车身设计基础

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车门、车窗及其附件和密封车门是车身上重要部件之一。按其开启方式可分为顺开式、逆开式、水平移动式、上掀式和折叠式等儿种。顺开式车门即使在汽车行驶时仍叮借气流的压力关上，比较安全，而且便于驾驶员在倒车时向后观察，故被广泛采用。逆开式车门在汽车行驶时若关闭不严就可能被迎而气流冲开，因而用得较少，一般只是为了改善上下车方便性及适于迎宾礼仪需婆的情况下才釆用。水平移动式车门的优点是车身侧壁与障碍物距离较小的情况下仍能全部开启。上掀式车门广泛用作轿车及轻型客车的后门，也应用于低矮的汽车。折叠式车门则广泛应川于大、中型客车上。在有些大型客车上，还备有加速乘客撤离事故现场以及便丁-救援人员进入的安全门。轿车、货车驾驶室的车门以及客车驾驶员出入的车门通常山门外扳、门内饭、窗框（有的车上还装有三角窗）等组成。门内锻是各种附件的安装基体。在其上装有：门饺链、升降玻璃及其导轨、玻璃升降器、门锁、车门开度限位器等附件。冇的轿车门内还布置冇暖气通风管道和立体声收放音机的扬声器等等。车门借较链安装在车身壳体上。在汽车行驶时，车身壳体将产生反复扭转变形。为避免在此情况下车门与门框摩擦产生噪声，车门与门框之间留有较大的间隙，靠橡胶密封条将间隙密封。汽车的前、后窗通常采用有利于视野而又美观的Illi面玻璃，借橡胶密封条嵌在窗框上或用专门的粘合剂粘贴在窗框上。为便于自然通风，汽车的侧窗玻璃通常可上、下或前、后移动。在玻璃与导轨Z间装冇呢绒或植绒橡胶等材料的密封槽。某些汽车的侧窗还采用冇利于汽车布置的圆柱面玻璃。侧窗玻璃采用茶色或降热层可使室内保温并具有安闲宁静的舒适感。具有完善的冷气、暖气、通风及空调设备的高级客车常常将侧窗玻璃设计成不可移动的，以提高车身的密封性。汽车车身造型的演变从19世纪末到20世纪初期，汽车设计师把主耍粘力都川在了汽车的机械匚程学的发展和革新上。到了20世纪前半期，汽车的基本构造已经全部发明出来后，汽车设计者们开始着手从汽车外部造型上进行改进，并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工•程学以及工业造型设计（工业美学）等概念，力求让汽车能够从外形上满足各种年龄、各种阶层，甚至各种文化背景的人的不同需求，使汽车成为真正的科学与艺术相结合的域佳表现形象，域终达到域完善的境界。汽车造型师们把汽车装扮成人类的肌体。例如：汽车的眼睛一前照灯：嘴——进风口；帅一空气滤淸器；血管一一油路；神经一电路；心脏一发动机：胃一油箱；脚一一轮胎；肌肉一机械部分。力图将一个冷冰冰的机械注入以生命,使Z具有非凡的艺术魅力，给人以美感。汽车车身形式在发展过程中主耍经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼一、马车型汽车我国古代早冇“轿车”一词，是指用骡马拉的轿子（图1-9）o当西方汽车大暈进入小国时，正是封闭式方形汽车在西方流行Z时。那时汽车的形状与我国古代的“轿车”相似，并与“侨车”一样让人感到荣耀。于是，人们就将当时的汽车称为轿车。最早出现的汽车，其车身造型基木上沿川了马车的形式，因此称为“无马的马车”英文名Sedan就是指欧洲贵族乘用的一种豪华马车，不仅装饰讲究，而H.是封闭式的，可防风、雨和灰尘，并捉高了安全度。18世纪这种车传到美国后，也只有纽约、费城等少数人城市中的富人才冇资格享用。1908年福特推出T型车时，车身由原來的敞开式改为封闭式，其舒适性、安全性都冇很大提高。福特将他的“封闭式汽车”（Closedcar）称为Sedan。著名的福特T型车是马车粮汽车的佼佼者。 二、箱型汽车美国福特汽车公司在1915年生产出-•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”。三、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晁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，徳国设计天才费尔南徳•保时捷开始设讣类似甲壳虫外形的汽车。甲壳虫不但能在地匕爬行，也能在空中飞行，其形体阻力很小。保时捷博士最人限度地发挥了甲壳虫外形的M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，是屮壳虫型汽车的“黄金时代”。四、船型汽车1945年，福特汽车公司重点进行新车型的开发，经过儿年的努力，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”。福特色型汽车的成功Z处不仅仅在丁•它在外形设计上有所突破，而且它还首先将人体工程学的理论引入到汽车的整体设计上，取得了令人较为满意的结果。所谓人体工程学，就是川科学的方法解析的形体和能力，设计与之相吻合的机械与器具。船型汽车不论从外形上还是从性能上來看都优于甲壳虫型汽车，并且还较好地解决了甲壳虫型汽车对横风不稳定的问题。现在，福特公司的那种具冇行李箱的四门四'窗的轿车，已被全世界确认为轿车的标准形式。五、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伪型汽车的时代。如果仅仅从汽车背部形状來看，鱼型汽车和甲壳虫型汽车是很相似的。但如仔细观察，会发现鱼型汽车的背部和地面所成的和度比较小，尾部较长，围绕乍身的气流也就较为平顺些，所以涡流阻力也相对较小。另一方面，鱼型汽车是由船型汽车演变而来的，所以基木上保留了船型汽车的长处，诸如车室宽大，视野开阔，车身侧面的形状阻力较小,造熨更具仃动感，乘坐舒适等，这些都远远地超过了甲壳虫烈汽车的性能。另外，鱼型汽车还特别地増大了行李舱的容积，所以更适介于家庭外出旅行等使用。正因为如此，鱼型汽车才得以迅速地发展。但也同时存在着一些致命的弱点：一•是由于鱼型车的后窗玻璃倾斜得过于厉害，致使玻璃的表面枳增大了一至二倍，强度有所下降，产生一了结构上•的缺陷；二是当汽车高速行驶时汽车的升力较大。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。六、楔形汽车“角型鸭尾式”车型址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角型汽车的升力问题。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一一楔形。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言，这种造型能冇效地克服升力。 第一次按楔形设讣的汽车是1963年的司蒂倍克•阿木捉，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年乂为凯迪拉克高级轿车埃尔多所釆用。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。如20II上纪80年代的意大利法拉利跑车，就是典型的楔形造型。楔形造型对于H前所考虑到的高速汽车來说，无论是从其造型的简练、动感方面，还是从其对空气动力学的体现方面，都比较符介现代人们的主观要求，具有极强的现代气息，给人以美好的享受和速度的快捷感。口本丰田汽车冇限公司的MR2型中置发动机跑车（尾部装冇挠流板），可以称Z为楔形汽车中的代表车。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，透着浑関和流线风格。那时，汽车色彩的喷涂将在鲜艳中体现出柔和感和透明感，因而会格外赏心悦日。轿车身上的三大立柱由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的轿车车身，也就是行业俗称的“口车身”，它的各个部分都有相关的名称，不论在汽车制造厂、修理厂或者配件商店，人们一听到某个名称就知道它是属于车上的哪一部分，安装在什么位置上.三厢式轿车车身结构图主要零部件：1、发动机盖2、前档泥板3、前围上盖板4、前围板5、车顶盖6、前柱7、上边梁&顶盖侧板9、后围上盖板10、行李箱盖11、后柱12、后围板13、后翼子板14、中柱15、车门16、下边梁17、底板18、前翼子板19、前纵梁20、前横梁21、前裙板22、散热器框架23、发动机盖前支撑板车身的骨架件和板件多用钢板冲压而成，车身专用钢板具冇深拉延时不易产生裂纹的特点。根据车身不同的位置，一些要防止生锈的部位使用锌钢板，例如翼子板、车顶盖等；一些承受应力较大的部位使用薛强度钢板,例如散热器支承横梁、上边梁等。轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6〜3亳米，大多数零件用材厚度是0.8〜1.0亳米。在轿车车身构造中，有些重要零件的位置涉及到车辆的整体布置、女全及驾乘舒适性问题，例如立柱。-•般轿车车身有三个立柱，从前往后依次为前柱（八柱）、中柱（B柱）、厉柱（C柱）。对于轿车而言，立柱除了支撐作用，也起到门框的作用。设计师考虑前柱儿何形状方案时还必须耍考虑到前柱遮挡駕驶者视线的介度问题。一般情况下，駕驶者通过前柱处的视线，双目重叠角总计为5〜6度，从驾驶者的舒适性看，重叠角越小越好，但这涉及到前柱的刚度，既要有一定的几何尺寸保持前柱的高刚度，又要减少驾驶者的视线遮描影响，是一个矛丿舌的问题。设计者■必须尽最使两者■平衡以取得最佳效呆。在2001年北美国际车展上瑞典沃尔沃推出最新概念车SCO,就将前柱改为通透形式，镶嵌透明玻璃让驾驶者可以透过柱体观察外界，令视野盲点减少到最低程度.中柱不但支掠车顶盖，还要承受前、后车门的支承力，在中柱上还要装豐一些附加零部件，例如前排座位的安全带，有时还要穿电线线束。因此中柱人都有外凸半径，以保证有较好的力传递性能。现代轿车的中柱截面形状是比较复杂的，它由多件冲压钢板焊接而成。随着汽车制造技术的发展，不用焊接而直接采用液压成型的封闭式截而中柱巳经问壯，它的刚度人人提奇而重量人幅减小，有利于现代侨车的轻量化。 不过，有些设计师却从乘客上下车的便利性考虑，索性取消中柱。最典型的是法国雪铁龙C3轿车，车身左右两侧的屮柱都被取消，前后门对开，乘员完全无障碍上下车。当然，取消屮柱就要相应增强前、后柱，其车身结构必须要用新的形式，材料选用也有所不同。后柱与前柱、屮柱不同的一点就是不存在视线遮描及上下车障碍等问题，因此构造尺寸大些也无妨，关键是后柱与车身的密封性要可靠。刚度是汽年年身设计的指标，刚度是指在施加不致于毁坏年身的普通外力时年身不容易变形的能力，也就是指恢复原形的弹性变形能力。汽车在行驶过程中受到各种外力影响会产生变形，变形程度小就是刚度好，一般情况刚度好强度也好。刚度差的汽乍，行驶在不平路而上就容易发出嘎吱嘎吱的响声。立柱的刚度很大程度上决定了车身的整体刚度，因此在整个车身结构中，立柱是关键件，它耍有很高的刚度。风阻系数空气阻力汽车行驶时所遇到最大的也是最重耍的外力.风阻系数是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数，用它可以计算出汽车在行驶时的空气阻力.风阻系数的大小取决于汽车的外形•风阻系数愈大，则空气阻力愈大•现代汽车的风阻系数一般在0.3-0.5ZI'hJ.汽车车身概述车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式（或称全承载式）三种。菲承载式车身的特点是车身与车架通过弹赞或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随木身的重力，它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的靈力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路而通过车轮和悬架传來的力（最后一项对车架或车身影响最大）O半承载式年身的特点是年身与年架用螺钉连接、钏接或焊接等方法刚性地连接。在此种情况下，汽年车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上冇助于加固车架，分担车架的部分载荷。承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。在此种情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数屮级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。货车驾驶室只占汽车长度的小部分，不可能采用承载结构。没冇完整的封闭构架的开式车身（敞篷车）也很难采用承载式结构。高级轿车车身如呆为了捉高汽车的舒适性，减轻发动机及底盘各总成工作时传來的振动及汽车行驶时由路面通过下轮和悬架传给下身的冲击,则可采用非承载式结构。轿车车身和货车驾驶室轿车车身和货车驾驶室都没冇明显的骨架，而是山外部覆盖零件和内部板件焊合而成的空间结构。 承载式车身的地锻右较完整（厚度也较大）的纵、横承力元件，其前部冇两根断面尺寸较粗大的纵梁11,它们往往与两侧的前描泥饭8和前面的散热器固定框9等焊接成刚性较好的空间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。与此相反，非承载式轿车（长头式货车的情况亦相同）的车身前部就较薄弱，其车前彼制件通常不是焊接在车身壳体上，而是用螺钉相互连接起來并安装在车架上。汽车设计制造全过程组图对于大多数人來说，对年的欣赏基木都是整年，除了性能Z外，汽车的外观和内饰是人们谈论最多的话题，因为这是对一辆车最玄观的印彖，所谓汽车设计，简单的理解是根据-•款车型的多方面要求來设计汽车的外观及内饰，使其在充分发挥性能的某础上艺术化。但是，其实汽车设计是一件复杂的事情，并不彖其他设计师在否槟和音乐的陪伴下寻找灵感那么纯粹。汽车不是单纯的艺术品，当然它要有漂亮的外表和吸引人的个性特征，同时它还得能安全可靠的行驶，这就需耍整个设计过程融入各种相关的知识：车身结构、制造工艺耍求、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，当然更少不了诸如绘画、雕塑、色彩感等基木艺术功底。山此不难理解为什么能称得上汽车设计师的人少Z又少。从脑了里的一个灵感，到最后得以实现，最简单的估算也是十几个步骤，最后无非是要得到市场的认可,性能优良的内“芯”，再加上一袭新衣包装,才是新车待嫁时。看看如何为一款新车设计“嫁衣”吧。A从脑到手：草图开始吧，坐下來好好想想如何表达。址然计算机已经菲常普及，不过对于设计师來说，故直接的方式还是拿支铅笔把脑了里的想法表现出來，这非常方便。在从脑到手的初级阶段，没必要画的很将致，简洁的线条足以记录脑海屮一个个一•闪而过的构思。乂或者在随手勾画屮得到新的灵感。B初步定稿：草图+说明当思路比较明确以后可以绘画一张草图，这时候汽车的主体线条和大方向上的细节设计应该都有所表现，在适当的地方加进简单说明，为下一环节做准备。c理念表达：效果图当我们看到一些汽车手稿，基木上是处在汽车效果图的阶段，这主耍是为了把设计师的思路和理念用更细腻的手法表现出來，加入细节描绘和色彩，通过精致的绘画表达这款车的直观感受和立体效果。这是汽车设讣的谡要环节之一，就好彖时装设讣效果图一样，将是决定模型制作的关键。有些效果图是手绘的，马克笔、色粉或者喷枪都会采用，也冇设计师利用电脑绘画。效果图和最后的整车的细节未必完全相同，但是表现出来的气质却是一脉相承。 D内部设计：内厢效果图与汽车外观效果图同时出來的应该是内饰效果图，详细的描绘车内的各种细节和布局，加上必要的说明，这是未來制作模型的基础。E观感评估:1/5油泥模型虽然历经数十年，制作油泥模型依然是汽车设计生产中的必要环节，这是-•种类似橡皮泥的黏土，但是更加坚硬，成型后的细节需要用刀刮削才能完成。一般先要制作比例小的油泥模型作为提案，通常山设计师亲自操刀，人约两三个月才能最后完工。F改进阶段：1：1油泥模型经过对捉案模型的评估，决策层会选择一个或儿个设计方案制作1：1的汕泥模型，因为对尺寸，细节等方面要求非常严诬，这种全尺寸模型会有专业的模型师來制作。经过不断的讨论和修改之后，就进入定案阶段。G测量阶段：三维坐标测量使用三维坐标测量仪。将模型放在测量台上，测出它表面上足够多点的空间三维坐标，用这些数据就可以在电脑屮建立三维模型。H最后阶段：电脑设计把测量岀的数据输入电脑，就可以开始进行三维模型的制作，未来这些数据将川于控制数控机床。J完成 终于以辆成型的整车摆在眼前了，当然期间还冇底盘和发动机等机械方面的设计，就此略过吧。毕竟从设计到交到消费者手中，车俩还要经历重重考验，有风洞实验，模拟碰撞实验，各种残酷路况的艰苦路试，实车碰撇实验等。汽车设计全过程概述(二)汽车设计理论与设计技术的发展汽车设计理论是指导汽车设计实践的；而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的＜发展与进步,乂使汽车设计理论得到不断的发展与提高。汽车设计技术是汽车产船设计的方法和手段，是汽车设计实践的软件与换件。山于汽车是一种包罗了各种典型机械元件、零部件、各种金属与非金属；材料及各种机械加工工艺的典型的机械产品，因此其设讣理论显然要以机械设计理论为基础，并考虑到其结构特点、使用条件的复杂多变以及人批量生产等悄况。它涉及许多基础理论、专业基础理论及专业知识，例如：工程数学、工程力学、热力学与传热学、流体力学、空气动力学、振动理论、机械制图、机械原理、机械零件、工程材料、机械强度、电工学、工业电子学、电控与微机控制技术、液压技术，液力传动汽车理论、发动机原理、汽车构造、车身美工与造型、汽车制造工艺、汽车维修等。在近而年中，汽车设计技术也经历了由经验设计发展到以科学实，验和技术分析为基础的设计阶段。20世纪60年代中期，在设计中引入电了计算机后乂形成了计算机辅助设计(CAD,ComputerAidedDesign)等新方法，使设计逐步实现半H动化和自动化。经验设计是以已有产品的经验数据为依拥，运用-些带有经验常数或安全系数的经验公式进行设计计算的一种传统的设计方法。这种设计由于缺乏楷确的设计数据和科学的计算方法，使所设计的产品不是过于笨重就是可靠性差。一种新车型的开发,往往要经过设计-试制-试验-改进设计一试制一试验等二次或多次循环。反复修改图纸，完善设计后才能定型，设计周期长，质量差，消耗大。随着测试技术的发展与完善，在汽车设计过程中引进新的测试技术，和各种专用的试验设备，进行科学实验，从各.方而对产品的结构、性能和零部件的強度、寿命进行测试。同时广泛采用近代数学物理分析方法，对产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究，这样就使汽车设计发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段。电子计算机的、出现和在工程设计屮的推广应用，使汽车设计技术E跃发展1设计过程完全改观。汽车结构参数及性能参数等的优化选择与匹配，零部件的强度核算与寿命预测，产品冇关方血的模拟计算或仍真分析，在计算机上进行。这种利用计算机及其外部设备进行产品设计的方法，统称为计算机辅助设计(CAD).随着计算机在汽车设计中的推广应用，一些近代的数学物理方法和基础理论方面的新成就，在汽乍设汁中也日益得到广泛应用。现代汽车设计，除传统的方法和计算机辅助设计方法外，还引进了最优化设计、可靠性设计、有限元分析、计算机模拟计算或仿真分析、模态分析等现代设计〈方法与分析手段，其至还引进了宙达防撞、卫星导航、智能化电子仪表及显示系统等商新技术。在产品开发的整个过6>1«,产品韵先天质量、决定于设计，产品在包插原材料、锻造、使用、维〈修等各方面的花费，即广义成本的70%是由设计阶段决定的。因此设汁方案的修改尽可能地在产品开发的前期进行，使产品设计一次成功，避免在产品开发厉期因改变设计而造成的巨大浪费。汽车设计的内容与特点汽车的设计开发工作，是由根据市场调査及使用耍求而制定的设计任务巧开始的。1•汽车设计的内容汽车设计•的内容包括整车总体设计•、总成设计•和零件设计•。整车总体设计又称为汽车的总布登设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指标的要求，并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。 2.汽车设计的特点和耍求零件标准化、部件通用化和产品系列化(1)由于汽车出产量人，品种及型号多，设计中实行零件标准化、部件通用化和产品系列化，可化生产,提高工效，保证产品质量，降低生产成本，减少配件品种，方便维修。(2)考虑使用条件的复杂多变为了使所设汁的汽车产品；具有竞争力，设讣屮就要充分考虑。其对复杂多变的使用条件出适应性。特別应注意热带、寒带等不同的气候条件和高原、山区、丘陵、沼泽、沿海等不同的地理条件，以及燃料供应，维修能力等不同的使用条件对汽车结构、性能、材料、附件等的特殊要求。(3)重视汽车使用屮的安全、可靠、经济与环保汽车良好的使用性能是设计•者要追求的日标，不同的汽车出使用性能也是不同的(例如：动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、舒适性、通过性以及可靠性、耐久性、维修性和对环境保护的影响性能等)；而且在某些性能Z间有时是相互孑盾的。因此;耍在给定的使用条件下协调各使用性能的要求，优选各使川性能指标，使汽车在该使川条件下的综合使川性能达到最优。特别耍重视使川中的女全、可靠、经济与环保。(4)车身设计既重视工程要求，更注匝外观造熨汽车车身的外形、汕漆及色彩是汽车给人们的第一个外观卬象，是人们评价汽车的最直接方面，也是轿车的匝.要市场竞争因索，是汽车设计非常重要的内容。车身造型既是工程设计，又是美工设计。从工程设计來看，它既要满足结构的强度要求、整年布置的兀配要求和冲床分块的工艺要求，又要适应年身的空气动力学的要求而具冇最小的，空气阻力系数。从美工设计來看，它应当适应时代的特点和人们的爱好，要像对待工艺品那样进行美工设计，给人以高度美感，起到美化环境的作用。(5)在保证可靠性的前提下尽最减小汽车的自身质最和固定的机械设备不同，作为运输用的汽车，其自身质量直接影响其燃油经济性。和单件生产小批量生产的产品不同。作为大批量生产的汽车，减小其自身质量可节约大量的制造材料，降低生产成木。合理地减小汽车的白身质屋，会对汽车工业和汽车运输业带來巨大的经济效益。最优化设计方法可满足这方而的设计要求。(6)设计要在冇关标准和法规的指导下进行除设计图纸的绘制与标注应按冇关国家标准进行外，汽车设汁还应遵守与汽车有关的一些标准与法规。中国汽车工业标准包括与国际基本通用的汽车标准和为宏观控制汽车产品性能和质量的标准，它包括国家标准、行业标准和企业标准。汽车标准乂分为強制性标准和推荐性标准。強制性标准主要有：整车尺寸限制标准、汽车安全性标准、汕耗限制标准、汽车排放物限制标准及噪声标准。为使我国汽车产品进入世界市场设计时也应考虑到国际标准化组织汽车专业委员会(IS0/TC22)制订的一些标准和美国标准协会标准(ANSI).美国汽车工程师学会(SAE)标准、日木T业标准(J1S)、日木汽车标准组织(JASO)标准、日木汽车车身工业协会标准(JABTA)>口本汽车轮胎标准(JATMA).口本汽车用品工业协会标准(JARP)、口本蓄电池工业协会标准(SBA)以及欧洲经济委员会(ECE)、欧洲经济共同体(EEC)所制订的汽车法规。(7)汽车设计是考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工程、管理工程的系统工程 汽车是由人來驾驶和乘坐的，因此其设计必须考虑这种人车关系，即操纵耍方便、乘坐要舒适。汽车是一种交通工具,其设计必须符合交通工程的要求。汽车设讣的设计过程其任务是选定设汁目标，并制定产品设计工作方针及设讣原则。2.总体方案设计其任务是根据领导决策所选定的目标，及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想捉出整车设想，因此又被称力概念设计或构思设计。3.绘制总布置草图其任务是确定整牟主耍尺寸、质量参数与性能指标以及各总成的基本型式。4.车身造型设计及绘制车身布置其任务是绘制不同外形、方向、色彩的车身外形图；制作相应造型的1：5整车模型；从中选优片再制作1：5或1：1的巒确模型。5.编写设计任务书其内容包括：任务來源、设计原则和设计依据；产品的用途及使用条件；汽车型号、承载容量、布置形式及主要技术指标和参数，包括空车及满载下的整车尺寸、轴荷及性能参数，冇关的可靠性指标及环保指标等；各总成及部件的结构形式和特性参数；标准化、通用化、系列化水平及变型方案，拟采用的新技术、新结构、新装备、新材料和新工艺，维修、及莫方便性的耍求，续驶里程；生产规划、设备条件及预期制造成木和技术经济预测等。有时也加入与国内外同类型汽车技术性能的分析和对比等。有的还附有汽车总布置方案草图及车身外形方案图。6.汽车的总布置设计其任务是根据汽车总体布置及整车性能，捉出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求；协调整车与总成间、相关总成间、总成与有关部件间的布•置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求出整车参数利性能指：（1）绘制汽车总布置图：（2）根据总布置设计确定的整车参数和性能指标，捉出对各总成和部件的设计要求；（3）绘制转向车轮跳动等冇关部分的运动图；（4）确定有关总成和部件支承的型式、结构参数与特性等；（5）确定各总成的质心位置，核算汽车空载和满载时韵轴荷分配及整车质心高度；（6）耕作模型进行布置空间的校核，通常制作1：1的车身内、外模型來检查驾驶操作及上下车的方便性、视野范围、乘坐空间及舒适性等；（7）汽车总成、部件及零件韵选烈与设计；（8）设计图纸的工艺审查及必要的修改：（9）绘制汽车总装配图；仃0）试制、试验、修改与定型。汽车设计全过程概述（一）1.制订产品开发规划 在汽车产品开始技术设计之前，必须制订产品开发规划。首先，必须确定具体的车型，就是打算生产什么样的汽车。其次是进行可行性分析，根据用户需求、市场情况、技术条件、工艺分析、成木核算等，预测产品是否符合需求，是否符合生产厂家的技术和工艺能力，是否对国民经济和企业冇利。第三步是拟定汽车的初步方案，通过绘制方案图和性能计算，选定汽车的技术规格和性能参数o-最后一步是制定出设计任务书，其中写明对汽车的形式、各个主要尺寸、主要质量指标、主要性能指标以及各个总成的形式和性能等具体耍求。产品开发的前期工作，是分析各方面的影口向因素，明确产品开发的目的和工作方向。否则，不经过周密调查研究与论证，盲H草率上马，轻则会造成产品先天不足，投产后问题成堆；重则造成产品不符合需求，在市场上滞销，带来重大损失。在产品开发的前期，企业为了进行各种研究与探讨，概念设计和概念车在近年來逐渐兴起。概念设计，是对下一代车型或未來汽车的总概念进行概括描述，确定汽车的基木参数、基木结构和基木性能的设汁。概念设计同样需要研究产品的开发目的、技术水平、企业条件、目标成本、竞争能力等。概念设计可能只停留在图纸上和文件上的描述，称为“虚拟的”概念车；也可能制造出实体的样车供试验和研究。概念设计可能只是--种参考方案或技术储备，也有可能纳入正式的产品开发规划。所以概念设计只供产品开发参考，但也有可能成为正式产品开发规划的重成部分，一成为新一代车型的初步设计。2.初步设计汽车初步设计的主要任务是构造汽车的形状设计，主要包括如下内容：⑴汽车总布置设计总布置设计（乂称初步造型），是将汽车各个总成及其所装载的人员或货物安排在恰当的位置，以保证各总成运转相互协调、乘坐舒适和装卸方便。为了保证汽车各部分合理的相互关系，需要定出许多重要的控制尺寸。在这个阶段，需要绘制汽车的总布宣图，绘出发动机、底盘各总成、驾驶操作场所、乘员和货物的具体位登以及边界形状；也包括零部件的运动（如前轮转向与跳动）范围校核。经过汽车总布置设计，就可确定汽车的主要尺寸和基本形状。⑵效果图是衣现汽车造型效果的图画。造型设计师根据总布置设计所定出的汽车尺寸和基本形状，就可勾画岀汽车的具体形彖。效果图乂分为构思草图和彩色效果图两•种。构思草图是记录造型设计师灵感的速写画。彩色效果图是在构思草图的皐础上绘制的较」E规的绘画，需耍止确的比例、透视关系和表达质感。彩色效果:图包括外形效果:图、室内效果图和局部效果:图，其作用是供选型讨论和审查6效果图的表现技法多种多样：可采用铅笔、钢笔，也可采用毛笔（水彩画或水粉画）等，而月前较流行的是混介技法——用麦克笔描画、喷笔喷染以及涂抹、遮挡等同时农现技法。只要效果良好，农现技法可不拘-•格。（3）制作缩小比例模型缩小比例模型是在构架上涂敷造型泥雕塑而成。轿车缩小模型常用1：5的。比例，亦即是真车尺寸的1/5。英、美等国采用英制尺寸，模型的比例是3/80造型泥是一种油性混合物，乂称油泥，在常温下冇一定硬度（比肥皂硬些），涂敷前须经烘烤。缩小比例模型是在彩色效果图的基础上更进一步表达造型构思，具有立体形象，比效果图更有其实感，耍求比例严格、Illi线流畅、Illi面光顺。雕塑-个缩小比例汽车模型，需耍从各个角度审视，反复推敲，和工细雕，因而很难在两三天内完成。 （4）召开选型讨论会经过初步设计，绘制出一批彩色效果图和犁•制出儿个缩小比例模型，就可以召开选型讨论会。会议的H的是从若T•个造型方案中选择出一个合适的车型方案，以便作为技术设计的依据°选型讨论会主耍讨论审美问题，但也涉及结构、工艺等方面，故通常由负责人召集造型设计师、结构设计师和工艺师等参加会议。选型讨论会结束，说明选定车型的造型构思基木成熟,汽车的初步设计亦结束。2.技术设计技术设计包括确定汽车造型和确定汽车结构两个方面。（1）确处汽车造型1）绘制胶带图。胶带图是用细窄的彩色不干胶纸带粘贴成的1:1（全尺寸）汽车整车图样，可表达零部件形状及外形1川线。胶带图的外形1川线数据取口选定的缩小比例模型，可用来审查整车外形1川线的全貌。如发现某条曲线不美观或不符合要求，可将胶带揭起匝新粘贴，直到满意为止。胶带图完成后，缩小比例模型放大的曲线又经过进一步修订。2）绘制1：1格车外形效果图。单纯山缩小比例的绘画表达汽车的外形效杲尚嫌不够，还需要绘制等大尺度（全尺寸）的彩色效果图。现代造型设计非常重视等大的尺度感。缩习、比例图样和全尺寸图样的真实感是截然不同的。打个比方，雏鸡看上去很小巧可爱，若放人5倍就显得太胖太臃肿。汽车也是-•样，缩小比例模型上某些闘角或曲线看上去很小巧雅致，放大5倍后就显得笨拙臃肿。因此，汽车形状的最后确定，不能从缩小比例的图样或模型直接放人，而应经过1：1效果图和1：1模型的修正，以符介等大的尺度感和审美要求。3）制作1：1外部模型。1：1外部模型是汽车外形定型的首要依据。根据缩小比例模熨的放大数据，结合胶带图和1：1效果图的的修订情况，就可以制造1：1外部模型。这个模型是在一个带冇车轮的构架上涂敷造型泥而雕塑成的。由于婆用数以吨计的造型泥，并雕塑得细致、平整、光顺，所以制造一个1：1外部模型的时间很长，通常需要儿个星期。4）制作1：1内部模型。1：1内部模型用以审视汽车内部造型效果和检验汽车内部尺寸ol：l内部模型与1：1外部模型同时制作，其设计和尺寸相互配合。1：1内部模型的形状、色彩、覆盖饰物的质感和纹理都应制造得十分逼真，使人具有置身于真车室内的感觉。5）适熨的审批c1：1外部模型、内部模型、效果图完成后，需要交付企业最高领导审批，使汽车最终定型。汽车造型设计是促进汽车销路的重要竞争手段，大公司为了击败对手会采用频繁更换车型的手段，对汽车造型设计的需求就十分迫切，并在整个汽车设计过程中占•冇愈來愈重要的地位。6）确定汽车结构汽车造型审定后，就可以着手进行汽车结构设汁。汽车的结构设汁，是确定汽车整车、部件（总成）和零件的结构。也就是说，设计师需要考虎由哪些部件组合成整车,又由哪些零件组合成部件。零件是构成产品的最基本的、不可再分解的单元。亳无疑问，零件设计是产品设计的根基。零件设计时，首先要考虑这个零件在整个部件中的作川和要求；其次，为了满足这个要求，零件应选用什么材料和设计成什么形状；最后，零件如何与部件中其他零件相互配合和安装。按照零件所使用的材料，可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料又可分为钢铁（黑色金属）材料和有色金属材料两大类。汽车所采用的非金属材料种类繁多。钢铁是汽车上所使用的最靈要的材料，占全车重量的人部分。钢铁的主要优点是强度、刚度和硕度 高，耐冲击和耐高温，因而用于汽车上载荷大、高温、高速的重要零件。所谓强度高，就是这种材料可承受较人的力而不被破坏；所谓刚度高，就是这种材料可承受较人的力而变形很小。汽车的零件在工作时，有的零件承受拉力而有伸长的趋势；有的零件承受压力而有缩短的趋势；有的零件承受弯曲力矩而趋于弯曲变形；有的零件承受扭转力矩。爭实上，许多汽车零件的受力比上述例子复杂得多。如汽车变速器的轴就同时承受了拉、压、弯、扭多种力。汽车零件不仅是承受静载荷，而且，由于汽车的行驶随路况变化，还要承受十分复杂的动载荷。作为设计师,必须充分考虑零件的受力悄况,经过周密的计算,确保零件的強度和刚度的数值在允许的范围内°确定汽车零件的形状，也要花费设计师许多心血。例如，发动机气缸体的形状就非常复杂，需要设计气缸和水套，考虑与气缸盖、油底壳的接合，安装曲轴、进气管、排气管和各种各样的附属设备，乃至气缸体内部细长的润滑汕通道……，所有这些因索都应考虑周全，每个细节均不能遗漏。汽车车身零件的形状就更特别，既不是常见的平面或闘柱体，也不是简单的双曲面或抛物面，而是造型师根据审美要求而槊造的。在确定零件的形状时,还需要考虑零件的制造方法,例如零件在机床上怎样装夹定位，刀具怎样加工，半成品怎样传送、堆替等。设讣师必须把所设计•的汽车结构用图纸表达出來。图纸是设计师与企业中的工艺师、技工和其他人员交流的“工程语言”。我国颁布了10多项机械制图的国家标准，规定了绘制机械产品图纸的方法。在工科院校还设置专门的课程，训练学生学握这种标准的工程语言。图纸绘制的方法，是按照投影原理并借助于几个视图、剖面或局部放大等，把产品的立体形状和内部结构详细而淸晰地表达出來。图纸应按指定的比例绘制并H写出对产品的技术要求。零件图需要详细地标注出各部分的尺寸。总成图应淸楚地表达零件相互装配的关系并标注出相关的装配尺寸。设计一辆汽车，需要绘制数以千计的图纸。一些复杂的图纸，图面的长度竟达3-5m。在设计时，设计师必须无条件地执行国家制定的有关法规和标准。对于出口的产品，还必须执行外国的标准,如ISO（国际标准化组织）、SAE（美国汽车工程师协会）、JTS（n本工业标准）、EEC（欧洲经济共同体）、ECE（欧洲经济委员会）等标准。图纸绘制成后，需耍将部件和零件按照它们所属的装配关系编成“组”及其下属的“分组”号码。每个部件、每个零件及其图纸都给定一个编号，以便于对全部图纸进行管理。汽车车身的主要构成部件发动机盖发动机盖（乂称发动机罩）是最醍目的车身构件，是买车者经常要察看的部件2—。对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性強。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，内板起到增強刚性的作用，其儿何形状由厂家选取，基木上是骨架形式。发动机盖开启时一般是向后翻转，也有小部分是向前翻转。向厉翻转的发动机盖打开至预定和度，不应与前档风玻璃接触，应有一个约为10毫米的绘小间距。为防止在行驶由于振动口行开於，发动机盖前端耍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，顶盖不是很重要的部件，这也是允许在车顶盖上开设天窗的理山。从设计角度來讲，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故小的空气阻力。当然，为了安全车顶盖还应有一定的强度和刚度，一般在顶盖下増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。 行李输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，使开心面积増加，形成一个门，因此乂称为背门，这样既保持一种三厢车形状乂能够方便存放物品。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较链及四连杆钱链，较链装有平衡弹簧，使启闭箱孟省力，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。按照安装位置乂分为丽翼子板和后翼子板，前翼子板安装在前轮处，因此必须耍保证前轮转动及跳动时的最人极限空间，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。现在冇些轿车翼子板已与车身木体成为一个整体，一气阿成。但也有轿不的翼子板是独立的，尤其是前翼了板，因为前翼子板碰撞机会比较多，独立装配容易整件更换。冇些车的前翼子板用冇一定弹性的翘性材料（例如塑料）做成。塑性材料具有缓冲性，比较安全。前围板询围板是指发动机舱与车厢Z间的隔板，它和地板、询立柱联接，安装在询围上盖板Z下。询围板上有许多孔口，作为操纵用的拉线、拉杆、管路和电线束通过Z用,还耍配合踏板、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，前围板上耍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,前围板装配最巫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。