汽车造型设计.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第20页 共20页第一章 概论汽车作为一种商品，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。在全球各大汽车企业中，汽车造型工作都是由公司的最高层直接领导。当然除了汽车公司自己的设计队伍，还有一些独立的、专业的汽车设计公司，全球最大的设计公司美国MSX公司, 比如以实用型量产车著名的意大利设计公司ITALDESIGN，以名贵跑车为主要业务的设计公司Pininfarina，和以风格见长的Bertone设计公司，还有在改装车、原型车方面各具特色的IDEA、Zagato、Ghia和Stola等设计公司。此外，还有以个人名义进行设计的汽车设计师，如Marcello Gandini、Peter Stevens和Ian Collum等。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。一、汽车造型设计概念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。二、汽车造型设计师应该掌握的技能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（这是最重要的），创作更富魅力的汽车形体。 1.富于创造性2.卓越的实施表现力3.较宽的知识面4.良好的合作精神三、汽车造型发展的历程 1. 造型设计的原始阶段 1950年代前称为第一阶段, 汽车自19世纪末诞生后的20多年里，汽车的发展进步主要表现在底盘技术方面，车身一直是沿用马车的厢式造型。随着底盘结构的不断完善，人们逐渐意识到车身对于改进汽车性能（速度、油耗和使用特性等）也有着重要的作用，更与汽车的销售有着直接的关系。后者主要表现在汽车的造型风格、产品形象等方面，而这是在从前的机械技术研究中所不曾涉及到的领域。于是，从20世纪20年代起，车身成为汽车研究中的一个新领域。可以说从这时起，汽车这一个工业产品开始被赋予文化内涵，汽车设计作为一个兼具技术和艺术要求的行业因而诞生。2. 第二阶段造型设计的发展期 1950-1969年代称为第二阶段, 是汽车设计业的黄金时期。当时美国正处于鱼型车时代，欧洲则流行船型车，是一个非常讲究风格化的年代。当时的车身生产主要采用小规模的作坊作业，产量稀少甚至单件生产的汽车都不在少数，为汽车设计业提供了无数机会。如果现在去回顾汽车的造型发展史，这一年代仍是历史上最百花齐放、经典倍出、令人难以忘怀的年代。3. 第三阶段造型设计的成熟期 19701989年称为第三阶段, 随着汽车的性质由奢侈品向生活必需品转变，加上20世纪70年代的世界石油危机，汽车的成本成为厂家必须面对的问题，于是具有良好成本效益的生产方式被广泛应用。70年代开始，大批量生产的汽车普遍采用冲压成型的承载式车身，传统小规模精工作业逐渐被淘汰。汽车产品系列被精简，单一型号汽车的产量大大提高. 品种越来越少, 但造型设计技术趋于成熟.4. 第四阶段 造型设计的辉煌期 1990年后称为第四阶段, 快速发展的年代, 自从1990年后, 开发技术的发展使汽车的开发速度大大加快, 品种越来越多起来, 由于开发技术的发展使汽车开发速度加快, 变型加快成为可能, 例如, 先进的三维造型与建模软件(CAD/CAM)的应用就是一个重要的用于汽车造型设计的先进工具, 设计周期开始大大缩短, 设计品种越来越多. 当代汽车界对汽车设计提出了更高的要求。90年代能够立足的汽车设计公司，都具备从意念到产品的全面开发能力，提供从市场分析、方案设计、模型制作以至模具开发的一系列服务，部分更具备生产能力。部分设计公司拥有的用于设计开发的专用设备足以媲美大型汽车制造商，而长期从事设计工作所累积的经验和人文素质则是他们的立足之本。 据不完全统计, 在发达国家, 汽车公司产品设计工作量的5060%是由设计公司完成的. 不仅造型设计, 而且包括结构设计和分析优化, 甚至包括工艺工装设计等。第二章 汽车车身布置分类及造型特点汽车的用途是决定汽车形体特点的最主要因素。汽车按照其用途大致可分为如下类型：一、 轿车轿车（car）是载送29人，供私人使用的汽车。轿车的造型特点是形体比较完整，线条连贯流畅，对外形和内饰的要求较高。主要分为一下几种类型： 1四门轿车（Sedan）是轿车最普通的形式，产量也较大，设有四扇门（左右两侧个两扇）和两排座位，较舒适的座位在前排，其外型特点是明显地分成头部发动机舱，中部乘客舱、尾部行李舱3部分，这种三段式的形状称为三箱式（汽车总长度超过4米）。随着空气动力性能的研究日益深入，这种车型的头部尽量低矮，尾部需要加厚加高而且后挡风玻璃的斜度趋于平缓，腰线前低后高，形成所谓的“半斜背式”形状。2. 双门轿车（coupe）设有两扇门（左右每侧各一扇）以及两排或单排座位，较舒适的座位在前排，它的一种形式几乎与四门轿车完全相同仅在于门数的区别，而另一种形式的尺寸较小巧（总长通常在4m以下）并将尾部与中部结合起来，称为两厢式轿车。这种形式通常带有上掀式的背门，又称为掀背式（hatch back）轿车。3旅行车（station Wagon）这种形式是把四门轿车的车顶向后延伸，后排座位可叠起来以便放置较多或较长的行李。这种车型的尾部造型较呆板，尾灯造型往往受限制。4. 四门硬顶车（Four Door Hardtop）是四门轿车的一种变形，其特点是中立柱（B柱）去掉上半段而且车顶轻巧，动感较好，造型显得明快活泼，但车身密封性、翻车安全性均不及四门轿车。5. 双门硬顶车（Two Door Hardtop）是双门轿车的变形，其特点大致与四门硬顶轿车相同。6高级轿车（Limousine）区别于其他轿车的重要特点是主坐在后排，车主不驾驶汽车而需要聘请驾驶员，有的设两排座位，有的设三排座位，有的还将中部加长，在驾驶员与乘客之间设有隔离板，汽车的结构、性能和造型要求极高，车内设施豪华奢侈。7敞蓬车（Convertible）供短途旅游观光用，通常采用可折叠的软蓬，也有采用可拆卸硬顶或收入行李箱的顶朋。敞蓬车也有四门和两门。8跑车（Roadster）是专门设计供高速行驶用，单排或在后排设置加坐，汽车的动力性较好，通常采用楔型造型，线条圆滑流畅，价格高昂。9运动车（Sport Car）是一种双坐车，没有门窗的侧围便于上下车跨越，这种车不用作运输专供休闲游玩。二、客车客车（Bus）是指载送9个人以上乘员，供公共服务用的车。按照服务的方式不同，客车的容量和形式亦各不相同。客车的造型特点是大平面较多，具有重复的构件和线条，其表面比例和色彩划分很值得推敲，目前客车的造型有使线条圆滑、顶盖减薄、立柱跨距加大、玻璃面积加大从而使动感加强的趋势。 1长头客车（Normal Controlled Bus）是利用长头货车改装的，由于面积利用较差而逐渐少见。这种形式的头部与宽大的后部在造型上很难连续过渡，因而整体感较差，而且头部还限制了前挡风玻璃和侧窗玻璃的进一步扩大。2城市客车（Urban Bus）需要满足经常停站、乘客上下频繁、车厢内便于乘客流动等要求。这种客车的客门数目较多较宽大，地板离地高度较小，车内坐席较少而站席较多，侧窗上缘较高以便站立的乘客能看到街道和站牌名。以上的特点决定了客车的基本造型。3长途客车（Intercity Bus）可以只设一个车门（车身另一侧设一个应急的安全门），车内不设站席，通道较窄，座位宽度较大较舒适，车身两侧下部设有若干个行李箱，有的车内还还设有酒吧或厕所。这种车型通常采用后置发动机，使得车头的造型较为自由。4游览客车（Touring Bus）专供旅行游览用，可算是长途客车的一种形式，但在两个侧围可以不设行李箱，其最大的特点是增大玻璃的面积以便观光，车顶两侧拐角处增加弧形玻璃以便增大上方视野，有的车型还在车顶上设有可敞开的天窗。这种客车的形体、线条和色彩力求轻快活泼，以增加游客的兴致。5轻型客车（Light Bus）是指总长度不超过7m的客车，较小的坐位不到10个，较大的可乘坐20余人，有的在市内营运还设有站席，其类型较多，造型也各异。此种客车在我国俗称“中巴”或“面包车”（其形状和比例活像一块方面包）。由于其形体和尺寸比中型客车小，造型也比前者活泼，车头通常倾斜较大而形成动感，前挡风玻璃、前照灯、面罩等的造型可以模仿轿车。6铰链式客车（Articulated Bus）适于在大城市中运送较多的乘客，通常是城市客车（单体车）的变形车，造型与单体车大致相同。这种汽车虽然长度较大，但由于中部折叠的分隔，动感反而不如单体车。7双层客车（double Deck Bus）主要用于西欧（特别是英国），其优点是容量大而又比铰接式客车的机动性好而且占地较少。这种汽车侧面的动感较差，正面的稳定感也比较差，给造型带来困难。三、货车货车是载送货物的汽车，在其驾驶室中还可容纳少量人员。货车的造型重点在驾驶室和头部（车前板制件），其后部各种形式的货箱也应尽量与驾驶室的线形连贯协调。由于货物的种类繁多，货车的装载量和车型也各不相同。主要分为：1 长头式货车。2 平头式货车。3 专用货车。4 轿货车。第三章 汽车造型工作方法现代汽车的造型设计 过去，新型轿车从构思到试产一般要经历四至五年，现在运用了计算机，仅需要二年或更少的时间。其中，轿车的车身造型设计是整个设计工作最重要的内容，越是现代化的大批量流水生产的产品，对其设计的内容要求更严密，要经过一步步可靠的技术验证，否则设计中的错误或缺陷将会在批量生产中造成严重的后果。那么，轿车的外貌是怎样诞生出来呢？下面首先将传统的设计过程展示出来。一、收集资料信息形成造型设计概念 任何新型轿车的构思，都是建立在旧款车或者其它车辆的基础上借鉴、继承和改进而形成的，这里面包括消费者对汽车的意见和期望。每年在世界各地举办的汽车展览会、市场的信息反馈，都是设计开发部门资料信息来源的“源泉”。例如我国第一辆概念车“麒麟”，就从五个城市的汽车用户做过调查，汇集了各地不同人群对汽车的需求信息，才着手进行图纸设计。目前流行的品牌轿车“四位一体”的专营销售中，其中一项是“信息反馈”，作用之一就是做厂家开发新产品的依据。二、造型构思效果图 现在一些人请装修公司搞房屋装修，装修公司也会出一份效果图给客户评审。同样，汽车造型的设计也要有效果图，将设计师对新车形状的构思反映在图画上，这里面的内容有整车的形状，色彩，材料质感及反光效果等，作为开发人员表述造型的构思和初步选型的参考。效果图由具有工业造型技术能力的开发人员完成，采用水彩、彩铅或者素描等方式绘制。效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图两种，车身造型效果图要表现出车型前面、侧面和后面三者的关系，同时也要表现出车门拉手，倒后镜、刮水臂、车牌位置等结构细节。车身内饰的效果图主要表现出仪表板、中控台、门护板、座椅及相互之间的空间位置。由于车厢内部难以用一面图表达清楚，所以有些效果图是针对某些位置而单独绘制的。效果图是“纸上谈兵”的操作，可以有多种方案供选择，换句话讲要有许多幅效果图供选择，边修改边完善。三、模型制作 从“纸上谈兵”到实物实体的第一步，就是将设计构思实物化，将纸面的东西用形体表现出来，让设计人员进行更细致和具体的探讨。第一步就是选择确定几幅效果图，依图做缩小比例的汽车油泥模型或石膏模型，比例为3:8（美、英等英制国）或者1:10、1:5等。小比例模型的好处就是可以反复修改，成本低廉，如果一开始就做全尺寸模型，并在大模型上反复修改，就会消耗大量的时间和人力。由于现代轿车生产的规模化，任何设计上的错误都会导致巨大的损失和浪费，因此设计师在缩小比例车模上进行研制是必不可少的一环工作。四、胶带图 当缩小比例车模的形状确定后，就将模型的轮廓曲线放大至1:1，用胶带图的形式表现出来。所谓胶带图是指用不同宽度和不同颜色的胶带在标有坐标网络的白色图板上，粘贴上模型轮廓的曲线和线条，将汽车整个轮廓、布置尺寸、发动机位置、车架布置及人体样板都可以显示出来。胶带可以随时粘贴或撕下，因此胶带图也可以随时修改，十分方便。设计人员根据胶带图进行修改和调整后，轿车的轮廓曲线已经基本确立。 五、全尺寸油泥模型 全尺寸是指1:1比例，全尺寸油泥模型就是指与真车尺寸一样，模型的轮廓曲线和尺寸都是按照严格的要求制作出来，设计人员可以对车身表面的细节部分进行比较和修改，设计的检验已进入“模拟作战”阶段。全尺寸油泥模型分为外部模型和内部模型，是车身造型设计中最关键的阶段，要求以极其认真的细致的态度去工作，任何一项细部的造型都不能马虎，因为这个全尺寸油泥模型是今后正式产品的依据。全尺寸油泥模型是高仿真产物，例如车轮一般会用上真轮胎和真车圈，因为车轮对整个车型有十分重要的影响。车身附件，大灯小灯、刷水臂都会安置在各自的位置上，有些模型表面还喷涂油漆，与真车相似。因此，车厂对新产品的检测，也就从全尺寸油泥模型正式开始。检测中最重点的一项，就是车身外部模型进行风洞试验，试验的主要内容是模拟车速在100200公里小时的状态下，测试阻力、升力、侧向力、俯仰力矩、侧翻力矩和偏航力矩等数据，设计人员对车身模型的空气动力状态进行研究和分析，以取得对整个车身空气动力性能进行最优化的设计。六、主图板 全尺寸油泥模型完成之后，车身模型表面轮廓经过测量之后转化为数据，然后将数据绘制成平面图形。主图板表示出整车的轮廓线及关键部位与部件之间的配合作用，使设计人员可以对主图板上的车身表面线条做光滑平顺的修改。至此，汽车的造型设计工作基本结束了。此后就会进入样车的制造与检验。七、样车 样车是一辆具有试制性质，能够驾驶运行的汽车。样车试制仍是一个不断修改的过程，但这种修改是为今后正式投产做铺路的。在样车试制阶段，很多在造型设计过程中的不足之处会更真实地反映出来。例如在绘图或在模型上能够制造的东西，可能在实际生产中会有工艺上的困难；也可能会耗费过大，成本降下不来；也可能在装配上会产生干涉，安装困难，等等。造型设计人员仍然要跟踪工作，对样车的造型设计进行全面的检查，并根据设计要求进行修改。只有经过多次的反复修改，一辆经得起实际考验的造型方案才能实现，并做为今后生产的依据。不难看出，汽车造型设计的过程是一个不断探讨不断修改不断完善的过程，最后拿到生产线的图纸很可能与最初的构思有很多不一样的地方，甚至大相径庭，这是一种很正常的现象。以上介绍的内容是传统的汽车造型设计，这种传统的造型设计过程的最大缺陷是车身曲线需要依靠人力经过绘画模型图板等多次反复测量反复修改才能确定，耗费大量的劳动和时间，而且设计精度也难以保证，因此，用计算机代替部分人的劳动，是必然的趋势。从七十年代起，计算机辅助设计已经进入了汽车外形设计这一领域，今天更是普遍应用，并已成为目前国内外车厂进行汽车造型设计的常规手段。现在常见的过程始于模型制作阶段，通过三坐标测量机测量，得到模型上离散的点集，将点集数据输入计算机，运用CAD将其连成光顺的曲线，建立数字化模型，进行初步设计和可行性分析，即相当于胶带图效果；然后通过专门的CAD设计软件，用曲线建立起整个车身的表面数学模型，设计人员在电脑前可以进行任意的修改，再通过数控铣床制造1:1全尺寸模型，供设计人员进行修改和定型；然后再通过测量机对全尺寸模型进行测量，将数据输入计算机建立汽车外形数学模型，并用图形显示终端显示出来，模型的三维曲面视图可以旋转,在不同的角度观察不同地方，十分直观。在这里，CAD的运用不但使人从繁重的劳动解脱出来，缩短了设计周期，而且能够保证设计精度，降低了设计开发的成本。 第四章 轿车造型与空气动力学 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，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 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，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。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）。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 现代汽车追求舒适、动力和安全性能好，这些要求在车身外型的设计中构成了矛盾。 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，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。 风阻的主要因素有两大方面，一是迎风面积，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，向更加人性化的方向不断发展。 第五章 汽车造型的艺术规律人的美感，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。一、 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。（2） 过分表现某个局部，喧宾夺主。（3） 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）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。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。 第六章 车身内部造型设计一、仪表板造型轿车的内饰件一般是指轿车车厢的隔板、门内装饰板、仪表板总成、扶手、地毯等零部件和材料。相对于车上其它部件而言，它们对车辆的运行性能没有什么影响，但其面目一览无遗，代表了整部车子的形象，孰优孰劣，决定着轿车的声誉和档次，决定着人们选择轿车的意向。另外，对于轿车来讲，虽然内饰件只是一些辅助性的零配件，但它们要承担起减振、隔热、吸音和遮音等功能，对轿车的舒适性起到十分重要的作用。 轿车内饰件的质量取决于材料。以前轿车内饰件多用金属、木材和纤维纺织品等材料，外观和质感都不甚理想，而且随着环境保护意识日趋浓厚，寻找一些可以回收利用，材质安全性能高，加工方便的材料来代替传统的材料，已经成为各国汽车制造业的研究与开发的内容。目前，许多轿车的内饰件已经逐步使用PP(聚丙烯)材料，这是一种工程热塑材料，它集结了韧性好、强度大、隔热好、质地轻、耐腐蚀、富有弹性和手感好，成本低等一系列优点，更重要的是PP材料是一种可以循环回收再用的塑料，对环境保护大有裨益，因此受到人们的欢迎。 内饰件最大的部件是仪表板总成，也是轿车车厢内最引人注目的地方。目前采用PP材料制造仪表板总成外壳已成主流，在欧洲每年生产仪表板要耗用12万吨热塑性材料，其中PP材料就占了5万吨，接近一半。据专家预测，这一比例还会继续扩大下去。目前欧洲巳开发出一种气味小，不易老化，低密度和有更好的环境适应性的PP材料，应用在轿车上面。 轿车的安全性能是摆在首位的，防火性能也包括在内。选择和采用内饰件材料的重要依据之一，就是材料的阻燃性能。当然，当设计者依据阻燃标难选择内饰件材料时，追求舒适和美观是重点考虑的问题。 为了使轿车车厢更加舒适和美观，车厢内的装饰材料有越来越高级的倾向。例如座垫面料，中高级轿车大都采用手感柔和、色调高雅的皮革、呢绒、丝绸等天然材料做座垫面料。此外，也有采用其手感与天然材料相似的细合成纤维丝无纺布做面料。普通轿车多数采用化纤纺织品，一些高级轿车车厢的装饰板还用贵重的胡桃木、花梨木等材料做成，嵌在仪表板总成和车门内板上，将车厢内部点辍得别有一番情调仪表板造型设计的要点（1）主次分明、功能醒目（2）仪表板造型必须有整体感，形体简练（3）仪表、显示器、标志符号和控制件的布置位置（4）安全感（5）仪表板造型要与整个内部造型整体化，有形体上的待续关系二、座椅造型现代轿车座椅的要求 现代轿车已经不是一个单纯的运载工具，它已经是“人、汽车与环境”的组合体。座椅作为汽车使用者的直接支承装置，在车厢部件中具有非同小可的重要性。汽车座椅的主要功能是为驾驶者提供便于操纵、舒适、安全和不易疲劳的驾驶座位。座椅设计时应同时满足以下五点基本要求： 一、座椅的合理布置； 二、座椅外形要符合人体生理功能； 三、座椅应具有调节机构； 四、座椅有良好的振动特性； 五、座椅必须十分安全可靠；座椅安装位置的尺寸是很重要的，它直接影响到使用者的便利性和舒适性。座椅布置要体现出人体工程学的要求。驾驶座椅是最关键的座椅。它的基本要求是布置合