4.2汽车的外形（课件）- 《汽车文化》同步教学（北京邮电版·2023）

汽车的外形 4.2 1 汽车的诞生、发展与完善,经历了一个漫长的过程。真正意义上的汽车自19世纪末诞生以来,已经走过了风风雨雨的一百多年。这一百多年来,汽车技术的发展是如此的惊人,今天人们已经把现代科学技术和艺术在汽车上进行了融合。 随着汽车的不断发展,人们开始追求外形、色彩的多样化以及乘坐的舒适性、操纵的便利性,总的来说,汽车车身形式的发展主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车和楔型汽车等几个阶段。 2 4.2.1影响汽车外形的因素 确定汽车外形要考虑三个基本要素,即机械工程学、人机工程学和空气动力学,汽车外形的发展就是这三要素的协调发展。前两个要素在决定汽车构造的基本骨架上具有重要意义,特别在设计初期,汽车外形受这两个要素的制约更大。 1.机械工程学 2.人机工程学 3.空气动力学 3 1.机械工程学 对汽车最主要的要求是能够行驶且耐用,以此为前提,首先必须考虑到机械工程学的要素,包括发动机及变速器内部结构的设计。 要使汽车具有自动行驶功能,必须安装发动机、变速器、车轮、制动器、散热器等装置,而且要考虑把这些装置安装在车体的哪些部位才能使汽车更好地行驶。这些设计决定之后,可根据发动机、变速器的大小和驱动形式确定大致的车身骨架。如果是大量生产,则要强调降低成本,车身钣金件冲压加工的简易化,同时兼顾到维修简便性,保证发生撞车事故后的车身要易于修复。上述这些都属于机械工程学的范畴。 4.2.1影响汽车外形的因素 4 2.人机工程学 汽车应确保驾乘人员的空间,保证其乘坐舒适性及安全性,还应保证驾驶方便,并尽量扩大驾驶员的视野。此外,还要考虑上、下车方便并减少振动。这些都是设计车身外形时与人机工程学有关的内容。 4.2.1影响汽车外形的因素 5 3.空气动力学 以上两个要素决定了汽车的基本骨架,也可以说是来自汽车内部对车身设计的制约。在确定汽车外形的时候,来自外部的制约条件即空气动力学要素则更为重要。 高速行驶的汽车必然会受到空气阻力。空气阻力的大小大致与车速的平方成比例。因此,必须在车身外形上做相应的改进,以尽量减小汽车行驶时的空气阻力。空气阻力分为由汽车横截面面积所决定的迎风阻力和由车身外形所决定的形状阻力。除空气阻力的问题外,还有升力问题和横风不稳定问题。这些都是与汽车造型密切相关的空气动力学问题。 4.2.1影响汽车外形的因素 6 3.空气动力学 要将上述三要素完美地体现在一辆汽车上是相当困难的。比如,仅仅考虑使汽车能行驶,即机械工程学要素,就可能把座椅置于发动机上面,但驾驶员操作不便。如果把汽车设计得像装着4个轮子的住宅,虽然宽敞、舒适,但空气阻力太大,不可能高速行驶。如果把汽车设计成皮艇那样的外形,空气阻力虽然很小,但发动机的位置及驾乘人员的空间又受到影响。综上所述,自汽车问世以来,人们就一直在追求满足功能要求的理想造型。 4.2.1影响汽车外形的因素 7 3.空气动力学 当然,汽车并不仅仅是根据上述三要素设计的,还要考虑其他因素。例如,商品学要素对汽车的设计就有一定的影响。从制造厂商的角度出发,使汽车的外形能强烈刺激顾客的购买欲是最为有利的。但是无视或轻视前面所述的三个基本要素,单纯取媚于顾客的汽车造型是不长久的,终究要被淘汰。此外,每个国家、每个厂家,甚至某个外形设计者都有各自追求的特色,这对汽车造型也有不小的影响。同一国家的不同厂家也各具自己的风格。但这都不是决定汽车外形的根本因素,只是表现方法上的微妙不同而已。 4.2.1影响汽车外形的因素 8 4.2.2马车型车身 最早出现的汽车,其车身造型基本沿用了马车的形式,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。1908年,美国福特汽车公司生产了著名的T型车,最初是一种带布篷的小客车,成为马车型汽车的代表,如图4-1所示。 马车型汽车的时代,由于汽车没有自己的造型风格,所以也可以说是汽车造型的史前时代。 9 4.2.3箱型车身 随着发动机技术的发展和汽车传动装置的改进,汽车的速度也逐渐提高,但车速提高后,迎面风强,阻力大,难挡大风大雨的袭击。为了给驾乘人员提供更好的乘车环境,避免其受风吹、日晒、雨淋,设计师设计出了封闭式汽车即箱型汽车。箱型汽车的功率很低,只能乘2~3人。由于此款车形状像木箱,车室又很高,酷似轿子,所以“轿车”的名称由此而得。这种形状的轿车目前只能在汽车博物馆里见到。 1896年,法国人路易斯·雷纳·潘哈德和埃米尔·拉瓦索制造了世界上首辆封闭式汽车,如图4-2所示。 10 4.2.3箱型车身 箱型形汽车重视了人机工程学,内部空间大,乘坐舒适,有“活动房屋”的美称,但是,随着人们对车速的要求越来越高,箱型汽车空气阻力大的问题随之暴露出来。“大箱子”在很大程度上妨碍了汽车的前进速度。于是工程师