关于汽车外形的研究

关于汽车外形的研究一、汽车外形设计的要求汽车的外形设计要满足两个方面一个是减少阻力的设计，现在车速高了要大力减少风阻的设计方法；另一个问题就是汽车的外观，为了美观。车身的造型有厢型、鱼型、船型、流线型及楔型等几种，结构形式分单厢、两厢和三厢等类型。1、马车型汽车中国古代早有“轿车”一词，是指用骡马拉的轿子。当西方汽车大量进入中国时，正是封闭式方形汽车在西方流行之时。那时汽车的形状与中国古代的“轿车”相似，并与“轿车”一样让人感到荣耀。于是，人们就将当时的汽车称为轿车。2、箱型汽车美国福特汽车公司在1915年生产出一种不同于马车型的汽车，其外形特点很像一只大箱子，并装有门和窗，人们称这类车为“箱型汽车”。因这类车的造型酷似于欧洲贵妇人们用于结伴出游和其他一些场合的人抬“轿子”式轻便座椅，所以它在商品目录中被命名为“轿车”。3、甲壳虫型汽车1934年，流体力学研究中心的雷依教授，采用模型汽车在风洞中试验的方法测量了各种车身的空气阻力，这是具有历史意义的试验。1934年，美国的克莱斯勒公司首先采用了流线型的车身外形设计。1937年，德国设计天才费尔南德?保时捷开始设计类似甲壳虫外形的汽车。甲壳虫不但能在地上爬行，也能在空中飞行，其形体阻力很小。保时捷博士最大限度地发挥了甲壳虫外形的长处，使“大众”汽车成为当时流线型汽车的代表作。从20世纪30年代流线型汽车开始普及到40年代末的20年间，是甲壳虫型汽车的“黄金时代”。汽车4、船型汽车1945年，福特汽车公司重点进行新车型的开发，经过几年的努力，终于在1949年推出了具有历史意义的新型V8型福特汽车。因为这种汽车的车身造型颇像一只小船，所以人们称它为“船型汽车”。5、鱼型汽车为了克服船型汽车的尾部过分向后伸出，在汽车高速行驶时会产生较强的空气涡流作用这一缺陷，人们又开发出像鱼的脊背的鱼型汽车。1952年，美国通用汽车公司的别克牌轿车开创了鱼型汽车的时代。鉴于鱼型汽车的缺点，设计师在鱼型汽车的尾部安上了一个上翘的“鸭尾巴”以此来克服一部分空气的升力，这便是“鱼型鸭尾式”车型。6、楔形汽车“鱼型鸭尾式”车型虽然部分地克服了汽车高速行驶时空气的升力，但却未从根本上解决鱼型汽车的升力问题。在经过大量的探求和试验后，设计师最终找到了一种新车型――楔形。这种车型就是将车身整体向前下方倾斜，车身后部像刀切一样平直，这种造型能有效地克服升力。第一次按楔形设计的汽车是1963年的司蒂倍克?阿本提，这辆汽车在汽车外形设计专家中得到了极高的评价。1968年，通用公司的奥兹莫比尔?托罗纳多改进和发展了楔形汽车，1968年又为凯迪拉克高级轿车埃尔多所采用。楔形造型主要在赛车上得到广泛应用。因为赛车首先考虑流体力学(空气动力学)等问题对汽车的影响，车身可以完全按楔形制造，而把乘坐的舒适性作为次要问题考虑。汽车造型的发展是以更好地将空气动力学设计方案与乘坐舒适性恰当地予以结合，在充分考虑到以上两个关键问题的基础上，努力开发人体工程学领域的新技术，以设计、制造出更完美、更优秀的汽车为目标的。总有一天，汽车驾驶室会形成带有优美曲线的“玻璃罩”。与之交相辉映的是具有几何形态的车体，透着浑圆和流线风格。那时，汽车色彩的喷涂将在鲜艳中体现出柔和感和透明感，因而会格外赏心悦目。二、汽车外形材质钢板、碳纤维、铝、强化塑料等，不同用途的汽车外壳、不同部位的材料不同。一般是钢板，奥迪高档车是铝，赛车是碳纤维，悍马H2的引擎盖是强化塑料的。三、车身1、车身结构发动机盖发动机盖(又称发动机罩)是最醒目的车身构件，是买车者经常要察看的部件之一。对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。发动机盖的在结构上一般由外板和内板组成，中间夹以隔热材料，内板起到增强刚性的作用，其几何形状由厂家选取，基本上是骨架形式。发动机盖开启时一般是向后翻转，也有小部分是向前翻转。向后翻转的发动机盖打开至预定角度，不应与前档风玻璃接触，应有一个约为10毫米的最小间距。为防止在行驶由于振动自行开启，发动机盖前端要有保险锁钩锁止装置，锁止装置开关设置在车厢仪表板下面，当车门锁住时发动机盖也应同时锁住。车顶盖车顶盖是车厢顶部的盖板。对于轿车车身的总体刚度而言，顶盖不是很重要的汽车车身部件，这也是允许在车顶盖上开设天窗的理由。从设计角度来讲，重要的是它如何与前、后窗框及与支柱交界点平顺过渡，以求得最好的视觉感和最小的空气阻力。当然，为了安全车顶盖还应有一定的强度和刚度，一般在顶盖下增加一定数量的加强梁，顶盖内层敷设绝热衬垫材料，以阻止外界温度的传导及减少振动时噪声的传递。行李箱盖行李箱盖要求有良好的刚性，结构上基本与发动机盖相同，也有外板和内板，内板有加强筋。一些被称为“二厢半”的轿车，其行李箱向上延伸，包括后档风玻璃在内，使开启面积增加，形成一个门，因此又称为背门，这样既保持一种三厢车形状又能够方便存放物品。如果采用背门形式，背门内板侧要嵌装椽胶密封条，围绕一圈以防水防尘。行李箱盖开启的支撑件一般用勾形铰链及四连杆铰链，铰链装有平衡弹簧，使启闭箱盖省力，并可自动固定在打开位置，便于提取物品。翼子板翼子板是遮盖车轮的车身外板，因旧式车身该部件形状及位置似鸟翼而得名。按照安装位置又分为前翼子板和后翼子板，前翼子板安装在前轮处，因此必须要保证前轮转动及跳动时的最大极限空间，因此设计者会根据选定的轮胎型号尺寸用“车轮跳动图”来验证翼子板的设计尺寸。后翼子板无车轮转动碰擦的问题，但出于空气动力学的考虑，后翼子板略显拱形弧线向外凸出。现在有些轿车翼子板已与车身本体成为一个整体，一气呵成。但也有轿车的翼子板是独立的，尤其是前翼子板，因为前翼子板碰撞机会比较多，独立装配容易整件更换。有些车的前翼子板用有一定弹性的塑性材料(例如塑料)做成。塑性材料具有缓冲性，比较安全。前围板前围板是指发动机舱与车厢之间的隔板，它和地板、前立柱联接，安装汽车车身在前围上盖板之下。前围板上有许多孔口，作为操纵用的拉线、拉杆、管路和电线束通过之用，还要配合踏板、方问机柱等机件安装位置。为防止发动机舱里的废气、高温、噪声窜入车厢，前围板上要有密封措施和隔热装置。在发生意外事故时，它应具有足够的强度和刚度。对比车身其它部件而言，前围板装配最重要的工艺技术是密封和隔热，它的优劣往往反映了车辆运行的质量。2、车身分类非承载式非承载式车身的汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹性元件联接。车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力，在坏路行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。但这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。承载式承载式车身的汽车没有刚性车架，只是加强了车头，侧围，车尾，底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。这种承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷。这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，高度低，汽车质心低，装配简单，高速行驶稳定性较好。但由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体，因此噪音和振动较大。半承载式还有一种介于非承载式车身和承载式车身之间的车身结构，被称为半承载式车身。它的车身本体与底架用焊接或螺栓刚性连接，加强了部分车身底架而起到一部分车架的作用，例如发动机和悬架都安装在加固的车身底架上，车身与底架成为一体共同承受载荷。这种形式实质上是一种无车架的承载式车身结构。因此，通常人们只将汽车车身结构划分为非承载式车身和承载式车身。优缺点非承载式车身和承载式车身都有优缺点，使用在不同用途的汽车上。一般而言，非承载式车身用在货车、客车和越野车上，承载式车身一般用在轿车上，现在一些客车也采用这种形式。划分非承载式车身和承载式车身按照有无刚性车架划分，什么叫车架，是首先要弄清楚的问题。车架就是支承车身的基础构件，一般称为底盘大梁架。发动机、变速器、转向器及车身部分都固定其上，它除了承受静载荷外还要承受汽车行驶时产生的动载荷，因此车架必须要有足够的强度和刚度，以保证汽车在正常使用时受到各种应力下不会破坏和变形。3、车身造型设计标志等车身设计与布置，车身色彩设计。四、汽车空气动力性能五、汽车外形之车灯（一）车灯的演变车灯对于汽车和车辆驾驶者来说十分重要，它可以照亮道路，让夜间行车变得轻松；它也能让其他交通参与者发现车辆，避免发生事故。对于这个汽车上再寻常不过的部件，它的背后还有很多值得探索的话题。今天我们将从车灯所采用的光源说起，为大家展示其演变历程。~~在19世纪80年代，汽车就已经安置了车灯。当时车灯所采用的光源主要依靠燃烧乙炔或石油燃料进行发光。其中，燃烧乙炔气体的大灯更受欢迎，因为它对于风和雨水的抵抗能力较强。哥伦比亚电动车公司在1898年首次将以电作为光源的大灯作为选装配置提供给旗下车型。当时的“电灯”并没有获得市场认可，因为两个技术瓶颈严重影响其商业应用：首先，在车辆使用的环境中，恶劣的条件使得灯丝寿命过短；另外，为电灯提供能量的发电机体积过大，在当时的技术条件下满足不了在汽车上的应用。当然，随着技术的进步，以上两个问题在之后短时间内都得到了解决。以下我们就为您介绍一下汽车大灯光源在发展过程中所经历的几个阶段。钨丝灯~~【普通钨丝灯泡在长时间使用之后就会发生上图中的现象】最早的“电灯”采用钨丝作为发光介质，灯泡内部灌入惰性气体或者抽取为真空状态。给灯丝导通足够的电流，灯丝发热至白炽状态，就会发出光亮与现在的光源相比，钨丝灯消耗同样功率所产生的亮度明显不足。另外，钨丝灯正常工作时，灯丝表面的钨原子升华后会凝结在灯泡或者灯体内部，对灯罩产生污染并进一步降低大灯亮度。基于以上这些原因，普通钨丝灯目前已经不再被汽车厂家选为大灯光源。卤素灯~给钨丝灯的玻璃外壳中加入卤族元素气体之后，情况就大为改观了。其工作原理为：当灯丝发热时，钨原子被蒸发后向玻璃管壁方向移动，当接近玻璃管壁时，钨蒸气被冷却到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨或溴化钨）。卤化钨因热流向玻璃管中央继续移动，又重新回到被氧化的灯丝上，由于卤化钨是一种很不稳定的化合物，其遇热后又会重新分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补被蒸发掉的部分。通过这种再生循环过程，灯丝的使用寿命不仅得到了大大延长（几乎是普通钨丝灯的4倍），同时由于灯丝可以工作在更高温度下，从而得到了更高的亮度，更高的色温和更高的发光效率。消耗同样瓦特电能的前提下，卤素灯所产生的亮度要远高于普通钨丝灯。由于卤素灯泡需要工作在更高的温度下，普通玻璃外壳在此温度下会熔化并产生流动，所以熔凝石英玻璃代替普通玻璃应用在了卤素灯泡中。基于石英玻璃的特性，如果玻璃管壁上沾染了油污（例如用手触摸灯泡的玻璃壳）将导致前文提到的再生循环过程不能良好完成，从而大大影响灯泡的寿命，所以在更换灯泡时需要特别注意。卤素红外反射光源（HIR）~卤素灯的发展的最新成果是在灯泡内增加一种特殊涂层，这种涂层可以让可见光穿过，但会阻挡并反射红外线。反射后的红外线会对灯罩内部的钨丝进行二次加热，钨丝温度越高其所释放的亮度也越高。由于红外线起到了辅助加热的作用，因此工程师不必增大通过钨丝的电流，采用这种技术的光源会更加节能。~高强度气体放电大灯（HID）~高强度气体放电大灯通过电弧产生光亮，灯泡内部不再使用钨丝，而是依靠一颗置于耐高温灯管（弧光管）内安定的电弧放电器作为发光元件。HID灯借着特殊设计、内部布涂石英或铝的灯管，并透过两端钨电极打出来的加压电弧，通过灯管后而发出光线。这些灯管内充满了气体和金属。气体帮助灯泡启动，而金属加热达到蒸发点，形成等离子态后而发出光线。~【由于氙灯亮度较高，因此需要通过透镜来控制灯光照射方向和范围】跟萤光灯一样，HID灯需要一个安定器来触发并维持内部的电弧，而触发电弧的方式各有不同：水银灯和有些金属卤化灯通常用第三个电极在其中一个主电极旁边来帮助启动，而其他灯种则通常使用高压脉冲的方式。~【采用氙气大灯的奔驰S级轿车】汽车大灯所使用的HID灯通常被称为氙气灯