汽车创新设计的途径探索

图 ５ 会飞行的汽车
２００９ 年 ３ 月，世界首款量产两栖客车曝光，如 图 ６ 所示。它可以自由行驶在陆地街道和风浪较小 的水巷和湖面上面。
６ 技术纵横
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图 ８ 鸥翼车门
图 ６ 世界首款量产两栖客车
6 汽车品牌创新
５．２ 局部功能创新 汽车的局部功能创新是指某个关键零部件功能 的增加或改变。由于汽车是一个整体，各个零部件之 间关联度很大，因此该关键零部件功能的创新必将 牵一动百，引发全车各个方面的创新。因此汽车的局 部功能创新是汽车创新设计的一个突破点和途径。 ２００８ 年巴黎车展上，安装了米其林“主动车轮”（如 图 ７ 所示） 新技术的 Ｗｉｌｌ 电动车首次与观众见面。 由于该车所有关键部件—电机、电子悬架系统、轮 胎、制动都已集成到车轮内，因此革除了发动机、变 速器、传动轴和传统的悬架，是电动汽车革命性创新 设计［３］。
４ 技术纵横
技术纵横
设计·研究
轻型汽车技术 ２０１０（９）总 ２５３
汽车创新设计的途径探索
贾 辉 陈湘云
（武汉理工大学）
摘要 汽车创新设计是当今汽车行业的主题。本文从概念、造型、功能、品牌、生态、人机界 面、材料等几个方面探索了汽车创新设计的途径，以求汽车设计师能设计出引领潮流的 新产品。 关键词：汽车 创新设计 途径
1 前言
汽车创新设计的目的是开发新的汽车产品和改 进现有汽车产品，使之升级换代。由于汽车技术的更 新速度是一个汽车企业科技水平的综合反映以及科 技进步的标志，因此采用创新来促进汽车产品的发 展和提高，无疑具有重要的意义。
2 汽车的概念创新设计
概念创新设计是汽车产品创新的最高形式，创 新的内容最多，力度最大，是彻头彻尾的创新。它是 通过设计师的预见能力所能够达到的范围来考虑人 们生活的未来，是一种开发性的构思，是对未来需求 的设计构想，往往融入十分强烈的超前的意识和艺 术成分。它能改变人们的价值观念和生活方式，创造 新的生活方式、创造潜在需求。这类创新是指企业首 次向市场导入，代表了汽车产业的发展方向和基本 思路，是汽车公司设计水平和科技水平的象征。
轻型汽车技术 ２０１０（９）总 ２５３ 终提高产品的环境绩效。因而，可以通过以下方法明 显减少汽车产品整个生命周期的环境影响：
（１） 减少汽车产品整个生命周期各种源材料 ／ 能源的使用数量；
（２） 使用环境影响小的替代材料； （３） 通过预防措施减少各种废物的排放。 图 １０ 所 示 为 克 莱 斯 勒 旗 下 的 ＧＥＭ 公 司 于 ２００８ 年 ９ 月推出的电动汽车。
5结论
本文提出了整车开发过程中用有限元仿真进行 室内中频结构噪声设计的有效方法，给出了主观等 级与客观测量的转化公式，通过样车对标试验设定 新车总体目标，对设计初期合成的数字“骡子样车” 和参考样车模型进行仿真分析评估整车 ＮＶＨ 性能。 在各种激励工况下对噪声传递路径进行排序，根据 声压频响函数 Ｐ／Ｆ、原点导纳 Ｖ／Ｆ、动态刚度比 Ｋｒａｔｉｏ 和输入力水平 Ｆｉ 等参数确定主要路径的结构噪声 根源，并设置子系统 ＮＶＨ 性能改进目标，通过子系 统的改进最终实现整车目标。文中通过某车研发过 程中动力总成结构噪声实例验证了本文方法的有效 性，可为新车 ＮＶＨ 研发提供参考。
满足人们需求的同时，推动汽车行业快速向前发
展。
（下转第 １２ 页）
１２ 技术纵横
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处出现峰值，这与动力总成 ４２００ｒｐｍ 处的噪声峰值 密切相关。在 １３６Ｈｚ 处进行受迫模态振型分析，发 现支撑变速器悬置的横梁是导纳特性差的主要原 因。第一轮样车在该点导纳曲线与骡车比较（见图 ３）。通过加强悬置横梁与车身连接处的结构强度和 改进截面强度提高横梁动刚度，使导纳曲线中的峰 值大大降低（见图 ４），从而实现子系统目标。
图 １０ 电动车—Ｐｅａｐｏｄ
8 汽车的人机界面创新
人机界面是指人机间相互施加影响的区域，凡 参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面。
“人的尺度，既应有作为自然人的尺度，还应有 作为社会人的尺度，既研究生理、心理、环境等对人 的影响和效能，也研究人的文化、审美、价值观念等 方面的变化”。 从心理学意义来分，界面可分为感 觉（视觉、触觉、听觉等）和情感两个层次。汽车界面 创新设计是一个复杂的有不同学科参与的工程，认 知心理学、设计学、语言学等在此都扮演着重要的角 色。人机界面创新设计的三大原则是：置界面于用户 的控制之下；减少用户的记忆负担；保持界面的一致 性。
北卡罗莱纳州立大学制造了一款名为“Ｓｐｌｉｎ－ ｔｅｒ”的跑车，是全球第一台木质超跑，其外壳、悬挂 的摇臂和弹簧、方向盘乃至车轮等等均是由木材制 造而成的，如图 １２ 所示。
图 １２ 全木质跑车
10 结 论
汽车创新设计是汽车设计师及汽车行业永恒
的主题，其重要性毋容置疑。汽车创新设计的途径
并不仅限于本文探索的那几个方面，其途径多种多
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技术纵横 ５
ห้องสมุดไป่ตู้
图 ２ 新甲壳虫汽车
（２）仿物法 几乎全部的汽车的造型设计都是仿生物的，不 过任何事情都不是绝对的，仿物的汽车同样存在。下 面我们就一睹仿飞机汽车的风采，如图 ３ 所示。 其独一无二的“前开启式顶盖”由喷气式飞机 机舱盖“演化”。全景玻璃车顶以及融合侧窗的环绕 式挡风玻璃完全摒弃了车门和 Ａ 柱，营造出飞机驾 驶舱的氛围和全景效果，１８０ 度的无障碍视野可将 头部转动范围内的路况一览无遗。
样，也没有严格的规则可循。从本文亦可看出，每一
个创新的途径都不是严格独立的，它都关联着其它
途径的创新。比如概念的创新就要涉及到造型、功
能、人机界面、材料等各个方面的创新。这就需要汽
车设计师有灵活开放而又严谨的思维，从日常生活
中寻找灵感，找到汽车创新设计的突破点和途径。
这样才能设计出更先进、新颖、个性化的汽车产品，
４ Ａ． Ｅ． Ｄｕｎｃａｎ， Ｇ． Ｇｏｅｔｃｈｉｕｓ， Ｓ． Ｇｏｇａｔｅ． Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｂｏｒｎｅ ＮＶＨ Ｂａｓｉｃｓ ［Ｃ］． ＳＡＥ ２００７ ＮＶＨ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ． Ｍａｙ １６， ２００７： １２７－１３０．
５ Ｍａｔｔｈｅｗ Ｈａｒｒｉｓｏｎ 著． 李惠彬， 上官云飞译． Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｎｏｉｓｅ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｏａｄ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｍ］， 北京：机械工业出版社， ２００９： ７８－９２．
图 ９ 雷克萨斯
雷克萨斯的名字很容易让人联想到顶级豪华 车劳斯莱思，而且两者在含义都近乎空白，但是却 明显的说明日本汽车业已经把成为世界一流的汽 车制造，甚至赶超欧洲最顶级豪华车设定为新时期 的目标了！
7 汽车生态型创新
生态型创新设计是指可持续性发展的创新设 计。 其目的是通过在设计中考虑环境因素，从而最
Ｗｏｌｆ． Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ＮＶＨ Ｂａｓｉｃｓ ［Ｃ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｏｄｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ， （ＩＢＥＣ） １９９６： ２６８－２７２．
３ Ｋｏｍｐｅｌｌａ． Ｍ． Ｓ， Ｂｅｒｎｈａｒｄ． Ｒ． Ｊ． Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ－Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ［Ｊ］． Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇ． Ｊｏｕｒｎａｌ． ４４ （２）， １９９６．２７－３１．
（１）仿生法 仿生设计对于汽车造型设计具有重大意义，甚 至是汽车造型发展的原动力。 仿生物抽象形态的汽车造型设计，是设计师在 对生物认知的基础上，运用联想、想象、移植等方式 抽象地转化到汽车设计上去，使人产生一定的心 理、生理效应和情感呼应，最终实现汽车设计的功 能和意义。 德国大众于 ９０ 年代后期推出了复古的 “新甲 壳虫汽车”，使得这一汽车设计史上仿形设计最为 成功的车型又重新焕发了青春，继续创造着世界车 坛的神话，如图 ２ 所示。
２００４ 年 ６ 月，丰田在北京宣布，ＬＥＸＵＳ 的中文 名称将从目前中国人熟悉的“凌志”变为“雷克萨 斯”，如图 ９ 所示。
图 ７ 米其林“主动车轮”
５．３ 功能仿生创新 主要研究生物体和自然界物质存在的功能原 理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系 统，以促进汽车产品的更新换代或新汽车产品的开 发。 功能仿生在汽车设计上的体现是非常广泛，最 典型的例子莫过于鸥翼的车门设计了，如图 ８ 所示。 设计师设计了独特的、有别于传统的车门开启方式， 将车门的开启由通常的横向开启变为纵向开启，仿 佛海鸥的翅膀一样，诞生了鸥翼式的车门。
图 ４ Ｆｌｕｅｎｃｅ 的内部形态
5 汽车的功能创新
汽车是一个实用性的产品，其功能是汽车的核 心意义和主要内涵。它要求设计师首要考虑汽车的 功能性，并进而达到形式与功能的统一，取得功能 结构、形态结构、经济结构、审美结构整和的合目的 性设计结构。从功能入手系统地研究、分析汽车，是 汽车功能创新的主要方法。
通过增加或减少内部组件到一定极限来改变汽 车的使用特性和形态结构。对汽车内部形态设计的 各个方案，都仔细分析组成产品的各个单元，确定实 现主要功能的必不可少的组件，这样就产生了实现 汽车功能所允许的极限。在第十一届上海国际汽车 工业展览会上，雷诺 Ｆｌｕｅｎｃｅ 概念车因去掉操纵手 柄而变成自动驾驶汽车，如图 ４ 所示。
５．１ 整体功能创新 图 ５ 是 ２００６ 年在荷兰推出的飞行概念车。正 常情况下，这款飞行汽车形似三轮机动车，仅供 １ 人乘坐，一旦堵车，它可摇身变为小型直升机，从拥 堵路面升空后快速到达目的地。
图 ３ 萨博的 Ａｅｒｏ Ｘ 概念车
4 内部形态的创新
所谓“形态”，是指由内在的品质、组织、结构、 内涵等本质因素延伸到外在表象因素，通过视觉而 产生的一种生理、心理过程。它与感觉、构成、结构、 材质、色彩、空间、功能等要素紧密联系。
图 １ 所示为奥迪的名叫鲨鱼的融合船体、雪橇 甚至航天飞行器的概念车。流线型的车身外观给我 们带来了新鲜感，该车的车尾拥有较低的扰流，并且 呈现鱼鳍状的造型，仿佛该车就是畅游于海洋中的 鲨鱼［１］。
3 汽车的造型创新设计
造型创新是汽车创新设计最重要的途径之一。
图 １ 奥迪鲨鱼概念车
造型设计承载了更多的文化内涵，也传递了更多的 民族文化特色，成为汽车风格与文化的载体，体现 了个性特征与时代精神的象征。造型创新也是树立 品牌的重要手段。其所采用的方法和途径主要有：
品牌创新，指的是随着企业经营环境的变化和 消费者需求的变化，品牌的内涵和表现形式通过不 断变化发展，以适应社会经济发展的需要。汽车品 牌创新包括对品牌形象的内涵和外延的创新。世界 著名汽车品牌无一例外都在不断进行品牌的形象 创新，以确保自身的领导地位和消费者对品牌的忠 诚度。汽车品牌名称对品牌在消费者心目中的印象 影响很大，因此，在汽车品牌设计中要求品牌名称 要简洁、上口、易记、符合风俗习惯等。
参考文献 １ Ｂ． Ｄｏｎｇ， Ｇ． Ｍ． Ｇｏｅｔｃｈｉｕｓ， Ａ． Ｅ． Ｄｕｎｃａｎ． Ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ Ａｃｈｉｅｖｅ ＮＶＨ Ｇｏａｌｓ： Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ Ｔａｒｇｅｔｓ ｖｉａ “Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ” Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ［Ｊ］． ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ
１９９９－０１－１６９２： １２６－１３５． ２ Ａｌａｎ Ｅ． Ｄｕｎｃａｎ， Ｆｒａｎｋ Ｃ． Ｓｕ， Ｗａｌｔｅｒ Ｌ．
图 11 第二代 BMW iDrive 系统
技术纵横 ７
图 １１ 是 ＢＭＷ 于 ２００９ 年推出的第二代 ＢＭＷ ｉＤｒｉｖｅ 系统。ｉＤｒｉｖｅ 多向控制旋钮按理想的人体工学 设计，布置在中央控制台上。通过 ｉＤｒｉｖｅ 系统，如同 使用鼠标一样控制汽车［４］。
9 汽车材料创新
目前，汽车车身、骨架以及除轮胎外的其它大 部分受力和运动部件的材料依然是钢铁，不过，随 着人们对汽车性能、轻量化和个性化的要求越来越 高，钢铁材料的使用比例越来越低，取而代之的是 铝镁材料及其它合金，甚至是非金属材料。不同材 料的各项性能大不相同，因此使用不同的材料就给 汽车的设计制造以及功能、性能等各方面带来了很 大变化。