汽车造型设计

汽车造型设计
汽车作为一种商品，第一向人们展现的确实是它的外型，外型是否讨人喜爱直截了当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，汽车造型工作差不多上由公司的最高层直截了当领导。

因此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, 比如以有用型量产车闻名的意大利设计公司ITALDESIGN，以名贵跑车为要紧业务的设计公司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. 目的确实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
汽车造型设计是依照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。

汽车造型设计尽管是车身设计的最初步骤，是整车设计最初时期的一项综合构思，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把握的技能
汽车造型要紧涉及科学和艺术两大方面。

设计师需要明白得车身结构、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。

设计师在熟知这些知识的基础上，不断推陈出新〔这是最重要的〕，创作更富魅力的汽车形体。

1.富于制造性
2.杰出的实施表现力
3.较宽的知识面
4.良好的合作精神
三、汽车造型进展的历程
1. 造型设计的原始时期
1950年代前称为第一时期, 汽车自19世纪末产生后的20多年里，汽车的进展进步要紧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，人们逐步意识到车身关于改进汽车性能〔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截了当的关系。

后者要紧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。

因此，从20世纪20年代起，车身成为汽车研究中的一个新领域。

能够说从这时起，汽车这一个工业产品开始被给予文化内涵，
汽车设计作为一个兼具技术和艺术要求的行业因而产生。

2. 第二时期——造型设计的进展期
1950-1969年代称为第二时期, 是汽车设计业的黄金时期。

当时美国正处于鱼型车时代，欧洲那么流行船型车，是一个专门讲究风格化的年代。

当时的车身生产要紧采纳小规模的作坊作业，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许多机会。

假如现在去回忆汽车的造型进展史，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. 第三时期——造型设计的成熟期
1970~1989年称为第三时期, 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，因此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纳冲压成型的承载式车身，传统小规模精工作业逐步被剔除。

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. 第四时期——造型设计的辉煌期
1990年后称为第四时期, 快速进展的年代, 自从1990年后, 开发技术的进展使汽车的开发速度大大加快, 品种越来越多起来, 由于开发技术的进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)的应用确实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比美大型汽车制造商，而长期从事设计工作所累积的体会和人文素养那么是他们的立足之本。

据不完全统计, 在发达国家, 汽车公司产品设计工作量的50~60%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要紧因素。

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2~9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。

要紧分为一下几种类型：1．四门轿车〔Sedan〕是轿车最一般的形式，产量也较大，设有四扇门〔左右两侧个两扇〕和两排座位，较舒服的座位在前排，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，较舒服的座位在前排，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，造型显得明欢乐泼，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〕供短途旅行观光用，通常采纳可折叠的软蓬，也有采纳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，通常采纳楔型造型，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过，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专门值得推敲，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步少见。

这种形式的头部与宽大的后部在造型上专门难连续过渡，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．都市客车〔Urban Bus〕需要满足经常停站、乘客上下频繁、车厢内便于乘客流淌等要求。

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差不多造型。

3．长途客车〔Intercity Bus〕能够只设一个车门〔车身另一侧设一个应急的安全门〕，车内不设站席，通道较窄，座位宽度较大较舒服，车身两侧下部设有假设干个行李箱，有的车内还还设有酒吧或厕所。

这种车型通常采纳后置发动机，使得车头的造型较为自由。

4．游玩客车〔Touring Bus〕专供旅行游玩用，可确实是长途客车的一种形
式，但在两个侧围能够不设行李箱，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放开的天窗。

这种客车的形体、线条和色彩力求轻欢乐泼，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，造型也比前者爽朗，车头通常倾斜较大而形成动感，前挡风玻璃、前照灯、面罩等的造型能够仿照轿车。

6．铰链式客车〔Articulated Bus〕适于在大都市中运送较多的乘客，通常是都市客车〔单体车〕的变形车，造型与单体车大致相同。

这种汽车尽管长度较大，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〕要紧用于西欧〔专门是英国〕，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，正面的稳固感也比较差，给造型带来困难。

三、货车
货车是载送物资的汽车，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和谐。

由于物资的种类繁多，货车的装载量和车型也各不相同。

要紧分为：
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样要经历四至五年，现在运用了运算机，仅需要二年或更少的时刻。

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，要通过一步步可靠的技术验证，否那么设计中的错误或缺陷将会在批量生产中造成严峻的后果。

那么，轿车的外貌是如何样产生出来呢？下面第一将传统的设计过程展现出来。

一、收集资料信息形成造型设计概念
任何新型轿车的构思，差不多上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，那个地点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，差不多上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〞，就从五个都市的汽车用户做过调查，聚拢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，其中一项为哪一项〝信息反馈〞，作用之一确实是做厂家开发新产品的依据。

二、造型构思成效图
现在一些人请装修公司搞房屋装修，装修公司也会出一份成效图给客户评审。

同样，汽车造型的设计也要有成效图，将设计师对新车形状的构思反映在图画上，那个地点面的内容有整车的形状，色彩，材料质感及反光成效等，作为开发人员表述造型的构思和初步选型的参考。

成效图由具有工业造型技术能力的开发人员完成，采纳水彩、彩铅或者素描等方式绘制。

成效图分为车身造型成效图和车身内饰成效图两种，车身造型成效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。

车身内饰的成效图要紧表现出外表板、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晰，因此有些成效图是针对某些位置而单独绘制的。

成效图是〝纸上谈兵〞的操作，能够有多种方案供选择，换句话讲要有许多幅成效图供选择，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，确实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。

第一步确实是选择确定几幅成效图，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。

小比例模型的好处确实是能够反复修改，成本低廉，假如一开始就做全尺寸模型，并在大模型上反复修改，就会消耗大量的时刻和人力。

由于现代轿车生产的规模化，任何设计上的错误都会导致庞大的缺失和白费，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能够显示出来。

胶带能够随时粘贴或撕下，因此胶带图也能够随时修改，十分方便。

设计人员依照胶带图进行修改和调整后，轿车的轮廓曲线差不多差不多确立。

五、全尺寸油泥模型
全尺寸是指1:1比例，全尺寸油泥模型确实是指与真车尺寸一样，模型的轮廓曲线和尺寸差不多上按照严格的要求制作出来，设计人员能够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〞时期。

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时期，要求以极其认确实细致的态度去工作，任何一项细部的造型都不能马虎，因为那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，例如车轮一样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阻碍。

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，确实是车身外部模型进行风洞试验，试验的要紧内容是模拟车速在100－200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，车身模型表面轮廓通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，使设计人员能够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差不多终止了。

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。

在样车试制时期，专门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。

造型设计人员仍旧要跟踪工作，对样车的造型设计进行全面的检查，并依照设计要求进行修改。

只有通过多次的反复修改，一辆经得起实际考查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专门可能与最初的构思有专门多不一样的地点，甚至大相径庭，这是一种专门正常的现象。

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通过绘画－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刻，而且设计精度也难以保证，因此，用运算机代替部分人的劳动，是必定的趋势。

从七十年代起，运算机辅助设计差不多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时期，通过三坐标测量机测量，得到模型上离散的点集，将点集数据输入运算机，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，即相当于胶带图成效；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，设计人员在电脑前能够进行任意的修改，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，将数据输入运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能够旋转,在不同的角度观看不同地点，十分直观。

在那个地点，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、空气动力学的差不多概念
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。

假如空气阻力占汽车行驶阻力的比率专门大，会增加汽车燃油消耗量或严峻阻碍汽车的动力性能。

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，因此轿车的设计师专门重视空气动力学。

在介绍轿车性能的文章上经常显现的〝空气阻力系数〞确实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阻碍，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，与汽车内的合成气流速度形成的动压力有紧密关系。

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坚持在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，第一会被它的外貌吸引。

神采各异的面孔是如何样演变过来的？
最初生产的汽车是篷体的，像马车，只只是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型汽车确实是一种箱型汽车，它奠定了以后汽车的差不多造型。

随着汽车速度的增加，风阻问题提到了设计日程上来，专门是讲究速度的小型汽车。

1．空气阻力的五个组成部分
平常说的风阻大差不多上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。

研究说明，作用在汽车内的阻力是由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、空气相对车身流淌的摩擦力，约占整个空气阻力的9%；
2. 降低风阻的要紧方法
降低风阻有两个要紧的方法，减少迎风面积和采纳流线形状。

降低车厢高度能够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。

我们明白，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，然而楔形的运载空间专门小，多作为赛车。

而流线型那么能够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。

人们寄期望于流线型，然而，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。

因此说，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域是飞机的机翼。

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点，然而作为以运载为要紧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，确实是高速行驶时会产生升力，阻碍驾驶稳固性。

为了克服那个弊病，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样在0.28至0.4之间。

据试验说明，空气阻力系数每降低百分之十，燃油节约百分之七左右。

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。

考察轿车车形的进展史，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，每一种车身外形的显现，都不是某一时期单纯的工业设计的产物，而是相伴着现代空气动力学技术的进步而进展的。

空气阻力系数在过去的轿车手册中从未显现过，今天那么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。

也确实是说，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。

假如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，这种压力差必定会产生一种上升力，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%，尽管比例较小，但危害专门大。

其它空气阻力只是消耗轿车的动力，那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，造成行驶稳固性变差。

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。