示效率的影響差別甚小?；钊斎紵胰紵羁欤肭蛐坞p火花塞燃燒期顯著縮短，較快的燃燒也導(dǎo)致較大的壁面熱損失，而使燃燒室形狀對(duì)η不敏感。壁面的熱損失幾乎依上止點(diǎn)附近的燃燒室面容比（F/V）而定，所以燃燒室應(yīng)取緊湊形狀。柴油機(jī)多采用直噴式，活塞頂凹坑燃燒室的形狀各式各樣，如ω型、碗型、盆型等。燃燒室形狀要求與燃料噴注相匹配，以使空間上燃料與空氣充分混合。小型高速柴油機(jī)直噴化，要求用更高壓力的燃料噴射系統(tǒng)。 （9）新技術(shù)的應(yīng)用 ① 新技術(shù)本身在基本原理上是健全的。 ② 新技術(shù)符合汽車(chē)使用的某種客觀需要。 ③ 新技術(shù)經(jīng)過(guò)必要的開(kāi)發(fā)工作，臻于成熟。 ④ 新技術(shù)得到必要的人力、財(cái)力和時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ⑤ 社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展能為其實(shí)現(xiàn)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。 2.3 車(chē)身總布置與整車(chē)總布置的關(guān)系 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系 以發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸中心線、曲軸中心線與缸體前（后)端面的交點(diǎn)和缸體中心平面為基準(zhǔn)，將其固定在整車(chē)坐標(biāo)系中。在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系布置時(shí).要注意的主要問(wèn)題有發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)艙的間隙,發(fā)動(dòng)機(jī)允許傾角、傳動(dòng)軸夾角、發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空氣流動(dòng)性、軸荷分配及變形的方便性。 目前，2L以下的轎車(chē)基本采用前橫置前驅(qū)動(dòng)(FF)。3L以上的轎車(chē)基本采用前縱置后驅(qū)動(dòng)〔FR〕2L~3L的轎車(chē)前驅(qū)動(dòng)的比例在逐步增大，而后置后驅(qū)動(dòng)已基本不用。四輪驅(qū)動(dòng)一般用于轎車(chē)的變型車(chē)。各種布置形式的優(yōu)劣比較如表2-1所列。 表2-1各種布置形式的優(yōu)劣對(duì)比 布置形式 FF FR MR RR 適用車(chē)型 轎車(chē)、輕型車(chē) 各類(lèi)車(chē)型 貨車(chē)、客車(chē) 客車(chē) 外形 前懸長(zhǎng)，后懸短 前懸長(zhǎng)，后懸短 前、后懸都短 前懸短，后懸長(zhǎng) 內(nèi)部空間 室內(nèi)空間易保證 比FF差 比FR還難保證 接近FF 裝載性能 車(chē)箱地板低 車(chē)箱地板高 車(chē)箱地板比FR還高 不易做貨車(chē) 操縱穩(wěn)頂性 直行穩(wěn)定性高.不發(fā)飄 在極限范圍的操縱穩(wěn)定性比FF好 好 容易發(fā)飄 驅(qū)動(dòng)性 差 較好 好 好 振動(dòng)、噪聲 較好 好 較差 后部成員位置較差 （2）車(chē)身 駕駛區(qū)的布置一般以95%的人體模型為基準(zhǔn)，通過(guò)調(diào)整座椅和方向盤(pán)的位置來(lái)適應(yīng)5%的人體模型，以胯骨軸心和眼橢圓為基準(zhǔn)。乘客區(qū)的布置要求視汽車(chē)的檔次而異，一般普通型的乘用車(chē)和貨車(chē)的乘客區(qū)可以比駕駛區(qū)的要求低一些.要想設(shè)計(jì)合適的座椅和駕駛空間。就要對(duì)人體尺寸有一個(gè)準(zhǔn)確的把握，第一步就是人體尺寸的測(cè)量方法。 在設(shè)計(jì)中一般采用SAE標(biāo)準(zhǔn)的人體軀干模型，模型參數(shù)如表2-2所列 表2-2 SAE人體模型標(biāo)準(zhǔn) 部位 95% 50% 5%女性 A 踝關(guān)節(jié)至膝關(guān)節(jié) 445 398 351 B 膝關(guān)節(jié)至跨關(guān)節(jié) 452 407 362 C 肩至膝關(guān)節(jié) 538 494 450 D 肩關(guān)節(jié)至胯關(guān)節(jié) 480 442 404 E 踝關(guān)節(jié)高度 94 86 78 F 胯關(guān)節(jié)至后背 140 128 116 G 胯關(guān)節(jié)至臀部 96 80 64 中國(guó)人體基本尺寸圖 圖2-1 人體基本尺寸圖 表2-3 中國(guó)人體基本尺寸說(shuō)明如圖2-1所示及表2-3所列 序號(hào) 男 女 均值/mm 標(biāo)準(zhǔn)差/mm 均值/mm 標(biāo)準(zhǔn)差/mm 身高 1688.25 81.83 1586.17 51.29 眼高 1585．32 61.61 1480.25 76.02 肩高 1420.98 54.35 1320.26 60.96 坐高 896.53 36.12 848.52 31.58 坐姿眼高 794 33.42 743 30.24 肘到座平面 245.23 41.81 238.63 25.63 上肢前伸長(zhǎng) 837.78 36.81 784．50 37.98 拳前伸長(zhǎng) 730.87 47.07 688.84 36.79 大臂長(zhǎng) 269.21 16.36 260.74 19.79 小臂長(zhǎng) 247.08 13.22 225.74 17.79 手長(zhǎng) 192.53 9.46 179.00 9.52 肩寬 426.32 20.35 391.71 21.67 臀寬 333.75 22.62 394.71 23.99 下肢前伸長(zhǎng) 1015.91 58.91 976.69 50.84 大腿長(zhǎng) 422.48 28.44 409.21 35.39 小腿長(zhǎng) 401.34 21.57 368.60 22.21 足高 70.69 5.46 65.78 6.94 膝臀間距 550.78 27.49 527.77 31.28 大腿平長(zhǎng) 422.92 23.31 431.76 30.34 膝上到足底 515.08 24.67 479.89 23.61 膝彎到足底 405.79 19.49 382.77 20.83 （3）質(zhì)量計(jì)算. 在進(jìn)行總布置的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行整車(chē)質(zhì)量計(jì)算，以對(duì)軸荷分配進(jìn)行控制。為此，需要知道各部件的質(zhì)量和質(zhì)心的位置，以便在總布置圖上確定各部件的質(zhì)心坐標(biāo)，計(jì)算整車(chē)的質(zhì)心坐標(biāo)和軸荷分配。為了使軸荷分配控制在合理的范圍內(nèi)，可在總布置圖上對(duì)各部件的位置做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。另外，對(duì)空載和滿載都要進(jìn)行計(jì)算和控制。 （4）運(yùn)動(dòng)校核 在進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)時(shí)，要利用計(jì)算機(jī)分析軟件，對(duì)各相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，確定它們的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)空間，防止各部件之間發(fā)生啟動(dòng)干涉。一般進(jìn)行以下各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)校核。 ① 轉(zhuǎn)向輪在跳動(dòng)和轉(zhuǎn)向過(guò)程中與翼子板、轉(zhuǎn)向桿系之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 ② 傳動(dòng)軸隨后輪跳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 ③ 后輪跳動(dòng)與翼子板間的相對(duì)關(guān)系。 ④ 轉(zhuǎn)向桿系與轉(zhuǎn)向輪懸架共同工作所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向干涉，可通過(guò)分別作上節(jié)臂球頭隨懸架運(yùn)動(dòng)和隨直拉桿運(yùn)動(dòng)的軌跡求出干涉量，一般控制干涉量在產(chǎn)生輕微不足轉(zhuǎn)向的范圍內(nèi)。 ⑤ 制動(dòng)時(shí)，前軸扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向干涉，這種干涉量應(yīng)當(dāng)盡可能地減少到最小程度，否則會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)跑偏。 ⑥ 可翻轉(zhuǎn)的駕駛室翻轉(zhuǎn)時(shí)連接駕駛室和車(chē)架之間的桿件和軟管的運(yùn)動(dòng)軌跡，包括轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸、變速操縱桿及其他各種操縱桿件、軟軸、連接軟管、電線束等得校核。 ⑦ 駕駛區(qū)各種操縱機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，主要校核各種操縱動(dòng)作是否會(huì)發(fā)生干涉或人體的動(dòng)作是否在舒服的范圍內(nèi) ⑧ 半掛牽引車(chē)主掛車(chē)之間的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系，包括掛車(chē)前懸的回轉(zhuǎn)半徑、主車(chē)后懸的回轉(zhuǎn)半徑及掛車(chē)的前后角的校核。 ⑨ 自卸車(chē)舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，既校核舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 2.4 汽車(chē)外部造型設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué) 汽車(chē)空氣動(dòng)力特性是汽車(chē)的重要特性之一，它直接影響汽車(chē)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。汽車(chē)的氣動(dòng)阻力與車(chē)速的平方成正比，且氣動(dòng)阻力所消耗的功率和燃油又與車(chē)速的立方成正比。因此，通過(guò)使用氣動(dòng)外形，以減少空氣阻力，通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)氣口和出風(fēng)口，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻效果，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。這些方法不僅會(huì)提高汽車(chē)的功率，而且還提高燃油經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于高速行駛的汽車(chē)，空氣阻力占主導(dǎo)地位，因此良好的氣動(dòng)穩(wěn)定性（如側(cè)風(fēng)穩(wěn)定，高速的操控性和穩(wěn)定性）和氣動(dòng)的方式，以改善制動(dòng)性能，才是安全高速行駛的前提。提高流場(chǎng)品質(zhì)和冷卻，加熱，除霜，除霧和除霧等特征，以及減少粉塵污染，并降低氣動(dòng)噪聲是舒適的基本保證。 汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)特性的研究方法可分為：理論、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)三種。理論研究方法主要是通過(guò)數(shù)學(xué)工具來(lái)建立空氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相應(yīng)初始、邊界條件的理論模型，以揭示氣動(dòng)力產(chǎn)生機(jī)理和作用關(guān)系。但理論分析受數(shù)學(xué)求解手段的限制，往往只能建立較為簡(jiǎn)單的近似模型，無(wú)法滿足更復(fù)雜、更符合實(shí)際的空氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。隨著數(shù)值分析和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，使得偏微分方程組的求解得以實(shí)現(xiàn)，從而出現(xiàn)了CFD(Computer Fluid Dynamics)解析法，并使之成為與理論分析和實(shí)驗(yàn)具有同等重要性的研究方法。它能分析和解決一些理論和實(shí)驗(yàn)無(wú)法處理的復(fù)雜流動(dòng)問(wèn)題，并能替代部分實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)且省時(shí)省工。但它依賴(lài)于通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示出的空氣運(yùn)動(dòng)真實(shí)的機(jī)理和規(guī)律，同時(shí)也需要較精確的數(shù)學(xué)方程和相應(yīng)的初始、邊界條件。實(shí)驗(yàn)?zāi)壳叭匀皇瞧?chē)空氣動(dòng)力學(xué)中的主要研究方法。但它受限于實(shí)驗(yàn)手段、設(shè)備及經(jīng)費(fèi)等客觀條件，此外有些問(wèn)題尚無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中得以解決?？傊?，理論、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)三種方法相輔相成，共同促進(jìn)汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。 2.4.1 汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容 （1）氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩 主要研究作用于汽車(chē)上的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩大小、方向及產(chǎn)生機(jī)理，氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩對(duì)汽車(chē)各性能的影響。 （2）外流場(chǎng)與表面壓強(qiáng) 流場(chǎng)是速度場(chǎng)、壓強(qiáng)場(chǎng)、能量場(chǎng)、密度場(chǎng)、溫度場(chǎng)等的總稱(chēng)。通過(guò)整車(chē)和局部流場(chǎng)的研究，更直觀地了解汽車(chē)外部氣流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和情形，從而進(jìn)一步研究車(chē)身整體和局部氣動(dòng)造型的優(yōu)化，分析氣流分離和尾流等現(xiàn)象的機(jī)理。 （3）汽車(chē)高速氣動(dòng)性能分析 主要研究當(dāng)汽車(chē)在高速行駛過(guò)程中，遭遇外界環(huán)境因素干擾時(shí)，如何使汽車(chē)能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛狀態(tài)。提高汽車(chē)駕駛的操縱方便程度，保證汽車(chē)高速行駛的安全性。 （4）內(nèi)流場(chǎng)氣動(dòng)分析， 通過(guò)研究汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系的冷卻氣流來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和冷卻效率。同時(shí)，還通過(guò)對(duì)空氣進(jìn)出口位置、風(fēng)路等的合理設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)出風(fēng)量和風(fēng)速，進(jìn)而優(yōu)化車(chē)身內(nèi)部氣流環(huán)境，以根高乘坐的舒適性。 （5）氣動(dòng)噪聲研究 通過(guò)對(duì)車(chē)外氣流脈動(dòng)壓力的研究，優(yōu)化車(chē)身局部造型，改善由車(chē)身周?chē)諝饬鲃?dòng)產(chǎn)生的車(chē)外聲場(chǎng)，進(jìn)而降低汽車(chē)氣動(dòng)噪聲。 2.4.2 氣動(dòng)造型優(yōu)化準(zhǔn)則 就汽車(chē)車(chē)身的氣動(dòng)造型而言，其優(yōu)化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)： （1）在滿足人機(jī)工程要求的前提下，盡可能減小迎風(fēng)面積。 （2）在滿足汽車(chē)功能要求的前提下，盡可能減少車(chē)身外露附裝件，車(chē)身外露附裝件也應(yīng)當(dāng)盡量使其流線形化。 （3）車(chē)身底板應(yīng)盡可能平整光順，或者完全覆蓋起來(lái)。 （4）注重車(chē)身整體和局部的形狀設(shè)計(jì)，減少氣流分離現(xiàn)象。 （5）重視車(chē)身各內(nèi)流的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高冷卻效率和內(nèi)流流場(chǎng)品質(zhì)。 （6）從設(shè)計(jì)和工藝上保證車(chē)身的左右完全對(duì)稱(chēng)，以避免外形氣動(dòng)側(cè)力的產(chǎn)生。 （7）通過(guò)造型或加裝空氣動(dòng)力學(xué)附件，達(dá)到減小氣動(dòng)升力乃至產(chǎn)生負(fù)升力的目的。 （8）應(yīng)使車(chē)身側(cè)風(fēng)作用點(diǎn)(風(fēng)壓中心)位置略后于重心。 2.4.3 轎車(chē)減少氣動(dòng)阻力的主要措施 （1）整體造型設(shè)計(jì) 為了獲得一個(gè)較低的空氣阻力，車(chē)輛的整體形狀是最好從一開(kāi)始就以提前獲得優(yōu)異的空氣動(dòng)力特性相應(yīng)的“理想的基本形式為起點(diǎn)，然后通過(guò)局部幾何剪裁和安裝少量的氣動(dòng)裝置以滿足功能要求，工藝學(xué)，人機(jī)工程學(xué)，安全法規(guī)，和審美效果等幾方面要求的車(chē)身造型設(shè)計(jì)。 （2）車(chē)頭造型設(shè)計(jì) 車(chē)頭造型對(duì)氣動(dòng)阻力的影響舉足輕重，對(duì)汽車(chē)而言，沒(méi)有良好的頭部氣動(dòng)造型，其他的氣動(dòng)造型就沒(méi)有多大意義。車(chē)頭造型對(duì)氣動(dòng)阻力影響的因素很多，主要有:車(chē)頭形狀、車(chē)頭邊角、前保險(xiǎn)杠的形狀與位置、前阻風(fēng)板的形狀與位置、進(jìn)氣口形狀和格柵形狀以及前突起唇等。 〈1〉車(chē)頭邊角 車(chē)頭的四周邊角的倒圓對(duì)減少氣動(dòng)阻力有較大的影響。如圖2-2給出了車(chē)頭邊角倒圓對(duì)氣動(dòng)阻力影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由圖可知，隨著邊角圓弧半徑的增大，氣動(dòng)阻力系數(shù)明顯減少。但邊角圓弧半徑的大小受結(jié)構(gòu)要求的限制。 圖2-2車(chē)頭邊角對(duì)CD的影響 〈2〉車(chē)頭形狀 將車(chē)頭設(shè)計(jì)成流線形無(wú)疑將減小氣動(dòng)阻力系數(shù)。但不同的流線形式樣，所獲得的阻力減少量仍存在一定的差異。圖2-3列出了四種流線形車(chē)頭對(duì)氣動(dòng)阻力系數(shù)的影響。由圖可知，頭緣位置較低的下凸型車(chē)頭阻力系數(shù)最小。 圖2-3 車(chē)頭流線形式對(duì)CD影響 〈3〉發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗玻璃造型設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗造型對(duì)氣動(dòng)阻力的影響主要有以下三個(gè)方面: ①發(fā)動(dòng)機(jī)罩的三維曲率與斜度。 ②風(fēng)窗的三維曲率與斜度。 ③發(fā)動(dòng)機(jī)罩和前風(fēng)窗間的夾角與結(jié)合部位的細(xì)節(jié)部分結(jié)構(gòu)。汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗一般都具有縱向曲率和橫向曲率?？v向曲率直接影響上緣氣流的流動(dòng)狀態(tài);橫向曲率直接影響著側(cè)向氣流的流動(dòng)狀態(tài)。設(shè)計(jì)合理的三維曲率將減少氣流分離和氣動(dòng)阻力。圖2-4表示發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗斜度對(duì)氣動(dòng)阻力系數(shù)的影響。 圖2-4 發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗斜度對(duì)CD的影響 〈4〉尾部造型設(shè)計(jì) 車(chē)身尾部造型對(duì)氣動(dòng)阻力影響的主要因素有： 后風(fēng)窗的斜度與三維曲率、尾部造型式樣、車(chē)尾高度以及尾部橫向收縮等。 ①后風(fēng)窗斜度 后風(fēng)窗斜度通常以后風(fēng)窗弦線與水平線的夾角來(lái)表示。后風(fēng)窗斜度對(duì)氣動(dòng)阻力有較大的影響，這是因?yàn)楹箫L(fēng)窗斜度直接影響車(chē)身尾部的氣流分離狀態(tài)。圖2-5斜背式汽車(chē)后風(fēng)窗斜度對(duì)尾流分離影響的實(shí)驗(yàn)情況。由圖可知當(dāng)ψ=30°時(shí)，氣動(dòng)阻力系數(shù)最大。因此人們通常將ψ=30°稱(chēng)為后風(fēng)窗臨界斜度。一般ψ <30°時(shí)，氣動(dòng)阻力系數(shù)較小。 圖2-5 后風(fēng)窗斜度對(duì)CD的影響 ②尾部造型式樣 在汽車(chē)尾部造型式樣中，典型的有階梯背、斜背和平背三種。階梯背的尾部造型有較大的尾流區(qū)。但如果對(duì)后車(chē)頂上緣、后風(fēng)窗和行李箱蓋的三維曲率以及它們之間的夾角、后部側(cè)壁及各拐角細(xì)部倒圓都作合理細(xì)致的設(shè)計(jì)，也能達(dá)到理想低阻狀態(tài)。 車(chē)身后部造型很復(fù)雜，在階梯背中又可分為長(zhǎng)階梯背和短階梯背；在斜背中又可分為大斜背(ψ>300)和小斜背(ψ<300)；在方背中也可分為純方背和準(zhǔn)方背。由于具體后部造型與氣流狀態(tài)的復(fù)雜性，一般很難確切斷言后部造型式樣的優(yōu)劣。從理論上說(shuō)，小斜背具有較小的氣動(dòng)阻力系數(shù)。 〈5〉擾流器設(shè)計(jì) ①前擾流器 對(duì)汽車(chē)而言，根據(jù)擾流器的安裝位置有前后擾流器之分。加裝擾流器的目的是改善汽車(chē)局部氣流狀態(tài)以減少氣動(dòng)阻力。但擾流器的存在(尤其是對(duì)前擾流器)又會(huì)加大汽車(chē)迎風(fēng)面積，從而增加氣動(dòng)阻力。這兩者是矛盾的，因而適當(dāng)?shù)臄_流器高度和位置非常重要。目前多采用將前保險(xiǎn)杠位置下移并加裝車(chē)頭下緣突起唇以取代前擾流器的作用。 車(chē)前擾流板高度和位置對(duì)氣動(dòng)阻力的影響的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 圖2-6 車(chē)前擾流板高度和位置對(duì)氣動(dòng)阻力的影響 ②后擾流器 后擾流器并不是在任何情況下都起作用。對(duì)具有較平順的后背氣流而言，后擾流器有可能起到較好的作用；而對(duì)到達(dá)擾流器之前就已分離的后背，后擾流器基本無(wú)效 2.5 汽車(chē)外部造型設(shè)計(jì)與美學(xué)運(yùn)用 汽車(chē)等工業(yè)產(chǎn)品的形式美法則，主要是研究產(chǎn)品形式美感與人的審美之間的關(guān)系，以美學(xué)的基本法則為內(nèi)容來(lái)揭示產(chǎn)品造型形式美的發(fā)展規(guī)律，滿足人們對(duì)產(chǎn)品審美的需求。 2.5.1 形態(tài)美 汽車(chē)的形態(tài)美是指汽車(chē)產(chǎn)品的外觀形式及形體上的美學(xué)表現(xiàn)，它是產(chǎn)品形體藝術(shù)的有機(jī)組成部分，也是衡量藝術(shù)作品表現(xiàn)力高低的一個(gè)重要標(biāo)志。當(dāng)一輛汽車(chē)靜靜的停在那甩，而外形上卻透露出強(qiáng)而有力的動(dòng)感時(shí)，這幅作品便升華出一種“奔騰如飛的雕塑”的美感。這時(shí)它所表現(xiàn)出來(lái)的不僅僅是一部金屬軀體，而更是一種美的享受。圖2-7中的馬自達(dá)，車(chē)身線條清晰而硬朗，腰線之下的部分較為寬大沉重車(chē)輞周?chē)目臻g大，輪拱向外張開(kāi)，有一種很強(qiáng)烈的展現(xiàn)欲。精巧的前臉、短促而略微高翹的尾部彰顯出蓄勢(shì)待發(fā)的姿態(tài)，簡(jiǎn)約而流暢的線條，烘托出強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng)氣息。丹鳳眼式的前照車(chē)燈微微上挑，迷離、閃爍而富有動(dòng)感。整體給人一種很舒適輕快的美感。 圖2-7 馬自達(dá)轎車(chē) （1）車(chē)身比例 車(chē)身比例是指汽車(chē)車(chē)身中各部分的長(zhǎng)度、面積等比例大小。許多設(shè)計(jì)者很早就開(kāi)始了尋找完美汽車(chē)車(chē)身比例，但現(xiàn)實(shí)車(chē)身設(shè)計(jì)中還經(jīng)常受到車(chē)體性能等技術(shù)參數(shù)的制約。例如:發(fā)動(dòng)機(jī)的布置，底盤(pán)的高低、行李箱的大小等等，這些因素都會(huì)影響到車(chē)身的設(shè)計(jì)的外形。圖2-8的奔馳E系列車(chē)，其外觀整體所旱現(xiàn)出的姿態(tài)是公認(rèn)的最為和諧的四門(mén)車(chē)之一。這款車(chē)充分應(yīng)用了車(chē)身比例的設(shè)計(jì)美學(xué)特征:車(chē)輪較人，視覺(jué)效果突出。車(chē)同側(cè)兩輪之間距人約為單個(gè)車(chē)輪直徑的3.5倍。較大的車(chē)輪突出了輪拱，使得車(chē)的整體顯得更為漂亮，更加快速有力 圖2-8 奔馳E系列轎車(chē) （2）汽車(chē)前臉 眼睛是心靈的窗口，臉是性格的版圖。一款車(chē)的氣質(zhì)往往就是通過(guò)它的眼和“面部表情”所傳達(dá)出來(lái)的。早期車(chē)身設(shè)計(jì)常常追求迷人的面部表情，后來(lái)義為了彰顯汽車(chē)的野性與霸氣，彰顯駕駛者的不羈與尊貴，設(shè)計(jì)者們又采用了張揚(yáng)霸氣的造型，使得車(chē)的前臉看起來(lái)狂野、霸氣通人。這些張揚(yáng)大氣的前臉可以說(shuō)是功能性和實(shí)用性的外化，賦予了汽車(chē)生命和個(gè)性。 富有攻擊性和霸氣的前臉可以使車(chē)的主人感覺(jué)到他們的尊貴大氣，井且能使其他人不敢逼近，這樣在馬路上行駛時(shí)似乎更具有安全感和尊貴的氣息。凱迪拉克從2002年開(kāi)始大規(guī)模地設(shè)計(jì)外觀輪廓分明、有棱有角的貓氣前臉如圖2-9所示 圖2-9 凱迪拉克轎車(chē)前臉 （3）表面質(zhì)感 車(chē)身表面往往都是一種立體的、由多個(gè)光滑的曲面組成，它能給人以直觀、強(qiáng)烈的視覺(jué)效果，它的美是汽車(chē)色彩和涂飾材料相結(jié)合而展現(xiàn)出來(lái)的?！肮饬辆€”就是車(chē)身造型時(shí)很重要的一個(gè)考慮因素，車(chē)身曲面上的這些“光亮線”的位置和形狀極人地影響著汽車(chē)的外觀和表面藝術(shù)。恰當(dāng)?shù)?、不同寬度的光亮帶將使?chē)身形成具有明暗變化的各區(qū)段，這樣就形成了豐富的車(chē)身表面的明暗層次，并有助于加強(qiáng)汽車(chē)的動(dòng)感。因此，在汽車(chē)外形設(shè)計(jì)中，充分考慮和利用車(chē)身表面的光學(xué)規(guī)律及色彩等因素，也能賦予汽車(chē)更加良好的藝術(shù)效果。 2.5.2 和諧美 （1）色彩與造型的和諧 通常，造型和色彩是共同發(fā)揮作用，來(lái)詮釋設(shè)計(jì)作品所要表達(dá)的意境。比如:要表達(dá)“穩(wěn)重”的含義，設(shè)技者一般是將簡(jiǎn)單規(guī)整的形體與沉穩(wěn)的冷色或深色進(jìn)行搭配，而不會(huì)用苗條的車(chē)身加上淺色外飾。又如在高檔的跑車(chē)上，我們常常會(huì)看到的是將動(dòng)感的造型和亮麗的色彩相結(jié)合，給人以強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊和動(dòng)感信息。 造型和色彩的諧調(diào)應(yīng)用，在很大程度上就可以體現(xiàn)出設(shè)計(jì)最終所要表達(dá)的風(fēng)格和氣質(zhì)。不同的色彩運(yùn)用在不同的造型上，其面積、大小以及色彩的純度、明度、色相的變化，都會(huì)給形體與色彩的搭配及其所形成的空間關(guān)系帶來(lái)不同的視覺(jué)效果和心理感受。 （2）外表和內(nèi)飾的和諧 汽車(chē)外表與內(nèi)飾的和諧包括調(diào)和與對(duì)比。調(diào)和就是使車(chē)身整體中各部位的質(zhì)感色彩和諧統(tǒng)一，而對(duì)比是使車(chē)身整體中各部位的質(zhì)感有所不同、有所變化，而相互映襯。如汽車(chē)外部車(chē)身采用同一種材料，可以達(dá)到統(tǒng)一的質(zhì)感效果。但是，如果各個(gè)組成部分的材料，和其他視覺(jué)元素的顏色等完全相同，將是非常沉悶，缺乏活力。正常情況下，汽車(chē)的外部車(chē)身設(shè)計(jì)將在整體中尋求變化，如前后保險(xiǎn)杠和側(cè)面防護(hù)裝飾等材料的整個(gè)身體，顏色的材料通常是不相同的。燈箱，進(jìn)氣格柵，鍍鉻或使用不同材料的金屬光澤，從而達(dá)到整體和諧，又不缺少變化。 （3）車(chē)型與地域文化的和諧 汽車(chē)不僅僅是一種行駛運(yùn)輸?shù)墓ぞ?，同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家一個(gè)地區(qū)的一種視覺(jué)符號(hào)。它的流動(dòng)特性也決定了它的傳播意義。汽車(chē)的生產(chǎn)、使用都會(huì)因城市的不同而有所不同，因此設(shè)計(jì)師往往會(huì)在其中融入相應(yīng)的文化特色?！耙惠v好車(chē)通常能讓人在一眼之間就能看出它出自哪個(gè)國(guó)家哪個(gè)廠商之手。”美國(guó)車(chē)外形大方氣派，充滿肌肉感和力量感；日本車(chē)小巧、做工精致；意大利車(chē)充滿浪漫的意境；德國(guó)車(chē)做工嚴(yán)謹(jǐn)、卓越品質(zhì)……這就是汽車(chē)造型設(shè)計(jì)中文化因素差異所表現(xiàn)出的不同風(fēng)格。一定的地域文化反映了特有的社會(huì)習(xí)俗，通過(guò)人們的生活方式和習(xí)慣、價(jià)值觀念等反映在產(chǎn)品之中。所以汽車(chē)的和諧美也成為社會(huì)文化、習(xí)俗美的表達(dá)。 2.6 小結(jié) 本章對(duì)影響汽車(chē)造型的技術(shù)因素進(jìn)行了深入研究：從四個(gè)方面分析與車(chē)身造型的有關(guān)因素，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的布置方案對(duì)造型的影響；汽車(chē)傳動(dòng)系和底盤(pán)的總布置與整車(chē)總布置的關(guān)系；還有空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)汽車(chē)外形的影響；及美學(xué)在外形設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。深刻體會(huì)到汽車(chē)的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合而又復(fù)雜的工程，需要使結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，形態(tài)優(yōu)美化，功能齊全化，并且考慮市場(chǎng)的需求，迎合消費(fèi)者的心理。 35 第三章 車(chē)身總體布置設(shè)計(jì)初步及設(shè)計(jì)軟件介紹 第三章 車(chē)身總體布置設(shè)計(jì)初步及設(shè)計(jì)軟件的介紹 在整車(chē)身總布局的基礎(chǔ)上進(jìn)行本次車(chē)身布置的設(shè)計(jì)。整車(chē)的總體布置，提供了車(chē)的基本尺寸的規(guī)模和軸重分布位置，以及動(dòng)力總成，前軸和后軸，傳動(dòng)軸和車(chē)輪的輪廓。因此參照同類(lèi)車(chē)型中的數(shù)據(jù)，并初步確定前后懸掛長(zhǎng)度，前后擋風(fēng)玻璃的位置和角度和引擎蓋的高度，地板高度，前圍板位置的相互位置等。查閱了大量關(guān)于車(chē)身尺寸的資料，最后確定的參數(shù)如下表3-1。 表3-1本次設(shè)計(jì)基本參數(shù) 車(chē)型：四門(mén)轎車(chē) 車(chē)長(zhǎng) 4870mm / 寬 1834mm / 高 1472mm / 軸距 2803mm 前懸820mm / 后懸773mm / 前輪距 1577mm / 后輪距 1550mm 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū) / 直列四缸1.8L / 最大功率96kw / 最大扭矩220Nm/ 輪胎規(guī)格 215/60 R16 / 最高速度200km/h 3.1 Proe軟件的介紹 1985年，PTC公司成立于美國(guó)波士頓，開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。Pro/ENGINEER還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。下面就Pro/ENGINEER的特點(diǎn)及主要模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 主要特性： 3.1.1 全相關(guān)性： Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒(méi)有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 3.1.2?基于特征的參數(shù)化造型： Pro/ENGINEER使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的，因而易于使用。 3.1.3 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征: 通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。 令，例如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 3.1.5 易于使用： 菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 3.2 結(jié)束語(yǔ) 在Pro/E軟件環(huán)境下對(duì)車(chē)身進(jìn)行分塊造型,不但提高了數(shù)學(xué)建模的效率和更改與管理的方便,同時(shí)對(duì)各部分可靈活調(diào)用,合適的部分可做它用,象保險(xiǎn)杠和后視鏡可做為“標(biāo)準(zhǔn)件”使用。這種方法使其以后的變型車(chē)的造型設(shè)計(jì)變得更為方便。當(dāng)然,汽車(chē)車(chē)身造型是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,需要在實(shí)踐中不斷探索和交流,以使我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的設(shè)計(jì)水平邁上一個(gè)新臺(tái)階。 第四章 三維模型的 第4章 三維模型的建立 　 三維模型是物體的多邊形表示，通常用計(jì)算機(jī)或者其它視頻設(shè)備進(jìn)行顯示。顯示