毕业设计(轿车车身艺术造型设计)..doc

轿车车身艺术造型设计机械设计制造及其自动化 08机械4 指导教师:郭青摘要 随着我国国民经济的发展和社会生活水平的提高，汽车已成为我们生活中重要的社会体系组成部分。汽车作为商品具有两重性：一方面，它是工程产品，具有实用价值；另一方面，它又是艺术品，具有美学价值。汽车的实用性在于其机动性和运输能力，汽车的美学价值在于其内外的形态以及它所给予人们的视觉享受。由于汽车是高价的耐用性商品，而且是长时期呈现在人们眼前引起人们注目的商品，它的艺术造型就显得格外重要。因此，本次设计的重点是在美学以及空气动力学的基础上，对汽车造型进行艺术造型设计，再在色彩寻求新颖，并确定汽车主要尺寸参数，最终运用计AutoCAD，Rhino等软件，绘制二维工程图，三维效果图。关键字 汽车；艺术造型；美学；AutoCAD；RhinoAbstract As part of China's national economic development and social improvement of living standards, the car has become an important social system in our lives. Car as a commodity has a dual nature: on the one hand, it is engineering products, has a practical value; the other hand, it is a work of art and aesthetic value. The practicality of the car in its mobility and transport capacity, the aesthetic value of the car in the shape of its inside and outside it to give people visual enjoyment. Cause people watched the commodity, its art style is particularly important because the car is expensive durable goods, but also a long time present in people's eyes. Therefore, the focus of this design is the art designon the basis of aesthetics and aerodynamics, the car shape, and then seek novelty in color, and to determine the main auto size parameters, the final use of the AutoCAD, Rhino and other software, draw two dimensional drawings, 3D renderings. Keyword cars; art form; aesthetics; AutoCAD; Rhino目录1.前 言42.汽车外形发展历程53.设计方法的确定94.艺术造型设计114.1质量参数124.2 主要尺寸的确定125.汽车的空气动力学性能175.1空气阻力系数175.2汽车行驶过程中所受到的气动升力206.车身总布置227.汽车颜色228.色彩上的选择259.计算机辅助汽车造型设计269.1手绘外部造型效果图279.2通过CAD软件绘制二维图纸279.3 运用Rhino软件，绘制三维图309.4 车身颜色渲染329.5 计算机辅助设计小结33结论35致谢36参考文献:37前 言 随着社会的发展，汽车已成为一种不可缺少的交通工具，人们在追求汽车不断提速的同时，对汽车艺术造型上的追求也越来越强烈。一辆漂亮的带有艺术气息的汽车的在满足人们的审美观的同时，更是一道亮丽的风景线。汽车的艺术造型设计不仅仅是工业的设计，更是一个艺术品的创造过程。如果想要最终的成品能获得大众的认可，就必须在设计开始阶段，对汽车整体艺术造型有个比较全面的思考。其中就包括形象设计，色彩搭配，制造工艺等各个方面。 同时应该注意，汽车艺术造型的改变，会直接影响到汽车的空气动力性能，因此在设计艺术造型时，要考虑空气动力学的原理，以便减少汽车在行驶过程中，所受到的空气阻力，提高汽车的整体性能，增加市场竞争力。 不同功能的车辆，因为着重点不同，其艺术造型也会相对有所不同。比如一般家庭轿车，更多的是要求乘坐的安全、平稳和舒适性，车内空间够用即可；豪华跑车则更偏重于速度的提高，造型上的新颖，以及视觉上的冲击等。因此，针对不同客户的需求，汽车的设计方案也会有所改变。 在轿车的主体造型方面，为了满足视觉上的美感，为了追求速度上的快感，还为了减少空气阻力，几乎所有轿车的外轮廓线，都采用了富有动态感的流线型。同时在设计汽车艺术造型时，必须注意车身的整体感，和其他艺术品一样，整体感所带来的视觉效果，能直接影响人们对汽车艺术造型的肯定。 因为汽车作为一个统一的整体，所以设计者在设计时就要综合考虑汽车结构、尺寸大小、比例分布、色彩搭配均衡以及立体动感等各个因素，围绕着心中明确的主题，设计出大众喜欢的轿车。 在设计汽车的艺术造型时，还要考虑汽车的总布置，在确定汽车各个总成的相对位置后，在保证驾乘人员拥有较为足够的内部尺寸的前提下，确定出汽车的基本轮廓，再在基本轮廓的基础上，进行艺术造型的创造。这样就技能保证汽车的结构性能，也不会在美学造型上留下遗憾。总之，在汽车的艺术造型过程中，不能追求性能的提高而忽视艺术的美感，更不能只追求唯美而忽略了汽车本身的使用功能，设计者在最初设计前，就要考虑多方因素，并综合考虑，组合结合实际使它们有机结合在一起，还要倾注自己的思想与理念在设计的主题中，才能设计出既美观又实用的汽车。2.汽车外形发展历程自汽车问世以来，人们对汽车外形的追求就一直在变化，这也就反映出人们审美观点的变化，那么具体影响人们审美意识的因素有哪些呢?从汽车外形发展历程，可以揣摩出人们审美意识的改变，从而能更好地设计出受大众欢迎的汽车艺术外形。 汽车工业自问世以来已经经历了一百多多个春秋的洗礼，发展至今，依然充满生机。在这短短的一百多年的时间里，汽车发展之快，变化之大，令人惊讶不已。随着工业的不断迅速发展，车辆的性能在也随之不断提高，而车辆的外形也是在逐渐变化中，越来越多样化，可以说汽车外形的每一次变化，每一次革新，都昭示着汽车工业发展的一次次跃进。不同时期不同特点的汽车外形，反映了当时工业发展的水平、人们的审美观点、社会的受教育程度等。 从19世纪末到20世纪初,世界上不断出现了一大批汽车制造公司,如戴姆勒、奔驰，还有美国的福特,英国的劳斯莱斯、法国的雷诺、标致、雪铁龙、意大利的菲亚特等。在这个阶段时期,大多数汽车设计人员，都把精力放在汽车机械构造的改进上，想着通过改进汽车的机械结构，使汽车速度更快，操作更稳定方便。而在车身造型方面，几乎被被人忽略，没人想过外形要改进，要创新，而是统一采用了旧式马车的造型，因此，汽车曾一度被称为“无马马车” 到了1915年，美国福特汽车公司打破传统思维，大胆创新，生产出一种新型的福特T型车，至此，马车型汽车才逐渐退出历史舞台。福特T型车外形看起来跟一个大箱子差不多，只是多了门窗而已，因此大家习惯称之为“箱型汽车”。美国福特公司在推出福特T型车后，便依靠这款车型称霸汽车市场，以每年产量高达30多万辆的惊人数据，抢占了美国汽车总产值的70%80%！一度成为当时一段传奇佳话。 到了1928年，随着人们对汽车多样化的要求越来越多，美国通用汽车公司的雪佛莱部率先制造出在散热器罩、发动机通风口和轮罩上增加豪华装饰的汽车，并且迅速受到大众欢迎。自此，人们开始意识到汽车外形的重要性，越来越多的公司开始在汽车外形上追求改进。 随看社会工业化发展速度的加快，人们开始越来越多的追求高速汽车所带来的快感，于是设计师们纷纷开始着手研究高速车的设计。显然箱型汽车这么一款庞大而略显笨重的“箱子”，在马路上是很难跑得更快的，甚至能感受到它在行驶过程中，被空气拽着走不了的，于是设计师们决定放弃这款车型，并开始研究另一种全新的车型流线型。 1934年对汽车设计来说，是一个极其重要的一年，因为就在这一年，首次有人采用了风洞试验，测试各种车身的空气阻力，为以后的汽车造型设计打下了一个坚定的基础。而这个人便是流体力学研究中心的雷依教授，是他发明了这个具有历史意义的试验。1934年，美国的克莱斯勒公司采用了流线型的车身外形设计，成为了流线型车身制造商中“第一个吃螃蟹的人”。到了1936年，车身流体学发展到了一定的基础上，美国福特公司瞅准时间，在此基础上，成功研制出“林肯”和“风牌”流线型小客车。这款车外形上具有一定的动感，而且散热器罩也设计得很简单干练，整个车身给人一种充满活力的动感，十分有特色。然而真正意义上，使得流线型车身在汽车市场大量普及的是德国“大众”公司的经典之作“甲壳虫”。德国设计天才费尔南德.保时捷是在1937年开始着手设计甲壳虫汽车的，当时他注意到甲壳虫既可以在地上快速爬行，而且在空中飞行时也十分灵敏，于是他想到这些应该与甲壳虫流线型的形体密不可分，是流线型的形体似的甲壳虫在运动时受到较小的空气阻力，所以它才会动作如此敏捷。于是保时捷博士想到要在汽车造型是也模仿甲壳虫的外形，并付诸行动。最后使“大众甲壳虫”风靡一时，成为当时最受欢迎的车型，而“大众”这家汽车公司也一夜成名。它所生产的“甲壳虫”汽车仅这一种车型的生产量就已经超过两千万辆。 1945年，美国福特汽车公司将工作重点放在新车型的开发上，直到在1949年，经过四年的努力，终于推出了具有划时代意义的新型V8型福特汽车。这款汽车在造型上放弃了原有车型的模板，大胆改革，将汽车后翼融合在行李舱罩上，并将前翼子板与发动机罩结合在一起，车身两侧以光滑平面呈现，汽车中部则放置车室，在整体外形上类似一艘小船，因此大家将这类车称为“船型汽车”福特V8型汽车之所以能成功，不仅仅是因为它在在外形上的创新，还因为它首次把人体工程学应用在汽车的设计上，保证了驾乘人员的乘坐舒适性，还更便于驾驶员的操控。 从十九世纪五十年代开始，船型车逐步取代其他车型，成为世界上数量最多的车型。然而，船型汽车也有不足之处，在高速行驶过程中，船型汽车的尾部，会产生较强的空气涡流尾部，影响汽车的行驶。经过研究实验，人们发现产生这一缺点的原因是，因为船型汽车的尾部过长，过多的尾部后伸，在车速达到一定速度时就会产生空气涡流。于是设计师们开始尝试把船型车的后窗玻璃逐渐倾斜，将汽车背部设计成类似小鱼脊背的形状，并将这款车型命名为“鱼型汽车”。仅通过粗略观察汽车背部形状，人们是很难区分鱼型汽车和甲壳虫型汽车的，因为这两款车型在车背设计上是很相近的。只有通过仔细观察，并做详细的对比，才会发现它们之间的区别：相对于船型车，鱼型汽车的背部和地面所成的角度会更小，尾部也会更长，因此围绕在鱼型车身周围的气流就会更加平顺，涡流阻力也随之减小。而船型汽车尾部是呈类阶梯状，而且过多地向后延伸，因此在高速行驶过程中，其尾部就会产生较大的空气涡流，影响汽车的行驶。总体而言，鱼型汽车，不仅保留了船型汽车的大部分优点，如车室宽大，舒适性好，视野开阔等，还拥有比甲壳虫更平顺的车身造型，使其驾驭起来更得心应手。所以鱼型汽车很快就受到大众的青睐。 1964年美国的克莱斯勒·顺风牌和1965年的福特·野马牌两家公司都采用了鱼型造型。自此以后，鱼型汽车开始在世界范围走红，并在多个国家都有生产基地。 在经过一段时期的使用后，人们开始发现鱼型汽车的不足：鱼型车后窗玻璃过于倾斜，玻璃也比原来增加了两倍之多，使得整个车身的强度有所下降，存在结构上的缺陷。另外对横风的不稳定性，也是鱼型汽车潜在的重大缺陷。 为了改进鱼型车的这一不足，设计师们绞尽脑汁，想尽各式各样的办法，例如为了克服鱼型汽车的扬力，设计师们想到给鱼型车，在尾部装上一只翘翘的“鸭尾”，于是便有了“鱼型鸭尾”式的车型。“鱼型鸭尾式”车型虽然能减少一部分汽车高速行驶过程中所受到的空气升力，但却治标不治本，无法从根本上解决鱼型汽车的升力问题。在经过不断的探求和试验后，设计师最终设计出一款全新的车型-楔形。楔形车型是将车身整体向前下方倾斜，车身后部则采用平直的设计，这种造型的汽车，即使在高速行驶的状态下也能有效地克服升力，保证汽车的行驶安全。 司蒂倍克·阿本提在1963年首次设计出楔形汽车，这辆汽车刚一问世就受到汽车外形设计专家的极度好评。到了1968年，通用公司的奥兹莫比尔·托罗纳多对楔形汽车进行了改进，并使其发展得更快，同年楔形汽车开始在凯迪拉克高级轿车方面被采用。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以及空气动力学等问题对汽车的影响，楔形汽车可以很好的克服空气流体阻力，至于乘坐的舒适性在赛车方面，只能做次要处理。在所有采用了楔形造型跑车当中，最为经典的当属20世纪80年代的意大利法拉利跑车。简单而又干练的造型，动感十足，是楔形汽车最大特点之一，而且该车型在空气动力学的也拥有优秀的表现，符合现代设计师的设计理念；又因为楔形汽车的现代气息感强烈，给人以风驰电掣般的速度快感。日本丰田汽车有限公司的MR2系列中置发动机跑车，就是楔形汽车的典型代表之一。 汽车外形发展到楔型以后，不仅解决了稳定性问题同时也基本上圆满地解决了升力问题。但人类对完美汽车的追求是永无止境的，解决轿车的升力问题以后，人们又想在轿车的基本概念上有所创新，有所突破，于是，一种新型的轿车多用途轿车(即MPV轿车，我国称之为“子弹头型二”)问世了。 在外形设计上，MPV轿车齐具集流线型与楔型的优点；在制造加工上，MPV轿车也引进了当今航空航天的先进技术。两种不同风格的交叉结合，表现出了流线型从以往的短曲线发展成为了长弧曲线。这种造型表现出了未来主义的艺术倾向，线条流畅，色调温和，动感性强，具有鲜明的时代气息、和时尚风格。而且MPV的造型偏向于圆滑，前风挡玻璃倾斜度也比较大，因此该车型的风阻系数相对其他车型会更新小(0.3)，有利于提高车速。 汽车造型的发展是在综合考虑空气动力学以及乘坐舒适性的基础上，努力开发人体工程学领域的新技术，追求更完美，更人性化的的优秀汽车。 总结汽车外形演变的历史，可以将其发展归纳成以下六个阶段：真正确立了汽车的基本造型之后，汽车外形的发展可分为以下六个阶段期： （1）箱型汽车，其代表车型是1915年的美国福特T型车； （2）甲虫汽车，其代表车型是1934年美国克莱斯气流牌汽车； （3）船型汽车，其代表车型是1949年美国福特新型v8型； （4）鱼型汽车，其代表车型是1952年美国别克牌小客车； （5）楔型汽车，其代表车型是1963年司蒂倍克阿本提小轿车； （6）现代流线型汽车。3.设计方法的确定 在本次设计中，本人先手绘设想中的效果图，运用CAD软件参照车身总布置设计，绘制对应的二维工程图，再确定整车参数，然后使用Rhino软件进行三维建模渲染输出，并撰写设计说明书。这样就可以在缩短汽车造型设计的周期的同时，还能提高汽车设计的生产效率。 汽车造型设计是指在汽车基本参数确定的基础上，进一步细化获得汽车外形及艺术造型的过程，其中就包括外部艺术造型设计和内部装潢设计。对于我的这次设计，主要方面是在车身艺术造型设计，因此着重考虑汽车的艺术形象以及空气动力学性能。参照车型的选择图3-1 本田奥德赛 在外形最初设计方案确定时，因为是工程类的毕业设计，所以大胆借鉴了本田奥德赛的设计风格。现在市面上，风阻系数在0.25-0.35之间的轿车，占绝大多数。流线性较好的赛车级跑车的风阻系数可达0.15左右，而奥德赛风阻系数可达到0.28左右，虽然比不上跑车，但已经比绝大多数轿车优秀。奥德赛一直是都是向着多人乘坐多功能轿车的方向发展，该车型外观和内饰的设计上都有别与一般的MPV车型，现在这款是第三代车型，具有流畅前卫的外观，时尚感、科技感突出的内饰，同时具有宽广空间优势以及丰富的配置和良好的驾驶感。 图3-2 本田奥德赛 相比老款，这款奥德赛依靠每一处细节的变化汇集在一起，让自己已经不在是一款身材臃肿的MPV车型，通过流线型的车身，突出动感的低车身结构，令其看起来更像具有年轻朝气的旅行版车型。车身侧面上下俩条渐变的线条，不但使侧面更有层次，更有肌肉感，使得整车的动感延续到车尾，气势宏伟。侧腰线汇集与尾部，很好的承接了从车头、车身传递的动态趋势，而两端凸起保险杠、尾灯下凌厉的线条、后杠上营造出裙边效果的线条，也都继续突出了车辆的动感造型。不仅如此新款比老款在功能性上更有提升，弃用三角形尾灯，加大了后备厢开口面积，方便了存储大件物品。 图 3-3 本田奥德赛整体上新奥德赛绝对算的上对MPV造型设计的一次变革，在既有空间优势的基础上，给予用户更好的视觉享受，利落爽快、充满活力动感是新奥德赛给人的第一感受，而且这样也更好的诠释车辆定位，也是实现抢占中高级车市场份额这一目标所必须的。4.艺术造型设计 个人觉得本田奥德赛的造型设计比较不足的是车头的设计，棱角不够分明，缺少一点年轻人所追求的动感。因此本次设计，是在车头外形上进行了改动，增加棱角线条，配合原有车身造型，使整车在外观上更具有吸引力，更能吸引人们的眼光。更符合现代人的追求，整车的动感更显得平衡。4.1汽车主要参数及其尺寸的确定（Main parameters and their dimensions） 在确定汽车各参数及其尺寸前，先了解一般汽车所涉及的内容，其中包括质量参数，几何尺寸。4.1质量参数（Quality parameters）1. 整车整备质量（Curb weight） 汽车完全装备的质量，包括整车装备完好的空车质量，燃料，润滑油，冷却液，随车工具， 备用轮胎及备品等的质量，但不包括货物，驾驶员，乘客及行李的质量。 整车整备质量是一个重要的设计指标，在总体设计阶段，需要预先估算这一数值，常用的方法有，对同级构造的相似车型及其部件的质量进行测定和分析，在此基础上，初步估算出新设计车辆的整车整备质量。针对本次设计，选用本田奥德赛车型作为对比样车，估算新设计车辆的整车整备质量为1700kg左右。2. 最大总重量（Maximum gross weight） 汽车在满载时的总重量，即汽车整车整备质量与所承载的货物和人员质量的总和。3. 最大装载质量(Maximum load mass) 汽车满载时所能够装载的货物或人员的总质量，即最大总质量和整车整备质量之和。4. 最大轴载质量（Maximum Axle) 汽车单轴能够承载的最大总质量。4.2 主要尺寸的确定（Main dimensions）汽车的主要几何尺寸有轴距、车长、车宽、车高、轮距、前悬、后悬、最小离地间隙、接近角和离去角等。GBl58989汽车外廓尺寸限界规定汽车外廓尺寸长：货车、越野车、整体式客车12m，单铰接式客车18m，半挂汽车列车16.5m，全挂汽车列车20m；不包括后视镜，汽车宽2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高4m；后视镜等单侧外伸量最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时车高300mm。表4-1 各类汽车的轴距和轮距1.轴距（Wheelbase）在汽车直线行驶位置时，同侧相邻两轴的车轮落地中心点到车辆纵向对称平面的两条垂线间的距离。轴距L的长短会直接影响整备质量、汽车总长，另外汽车的最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径受到轴距L的间接影响。当轴距短时，上述各尺寸相对也会有所减小。另外，轴荷分配也受到轴距的影响。轴距过短会使整车长度不足或前悬、后悬过长，接近角和离开角减小，使得汽车通过性变差；还会导致上坡或制动时轴荷转移过大，从而使得汽车制动性和操纵稳定性降低，影响驾车安全。 一般情况下轿车的级别越高，载客量或装载量多的客车或货车轴距相对会比较长。轴距相对较的汽车，其机动性会相对较高。为了满足市场大众的各种需要，汽车制造工厂在标准轴距货车基础上，根据需求生产出短轴距和长铀距的变型车。但是总体而言，轴距的变化范围在0.40.6m。 本次设计中，轴距L的长度可由表2-1初步确定，因为这次设计的轿车定位是中高级轿车，所以可选择轴距在2500mm3400mm之间，再结合奥德赛车型的车型结构尺寸，初步确定本次设计的轿车轴距为2800mm。2.车长（Total length） 垂直于车辆纵向对称平面并分别抵靠在汽车前、后最外端突出部分的两垂直面间的距离。 轿车的总长（mm）的初选可采用以下经验公式 （4.1）其中，L为轴距；C为比例系数，其值在0.520.66之间。 初选C=0.58，将轴距=2800mm代入公式，可得：=2800/0.584827.6mm， 可取整数=4825mm。3.车宽（vehicle width） 平行于车辆纵向对称平面并分别抵靠在汽车两侧固定突出部分位(除后视镜、侧面标志灯、方位灯、转向指示灯外)的两平面之间的距离。轿车宽度尺寸既要保证乘员活动必需的室内宽度又要将车门厚度考虑在内，同时还要确保能正常的布置下发动机、悬架、转向系和车轮、悬架、车架等。 轿车总车宽的确定可按以下经验公式初选： （4.2） 其中，为车长，将上一步计算所得的车长=4825mm带入上式，计算可得： 的取值范围在1743mm1863mm之间，全都满足汽车总宽的极限尺寸不大于2.5m。 故在此范围内，参照已有MPV车型，同时为了加大车内空间，最终选取车宽=1830mm。4.轮距B（Tread）在支承平面上，同轴左右车轮两轨迹中心线间的距离（轴两端为双轮时，为左右两条轨迹中心线间的距离。）轮距增大，可以增大是室内宽并且有利于增加侧倾刚度。但是这时汽车总宽和总质量就会随之增加，会影响到最小转弯直径变化。 根据国家标准，汽车总宽不得超过2.5m，因此轮距不能过大。各级别的轿车轮距值，可以参考表2-1，也可按下列经验公式初选： （4.3）其中，L为轿车轴距，mm；k为系数，一般轿车的k值常取0.500.64。初选k值为0.57，将L=2800mm带入上式，计算可得： B=0.57×2800=1596mm校核， 与表2-1对比，可得B=1596mm不满足在1400mm1580mm直接，数值偏大，故初取k值不对，重新选取k值为0.56，计算可得：B=0.56×2800=1568mm 显然，B=1568mm满足在1400mm1580mm之间，故可确定这边设计的轮距为1568mm，可取近似值1570mm。5.最小离地间隙（Min ground clearance）满载时，车辆支承平面与车辆最低点之间的距离。轿车的最小离地间隙的选取，可以参考下表2-2。因为本次轿车设计，定位为中高级轿车，所以离地间隙可取130mm200mm之间，同时为了提高轿车的通过性，最小离地间隙的初选选择较大值比较好，综上最终确定本次设计的最小离地间隙为185mm。 表4-2 汽车通过性几何参数汽车类型离地间隙/mm接近角/（°）离去角/（°）轿车微型、普通中级、高级12018013020015251323载货汽车轻型中型、重型180220220300256025456.车高（Height） 车辆支承平面与车辆最高突出部位相抵靠的水平面之间的距离。考虑轿车总高时，需要综合考虑最小离地间隙，室内高和车顶造型高度等各个因素。室内高一般在11201380mm之间；车顶造型高度可在在2040mm范围内有所变化。 现已确定最小离地间隙=185mm，故根据公式=+，可求得车高的范围是1325mm1605mm，参考奥德赛现有车型，最终确定车高=1500mm。7.前悬（Front suspension） 在汽车直线行驶位置时，汽车前端刚性固定件的最前点到通过两前轮轴线的垂直间的距离。其长度应能满足布置发动机、水箱、转向器等部件，但同时不能过长，以免导致接近角过小，具体尺寸根据车长，轴距以及后悬共同确定。满足公式。8.后悬（Rear suspension）在汽车直线行驶位置时，汽车后端刚性固定件的最后点到通过最后车轮轴线的垂直面间的距离。 现已确定的尺寸有车长=4825mm，轴距=2800mm，根据公式 （4.4）可得：=2025mm。为了保证后排车厢空间足够大，也为了尽可能使接近角更大，以提高轿车的通过性，在确定前悬以及后悬的尺寸时，在前后悬比例适中的情况下，一般取后悬偏大。综上，初取后悬=1040mm，则前悬=985mm。9.接近角（approach angle）汽车前端突出点向前轮引的切面与地面的夹角。具体的接近角初选，可以参考表2-2；根据本次设计轿车的定位，可选择的接近角度数为15°25°，且满足公式 （4.5）其中，为车前高，为前悬。车前高会根据车身造型的改动，而有所变化，因此，在确定车身造型后，再测算车前高。本次设计的车身造型的车前高测算得知=320mm，代入上式计算可得=320/9850.325，即18°。校核，18°在15°25°之间，满足设计要求。10.离去角（Departure angle） 汽车后端突出点向后轮引的切面与地面的夹角。具体的离去角初选，可以参考表2-2；根据本次设计轿车的定位，可选择的接近角度数为13°23°，且满足公式 （4.6） 其中，为车后高，为后悬。车后高会根据车身造型的改动，而有所变化，因此，在确定车身造型后，再测算车后高。本次设计的车身造型的车后高测算得知=375mm，代入上式计算可得=375/10400.36，即20°。校核，20°在13°23°之间，满足设计要求。5.汽车的空气动力学性能研究汽车与周围空气在相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律的学科称之为汽车空气动力学，它属于流体力学的一个重要组成部分。 汽车在行驶过程中，会与周边空气产生复杂的相互作用（气动力），影响汽车的行驶状态，特别是汽车高速行使时空前的作用力更为明显。通过研究人员大量的实验证明：汽车在行驶时所受的气动力的大小与相对运动速度的平方成正比，而汽车克服气动阻力所消耗的燃料更是车速的三次方急剧增长的，所以，越来越多的设计师想尽办法来降低汽车的气动阻力，在提高汽车的动力性能的同时，还可以降低汽车的油耗，提高汽车的经济性。另外，空气动力的稳定性会直接影响到汽车高速行使时的安全性。 在当今汽车工业高速发展的时代，汽车空气动力学越来越受到重视，甚至已发展成为流体力学一个重要分支学科，科研人员对其也投入越来越多的精力。汽车、航空、船舶、铁路车辆等各类交通工具，在空气动力学方面有许多近似的地方，但是汽车行驶状态相对其他交通工具，更为异常复杂，具有自身的特点，因此汽车空气动力学是一个相对独立的学科。5.1空气阻力系数(Coefficient of air resistance )滚动阻力、空气阻力、上坡阻力、加速阻力等都是汽车行驶过程中所要面对并克服的阻力，其中以空气阻力为主。空气阻力可分为两部分：空气压力阻力和对汽车表面的摩擦阻力。汽车行驶过程中其周围气流的速度和方向，会随着随车身表面线条的变化而产生微妙的变化，车身表面的气流压力也会随之变化，导致作用在车身前部的压力大于后部的压力，并且在车身后部会由于边界层脱离，形成旋涡损失机械能并产生空气压力阻力。 图5-1 空气阻力示意图  阻力的大小是与阻力系数(也叫牵引系数、风阻系数)、正面接触面积和车速的平方成比例的。 空气阻力的计算公式：Fw=1/16·A·Cd·V²(kg) 其中：v为行车速度，单位：ms；A为汽车横截面面积，单位：Cd为风阻系数。 由以上公式可以看出：空气阻力跟速度成平方正比关系，即：速度增加1倍，汽车受到的阻力将增加到原来的4倍。因此对高速车而言，空气阻力对其的影响非常明显。 风阻系数（Cd）是衡量一辆汽车受空气阻力影响大小的一个标准。风阻系数越小，说明它受空气阻力影响越小，反之亦然。另外，风阻系数与油耗也是是成正比的关系，汽车的风阻系数越低，其油耗也会越低。可用公式表达：W=Cd×V² 其中，W表示汽车的油耗、Cd为汽车风阻系数、V为车速。由公式可以看出，在车速比较高时，风阻系数对油耗的影响会更加明显，因此高速赛车在造型设计时更注重空气动力学的运用。实验证明，当一辆汽车以80km/h的速度行驶时，其60%的功率是用于克服风阻的。由此可见，风阻系数(Cd)会直接影响一辆轿车的效率。理想状态下，一块光滑圆形平板的阻力系数为1.0，在实际情况下需要考虑到其边缘周围存在的湍流效应，这将影响到它的阻力系数，此时将会变为1.2左右。实验证明，水滴形状的气动效率最高，它的阻力系数只有0.05。但在现实中，汽车在设计制造过程中，需要考虑汽车的实用性，以及整车布局，和美学等多方面因素，因此汽车造型不可能跟水滴一样，阻力系数也就无法与水滴相提并论，只能在现实的基础上，在汽车造型上尽可能的满足空气动力学的理论。一般的现代轿车其阻力系数大致为0.250.35，但要是想得到准确的Cd值就必须在汽车出了成品之后，通过做风洞实验来获得。表5-1 主流轿车的风阻系数由于空气阻力系数直接影响到空气阻力，阻力系数越大空气阻力也越大，因此轿车设计者为了减少空气阻力，就必须要考虑降低汽车的空气阻力系数。特别是在20世纪70年代能源危机后，世界各国为了降低汽车油耗，节约能源，降低油耗，都纷纷将主要精力放在降低空气阻力系数的研究上。 实验表明，汽车的空气阻力系数每降低10，其油耗量将降低7左右。曾有人对两种空气阻力系数不同（0.44与0.25）轿车进行比较实验，在其它外在因素相同的情况下，在时速80km/h的情况下行驶，后者的百公里油耗比前者节约1.7L。 综上，在考虑过空气阻力方的因素后，在本次的整体车型设计中，用流线型两厢车身替代普通三厢型轿车，能降低空气阻力系数。两厢型轿车不仅能很大程度上改善汽车的空气动力性能，而且经济适用，驾乘空间增大。在风阻系数方面，本次设计的参照车型，奥德赛系列其风阻系数只有2.8，因此可以估算本次设计的轿车风阻系数在0.28左右。 众所周知，汽车保险杠的功能主要是防止车辆直接撞击，以提高汽车的安全性能。但外凸的普通保险杠会破坏流线型汽车的平顺性，无形中提高了风阻系数，因此可以考虑保险杠与车身做成一体，不破坏流线型汽车的平顺性，再进一步改进，可以做成隐藏式保险杠，这样可以降低形状阻力。如图所示：图5-2整体车型比较图5.2汽车行驶过程中所受到的气动升力（Aerodynamic lift ） 图5-3 空气升力 飞机就是利用气动升力飞上蓝天，然而，汽车不同于飞机，汽车需要保证一定的抓地力，这样才能更好地操控汽车，因此在汽车造型设计时，设计师会想办法减小气动升力。 为安全考虑，减小气动升力比降低气动阻力更为重要!一般轿车降低升力的措施：采用负迎角。迎角:汽车前、后形心的连线与水平线的夹角。如下图所示： 图5-4 迎角示意图 一般的MVP型的轿车，其后形心要高于前形心，将产生负迎角，也就是说会产生负升力，提高汽车在行驶过程中的抓地力，使汽车更易操控，提高汽车的安全性能。综上，显然这次设计的车型，满足造型应前低后高，其在行驶过程中，将会产生负升力，因此可以保证汽车的安全性能。6. 车身总布置 图6-1车身布置 车身总布置，需要综合考虑人体工程学原理、汽车制造工艺、材料特性以及安全特性等各个因素，在满足车身造型的要求下，安排布置各种机构、部件、电器设备等各个汽车组成的所在位置，同时还是车身主要技术参数及其尺寸的确定过程。 车身布置的最终目的，是为了使汽车在满足制造标准的前提下具有尽可能大的室内空间，即在有限的车身外形尺寸下，布置所有的总成、机构，并获得最大的室内空间，使驾乘人员拥有更舒适的环境，提高汽车的市场竞争力。 因为本次设计主要是在现有车型的基础上进行轿车艺术造型设计，在车身布置上改动不大，因此可以参照现有车型的车身布置，确定各机构的布局。7.汽车颜色 随着个性化时代的到来，人们在对汽车外形追求标新立异的同时，还希望自己的爱车在颜色上也能彰显个性。因此车主在购车时，已经不仅仅考虑汽车的性能、价格、外观设计等，还会对爱车的颜色有自己的独到追求。 汽车制造商也开始注意到汽车颜色的重要性，为了满足消费者的需求，各大汽车厂商开始纷纷打起“色彩牌”，并在颜色的变化中，逐渐确立了自己品牌汽车的主打颜色，比如1929年恩佐·法拉利创办了法拉利公司，在公司几十年的发展历程中，红色一直都是法拉利公司的主打颜色，因为红色彰显出法拉利多年来一直推崇的运动精神。如果说涡轮增压技术是绅宝汽车的特色，L6引擎是宝马的光辉，四驱是奥迪的创举，豪华车的是劳斯莱斯专用名词，越野车的代表是陆虎，那么代表着生命、活力、健康、热情、朝气、欢乐红色象征则永远属于法拉利！如果要在汽车世界中寻找一种颜色来引证一个品牌，红色的法拉利就是一个璀璨明星代表。只要提及法拉利，绚丽热情的红色就会如同充满活力的火焰在人们心中激情四射，向人们展示着法拉利特有的气质！可以说，红色是法拉利永恒的经典，一直秉承着法拉利的运动精神：速度与激情！ 图 7-1 热情洋溢的红色法拉利 这就是色彩的魅力，在汽车的世界里，它可以点燃一个品牌的激情！ 在国内，也有越来越多的汽车公司也相继推出丰富多彩的颜色，以吸引消费者的眼光。奇瑞QQ更是依靠汽车斑斓的色彩，获得了消费者的青睐。成功的色彩设计可以为汽车增加其自身魅力，从而增加汽车的销量。 另外成功的色彩设计还可以提高汽车在行使过程中的安全性，减少汽车的交通事故。 颜色可分为暖色和冷色两种色调，他们分别具有不同的视认性。暖色的视认性好，能见度高，可以提高车辆在