车身设计的演变和发展

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1、人们总习惯以艺术的观点欣赏汽车的外型，而汽车犹如一个个流动的精度建筑物游戈在道路上，优美的车身往往给人留下难以忘怀的印象。事实上汽车的车身造型是一个时代社会政治、经济和文化等多方面生动的综合反映，也鲜明拆射出这个时代的整个工业水平及完备程况。特别是汽车制造工业水淮的高低。1913年以前，从汽车诞生起，汽车车身千遍一律是木质马车的改型，直到1915年世界上才出现第一辆由美国巴德公司为道奇轿车制造的全钢车身，从此汽车车身跨进金属结构的时代。那时能获的一辆封闭式车身的汽车就是用户的最大心愿。30年代流行箱式大车身，那时车速很低，设计师不需顾虑空气阻力的

2、大小。四、五十年代军车大出风头，为了打赢第二次世界大战,各式战争用车，如吉普、牵引车、富秋莎炮车纷纷涌向战场。60年代汽车在保持大功率的同时，车身开始讲究安全性。70年代的能源危机使小巧玲戏的轻型轿车狠狠地赚了一笔，把曰本等推上了经济大国的地位。80年代车身设计师要兼顾动力性、排污性及经济性等多方面的要求。随着电子技术的广泛使用，结构紧奏强度高的流线型轿车现已大量行驶在道路上。展望未来，进入21世纪后，各种具有鲜明个性特征、多姿多采风格各异的轿车将会展现在世人面前。    当代轿车车身已由传统的车驾式结构向整体无架结构式转化，这是一种缘于飞机的应

3、力薄壳结构，质轻而强度非常高。与车架式车身相比，重量减轻了400KG以上，而车身内部空间切丝毫未减少，甚至还有扩大。现代车身设计师有了更优质的材料和加工手段可选用，如超轻型高强度薄板钢材、合金铝材和各式塑料件，先进的加工工艺如三维激光加工等。当然现代车身也被要求具有高得多的防撞抗冲击的能力，以及更严的清洁性，舒适性和智能性的要求，并要求给人以更美的艺术感受。总之，汽车车身是设计师的语言和艺术品，也是设计水准的最高检验。    车身设计造型涉及诸如空气动力学，人体工程学、制造工艺学、美学、计算机图形学、结构学、材料学等等学科，它是一种技术和劳动密集

4、型相结合的产品，它的制造成本约占汽车总成本的一半，其设计成本比重在整车总设计中已属最大头，所以车身设计成为制约着汽车制造和新车型开发的关键。    设计车身时，首先想到的是如何处理各神曲率不同的复杂空间曲面，涉及曲面的建模、编辑、裁剪及平滑连接过渡等问题。过去传统的设计过程一般分为初步设计与准确技术设好两个过程，需经历1:5小油泥模型、等尺寸油泥模型及样车制造等阶段。其中还必须经过多次的模型和实车的风洞阻力试验，工作极其繁琐艰辛，周期长达５年甚至更长，同时存在开发成本高、产品通用化系列化程度低和积累误差大等缺点。随着计算机的技术进步和广泛使用，在

5、车身设计中现已大量使用功能强的计算机技术，如曲面造型能力很强的美国计算机UG软件系统，就为车身进行CAD/CAE/CAM设计提供了极良好的基础。FEM有限元的车身设计导流式车身造型设计    从汽车行驶速度造成的空气阻力来看，汽车的百年发展史，其实质就是汽车如何克服气动阻力的发展过程，车身的造型进步则生动的演绎着这个变化经历。可以毫不夸张地说，在与气动阻力作斗争过程中推动了汽车车身的进步和开发。从最初的箱式车身发展到四十年代的甲壳式车身，就是得到当代空气动力学在飞机机翼设计应用中的启示而开发出来的，其气动阻力系数比箱式车身大幅度的下降了15-20

6、百分点，达到0、45-0、5的水平，把车速一下子解放到60-70km/h。但随着车速进一步提高，发现凸起的甲壳虫车身尾部，在汽车行驶时将会形成较大的旋涡流区，使汽车不适宜作高速行驶，不过在当时这已经是一个很大的飞跃了。随后几十年的技术进步，轿车车身跨越了"船形"车身的时代而演变到后来较低矮的"鱼脊型"车身（图二）。由于汽车的质心下降，车身的外曲面十分流畅，这使得车身的稳定性大大增强，抗侧风能力亦得提高，尾部旋涡区域明显减小，直到当今的大多数轿车车身仍基本上是沿用这种造型。    随着轿车更高性能的要求和行驶速度更进一步提高，四处流逸的空气流在车体

7、底部，钻进不同的形状的机件内，犹如一个个小小的漏斗和风篷，严重的阻碍汽车快速前移，并且气流还会使车体底部产生如飞机翼般的向上举升力，在汽车高速行驶时会较大的降低轮胎对地面的抓地能力，严重影响车辆的转向操纵的控制性能，并使牵引力显著下降，出现象行驶发飘等敝病。通过空气动力学对各种造型的深入研究，以及更大功率更大直的风洞出现和大量汽车模型的实验，一种更理想的楔型车身造型出现在汽车市场，也就是行话称为"子弹头"式的汽车。这种形状的车身就象高速行进的利斧把迎面来的气流劈成上下两部分。因为车身有一个微微向下弯曲的尖形头部，外形又十分光滑流畅，使车身下部气流

8、会产生一个负升力，而车身上部沿车体轮廊的层状气流被理顺得分明匀称，而车尾的涡流则大为减少，造成车身表面气体压强分布较均衡，有助于解决气动