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I 摘 要 汽車車身的外形和色彩是汽車給人們的第一個外觀印象，它是人們評價汽 車的最直接方面。車身造型是轎車市場競爭的重要因素，也是汽車設(shè)計中非常 重要的內(nèi)容。因此，車身造型既是工程設(shè)計，又是美工設(shè)計。從工程設(shè)計來看， 它既要滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求,整車布置的匹配要求和沖壓分塊的工藝要求，又要 適應(yīng)車身的空氣動力學(xué)的要求而具有最小的空氣阻力系數(shù)。從美工設(shè)計來看， 它應(yīng)當(dāng)適應(yīng)時代的特點和人們的愛好，要像對待工藝品那樣進(jìn)行美工設(shè)計，給 人以高度美感，起到美化環(huán)境的作用。所以，車身設(shè)計既重視工程要求，更要 注重外觀造型。 設(shè)計過程分為幾個階段。首先是收集資料，分析現(xiàn)有的不同轎車車身的結(jié) 構(gòu)、色彩和特點，了解市場銷售情況等；進(jìn)行社會調(diào)研，將所有資料整理、分 類、分析和總結(jié)后初步擬定設(shè)計構(gòu)思和方案，然后是繪制草圖、優(yōu)化設(shè)計、確 定最佳方案，最后進(jìn)行平面圖、效果圖的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：汽車車身；色彩；車身造型；工程要求；外觀造型 II Abstract It is the frame construction and the color of automobiles that makes people the first external appearance impression, it is the most direct aspect for people to evaluate a car. The body model is the important aspect of market competition of cars, it is also very important content of the design. Therefore, the body mode is not only an engineering design, but also a art design. In the case of the engineering design, It is satisfy with not only strength request of the structure, mach request of the whole cars decoration and art request of the punching and classification, but also have to adapt to the aero dynamic body at the request of the air with MPVmal resistance coefficient. From the design of art, it should adapt to the characteristics of the times and peoples hobbies and crafts to be treated like as a clipart design, people with a high sense of beauty, It plays a role that beautify the environment. Therefore, the body design not only attaches importance to engineering requirements, but also paying greater attention to appearance model. The design process is divided into several stages. Firstly, gathering information, analysis the structure of the existing different car body, color and characteristics, understanding the market situation and social research, collate all the information, classification, analysis and summing up, after the initial design ideas and programmes are drawn up, then to draw the draft and optimize the design, determine the best option. Finally , to design the plane drafts and drawings. Key words: Car body; Color; Body model; Engineering requirements; Appearance model III 目 錄 1 前 言 .1 2 汽車車身的方案設(shè)計 .2 2.1 目前較流行的轎車車身的分析 .4 2.2 汽車結(jié)構(gòu)的分析 .5 2.2.1 發(fā)動機(jī)及傳動系布置影響到車身的內(nèi)部結(jié)構(gòu) .5 2.2.2 車身外形決定了整車造型 .9 2.2.3 車身尺寸與轎車等級的關(guān)系 .9 2.3 收集資料 .10 3 確定轎車車身的設(shè)計方案 .11 3.1 轎車車身方案的分析 .11 3.1.1 汽車前臉的設(shè)計 .11 3.1.2 汽車車體的設(shè)計 .12 3.1.3 汽車車尾的設(shè)計 .13 3.1.4 輪罩外形尺寸的確定和布置 .14 3.1.5 選擇的汽車造型 .15 3.2 結(jié)構(gòu)的分析和最佳造型的確定 .15 3.2.1 車身對汽車的性能影響 .16 3.2.2 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求 .17 3.3 色彩的分析和最佳色彩確定 .18 4 車身外形結(jié)構(gòu)的分析和尺寸的決定 .19 4.1 車身的外形結(jié)構(gòu)分析 .19 4.2 汽車主要參數(shù)的選擇 .19 4.3 MPV 轎車的主要參數(shù) .20 5 汽車外形的平面設(shè)計 .21 5.1 轎車外形的三維圖的設(shè)計 .21 結(jié)束語 .24 致 謝 .25 參考文獻(xiàn) .26 1 1 前 言 隨著汽車行業(yè)在我國的快速發(fā)展，對汽車產(chǎn)品的質(zhì)量以及設(shè)計可靠性和快 速性的要求也在不斷的提高。在這種機(jī)遇下，進(jìn)行汽車的設(shè)計也越來越受得到 行業(yè)的關(guān)注。 20 世紀(jì) 90 年代初，轎車車身外部造型設(shè)計的主流主要是柔性與剛性的特 點相呼應(yīng)，構(gòu)成棱角分明的外形。車身采用淡雅的色彩，與灰暗的塑料飾件、 茶色玻璃形成鮮明的對比，造型顯得樸實含蓄、線條明晰優(yōu)美。這種外形與現(xiàn) 代發(fā)展起來的汽車車身制造工藝很適應(yīng)。 由于空氣動力學(xué)是影響車身造型的最重要因素，根據(jù)節(jié)約能源、減小風(fēng)阻 系數(shù)和提高空氣動力性能等原理而推出的楔形造型，后來也一度十分盛行，亦 即：長頭短尾，車頭前端低矮，線條前低后高，尾部保持豐滿并向上翹起的造 型風(fēng)格。 近年來，因為棱角分明的外形很難大幅度地降低風(fēng)阻系數(shù)，故汽車外部造 型也逐步突破棱角分明而趨向圓滑，尤其重視完美的局部造型以及加裝各種導(dǎo) 流板。事實上，這種圓滑、飄逸型的造型風(fēng)格已博得廣大消費(fèi)者的理解和喜愛， 并成為今天的汽車車身造型流。當(dāng)然，某些高級轎車依然保持較穩(wěn)重的造型風(fēng) 格，如維持傳統(tǒng)式樣的散熱器面罩，但為了進(jìn)一步降低空氣阻力，其外部造型 也逐漸趨向圓滑、明快。比如，過去高級轎車的車身采用那種暗淡的色彩去襯 托閃閃發(fā)亮的華美鍍鉻裝飾條，而今天則采用鮮明淡雅的色彩去襯托棱線清晰、 顏色灰暗、造型含蓄的塑料飾件。 隨著空氣動力學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，許多歐美、日本廠商已將其新車型的 風(fēng)阻系數(shù)降低到 0.30 以下，甚至降低到 0.25 左右，因此，不難預(yù)計，下一代的 縮小版的 MPV 車身造型也將會更加光順、圓滑、動感。 2 2 汽車車身的方案設(shè)計 汽車車身形式多種多樣，其分類的方法也有多種。 （1）根據(jù)外形不同可分為折背式、艙背式、短背式等多種。 折背式車身 折背式車身是指車身背部有條折線條的車身，這種形式也叫做浮橋式、船 型、三箱式等。其主要特征是，車身由明顯的頭部、中部、尾部三部分組成， 大多數(shù)都布置成有兩排座位，可乘坐 45 人。這種轎車按車門數(shù)可分為二門式 和四門式；按中支柱的有無，可分為普通型和硬頂型兩種。 直背式車身 直背式車身后風(fēng)窗與行李箱連接近似平直，與折背式比較跟趨于流線形， 有利于降低空氣阻力，并使后行李箱的空間加大。目前這種造型很流行，尤其 是中、小型轎車采用的較多。這種車型也叫做快背式、溜背式車身等。 艙背式車身 艙背式車身比折背式車身的頂蓋長，后背的角度比直背式小，后行李箱與 后窗演變?yōu)橐粋€整體的背部車門。這種車型也叫做半背式。 短背式車身 短背式車身由于背部很短而使整車長度縮短，從而減小了車身質(zhì)量。從空 氣動力學(xué)角度，可減少偏擺力矩，提高行駛穩(wěn)定性。這種形式也叫做鴨尾式。 變型轎車車身 轎車有很多變型車，其改變部分主要是車身。例如去掉頂蓋或帶有活動篷 的敞篷車；使折背式車身頂蓋后延到車尾的二箱式旅行車；使駕駛員座椅前移 的一箱式旅游車等各種形式的車身變形。 （2）根據(jù)車身受力情況不同可分承載式和非承載式。 非承載式車身是一種具有獨(dú)立車架的車身。非承載式車身的車架是車輛承 載、驅(qū)動、傳動等裝置安裝的總骨架，而車身則是安裝在車架上用于載人或裝 貨的各種箱形構(gòu)件與覆蓋件的總稱。它是車身與車架分離式結(jié)構(gòu)。 3 承載式車身是一種將車架與車身合二為一的整體箱形結(jié)構(gòu)。承載式車身由 于沒有獨(dú)立的車架，使整個車身（由底板、骨架、內(nèi)外蒙皮、車頂?shù)茸夂钢瞥?的整體剛性框架）全都參與承載，所以叫做承載式車身。 非承載式車身與承載式車身的優(yōu)、缺點比較見表 2-1 表 2-1 非承載式車身與承載式車身比較 非承載式車身 承載式車身 優(yōu)點 缺點 優(yōu)點 缺點 1）減振性能好 動力系統(tǒng)的 振動和從路面上傳來的沖擊先傳 給車架，然后才傳給車身，車架 和車身之間設(shè)置的橡膠懸置能吸 收大部分振動和車架的扭轉(zhuǎn)變形 2）安全性好 在汽車碰撞時， 能量可由車架吸收，從而可確保 車室內(nèi)成員的安全 3）視野開闊 由于車身承載 的載荷小，因此可以細(xì)化支柱， 加大風(fēng)窗玻璃面積，改善視野 4）對車身底盤的保護(hù)作用 在壞路面行駛時，車架可起到保 護(hù)車身底盤的作用 5）工藝簡單 車架與車身分 開制造，發(fā)動機(jī)和底盤各總成可 以安裝在車架上，然后再和車身 組裝在一起，整車裝配有良好的 工藝性 6）易于改裝 由于以車架作 為車身的基礎(chǔ)，便于使用要求對 車身進(jìn)行改裝、改形、改造 7）維修方便 1）整 車質(zhì)量增 加了 2）整 車高度增 加了 3）門 檻增高， 上下車方 便性受影 響 4）因 為車架是 由鋼板沖 壓、焊接 而成，需 要有大型 壓床和焊 接設(shè)備。 需要較高 的生產(chǎn)技 術(shù)保證精 度 5）成 本較高 1）質(zhì)量輕 車身由薄鋼板整 體沖壓而成型，能減少原來車駕 質(zhì)量的 40%，并增大了車身的扭 轉(zhuǎn)和彎曲剛性 2）生產(chǎn)工藝性好 采用薄鋼 板沖壓，多工位自動定位焊，組 焊后整體變形小，生產(chǎn)效率高， 質(zhì)量保障性好，適合現(xiàn)代化大生 產(chǎn) 3）結(jié)構(gòu)緊湊 由于不使用獨(dú) 立懸架，使得整車高度、質(zhì)心高 度、承載面高度都能降低，室內(nèi) 空間相應(yīng)增大，其中質(zhì)心高度對 車輛行駛穩(wěn)定性的影響起決定性 作用 4）安全性好 由于是整體承 載框架，具有均勻承受載荷并加 以擴(kuò)散的能力，車身的剛度分級 使之對沖壓能量吸收性好，盡管 當(dāng)汽車發(fā)生撞車事故局部變形較 大，而對乘客的影響卻相對小得 多，使轎車安全保障性得到改善 與提高 1）懸 架及動力 系統(tǒng)的振 動與噪聲 容易直接 傳到乘客 室 2）撞 車后的維 修比較困 難 3）下 部車身骨 架均系薄 鋼板組焊， 受地面的 影響容易 腐蝕，使 強(qiáng)度下降 非承載式車身常用在一些大型的高級轎車上，目前，由于生產(chǎn)技術(shù)的高度 發(fā)展，在隔音、防振、輕量化、安全性等方面的技術(shù)飛快進(jìn)步，使承載式車身 已成為現(xiàn)代轎車車身結(jié)構(gòu)的主流，尤其對于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動 FF 方式和后置 后輪 RR 方式的布置形式，均采用了承載式車身。 4 （3）根據(jù)座椅的排數(shù)不同可分為一排座、二排座、三排座；根據(jù)所用材料 不同可分為鋼制的、塑料制的、鋁制的等；根據(jù)車身的功能和裝備情況不同可 分為基本型、舒適型、豪華型、運(yùn)動型、增壓型等。 2.1 目前較流行的轎車車身的分析 （1）日本轎車 輕巧、簡潔、美觀、善變是日本轎車的最大特點。眾所周知，日本民族一 向以工作認(rèn)真勤奮和善于接受外采文化而見長，加上國土狹窄和資源貧乏，使 其在小型車設(shè)計方面能傲視同儕。隨著高科技的推廣，日本轎車在設(shè)計上也開 始兼具了歐美轎車的一些優(yōu)點，同時又保持自己的設(shè)計特點，可以說是兼收并 蓄?！靶∏闪岘嚕p便省油，用料精打細(xì)算，重經(jīng)濟(jì)性甚至安全性”最能概述 不過其特點了。 （2）法國轎車 法國雪鐵龍汽車公司生產(chǎn)的楔形轎車造型優(yōu)雅，線條簡練，精巧靈活，極 富動感和充滿活力，這恰好就像法國人那種熱情、浪漫、靈活、機(jī)敏的個性， 所以許多汽車愛好者都說，法國轎車的造型往往都是引導(dǎo)潮流的，就和法國巴 黎的香水和時裝那樣。 還有給人的感覺我行我素，性格獨(dú)特，驟然看去，讓人常常誤認(rèn)為是別國 產(chǎn)品。 （3）美國轎車 在人們印象中，美國人的生活方式總是追求寬敞舒適、設(shè)備齊全和豪華氣 派，而且美國人還給人一種自由與霸氣的感覺，所以美國的轎車一般比歐洲轎 車更寬、更長，車身線條舒展流暢、強(qiáng)勁有力，前臉是華麗的柵格，車窗周圍 鑲有鍍鉻亮條，而且車艙也十分寬大，令人很容易辨認(rèn)?！昂婪?、狂野、不拘 小節(jié)，注重車廂寬敞、豪華、外觀大方，有派頭?！边@就是他的特點。 （4）德國轎車 德國的轎車給人的感覺是沉靜、深藏不露，很少“嘩眾取寵”，其內(nèi)在表 現(xiàn)只有那些感受過的人才能領(lǐng)略。 5 還有比較傳統(tǒng)，特別是與法國、日本車型相比較更顯得傳統(tǒng)，如聞名于世 的奔馳、寶馬、大眾等德國名車，線條挺拔而有力度，造型嚴(yán)謹(jǐn)而傳統(tǒng)，都給 人以一種堅固和耐用的感覺。 （5）英國轎車 英國轎車就像其民族一樣，給人一種保守而尊貴之感，它比德國轎車更保 守、更嚴(yán)肅。 穩(wěn)重、內(nèi)向、有涵養(yǎng)、講傳統(tǒng)、用料充足，更不會有夸張的外形，有一種 實在的感覺。 我設(shè)計的這款車的外形就是造型優(yōu)雅、線條簡練、極富動感和充滿活力， 令人很容易就接受它。 （6）意大利 穩(wěn)重、內(nèi)向、有涵養(yǎng)、講傳統(tǒng)、用料充足，更不會有夸張的外形，有一種 實在的感覺。 （7）中國汽車 樸素而且精線條，注重實用性，外觀、舒適性及可靠性等方面有待改進(jìn)。 2.2 汽車結(jié)構(gòu)的分析 車身是裝在底盤上的運(yùn)送人員或貨物的建筑性結(jié)構(gòu)，車身是汽車的基本骨 架，也是整車最大的部件，它決定了地盤上各大總成的基本布置，決定了車內(nèi) 的活動空間與用途，決定了檻車的外部造型與整車尺寸，即車身的結(jié)構(gòu)與尺寸 決定了整車的布置與造型。 2.2.1 發(fā)動機(jī)及傳動系布置影響到車身的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 在現(xiàn)代轎車中，發(fā)動機(jī)及傳動系的驅(qū)動方式常見的幾種形式如圖 2-1、圖 2-2、圖 2-3 所示。 6 1-離合器 2-變速器 3-萬向節(jié) 4-驅(qū)動橋 5-差速器 6-半軸 7-主減速器 8-傳動軸 圖 2-1 發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)示意圖 1-發(fā)動機(jī) 2-離合器 3-變速器 4-變速器輸入軸 5-變速器輸出軸 6-差速器 7-車速表 驅(qū)動齒輪 8-主減速器從動齒輪 圖 2-2 發(fā)動機(jī)前置前驅(qū)示意圖 7 圖 2-3 發(fā)動機(jī)四驅(qū)驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖 各種驅(qū)動方式的特征、優(yōu)缺點及適用范圍見表 2-2。 8 表 2-2 各種驅(qū)動方式的比較 形 式 FR 方式（前置發(fā)動 機(jī)后輪驅(qū)動方式） FF 方式FF 中 置方式（前置發(fā) 動機(jī)前輪驅(qū)動方 式） RR 方式RR 中置方式（后置 發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動 方式） 4WD 型（四輪驅(qū) 動方式） 結(jié) 構(gòu) 特 點 發(fā)動機(jī)、離合器、 變速器連成一個整體， 安裝在車身前部，主 減速器、差速器放在 車身后部，兩者通過 傳動軸連接 發(fā)動機(jī)及傳動 裝置集中安裝在 車身前部，發(fā)動 機(jī)動力直接驅(qū)動 前軸。發(fā)動機(jī)可 為橫置 將發(fā)動機(jī)、離 合器、變速器連 成一個整體，安 裝在車身后部， 不需要傳動軸 發(fā)動機(jī)、離合器、 變速器置于車身前部， 通過傳動軸及分動器 使前、后四個車輪均 為驅(qū)動輪 優(yōu) 點 1）發(fā)動機(jī)靠近司機(jī) 座椅，因此發(fā)動機(jī)發(fā) 動機(jī)、離合器、變速 器可以由駕駛員直接 操縱，控制機(jī)構(gòu)簡單， 操作維修方便 2）整車質(zhì)量分配合 理，前、后輪各接近 50% 1）車身地板平 整，有利于增大 室內(nèi)空間 2）傳動距離短， 有利于減輕整車 質(zhì)量 3）FF 中置方案 使整車質(zhì)量靠近 車輛質(zhì)心，行駛 穩(wěn)定性好 1）車室地板 平整，還可以降 低車身地板高度， 有利于增大室內(nèi) 空間 2）有利于減 輕整車質(zhì)量 爬坡能力強(qiáng)，越野 性能好 缺 點 1）由于變速器伸入 駕駛室內(nèi)，并有傳動 軸穿過車身底部呈隧 道狀突出，縮小了室 內(nèi)空間 2）增加了整車質(zhì)量 1）前軸結(jié)構(gòu)很 復(fù)雜，并且操作 機(jī)構(gòu)的布置也較 困難 2）前輪負(fù)荷過 大，前輪磨損加 劇 1）發(fā)動機(jī)及 動力裝置遠(yuǎn)距離 操作，容易產(chǎn)生 故障 2）行李箱空 間小 3）發(fā)動機(jī)冷 卻困難 4）后輪負(fù)荷 過大，操縱穩(wěn)定 性差 1）整車過重，機(jī) 構(gòu)變得復(fù)雜 2）平道行駛，四 輪驅(qū)動會造成能量浪 費(fèi)。此時應(yīng)換擋桿將 四輪驅(qū)動變?yōu)閮H后輪 驅(qū)動（FR 方式相同） 應(yīng) 用 范 圍 中型以上轎車多數(shù) 仍采用，是轎車采用 的主要方案 2.0L 以下中、 小型轎車上的應(yīng) 用急劇增加 車速不高的微 型車應(yīng)用較多。 大型客車上也有 應(yīng)用 要求越野性能強(qiáng)的 轎車、運(yùn)動賽車 9 2.2.2 車身外形決定了整車造型 車身外形除了空氣動力學(xué)及美學(xué)的因素外，還與一些功能性的要求分不開， 例如座椅的位置和數(shù)量、車門的數(shù)量、頂蓋的變化，以及發(fā)動機(jī)、行李箱、燃 料箱、備胎的布置等，形成了造型不同、種類繁多的車身外形 2.2.3 車身尺寸與轎車等級的關(guān)系 即使外形近似的車身，由于使用對象及整車等級的舒適程度不同，或者由 于車內(nèi)的活動空間、行李箱空間、發(fā)動機(jī)體積及車門數(shù)量的不同，也會導(dǎo)致車 身尺寸上的差別，從而改變?nèi)藗儗φ嚨挠∠蟆Ｋ?，對于外形而言，車身?寸是最基本的評價參數(shù)。 不同的轎車級別將顯著影響到車身尺寸。轎車的等級見表 2-3 表 2-3 轎車的等級與車身尺寸 微型 小型 普通型 中型 中高級 高級 級別 A00 A0 A B C D 排量L 2.5 總長m 3.33.7 3.84.0 4.14.2 4.34.45 4.464.8 4.8 軸距m 2.02.1 2.22.3 2.312.45 2.462.6 2.612.8 2.8 整備質(zhì) 量kg 1380 由表可以看出，轎車級別越高，車身總長及軸距越長，車身的輪距即總寬 度也會更加寬敞。國產(chǎn)部分轎車級別見表 2-4。 表 2-4 國產(chǎn)部分轎車級別 車名 軸距m 排量L 級別 奧拓 2.175 0.796 A00 夏利 2.34 0.993 A0 捷達(dá) 2.475 1.6 A 北京現(xiàn)代 2.700 2.0 B 奧迪 A6 2.850 2.8 D 10 2.3 收集資料 資料我主要是收集了當(dāng)前流行的汽車車身造型，包括日本轎車、法國轎車、 美國轎車、德國轎車和英國轎車等轎車造型的特點。通過網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)資料，選 擇 MPV 作為本文研究的對象。 11 3 確定轎車車身的設(shè)計方案 3.1 轎車車身方案的分析 在外形和結(jié)構(gòu)上，車身殼體是由許多具有空間曲面外形的大型覆蓋件（如 頂蓋、翼子板、發(fā)動機(jī)罩等）所組成。所以車身設(shè)計具有其特點主要如下： （1）既要求整體協(xié)調(diào)給人以美感，又保證必要的流線型。 （2）部件的互換性和裝配精度要求較高。 （3）車身表面上的各點連成的曲線，必須在縱向和橫向兩個截面上反復(fù)協(xié) 調(diào)以使之光順 。 （4）車身樣圖采用坐標(biāo)網(wǎng)格表示的同時還要輔之 1:1 的模型。 （5）不僅要從性能和功能方面設(shè)計，造型的美觀對汽車的商業(yè)價值有很大 的影響。 （6）必須考慮到人機(jī)工程學(xué)的要求。 （7）由于車身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以精確計算，為保證足夠的強(qiáng)度、剛度和輕量 化要求，要求從實物或模型上實測，還必須具備有豐富的經(jīng)驗和資料積累。 （8）車身總布置的設(shè)計需要許多領(lǐng)域的知識的綜合。 3.1.1 汽車前臉的設(shè)計 汽車前臉是汽車最具特色的重要部位，由發(fā)動機(jī)罩、輪罩、組合前燈、水 箱格柵、保險杠、通氣孔和牌照牌等組成。它們既是功能件又是裝飾件。不同 形狀的組件和不同的組合形成汽車前臉，特別是前臉的外觀和特征。往往從前 臉的造型上可以看到該車的性格。近年來，MPV 轎車車身設(shè)計師們在前臉設(shè)計 上一般要花費(fèi)很多時間，從實車上可以看到設(shè)計師們的構(gòu)思和風(fēng)格。 下面是新款 MPV 汽車的前臉圖片： 12 圖 3-1 MPV 汽車前臉 從以上設(shè)計可以看出，轎車的前臉比較圓潤，大氣，給人一種穩(wěn)重的感覺， 如圖 3-1 所示； MPV 汽車的前臉設(shè)計都比較低矮，主要是為了減少汽車行駛時 的空氣阻力，提高行駛速度，提高人們對 MPV 汽車的購買度。 我設(shè)計的這款 MPV 汽車的車頭也相對比較低，便于在行車時減少空氣的 阻力，提高它在路面行駛的速度。而且在車窗的選擇上用了一種類似紡錘體的 設(shè)計，這樣更利于氣流的通過。然后，選擇顯得炯炯有神的四個小燈。同時， 我選擇在前引擎蓋上增加進(jìn)氣口，使得整車更具運(yùn)動感。 通過這樣的改進(jìn)設(shè)計減少它對環(huán)境的污染系數(shù)，減少發(fā)動機(jī)的排量，降低 空氣阻力系數(shù)，提過行駛速度。 3.1.2 汽車車體的設(shè)計 很多轎車車體脫離了梯形車頂造型，采用圓弧形。梯形顯得端莊典雅，圓 弧形則給人一種自由奔放的感覺。車體的前視圖仍保持梯形，適合車門的布置， 還要能夠讓乘客在車?yán)镉凶銐虻鸟{駛空間，車體的外形要體現(xiàn)設(shè)計者的思路。 13 圖 3-2 轎車的車體 從以上的車體分析：轎車的主要用途是載人，所以基本都是三門四座的形 式，軸距居于其他車型中間，布局空間相對較大，乘客乘坐舒適度很好， 我設(shè)計的這款車 MPV 都市玩具車，外形相對比較高，但而它的最大的特 點就是要有厚重的車身，這樣的行駛起來感覺舒適平穩(wěn)，所以車高有 1760mm。而且在車身的車門附近還加了一個進(jìn)氣孔，以便進(jìn)入更多的空氣。 3.1.3 汽車車尾的設(shè)計 車尾主要有兩種型式：兩廂和三廂。中、高級轎車的車尾越來越短，而中 小型轎車中兩廂越來越多。中、高級轎車的車尾長度大約是整車長度的 0.12- 0.13，比過去降低很多。為了加大行李箱容積，車尾高度加大，因此車尾顯得 比較厚實。 14 圖 3-3 轎車的車尾 從以上的圖片可以看出，轎車車尾的設(shè)計（如圖 3-3 所示）是主要是兩廂 的，兩廂的車尾短，取消了行李箱，現(xiàn)在也受到人們的喜愛。MPV 轎車的車尾 設(shè)計要看汽車的發(fā)動機(jī)安裝位置，發(fā)動機(jī)放在前面的汽車，車尾較短，可以看 出 MPV 轎車的發(fā)動機(jī)放一般都是放置在前面，車尾較短，尾部給人的感覺是 厚實、時尚。 車尾的設(shè)計要選擇尾燈的形式和安裝方位，要給人一種很有厚重的感覺， 然后就是選擇排氣管的安裝位置。因此，我設(shè)計發(fā)動機(jī)發(fā)在前面，車尾較短。 3.1.4 輪罩外形尺寸的確定和布置 為了繪制前輪罩表面，應(yīng)先確定車輪跳動到極限位置和最大轉(zhuǎn)向角時所占 有的空間。設(shè)計微型轎車車身時，最突出的矛盾是要求車身內(nèi)部寬敞舒適，而 外形又必須小巧緊湊。在為其設(shè)計輪罩時，就應(yīng)采取“寸土必爭”的原則，因 為此時哪怕是增加極小的空間也有可能提高乘坐的舒適性。布置踏板所需空間 受凸包外廓和車身內(nèi)側(cè)壁二者寬度的限制。 15 3.1.5 選擇的汽車造型 為了減少空氣阻力系數(shù)，現(xiàn)代轎車的外形一般用圓滑流暢的曲線去消隱車 身上的轉(zhuǎn)折線。前圍與側(cè)圍、前圍、側(cè)圍與與發(fā)動機(jī)罩，后圍與側(cè)圍等地方均 采用園滑過渡，發(fā)動機(jī)罩向前下傾，車尾后箱蓋短而高翹，后冀子板向后收縮， 擋風(fēng)玻璃采用大曲面玻璃，且與車頂園滑過渡，前風(fēng)窗與水平面的夾角一般在 25o33o 之間，側(cè)窗與車身相平，前后燈具、門手把嵌入車體內(nèi)，車身表面盡量 光潔平滑，車底用平整的蓋板蓋住，降低整車高度等等，這些措施有助于減少 空氣阻力系數(shù)。在 80 年代初問世的德國奧迪 100C 型轎車就是最突出的例子， 它采用了上述種種措施，其空氣阻力系數(shù)只有 0.3，成為當(dāng)時商業(yè)代轎車外形設(shè) 計的最佳典范。 3.2 結(jié)構(gòu)的分析和最佳造型的確定 汽車的主要部件有發(fā)動機(jī)蓋(又稱發(fā)動機(jī)罩)是最醒目的車身構(gòu)件，是買車 者經(jīng)常要察看的部件之一。對發(fā)動機(jī)蓋的主要要求是隔熱隔音、自身質(zhì)量輕、 剛性強(qiáng)。 發(fā)動機(jī)蓋的在結(jié)構(gòu)上一般由外板和內(nèi)板組成，中間夾以隔熱材料，內(nèi)板起 到增強(qiáng)剛性的作用，其幾何形狀由廠家選取，基本上是骨架形式。發(fā)動機(jī)蓋開 啟時一般是向后翻轉(zhuǎn)，也有小部分是向前翻轉(zhuǎn)。向后翻轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)蓋打開至預(yù) 定角度，不應(yīng)與前檔風(fēng)玻璃接觸，應(yīng)有一個約為 10mm 的最小間距。為防止在 行駛由于振動自行開啟，發(fā)動機(jī)蓋前端要有保險鎖鉤鎖止裝置，鎖止裝置開關(guān) 設(shè)置在車廂儀表板下面，當(dāng)車門鎖住時發(fā)動機(jī)蓋也應(yīng)同時鎖住。 車頂蓋：車頂蓋是車廂頂部的蓋板。對于轎車車身的總體剛度而言，頂蓋 不是很重要的部件，這也是允許在車頂蓋上開設(shè)天窗的理由。從設(shè)計角度來講， 重要的是它如何與前、后窗框及與支柱交界點平順過渡，以求得最好的視覺感 和最小的空氣阻力。當(dāng)然，為了安全車頂蓋還應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度，一般在 頂蓋下增加一定數(shù)量的加強(qiáng)梁，頂蓋內(nèi)層敷設(shè)絕熱襯墊材料，以阻止外界溫度 的傳導(dǎo)及減少振動時噪聲的傳遞。 行李箱蓋：行李箱蓋要求有良好的剛性，結(jié)構(gòu)上基本與發(fā)動機(jī)蓋相同，也 有外板和內(nèi)板，內(nèi)板有加強(qiáng)筋。一些被稱為“二廂半”的轎車，其行李箱向上 16 延伸，包括后檔風(fēng)玻璃在內(nèi)，使開啟面積增加，形成一個門，因此又稱為背門， 這樣既保持一種三廂車形狀又能夠方便存放物品。 如果采用背門形式，背門內(nèi)板側(cè)要嵌裝椽膠密封條，圍繞一圈以防水防塵。 行李箱蓋開啟的支撐件一般用勾形鉸鏈及四連桿鉸鏈，鉸鏈裝有平衡彈簧，使 啟閉箱蓋省力，并可自動固定在打開位置，便于提取物品。 翼子板：翼子板是遮蓋車輪的車身外板，因舊式車身該部件形狀及位置似 鳥翼而得名。按照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板，前翼子板安裝在前輪 處，因此必須要保證前輪轉(zhuǎn)動及跳動時的最大極限空間，因此設(shè)計者會根據(jù)選 定的輪胎型號尺寸用“車輪跳動圖”來驗證翼子板的設(shè)計尺寸。 后翼子板無車輪轉(zhuǎn)動碰擦的問題，但出于空氣動力學(xué)的考慮，后翼子板略 顯拱形弧線向外凸出。現(xiàn)在有些轎車翼子板已與車身本體成為一個整體，一氣 呵成。但也有轎車的翼子板是獨(dú)立的，尤其是前翼子板，因為前翼子板碰撞機(jī) 會比較多，獨(dú)立裝配容易整件更換。有些車的前翼子板用有一定彈性的塑性材 料（例如塑料）做成。塑性材料具有緩沖性，比較安全。 前圍板：前圍板是指發(fā)動機(jī)艙與車廂之間的隔板，它和地板、前立柱聯(lián)接， 安裝在前圍上蓋板之下。前圍板上有許多孔口，作為操縱用的拉線、拉桿、管 路和電線束通過之用，還要配合踏板、方問機(jī)柱等機(jī)件安裝位置。為防止發(fā)動 機(jī)艙里的廢氣、高溫、噪聲竄入車廂，前圍板上要有密封措施和隔熱裝置。 現(xiàn)代汽車多采用的是承載式車身結(jié)構(gòu)，因為承載式車身的汽車沒有剛性車 架，只是加強(qiáng)了車頭，側(cè)圍，車尾，底板等部位，車身和底架共同組成了車身 本體的剛性空間結(jié)構(gòu)。這種承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承 受各種負(fù)荷。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高 度低，汽車質(zhì)心低，裝配簡單，高速行駛穩(wěn)定性較好。 3.2.1 車身對汽車的性能影響 車身對整車性能的影響主要有以下幾方面： （1）決定整車裝載質(zhì)量的大小和運(yùn)輸能力的高低； （2）決定整車的整備質(zhì)量和造價； （3）影響整車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性； （4）車身形狀與汽車的氣動阻力密切相關(guān)； 17 （5）車身形狀影響汽車的高速行駛穩(wěn)定性； （6）影響汽車的乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性； （7）與行駛安全密切相關(guān)； （8）影響整車的通過能力。 3.2.2 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計首先應(yīng)以結(jié)構(gòu)輕量化為準(zhǔn)則，力求做到強(qiáng)度分配在車身整體 上的合理性。為此，必須首先確定車身的主要載荷形式，其次了解載荷傳遞方 式，進(jìn)而選擇合理的計算方法。根據(jù)汽車的實際使用特點，一般將彎曲、扭轉(zhuǎn) 和碰撞作為設(shè)計時車身所受三種典型載荷工況。 由于轎車車身在整體上可以看作是一個由薄壁梁和薄板組成的框架結(jié)構(gòu)， 當(dāng)假設(shè)作用力均作用在結(jié)構(gòu)的節(jié)點上，且左右對稱分布時，經(jīng)過對節(jié)點受力作 適當(dāng)簡化后，可建立車身承受彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的力學(xué)模型。利用該模型， 采用一般的力學(xué)方法即可計算獲得車身整體的載荷分布及變形圖。若計算發(fā)現(xiàn) 局部存在過大變形或過大載荷，應(yīng)適當(dāng)改變該處梁的斷面形式，即通過改變斷 面系數(shù)來調(diào)整變形量和應(yīng)力的大小。 碰撞載荷是汽車車身在使用過程中遇到的極端載荷情況。為了有效地保護(hù) 成員的安全，車身結(jié)構(gòu)在整車上應(yīng)符合兩端軟中間硬的原則，以保證縱向碰撞 發(fā)生時，車身前部或后部吸收 80%以上的碰撞能量。為此，可以通過分配力流 和增加局部吸收碰撞能量的能力達(dá)到此目的。由于縱向碰撞發(fā)生時，能量的 70%需 由車身縱梁吸收，因此縱梁的作用尤為重要。碰撞時可依靠局部變形吸收能量， 從而減少中部成員艙變形的可能性。局部變形可以依靠梁的局部彎曲或局部發(fā) 生皺折實現(xiàn)。利用現(xiàn)代技術(shù)對中空管狀梁內(nèi)施以填充材料，還可以大大提高其 吸收能量的能力。設(shè)計中一般應(yīng)在車身前部和后部預(yù)留 5080cm 的空間供變 形用。此外因碰撞能量的 30%要靠輪罩吸收，故需充分注意它與地板和縱梁的 聯(lián)接。 根據(jù)以上的資料和調(diào)查表統(tǒng)計：我設(shè)計的轎車車體結(jié)構(gòu)為承載式二廂 MPV 車，驅(qū)動方式為前置前驅(qū)，變速器形式為手自一體，車長：3699mm、寬： 1683mm、高：1407mm、軸距：1407mm，整車自重：1140kg，車門個數(shù)為 3 個，座位個數(shù)為 4 個。 18 3.3 色彩的分析和最佳色彩確定 據(jù)了解，2010 年中國首屆汽車色彩流行趨勢報告以北京、上海、廣州、 西安、武漢、哈爾濱、成都等 7 個城市為調(diào)研樣本，研究人員通過統(tǒng)計與研究， 在分析轎車、SUV、MPV 、越野車等的顏色比例時，發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者在購買汽車時 對于汽車色彩的選擇存在明顯的偏好；不僅如此，服飾色彩流行趨勢、室內(nèi)色 彩流行趨勢也直接影響著未來汽車色彩的發(fā)展。 眾所周知，中國汽車市場有著自己獨(dú)特的文化，中國消費(fèi)者對不同級別汽車 的外形和顏色也都有著迥異的偏好。比如兩廂車，車主往往比較年輕，追求時 尚、個性張揚(yáng)，因此更偏愛艷麗的色彩如紅色、黃色；而三廂轎車一般受到個 性沉穩(wěn)、務(wù)實的男性青睞，因此車身的顏色以黑、白、灰等中性色彩居多。 中國流行色協(xié)會該項目的負(fù)責(zé)人表示：色彩，作為聯(lián)系汽車廠商、產(chǎn)品與用 戶的紐帶，將為汽車工業(yè)的未來發(fā)展提供積極的指導(dǎo)。 同時根據(jù)分析問卷調(diào)查得出：女性當(dāng)中有 30%的人喜歡紅色的 MPV 型， 25%的喜歡黑色，20% 的喜歡白色，20%的喜歡黃色，其中，還有 5%的女性喜 歡其他的顏色。 19 4 車身外形結(jié)構(gòu)的分析和尺寸的決定 4.1 車身的外形結(jié)構(gòu)分析 轎車按其車身的特點，可分為雙門轎車、雙門硬頂轎車、四門轎車、四門 硬頂轎車、高級轎車、旅行轎車、掀背式轎車和敞篷轎車等。 （1）雙門轎車：設(shè)有兩排座兩個門，外型明顯地分為頭、中、尾部分。 （2）雙門硬頂轎車：它是雙門轎車的變形。 （3）四門轎車：設(shè)有兩排座四扇門，是最通用的車身方式，外型與雙門轎 車相同。 （4）旅行轎車：即將四門轎車的車頂向后延伸，后排座椅可疊起來，以便 放置行李。 （5）敞篷轎車：采用可折疊的軟篷或可拆卸的硬頂制成，側(cè)窗通常也可拆 卸供檢閱用的高級敞篷車還設(shè)有可升降的后排座椅和欄桿扶手。 （6）高級轎車：設(shè)三排座，中間一排可折疊，前排座位后部有隔窗。 4.2 汽車主要參數(shù)的選擇 外形尺寸：長（mm）高（mm） 寬（mm）。 重量參數(shù)：整車自重（千克）、總質(zhì)量（千克）、載質(zhì)量（千克）、空載 軸荷分配等。 通過性及機(jī)動性參數(shù)：最小離地間隙（一般為驅(qū)動橋殼最底點與地面之間 的距離）、前懸、后懸、接近角、離去角、軸距、輪距、最小轉(zhuǎn)彎半徑。 容量參數(shù)：載質(zhì)量、座位數(shù)、行李廂容積、燃油箱容積。 性能參數(shù)：有最高轉(zhuǎn)速、最大爬坡度、起步加速時間、各擋加速時間、百 公里油耗量、制動距離等。 性能參數(shù)：包括最大功率、最大扭矩以及最低燃料消耗率等，還給出最大 功率和最大扭矩時對應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。 20 4.3 MPV 轎車的主要參數(shù) 車身參數(shù)：長：4930mm，寬：1895mm，高：1760mm，軸距：2910mm， 前輪距為 1635mm，后輪距為 1610mm，輪胎規(guī)格為：225/60 R16，車門個數(shù)為 4 個，座位個數(shù)為 7 個。 21 5 汽車外形的平面設(shè)計 5.1 轎車外形的三維圖的設(shè)計 汽車外形的繪制：對于汽車外形的繪制先是收集一些關(guān)于流行汽車車身的 資料，畫出了草圖，然后在精確尺寸，最終畫出了自己設(shè)計出更加完美的汽車 外形。 根據(jù)相關(guān)參數(shù)，相關(guān)資料，最終我設(shè)計的 MPV 轎車圖生成如下：圖 5-1 為 MPV 車的前視圖，圖 5-2 為 MPV 車的側(cè)視圖，圖 5-3 為 MPV 車的后視圖， 圖 5-4 為 MPV 車俯視圖。 圖 5-1 MPV 車的前視圖 根據(jù)確定預(yù)測的目標(biāo)，收集資料，選擇預(yù)測的方案，進(jìn)行相關(guān)資料的預(yù)測， 分析預(yù)測給市場帶來的結(jié)果等步驟，最終確定（圖 5-1）的 MPV 轎車，較為商 務(wù)穩(wěn)重的一款 MPV 轎車。 22 圖 5-2 MPV 車的側(cè)視圖 車體（圖 5-2）采用 FASTBACK 的設(shè)計形式和底盤有所降低的形式來減少 空氣阻力系數(shù)，提高車速的又一種形式。 圖 5-3 MPV 車的后視圖 23 圖 5-4 黑色 MPV 車 24 結(jié)束語 通過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)掌握了一定的專業(yè)知識，但在實際中的運(yùn)用 還不是很熟練。為了能夠體現(xiàn)自己在大學(xué)四年里所學(xué)的知識，同時自己也對汽 車比較感興趣，因此就選擇了 MPV 汽車整體造型設(shè)計這個題目。 這次畢業(yè)設(shè)計不僅能夠?qū)⒁郧八鶎W(xué)的汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造及維修、汽車底盤構(gòu) 造及維修、機(jī)械制造基礎(chǔ)等專業(yè)課程有機(jī)的結(jié)合在一起，而且能夠使自己的設(shè) 計思維得到一定程度上的提高。 這次設(shè)計，雖然內(nèi)容不是很豐富，但是它能夠鍛煉自己獨(dú)立思考、自學(xué)的 能力，還能夠?qū)W會很多查找資料和運(yùn)用資料的技術(shù)和水平，為以后的工作、學(xué) 習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。總的說來，這次設(shè)計啟發(fā)了我很多東西，同時，我也學(xué)到 了很多東西。相信在以后的職業(yè)生涯里，我的獨(dú)立性和思維的散發(fā)力會更加的 完善。 25 致 謝 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 XXX 老師 X 老師平日里工作繁多，但在我 做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從開展工作到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中 期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。 其次要感謝我的同學(xué)，他們在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計過程中，給予了無私的幫助 和指導(dǎo)。 最后感謝我的母校四年來對我的大力栽培。 26 參考文獻(xiàn) 1張紅偉.汽車底盤構(gòu)造及維修M. 北京：高等教育出版社， 2004.9. 2張洪圖.汽車構(gòu)造M. 北京：北京理工大學(xué)出版社， 1996.4. 3陳國良.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，2002. 4黃向東.汽車空氣動力學(xué)與車身造型M. 北京：人民交通出版社， 1999. 5劉建華.轎車車身構(gòu)造與維修M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2008.1 6華楚生.機(jī)械制造基礎(chǔ)M. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2004. 7唐藝.汽車構(gòu)造與修理圖解M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999. 8陳家瑞.汽車構(gòu)造（上冊）M. 北京：人民交通出版社， 2002.