(汽車行業(yè))空氣動力學(xué)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、（汽車行業(yè)）空氣動力學(xué)在 汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用20XX年XX月多年的企業(yè)咨詢豉問經(jīng)驗(yàn).經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證可以落地機(jī)行的卓越管理方案，值得您下載擁有空氣動力學(xué)汽車作為壹種商品，首先向人們展示的就是它的外形，外形是否討人喜歡直接關(guān)系到這款車子甚至汽車廠商的命運(yùn)。汽車的外形設(shè)計(jì)，專業(yè)的說法叫做汽車造型設(shè)計(jì)，是根據(jù)汽車整體設(shè)計(jì)的多方面要求來塑造最理想的車身形狀。汽車造型設(shè)計(jì)是汽車外部和車廂內(nèi)部造型設(shè)計(jì)的總和。它不是對汽車的簡單裝飾，而是運(yùn)用藝術(shù)的手法、科學(xué)地表現(xiàn)汽車的功能、材料、工藝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。汽車造型的目的是以美去吸引和打動觀者，使其產(chǎn)生擁有這種車的欲望。汽車造型設(shè)計(jì)雖然是車身設(shè)計(jì)的最初步驟，是整車設(shè)計(jì)最初階

2、段的壹項(xiàng)綜合構(gòu)思，但卻是決定產(chǎn)品命運(yùn)的關(guān)鍵。汽車的造型已成為汽車產(chǎn)品競爭最有力的手段之壹。汽車造型主要涉及科學(xué)和藝術(shù)倆大方面。 設(shè)計(jì)師需要懂得車身結(jié)構(gòu)、 制造工藝要求、 空氣動力學(xué)、 人機(jī)工程學(xué)、工程材料學(xué)、機(jī)械制圖學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)知識。同時(shí)，設(shè)計(jì)師更需要有高雅的藝術(shù)品味和豐富的藝術(shù)知識，如造型的視覺規(guī)律原理、繪畫、雕塑、圖案學(xué)、色彩學(xué)等等。二戰(zhàn)以后現(xiàn)代主義提倡的民主制度，強(qiáng)調(diào)每個(gè)人都必須平等。但人和人之間始終存在著許多不同。我們必須承認(rèn)， 所謂清壹色的平等只能夠創(chuàng)造出壹種假象， 而且不是真正滿足了每個(gè)人的需要。 所以，今后的汽車造型設(shè)計(jì)將更多注重個(gè)體性和差異性。技術(shù)的進(jìn)步為設(shè)計(jì)師提供了強(qiáng)有力的

3、技術(shù)支持，讓他們有能力做出更靈活、更多樣化的設(shè)計(jì)滿足消費(fèi)者的需求，舊有的規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化將被推翻。目前部分技術(shù)實(shí)力高超的小型汽車廠商已經(jīng)開始提供個(gè)人定制汽車服務(wù)，但要價(jià)不菲， 2007 年曾有美國富商向賓西法尼亞訂購了壹輛價(jià)值 300 萬美元的跑車。 消費(fèi)者參和原始時(shí)期，人類使用的器物都是自己制作，且從制作過程中得到滿足和成就感，這是人類的本能之壹。大工業(yè)生產(chǎn)包辦了壹切制作過程，人得到的只有最后的成品。新的世紀(jì)里，這種本能將會被重新提倡。既成品的概念已經(jīng)成為過去。在不完全否定工業(yè)大生產(chǎn)的前提下，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體制將會做出靈活的調(diào)整。今后的汽車會像今天我們所能見的電腦產(chǎn)品壹樣，不再以最終完成品的狀態(tài)出廠

4、，而是有各種性能升級的空間。汽車產(chǎn)品的使用環(huán)境不再固定，而是成了互動的使用環(huán)境。汽車的保有量不斷增加，而相應(yīng)配套的市政設(shè)施、停車場空間等卻和發(fā)展不相稱，這勢必要求汽車整車外形尺寸要越小越好，但又不能對乘坐舒適性產(chǎn)生不利的影響，我們能夠從五種途徑來增大空間利用率：減少發(fā)動機(jī)所占空間，駕駛室前移；加長軸距，減少前后懸的長度；行李箱向車尾部后移或向車頂部上移；從三廂式向單廂式發(fā)展；改變車門開啟方式。為了減少發(fā)動機(jī)所占空間，需要對底盤和整車總體布置進(jìn)行充分地研究，以便利用有效空間和增加使用空間的可變性，通常前擋風(fēng)玻璃總是盡量往前移，形成子彈頭形狀。軸距加長是在車身總長不變的前提下，能夠減少前后懸的突出

5、部分，使后排座位的人上下車更加方便，增加乘坐舒適性。行李箱設(shè)計(jì)盡量向后移或向上移是為了增大乘坐空間，充分利用車頂部的空間。車身布置盡量緊湊合理，渾然壹體，使得汽車在滿足舒適陛的前提下更加輕便化、流線型化。許多日系小型車將這類設(shè)計(jì)概念發(fā)揮到了極致，比如以大空間著稱的日產(chǎn) TIIDA 。高速、安全、低耗是現(xiàn)代汽車發(fā)展的主題。為了適應(yīng)這個(gè)潮流，汽車造型應(yīng)在嚴(yán)格的風(fēng)洞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上做好形態(tài)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造楔形車身或流線型楔形車身。未來汽車降低油耗的途徑將是多方面的，采用新能源是壹項(xiàng)重要措施。能源的改變使汽車造型、內(nèi)飾、色彩均和眾不同。例如電動汽車，采用蓄電池和電動系統(tǒng)為動力，其動力艙部分空間就要比內(nèi)燃機(jī)小得多

6、，大大增加了造型設(shè)計(jì)的靈活性。由此可見，未來車身的整體形狀由于汽車動力能源的不同，將出現(xiàn)豐富多彩的藝術(shù)造型。研究空氣或其他氣體的運(yùn)動規(guī)律，空氣或其他氣體和飛行器或其他物體發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)的相互作用和伴隨發(fā)生的物理化學(xué)變化的學(xué)科。流體力學(xué)的壹個(gè)分支。它是在流體力學(xué)基礎(chǔ)上隨航空航天技術(shù)的發(fā)展而形成的壹門學(xué)科。研究內(nèi)容根據(jù)空氣和物體的相對速度是否小于約100 米秒（相應(yīng)馬赫數(shù)約 0.3 ） ，可分為低速空氣動力學(xué)和高速空氣動力學(xué)。前者主要研究不可壓縮流動，后者研究可壓縮流動。根據(jù)是否忽略粘性，可分為理想空氣動力學(xué)和粘性空氣動力學(xué)。作用于飛行器的升力、力矩問題，可主要通過理想空氣動力學(xué)求解。按流場邊界不

7、同，氣流有外流和內(nèi)流之分。外流指壹般飛行器繞流和鈍體繞流，內(nèi)流主要指管道、進(jìn)氣道、發(fā)動機(jī)內(nèi)的流動。專門研究鈍體繞流的稱鈍體空氣動力學(xué)；專門研究內(nèi)流的稱內(nèi)流空氣動力學(xué)。自 20 世紀(jì) 60 年代以后，空氣動力學(xué)逐漸向非航空航天的壹般工業(yè)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擴(kuò)展和滲透，形成了工業(yè)空氣動力學(xué)。此外仍有壹些邊緣性分支學(xué)科，如稀薄氣體動力學(xué)、高溫氣體動力學(xué)和宇宙氣體動力學(xué)等（見氣體動力學(xué)） 。流體力學(xué)的三大方程組是由質(zhì)量守恒，動量守恒和能量守恒定理推導(dǎo)出來的，他們分別叫連續(xù)方程、動量方程和能量方程。另外加上氣體狀態(tài)方程和本構(gòu)方程，形成了流體力學(xué)的核心內(nèi)容。 （具體叫法根據(jù)譯本有出入）它們成立的前提是做了連續(xù)性假設(shè)

8、、牛頓流體假設(shè)和完全氣體假設(shè)。其中只做了上述三個(gè)假設(shè)的方程組最為精確，適用范圍最廣，被成為 Navier-Stocks 方程（組） ，可是在當(dāng)時(shí)條件下，人們無法對N-S 方程 （組） 進(jìn)行有效地求解， 為了滿足工程實(shí)踐需要， 人們又做了無粘假設(shè)，忽略掉了由動量定理推導(dǎo)出的那個(gè)方程的粘性項(xiàng)，這壹舉措對連續(xù)方程毫無影響，但能量方程中由粘性耗散引起的能量變化因此消失了。此時(shí)， N-S 方程退化成了 Euler 方程（組） ，可是大大簡化了 CFD 的計(jì)算難度，當(dāng)下對Euler 方程（組）的求解已非常成熟，基本能滿足工程的最高精度的需要， NS 方程壹般只是做為理論研究或是某些特殊的情形下才需要做。隨

9、著具體的實(shí)際情況，先輩們又對EULER 做了諸如不可壓啊，無旋?。ㄊ顾俣扔袆荩?，小擾動啊等等假設(shè)，進(jìn)壹步把EULER 方程組簡化成針對具體情況的方程組或方程，比如 Laplace方程，速勢方程，小擾動速勢方程等。鈍體空氣動力學(xué)。研究鈍形物體的繞流問題。鈍體常具有鈍頭、鈍尾或帶棱角的形狀，如橋梁、塔架、采油平臺、大型冷卻塔、高層建筑、火車、汽車等。當(dāng)風(fēng)吹過這些物體或物體在空氣中運(yùn)動時(shí)便產(chǎn)生鈍體繞流現(xiàn)象。流線型飛機(jī)在大迎角飛行時(shí)，也屬鈍體繞流范疇。鈍體繞流通常伴有復(fù)雜的分離和旋渦運(yùn)動，有時(shí)仍會產(chǎn)生流致振動（即物體或結(jié)構(gòu)被流動激發(fā)的振動） 。這是由于分離渦從物面周期性發(fā)放時(shí)，物體受到周期變化的流體

10、動力作用而發(fā)生的受迫振動，甚至導(dǎo)致共振或變形發(fā)散，使結(jié)構(gòu)破壞。 1940 年美國塔科馬懸索橋在自然風(fēng)作用下發(fā)生強(qiáng)烈振動而斷裂就是壹例。為此，在建筑設(shè)計(jì)中必須考慮結(jié)構(gòu)的固有頻率，仍要進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。常采取的措施有減小跨度，增加剛度，改善外形等，或設(shè)置動力阻尼器。內(nèi)流空氣動力學(xué)。主要研究各種管道（如噴管、擴(kuò)壓管等）內(nèi)部空氣或其他氣體的流動規(guī)律及其和邊界的相互作用；有時(shí)仍包括管道內(nèi)葉輪機(jī)（如壓氣機(jī)、渦輪等）中的流動問題。管道中的流動壹般可按壹維流動處理。中國學(xué)者吳仲華于20 世紀(jì) 50 年代初創(chuàng)立了葉輪機(jī)械三元流動理論。內(nèi)流空氣動力學(xué)的研究方法和壹般空氣動力學(xué)且無明顯的不同。工業(yè)空氣動力學(xué)。主要研究大

11、氣邊界層（受地面摩擦阻力影響的大氣層區(qū)域）內(nèi)風(fēng)和人類活動、社會和自然環(huán)境相互作用的規(guī)律。很多情況下，也稱為風(fēng)工程。主要內(nèi)容包括：大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)特性，如速度分布、湍流分布等；風(fēng)對建筑物或構(gòu)筑物的作用，以及對果園、樹林等的風(fēng)害及其防治；建筑物或群體所誘致的局部風(fēng)環(huán)境；風(fēng)引起的質(zhì)量遷移，如氣態(tài)污染物的排放、擴(kuò)散和彌散規(guī)律；交通車輛（如汽車、火車）的氣動特性及減阻措施等；風(fēng)能利用；風(fēng)對社會、經(jīng)濟(jì)的其他影響等。主要通過現(xiàn)場實(shí)測和實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行研究。為此建造了專用的大氣邊界層風(fēng)洞和密度分層的水槽等設(shè)備。研究方法主要有理論和實(shí)驗(yàn)倆個(gè)方面。理論研究遵循的壹般原理是流動的基本定律，如質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律

12、、能量守恒定律、熱力學(xué)定律以及介質(zhì)的物理屬性和狀態(tài)方程等。但在不同速度范圍、流動特征，上述基本定律的表現(xiàn)形式（即控制方程） 、求解的理論和方法有很大差異。在低速不可壓縮流范圍，求解的基本理論有理想無粘流的基本解法、升力線和升力面理論、保角轉(zhuǎn)繪理論、低速邊界層理論等。在亞聲速流動范圍，理想無旋流方程屬非線性橢圓型偏微分方程，主要求解方法有小擾動線化理論、亞聲速相似律（如普朗特-格勞厄脫法則、卡門-錢學(xué)森公式等）、速度面法等。在超聲速流動范圍，方程屬非線性雙曲型偏微分方程，主要理論處理方法有小擾動線化理論、相似律、特征線法等。在跨聲速流動范圍，流動比較復(fù)雜，方程屬非線性混合型偏微分方程，求解難度很

13、大，主要用數(shù)值求解方法，有時(shí)也可用相似律等。在高超聲速流動范圍，流動中出現(xiàn)很多物理化學(xué)變化如燒蝕、傳熱傳質(zhì)等，而且必須考慮氣體真實(shí)效應(yīng)和激波 -邊界層干擾（物面附近的激波同邊界層之間的相互影響） 。實(shí)驗(yàn)研究是以相似理論為指導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備（主要是風(fēng)洞）中模擬真實(shí)飛行而求解流動問題。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展，使空氣動力學(xué)有了深刻而巨大的進(jìn)展。在理論研究方面，通過數(shù)值計(jì)算直接求解基本方程，逐漸形成了計(jì)算空氣動力學(xué)。在實(shí)驗(yàn)方面，提高了實(shí)驗(yàn)的自動化、高效率和高精度水平。理論研究、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值計(jì)算3 方面的緊密結(jié)合，已成為現(xiàn)代空氣動力學(xué)的主要特征?？諝鈩恿W(xué)作為壹門基礎(chǔ)學(xué)科，對航空航天技術(shù)的發(fā)展起著重要作用，

14、對壹般工業(yè)如建筑、交通、能源、環(huán)境保護(hù)等技術(shù)的發(fā)展也起著日益顯著的作用?！?造 型 硬 點(diǎn) ” 理 論P(yáng) 3Zoc壹、起因： 1_-; +XP!用繪畫展現(xiàn)人的胖瘦，他的骨骼、筋腱就是不可變的“硬點(diǎn)” ，加肉減肉也要合理，比如肚臍眼的最深點(diǎn)到后腰的距離是基本不變的Z? r,Z K同理，汽車造型設(shè)計(jì)也有著許多有形或無形的約束，不是能夠任意發(fā)揮的，除了表現(xiàn)功能配置和美學(xué)、 文化元素外， 結(jié)構(gòu)、 工藝以及力學(xué)特別是流體力學(xué)理論也是重要的約束條件。9?C$/?CVDO二、 “造型硬點(diǎn)”理論的基本構(gòu)成： 3yhscNg.:1 .多 “S” 線學(xué)說；8!+qp:二R2 .主要斷面學(xué)說，加強(qiáng) X 軸、 Y 軸

15、中心面及主要特征區(qū)域的段面剖面邊界； MDs xKBb3 .分縫線：區(qū)分可開閉和固定的，分別給出和相對于整車的位置及寬度比例； ) suXh-4 . 弧 線 、 S 線 ： 分 類 約 定 極 限 R 值 、 鏈 接 過 渡 關(guān) 系 ； t4LaZOy5 .渲染：光源位置、角度和光影明暗、強(qiáng)弱差異對比； -f T vzJ6 .燈具外表面白凸起； vt *| S7 .邊緣落差的顯現(xiàn)形式； 6(d+ q(V i8 .玻璃的透光度和背景可見物； bFfV.3 k-9 .迎風(fēng)面：忌和Y軸垂直的迎風(fēng)凹面； F(.- cb d10 .主體色彩和背景、地面襯托；9*Au?: d11 .壹些部件的設(shè)定位置；C

16、vqu:m38P12 .長、寬、高、接近角、離去角、最小離地間隙等參數(shù)；設(shè)計(jì)汽車造型的空氣動力學(xué)汽車空氣動力學(xué)空氣動力學(xué)在科學(xué)的范疇里是壹門艱深的度量科學(xué)，壹輛汽車在行使時(shí)，會對相對靜止的空氣造成不可避免的沖擊，空氣會因此向四周流動，而躥入車底的氣流便會被暫時(shí)困于車底的各個(gè)機(jī)械部件之中，空氣會被行使中的汽車?yán)瓌?，所以?dāng)壹輛汽車飛馳而過之后，地上的紙張和樹葉會被卷起。此外，車底的氣流會對車頭和引擎艙內(nèi)產(chǎn)生壹股浮升力，削弱車輪對地面的下壓力，影響汽車的操控表現(xiàn)。另外，汽車的燃料在燃燒推動機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)已經(jīng)消耗了壹大部分動力，而當(dāng)汽車高速行使時(shí)，壹部分動力也會被用做克服空氣的阻力。所以，空氣動力學(xué)對于汽

17、車設(shè)計(jì)的意義不僅僅在于改善汽車的操控性，同時(shí)也是降低油耗的壹個(gè)竅門。對付浮升力的方法對付浮升力的方法，其壹能夠在車底使用擾流板。不過，今天已經(jīng)很少有量產(chǎn)型汽車使用這項(xiàng)裝置了，其主要原因是因?yàn)檠邪l(fā)和制造的費(fèi)用實(shí)在太過高昂。在近期的量產(chǎn)車中只有FERRARI360M 、 LOTUSESPRIT 、 NISSANSKYLINEGT-R 仍使用這樣的裝置。另壹個(gè)主流的做法是在車頭下方加裝壹個(gè)堅(jiān)固而比車頭略長的阻流器。它能夠?qū)饬饕龑?dǎo)至引擎蓋上，或者穿越水箱格柵和流過車身。至于車尾部分，其課題主要是如何令氣流順暢的流過車身，車尾的氣流也要盡量保持整齊。如果在汽車行駛時(shí)，流過車體的氣流能夠緊貼在車體輪廓之

18、上，我們稱之為 ATTECHED 或者 LAMINAR (即所謂的流線型) 。而水滴的形狀就是現(xiàn)今我們所知的最為流線的形狀了。不過且非汽車非要設(shè)計(jì)成水滴的形狀才能達(dá)到最好的LAMINAR ，其實(shí)傳統(tǒng)的汽車形態(tài)也能夠達(dá)到很好的 LAMIAR 的效果。常用的方法就是將后擋風(fēng)玻璃的傾斜角控制在25 度之內(nèi)。 FERRARI360M 和豐田的 SUPRA 就是有此特點(diǎn)的雙門轎跑車。其實(shí)仔細(xì)觀察這類轎跑車的側(cè)面，就不難發(fā)現(xiàn)從車頭至車尾的線條會朝著車頂向上呈弧形，而車底則十分的平坦，其實(shí)這個(gè)形狀類似機(jī)翼截面的形狀。當(dāng)氣流流過這個(gè)機(jī)翼形狀的物體時(shí)，從車體上方流過的氣體壹定較從車體下方流過的快，如此壹來便會產(chǎn)

19、生壹股浮升力。隨著速度的升高，下壓力的損失會逐漸加大。雖然車體上下方的壓力差有可能只有壹點(diǎn)點(diǎn)， 可是由于車體上下的面積較大， 微小的壓力差便會造成明顯的抓著力分別。 壹般而言，車尾更容易受到浮升力的影響，而車頭部分也會因此造成操控穩(wěn)定性的問題。傳統(tǒng)的房車、旅行車和掀背車這類后擋風(fēng)玻璃較垂直的汽車，浮升力對它們的影響會較為輕微，因?yàn)闅饬鹘?jīng)過垂直的后窗后就已經(jīng)散落，形成所謂的亂流效果，浮升力因此下降，可是這些亂流也正是氣流拉力的來源。 有些研究指出像GOLF 之類的倆廂式掀背車， 如車頂和尾窗的夾角在30度之內(nèi)，它所造成的氣流拉力會較超過30 度的設(shè)計(jì)更低。所以有些人就會想當(dāng)然的認(rèn)為只要將后窗的和

20、車頂?shù)膴A角控制在28 至 32 度之間，就能同時(shí)兼顧浮升力和空氣拉力的問題。其實(shí)問題且沒有那么簡單，在這個(gè)角度范圍里氣流既不能緊貼在車體上也不足以造成亂流，如此壹來將很難預(yù)計(jì)空氣的流動情況。因?yàn)槠囋谛旭倳r(shí)且非在壹個(gè)水平面上行駛，隨著懸掛系統(tǒng)的上下運(yùn)動，其實(shí)汽車的離地距離是壹個(gè)變量，而氣流在流過車體上下所造成的壓力差也會隨時(shí)改變，同時(shí)在車輛過彎時(shí)車尾左右的氣流動態(tài)也會對車尾的氣流情況造成影響。當(dāng)尾窗和車頂?shù)膴A角介于28 至 32 度時(shí)，車尾將介于穩(wěn)定和不穩(wěn)定的邊緣，這其實(shí)非常危險(xiǎn)的。舉個(gè)例子， AUDITT 在推出時(shí)曾經(jīng)發(fā)生高速翻車的問題，當(dāng)時(shí)的事故調(diào)查報(bào)告指出AUDITT 的后軸在高速時(shí)浮升

21、力過高，造成后輪抓著力太弱。而TT 在設(shè)計(jì)時(shí)以風(fēng)格作為首要前提，在空氣動力學(xué)上有所犧牲。后窗和車尾的弧度就介于之上那個(gè)尷尬的角度之間。車廠在設(shè)計(jì)掀背車時(shí)寧愿將車尾設(shè)計(jì)的平直壹點(diǎn)，壹來能夠增加車內(nèi)的空間，二來也克服了空氣動力學(xué)上的不足。尾翼的基本設(shè)計(jì)尾翼和擾流器的誕生正是要解決氣流和浮升力的問題。我們見到過的尾翼可謂五花八門、千奇百怪。不過它們卻有著相同的特點(diǎn)：表面狹窄、水平面離開車身安裝（如果尾翼緊貼在車身安裝，如果它不僅僅起到裝飾作用，便只有擾流器般的作用，這倆者是不同的。 ）尾翼的主要作用是增加下壓力，所以尾翼的外形必須像倒置的機(jī)翼才行，這樣的設(shè)計(jì)會使流經(jīng)尾翼下端的氣流的速度較流經(jīng)尾翼上端

22、的來得高，從而產(chǎn)生下壓力。仍有壹種產(chǎn)生下壓力的方法是將尾翼前端微微向下傾斜，雖然這種設(shè)計(jì)會比水平式的尾翼產(chǎn)生更大的空氣拉力， 可是在調(diào)節(jié)下壓力大小的方面卻較有彈性。 WING 和 SPOILER的分別尾翼和車尾擾流器的分別是后者和車尾連為壹體，或者干脆就是車身整體設(shè)計(jì)的壹部分。車尾擾流器其實(shí)也能夠用來制造下壓力，可是常見的功能扔是減少浮升力和氣流拉力。掀背車的尾擾流器集結(jié)了大量的空氣于擾流器的前方，目的是分隔車尾的氣流，從而降低浮升力。后擾流器也能夠令氣流更順暢的流經(jīng)車尾，避免氣流長時(shí)間的徘徊或緊貼在車尾上，如此壹來便能夠減少空氣拉力，同時(shí)也能夠減低導(dǎo)致浮升力的車底氣壓。所以，有很多車書喜歡統(tǒng)

23、稱車尾上的凸出物為尾翼是很不專業(yè)的行為，比如普通版的 911 那個(gè)能夠自動升降的東西該被稱為擾流器， 而 GT2 上的那個(gè)才是貨真價(jià)實(shí)的尾翼。 壹般來說， 歐洲的車廠比較注重汽車的美學(xué)設(shè)計(jì)， 同時(shí)也很在意SPORTSSEDAN 和 RACINGEDITION 之間的分別。 所以，歐洲的車廠比較忌用尾翼，而日本的車廠則將尾翼作為賣點(diǎn)推給顧客，從這種分別中也能夠輕易的體會出不同國家造車哲學(xué)的不同。漫步都市街頭，你會發(fā)現(xiàn)越來越多新的轎車，在其尾部行李箱蓋外端都裝有壹塊像是倒裝的飛機(jī)機(jī)翼，使原本就擁有華麗迷人外觀的轎車又平添許多嫵媚和生氣。許多人都以為這新穎美麗的汽車尾翼是廠家為了好見才給轎車安裝的裝

24、飾件。其實(shí)它的主要作用是能夠有效地減少轎車在高速行駛時(shí)的空氣阻力和節(jié)省燃料。在我國的壹些地方常常將“汽車尾翼”稱為“汽車導(dǎo)流板” ，其實(shí)這種叫法是錯(cuò)誤的。 “汽車導(dǎo)流板” 在轎車上確有其物， 只不過是指轎車前部保險(xiǎn)杠下方的拋物型風(fēng)罩， 而“汽車尾翼”則是安裝在轎車后箱蓋上的。國外壹些人根據(jù)它的形狀形象地稱它為“雪橇板” ，國內(nèi)也有人稱它為“鴨尾” 。比較科學(xué)的叫法應(yīng)為“汽車擾流器”或“汽車擾流翼” 。根據(jù)氣體動力學(xué)原理分析，我們知道汽車在行駛過程中會遇到空氣阻力，這種阻力可分為縱向、側(cè)向和垂直上升3 個(gè)方面的作用力，且且車速和空氣阻力平方成正比，所以車速越快，空氣阻力就越大。壹般情況，當(dāng)車速超

25、過60 公里時(shí)，空氣阻力對汽車的影響表現(xiàn)得就非常明顯了。 為了有效地減少且克服汽車高速行駛時(shí)空氣阻力的影響， 人們設(shè)計(jì)使用了汽車尾翼，其作用就是使空氣對汽車產(chǎn)生第四種作用力，即對地面的附著力，它能抵消壹部分升力，控制汽車上浮，減小風(fēng)阻影響，使汽車能緊貼著道路行駛，從而提高行駛的穩(wěn)定性。目前大多數(shù)汽車尾翼都是用玻璃纖維或碳素纖維制成的，既輕巧又堅(jiān)韌，且且它的形狀尺寸是經(jīng)過設(shè)計(jì)師精確計(jì)算而確定的，不宜過大也不宜過小，不然反而會增加轎車的行車阻力或起不到應(yīng)有的作用。近幾年， 隨著我國高速公路、 高架路和高等級道路的建設(shè)及投人使用， 車速有了較大的提高，汽車尾翼的作用顯得越來越重要。以排氣量為 1.8

26、 升的轎車為例，如果裝上尾翼，空氣阻力系數(shù)降低20%，在壹般道路上行駛，耗油量減少或許不明顯。如果在高速公路上以120公里的時(shí)速行駛，則能省油14% ，此時(shí)汽車尾翼的作用就很明顯了。尾翼和擾流器的簡史早在上世紀(jì)30 年代，各大車廠已經(jīng)開始致力于降低氣流拉力，而對于浮升力的研究，各車廠大致要到 60 年代才開始關(guān)注。 FERRAR 的賽車手 RICHIEGINTHER 于 1961 年發(fā)明了能產(chǎn)生下壓力的車尾擾流器，他也因此聞名于世。隨后的 FERRARI 戰(zhàn)車也都使用此項(xiàng)設(shè)計(jì)。而第壹部使用前擾流器（俗稱氣霸）的汽車應(yīng)該是大名鼎鼎的 FORDGT40 。這部車在超越時(shí)速300KM/H 時(shí)所產(chǎn)生的

27、浮升力令其成為壹部根本無法駕馭的汽車，據(jù)說在加裝了前氣霸之后，GT40 在達(dá)到極速時(shí)前輪的下壓力由原來的 310 磅激增至 604 磅！ ！ ！至于第壹部使用尾翼的汽 車 我 沒 有 準(zhǔn) 確 的 資 料 ， 不 過 據(jù) 說 時(shí) 道 奇 于 60 年 代 末 生 產(chǎn) 的CHARGERDAYTONAPL YMOUTHSUPERBIRD 。在歐洲車廠方面，保時(shí)捷能夠算首家兼顧擾流器的功能和美學(xué)設(shè)計(jì)的車廠。 1975 的 911TUBRO 的壹體式的氣霸和鯨魚尾式的擾流器大副降低了浮升力的產(chǎn)生，其效用高達(dá)90。于是在70 年代末，氣霸和擾流器更成為保時(shí)捷的標(biāo)志。當(dāng)時(shí)有很多以高性能作為賣點(diǎn)的車廠也跟隨保

28、時(shí)捷的步伐以氣霸和擾流器作為賣 點(diǎn)。 （說到這里，我到想起了壹些題外話。其實(shí)車廠都要經(jīng)過壹個(gè)發(fā)展階段才能走向成熟，其實(shí)日本車和歐洲車的差距就體當(dāng)下日本車其實(shí)在走歐洲車曾經(jīng)走過的壹條道路，這條路每個(gè)車廠都必須經(jīng)歷。如果以后中國真正的擁有自己的汽車工業(yè)的話，那么中國的車廠也必須走這條道路。壹般我認(rèn)為歐洲車廠的空氣動力學(xué)水平要較日本車廠來的高壹點(diǎn)，就拿對空氣動力學(xué)要求很高的 F1 賽事來說，所有空氣動力學(xué)高手都是歐洲人，而這些歐洲人也無壹例外的供職于歐洲車廠，英美車隊(duì)在空氣動力學(xué)方面的研究在它這幾年來幾乎沒有進(jìn)步，從這壹點(diǎn)上面就能夠見出歐洲車廠于日本車廠之間的差距。不過，這些差距是由時(shí)間造成的，我想

29、技術(shù)上的差距相對比較容易彌補(bǔ)。而文化背景的不同才容易造成真正的差異，而這種差異如果產(chǎn)生不良性的發(fā)展，日本車廠就真正的危險(xiǎn)了。 ）當(dāng)下氣霸和擾流器已經(jīng)非常非常的普 通了，幾乎時(shí)速能夠達(dá)到百余公里的汽車都使用這些東西。其實(shí)如果你的車速且不高，這些東西且不起作用。當(dāng)車速介于60 到 80 之間時(shí)，氣流的拉力根本高不過車輪的運(yùn)動阻力，如果要感受尾翼和擾流器在浮升力和下壓力方面的明顯作用， 時(shí)速必須高于160KM 。 其中的原因是因?yàn)闅饬鞯膭恿ν擒囁俚亩畏?，壹部汽車?30KM/H 加速至 260KM/H ，浮升力和空氣拉力將會有四倍的增加。同時(shí)，所有汽車所有的氣霸，在降低氣流拉力方面都具有壹定的

30、作用。壹般來說能夠減少510%的整體氣流拉力。另壹方面，氣霸也有助于冷卻引擎，亦方便了霧燈的安裝。不過仍然有為數(shù)不少的車廠認(rèn)為尾翼和擾流器是為了美觀而設(shè)的。不過總體來說，這些空氣動力部件都具有壹定的實(shí)際作用，之上代凌志SC 系列來說，加裝原廠車 尾擾流器 之后，汽車的 Cd 數(shù)值（ 氣流拉力） 由原來 的 0.32 降至 0.31 。可 是FORDADV ANCEDDESIGNSTUDIO 的設(shè)計(jì)師 GRANTGARRISON 曾經(jīng)說過：如果尾翼和擾 流器不是那么受歡迎，我們是不會加在車身上的，可是我們能夠用其它方法來把車輛設(shè)計(jì)得具有同樣的空氣動力學(xué)效果。持相同觀點(diǎn)的仍有大名鼎鼎的 FERRA

31、RI ，眾所周知 FERRARI 為了遷就車身設(shè)計(jì)的美感是很忌諱在車身上使用尾翼的，而即使以快跑作為最高目的的ENZOFERRARI 也使用的是可升降的尾擾流板，其原因是FERRARI 的主席認(rèn)為壹部靜止的FERRARI 不需要流器 對 Cd 值的壹點(diǎn)解釋最后值得壹提的倒是普遍存在的對Cd 值的壹些誤解。在許多車廠的產(chǎn)品介紹書中，常常會提及新車的風(fēng)阻系數(shù)降低至多少多少Cd ， 而 Cd 所指的且不簡單是指我們壹般所說的空氣阻力，而是流氣拉力系數(shù)（ DRAGCOEFFICIENT ） ，壹般而言氣流在車尾造成的拉力，數(shù)值越低，表示車尾氣流處理的越流暢，該部分的浮升力亦會越小，相對而言，車輛行走時(shí)

32、的阻力會低壹點(diǎn)，后輪的下壓力也會好壹點(diǎn)。說到這里我們就應(yīng)該明白，加裝尾翼且不壹定會增加Cd 值！如果加裝尾翼和尾擾流器后，車輛尾部氣流通過的流暢度增高，那么這輛車的 Cd 值 反而應(yīng)該降低。汽車設(shè)計(jì)的空氣動力學(xué)問題且不止于車尾，其實(shí)車頭的長度和寬度也會影響 壹部汽車的總拉力數(shù)值。比如前縱置引擎的中心點(diǎn)要比前軸的中心點(diǎn)更前，車頭就容易造得 很長，而如果加闊前輪距來橫置擺放引擎，車頭部分就會隨著加闊，之上倆種情況都會影響到整體的氣流拉力 （CdA ） 。 雖然有可能壹輛車的 Cd 造得很低， 可是同樣難以彌補(bǔ)車頭部分增加的長度和寬度所帶來的整體氣流拉力數(shù)值的上升,舉個(gè)例子來說， 壹部汽車的風(fēng)阻系數(shù)

33、由原來的 Cd0.40 下降至Cd0.38 ，可是車頭的寬度卻增加了75MM ，這時(shí)它的 CdA 數(shù)值約會上升5 ，這樣壹來等于完全抵消了Cd 下降的效果。 （比如新款的 ACCORD ，雖然風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到了驚人的Cd0.25,可是因?yàn)檐圀w全面比上壹代要加大許多，所有在高速時(shí)的穩(wěn)定性表現(xiàn)，我個(gè)人估計(jì)不會有大幅的攀升，如果這方面的表現(xiàn)的確有所改進(jìn)，也首先應(yīng)該歸功于軸距的加長和懸掛設(shè)定的改進(jìn)，空氣動力學(xué)的成就反而是次要的。因?yàn)槊裼密嚨目諝鈩恿W(xué)表現(xiàn)必須兼顧降低風(fēng)噪和燃油經(jīng)濟(jì)性，所有在設(shè)計(jì)時(shí)必然會對汽車的下壓力作出壹定的犧牲。 ）因此，在大家談?wù)?Cd 時(shí)， 不應(yīng)該認(rèn)為Cd 代表了壹部汽車的整體空氣動

34、力表現(xiàn)， 更不能輕易的認(rèn)為隨便加裝壹只尾翼或者巨型擾流器就必然能夠獲得更好的空氣動力學(xué)表現(xiàn)！其實(shí)充其量它只不過改善了空氣動力學(xué)中某個(gè)部分的表現(xiàn)而已。壹級方程式賽車是壹種高速汽車，但在機(jī)械概念上卻較接近噴射機(jī)，而非家庭房車。它們巨大的雙翼不但具用商業(yè)廣告牌的作用，同時(shí)仍能夠產(chǎn)生至關(guān)重要的下壓力 。這種空氣動力會使流經(jīng)汽車上方的氣流將車身向下壓，使車子緊貼在車道上。相反地，飛機(jī)則是利用巨大的雙翼產(chǎn)生上升力 。將車身壓在車道上可使輪胎獲得更大的抓地力，進(jìn)而在彎道時(shí)產(chǎn)生更快的加速度。由于壹般普通房車沒有下壓力，因此甚至無法產(chǎn)生1G （壹個(gè)重力單位）轉(zhuǎn)彎力。壹級方程式賽車能產(chǎn)生4個(gè)G的轉(zhuǎn)彎力。 在時(shí)速

35、230 公里時(shí)的狀況下， F1 賽車上方氣流產(chǎn)生的下壓力足以使它在隧道里沿著隧道的底部行走。在設(shè)計(jì)當(dāng)今壹級方程式賽車的過程中，扮演重要角色的空氣動力學(xué)家正面臨著壹個(gè)基本的挑戰(zhàn)：如何在產(chǎn)生下壓力的同時(shí)不增加空氣阻力。這正是汽車必須克服的問題。在汽車空氣動力設(shè)計(jì)的過程中，風(fēng)洞扮演著重要的角色。進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常先制作壹半體積的模型，而風(fēng)洞就像壹個(gè)巨大的吹風(fēng)機(jī)，將空氣吹向靜止的模型。雖然這個(gè)吹風(fēng)機(jī)的價(jià)格非常昂貴，但積架車隊(duì)仍然編列四千九百萬美元的預(yù)算，將在該車隊(duì)新建的銀石（ Silverstone ）工廠建造壹個(gè)風(fēng)洞?？諝鈩恿δ軌蚋鶕?jù)不同賽車場的特征而調(diào)整。較直的跑道需要較低的下壓力設(shè)定值，如此可

36、減少阻力，且且有助于賽車提高極速。較曲折的車道需要較高的下壓力設(shè)定值，如此可令賽車的極速降低。例如，在曲折的 Hungaroring 車道上，賽車很難達(dá)到 300km/h 的速度，但在 Hockenheimring 車道上，車速能夠超過350km/h 。通常所說的空氣動力學(xué)研究內(nèi)容是飛機(jī)，導(dǎo)彈等飛行器在名種飛行條件下流場中氣體的速度、壓力和密度等參量的變化規(guī)律，飛行器所受的舉力和阻力等空氣動力及其變化規(guī)律，氣體介質(zhì)或氣體和飛行器之間所發(fā)生的物理化學(xué)變化以及傳熱傳質(zhì)規(guī)律等。從這個(gè)意義上講，空氣動力學(xué)可有倆種分類法：首先，根據(jù)流體運(yùn)動的速度范圍或飛行器的飛行速度，空氣動力學(xué)可分為低速空氣動力學(xué)和高

37、速空氣動力學(xué)。 通常大致以 400 千米/小時(shí)這壹速度作為劃分的界線。在低速空氣動力學(xué)中，氣體介質(zhì)可視為不可壓縮的，對應(yīng)的流動稱為不可壓縮流動。大于這個(gè)速度的流動，須考慮氣體的壓縮性影響和氣體熱力學(xué)特性的變化。這種對應(yīng)于高速空氣動力學(xué)的流動稱為可壓縮流動。其次， 根據(jù)流動中是否必須考慮氣體介質(zhì)的粘性， 空氣動力學(xué)又可分為理想空氣動力學(xué)（或理想氣體動力學(xué)）和粘性空氣動力學(xué)。最后， 我要說的是對改裝空氣動力學(xué)部件的壹點(diǎn)個(gè)人見法。基本上， 主流車廠在空氣動力學(xué)方面的研究在這5 至 6 年里得到了迅猛的發(fā)展 （原因很簡單，內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)在近十年步伐明顯放緩，要想改善汽車的動力表現(xiàn)只有從改善空氣動力學(xué)和提

38、高動力傳輸效率倆方面入手） 。新的量產(chǎn)車在空氣動力學(xué)方面的表現(xiàn)也越來越好，這也就是說新車的空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)越來越嚴(yán)謹(jǐn)，隨意的改動更加容易破壞汽車原來的空氣動力學(xué)表現(xiàn)，而非改善！操控性首先講究的是總體的平衡，所有單單改裝BODYKIT 或者單改其它的空氣動力部件很有可能達(dá)到和愿意背道而馳的效果。 所有我認(rèn)為， 如果要改就壹件式壹起改，而且不要輕易的加裝車底的擾流板。第壹，車體的擾流板較容易損壞；第二，第二車底的擾流板在正常的車速下根本不能改善汽車的空氣動力表現(xiàn)。汽車車身概說車身殼體按照受力情況可分為非承載式、半承載式和承載式（或稱全承載式）三種。非承載式車身的特點(diǎn)是車身和車架通過彈簧或橡膠墊作柔性

39、連接。在此種情況下，安裝在車架上的車身對車架的加固作用不大，汽車車身僅隨本身的重力，它所裝載的人和貨物的重力及其在汽車行駛時(shí)所引起的慣性力和空氣阻力。而車架則承受發(fā)動機(jī)及底盤各部件的重力，這些部件工作時(shí)通過其支架傳遞的力以及汽車行駛時(shí)由路面通過車輪和懸架傳來的力（最后壹項(xiàng)對車架或車身影響最大） 。 半承載式車身的特點(diǎn)是車身和車架用螺釘連接、 鉚接或焊接等方法剛性地連接。在此種情況下，汽車車身除了承受上述各項(xiàng)載荷外，仍在壹定程度上有助于加固車架，分擔(dān)車架的部分載荷。承載式車身的特點(diǎn)是汽車沒有車架，車身就作為發(fā)動機(jī)和底盤各總成的安裝基礎(chǔ)。在此種情況下，上述各種載荷全部由汽車車身承受。為了減小汽車的

40、整車質(zhì)量和節(jié)約材料，大多數(shù)中級、普通級、微型轎車和部分客車車身常采用承載式結(jié)構(gòu)。貨車駕駛室只占汽車長度的小部分， 不可能采用承載結(jié)構(gòu)。 沒有完整的封閉構(gòu)架的開式車身（ 敞篷車 ） 也很難采用承載式結(jié)構(gòu)。高級轎車車身如果為了提高汽車的舒適性， 減輕發(fā)動機(jī)及底盤各總成工作時(shí)傳來的振動及汽車行駛時(shí)由路面通過車輪和懸架傳給車身的沖擊，則可采用非承載式結(jié)構(gòu)。轎車車身和貨車駕駛室都沒有明顯的骨架，而是由外部覆蓋零件和內(nèi)部鈑件焊合而成的空間結(jié)構(gòu)。承載式車身的地鈑有較完整（厚度也較大） 的縱、橫承力元件，其前部有倆根斷面尺寸較粗大的縱梁，它們往往和倆側(cè)的前擋泥鈑 8 和前面的散熱器固定框9 等焊接成剛性較好的

41、空間構(gòu)架，以便直接安裝發(fā)動機(jī)和前懸架等部件且承受其工作載荷。和此相反，非承載式轎車（長頭式貨車的情況亦相同）的車身前部就較薄弱，其車前鈑制件通常不是焊接在車身殼體上，而是用螺釘相互連接起來且安裝在車架上。對于設(shè)計(jì)汽車造型我有這樣的理解1 再好見，繞流不行，噪音會很大，動力也會下降。2 設(shè)計(jì)時(shí)得從上見到下，左右見， 45 度側(cè)前后見，別到時(shí)見得壹側(cè)四不像啊，呵呵3 再好見的車，和普通車，注意沒有，細(xì)節(jié)很重要，壹個(gè)點(diǎn)綴也許會活很多，4 大家喜歡玩時(shí)尚，車輪喜歡跑車的規(guī)格吧，壹點(diǎn)，點(diǎn)綴，輪箍要大，胎外側(cè)露得盡量少些。5 排氣管，能夠加套子見起來壯實(shí)些6 燈的設(shè)計(jì)， led 組合燈的設(shè)計(jì)當(dāng)下很流行，

42、仍有盡量配合你設(shè)計(jì)車時(shí)的裝飾， 比如鍍鉻飾條，曲線壹體化等等7 進(jìn)氣隔柵能夠說就是汽車的最主要臉，這得把握到妙處。我想中國汽車很快就會超過別人的，德國車的線條把握很好，意大利車前后視覺比例很好，日系車善于不斷嘗試，我們都得值得學(xué)習(xí)。印象中的日本制造商且不擅長跑車的設(shè)計(jì)，而在過去的壹年里，他們似乎在嘗試著改變這種狀況。本屆北美車展，四款來自日本制造商的概念跑車， 向我們展示了獨(dú)特的跑車設(shè)計(jì)理念。 它們分別是謳歌的 ASC 概念車、 雷克薩斯 LF-A 、豐田 FT-HS 和概念化較小的本田 Accord 轎跑車。這幾款日系跑車都有很明顯的楔型側(cè)面、修長的車體具有良好的空氣動力學(xué)特征。這些跑車都具

43、有非常明顯的棱邊，且形成很多鋒利的夾角。除了雷克薩斯LF-A 以外，其他三款車都有明顯的腰線，這樣的線條能夠突出運(yùn)動感和力量感.另外這幾款跑車中除了謳歌的ASC 外，其他三款的輪罩都是扁平的壹刀削的造型， 這種輪罩的設(shè)計(jì)手法， 最初出當(dāng)下標(biāo)致207 上， 本屆車展上這種造型特征開始流行起來，日產(chǎn)Rogue、福特Interceptor和其他很多車上都具有這樣的特征。這種輪罩的造型能使輪罩和車身的過渡更加清晰明了，增強(qiáng)力量感。重視尾部設(shè)計(jì)也是這幾款跑車的共同點(diǎn)，特別是雷克薩斯 LF-A 概念車，這說明了汽車設(shè)計(jì)開始由原來的強(qiáng)調(diào)前臉的設(shè)計(jì)開始走向講究前后平衡的設(shè)計(jì)。日本人的幾款跑車，突破了傳統(tǒng)跑車講

44、究車身表面圓滑過渡的特點(diǎn) （比如奧迪TT ，保時(shí)捷，法拉利等） ，突出力量感和肌肉感，車身造型豐富，且有強(qiáng)烈的未來科技感。車身設(shè)計(jì)的演變和發(fā)展人們總習(xí)慣以藝術(shù)的觀點(diǎn)欣賞汽車的外型，而汽車猶如壹個(gè)個(gè)流動的精度建筑物游戈在道路上， 優(yōu)美的車身往往給人留下難以忘懷的印象。 事實(shí)上汽車的車身造型是壹個(gè)時(shí)代社會政治、經(jīng)濟(jì)和文化等多方面生動的綜合反映，也鮮明拆射出這個(gè)時(shí)代的整個(gè)工業(yè)水平及完備程況。特別是汽車制造工業(yè)水淮的高低。 1913 年以前，從汽車誕生起，汽車車身千遍壹律是木質(zhì)馬車的改型， 直到 1915 年世界上才出現(xiàn)第壹輛由美國巴德 X 公司為道奇轎車制造的全鋼車身，從此汽車車身跨進(jìn)金屬結(jié)構(gòu)的時(shí)代

45、。那時(shí)能獲的壹輛封閉式車身的汽車就是用戶的最大心愿。 30 年代流行箱式大車身，那時(shí)車速很低，設(shè)計(jì)師不需顧慮空氣阻力的大小。四、五十年代軍車大出風(fēng)頭，為了打贏第二次世界大戰(zhàn),各式戰(zhàn)爭用車，如吉普、牽引車、富秋莎炮車紛紛涌向戰(zhàn)場。 60 年代汽車在保持大功率的同時(shí)，車身開始講究安全性。 70 年代的能源危機(jī)使小巧玲戲的輕型轎車狠狠地賺了壹筆， 把曰本等推上了經(jīng)濟(jì)大國的地位。 80 年代車身設(shè)計(jì)師要兼顧動力性、排污性及經(jīng)濟(jì)性等多方面的要求。隨著電子技術(shù)的廣泛使用，結(jié)構(gòu)緊奏強(qiáng)度高的流線型轎車現(xiàn)已大量行駛在道路上。展望未來，進(jìn)入 21 世紀(jì)后，各種具有鮮明個(gè)性特征、多姿多采風(fēng)格各異的轎車將會展當(dāng)下世人

46、面前。當(dāng)代轎車車身已由傳統(tǒng)的車駕式結(jié)構(gòu)向整體無架結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)化，這是壹種緣于飛機(jī)的應(yīng)力薄殼結(jié)構(gòu)，質(zhì)輕而強(qiáng)度非常高。和車架式車身相比， 重量減輕了 400KG 之上， 而車身內(nèi)部空間切絲毫未減少， 甚至仍有擴(kuò)大。 現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)師有了更優(yōu)質(zhì)的材料和加工手段可選用，如超輕型高強(qiáng)度薄板鋼材、合金鋁材和各式塑料件，先進(jìn)的加工工藝如三維激光加工等。當(dāng)然現(xiàn)代車身也被要求具有高得多的防撞抗沖擊的能力，以及更嚴(yán)的清潔性，舒適性和智能性的要求，且要求給人以更美的藝術(shù)感受。總之，汽車車身是設(shè)計(jì)師的語言和藝術(shù)品，也是設(shè)計(jì)水準(zhǔn)的最高檢驗(yàn)。車身設(shè)計(jì)造型涉及諸如空氣動力學(xué)，人體工程學(xué)、制造工藝學(xué)、美學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、材

47、料學(xué)等等學(xué)科，它是壹種技術(shù)和勞動密集型相結(jié)合的產(chǎn)品，它的制造成本約占汽車總成本的壹半，其設(shè)計(jì)成本比重在整車總設(shè)計(jì)中已屬最大頭，所以車身設(shè)計(jì)成為制約著汽車制造和新車型開發(fā)的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)車身時(shí)，首先想到的是如何處理各神曲率不同的復(fù)雜空間曲面， 涉及曲面的建模、 編輯、裁剪及平滑連接過渡等問題。過去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程壹般分為初步設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確技術(shù)設(shè)好倆個(gè)過程，需經(jīng)歷1:5 小油泥模型、等尺寸油泥模型及樣車制造等階段。其中仍必須經(jīng)過多次的模型和實(shí)車的風(fēng)洞阻力試驗(yàn)，工作極其繁瑣艱辛，周期長達(dá)5年甚至更長，同時(shí)存在開發(fā)成本高、產(chǎn)品通用化系列化程度低和積累誤差大等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)的技術(shù)進(jìn)步和廣泛使用，在車身設(shè)計(jì)中現(xiàn)已

48、大量使用功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，如曲面造型能力很強(qiáng)的美國計(jì)算機(jī)UG 軟件系統(tǒng)，就為車身進(jìn)行CAD/CAE/CAM 設(shè)計(jì)提供了極良好的基礎(chǔ)。FEM 有限元的車身設(shè)計(jì)FEM ( FINITEELEMENTMODE ) 有限元法是壹種隨計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步而發(fā)展起來的計(jì)算方法，對分析復(fù)雜的幾何形狀受力情況和約束情況進(jìn)行較大簡化后再粗略估算，和實(shí)際情況有較大差別。 FEM 在車身設(shè)計(jì)上的應(yīng)用， 是先將車身剖分成由有限個(gè)單元組成的數(shù)以千百計(jì)的離散組合體，再運(yùn)用力學(xué)原理分析每個(gè)單元的受力特性，然后組集成各個(gè)單元的特性，從而得到車身的應(yīng)力場和具能有效的分析計(jì)算及模擬車身的實(shí)際受力和結(jié)構(gòu)形狀的變化，以及被約束的情況等。

49、由于有元法計(jì)算精確，計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際，早在50 年代就開始應(yīng)用于飛機(jī)的設(shè)計(jì)，取得了很成功的經(jīng)驗(yàn)，后來很快推廣到汽車車身及零部件的設(shè)計(jì)中。目前FEM 技術(shù)無論在理論研究上或?qū)嵺`指導(dǎo)方面都發(fā)展到成熟的階段，它在處理大型等距離微機(jī)化及增強(qiáng)前后處理能力方面，以及在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智能型有限元自動估算誤差功能等都有了較大的進(jìn)展。在 FEM 設(shè)計(jì)過程中，轎車車身可按簡化結(jié)構(gòu)建模，如車身可按簡化結(jié)構(gòu)建模，如車身上可 A 、 B 柱類件均是由若干個(gè)零部件圍成的承載結(jié)構(gòu)，可簡化為梁薄殼結(jié)構(gòu)單元；車頂蓋和地板等板狀支承結(jié)構(gòu)，可簡化為板殼結(jié)構(gòu)單元；它們靠壹種稱之為彈性件來連結(jié)。由于各結(jié)構(gòu)元屬細(xì)分法取得，則壹個(gè)車身可簡

50、化為成千個(gè)單位件和節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成，以此建立有限元車身力學(xué)模型。 FEM 的造型設(shè)計(jì)倆種，壹般可分為概設(shè)計(jì)、過程設(shè)計(jì)及準(zhǔn)確設(shè)計(jì)三個(gè)階段，和之相對應(yīng)要建立三個(gè)FEM 模型。概念設(shè)計(jì)階段也稱簡單FEM ，其任務(wù)是根據(jù)車身總體設(shè)計(jì)思想和預(yù)期使用條件，經(jīng)過粗略有限元模擬以取得對下步設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用和取得相關(guān)數(shù)據(jù)，它對計(jì)算機(jī)的條件和計(jì)算時(shí)間都要求較低，可快帶獲取計(jì)算結(jié)果。過程FEM 階段的任務(wù)是根據(jù)上步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、完成對零部件的設(shè)計(jì)、修改和取舍。準(zhǔn)確 FEM 的意義在于經(jīng)過實(shí)車試驗(yàn)后數(shù)據(jù)經(jīng)反復(fù)修改以確定出吻合的準(zhǔn)確 FEM ， 且可根據(jù)市場反饋意見， 進(jìn)行快速局部修改，且建立對車身動力學(xué)如碰撞響應(yīng)的有限元模型。

51、這里必須強(qiáng)調(diào)的是， 在車身設(shè)計(jì)的全過程中，概念設(shè)計(jì)的作用十分重要，通過概念設(shè)計(jì)就基本上確定車身的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)，直接影響后續(xù)設(shè)計(jì)的正確和周期，減少重復(fù)設(shè)計(jì)，而且概念設(shè)計(jì)成本約占總設(shè)計(jì)成本的 70% ，對整車成本構(gòu)成的比重較大。導(dǎo)流式車身造型設(shè)計(jì)從汽車行駛速度造成的空氣阻力來見，汽車的百年發(fā)展史，其實(shí)質(zhì)就是汽車如何克服氣動阻力的發(fā)展過程，車身的造型進(jìn)步則生動的演繹著這個(gè)變化經(jīng)歷。能夠毫不夸張地說，在和氣動阻力作斗爭過程中推動了汽車車身的進(jìn)步和開發(fā)。從最初的箱式車身發(fā)展到四十年代的甲殼式車身，就是得到當(dāng)代空氣動力學(xué)在飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)應(yīng)用中的啟示而開發(fā)出來的，其氣動阻力系數(shù)比箱式車身大幅度的下降了 15-20 百分點(diǎn)，達(dá)到 0、 45-0、 5 的水平，把車速壹下子解放到 60-70km/h 。但隨著車速進(jìn)壹步提高，發(fā)現(xiàn)凸起的甲殼蟲車身尾部，在汽車行駛時(shí)將會形成較大的旋渦流區(qū)，使汽車不適宜作高速行駛，不過在當(dāng)時(shí)這已經(jīng)是壹個(gè)很大的飛躍了。隨后幾十年的技術(shù)進(jìn)步，轎車車身跨越了 船形車身的時(shí)代而演變到后來較低矮的魚脊型 車身（圖二） 。由于汽車的質(zhì)心下降，車身的外曲面十分流暢，這使得車身的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，抗側(cè)風(fēng)能力亦得提高，尾部旋渦區(qū)域明顯減小，直到當(dāng)今的大多數(shù)轎車車身仍基本上是沿用這種造型。隨著轎車更高性能的要求和行駛速度更進(jìn)壹步提高，四處流逸的空氣流在車