汽車造型及設(shè)計

1、2汽車造型設(shè)計的技術(shù)基礎(chǔ)目目錄錄2.12.1汽車車身結(jié)構(gòu)汽車車身結(jié)構(gòu)2.22.2人機(jī)工程學(xué)基礎(chǔ)人機(jī)工程學(xué)基礎(chǔ)2.32.3空氣動力學(xué)基礎(chǔ)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)2.42.4材料與工藝材料與工藝2.12.1汽車車身結(jié)構(gòu)汽車車身結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品設(shè)計的前提是必須了解該產(chǎn)品的典型結(jié)構(gòu)，否則造型設(shè)計就成了虛無縹緲的空想。汽車設(shè)計也是如此，本節(jié)主要對轎車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要分析，這是汽車造型設(shè)計的重要基礎(chǔ)。（1 1）發(fā)動機(jī)前置發(fā)動機(jī)前置前置后驅(qū)：即發(fā)動機(jī)前置、后輪驅(qū)動，這是一種最傳統(tǒng)的驅(qū)動形式。大多數(shù)貨車、部分高級轎車和部分客車都采用這種驅(qū)動形式，但采用該形式的小型車很少。前置前驅(qū)：即發(fā)動機(jī)前置、前輪驅(qū)動。貨車和大客車基本上不

2、采用該形式。全輪驅(qū)動：全輪驅(qū)動在吉普車和越野車上運用較多，最近也有部分新式轎車采用了全輪驅(qū)動形式（圖2-1）。 2.1.1 2.1.1 汽車布置形汽車布置形式式 轎車車身的布置在很大程度上受底盤布置形式的制約。常見的車身布置形式有發(fā)動機(jī)前置與發(fā)動機(jī)后置兩種形式，其中發(fā)動機(jī)前置又包括前置前驅(qū)、前置后驅(qū)和全輪驅(qū)動，發(fā)動機(jī)后置一般采用后置后驅(qū)的形式。圖2-1全輪驅(qū)動 2.1.1 2.1.1 汽車布置形式汽車布置形式（2）發(fā)動機(jī)后置）發(fā)動機(jī)后置 發(fā)動機(jī)后置的主要形式是后置后驅(qū)。早期廣泛應(yīng)用在微型車上，現(xiàn)在多應(yīng)用在大客車上，轎車上很少使用。優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊，沒有沉重的傳動軸，也沒有復(fù)雜的前輪轉(zhuǎn)向兼驅(qū)動結(jié)

3、構(gòu)。缺點是：后軸負(fù)荷較大，在操控性方面略差。 在實際設(shè)計中應(yīng)根據(jù)汽車的類型和用途合理選用驅(qū)動形式。通常來說，以動力性為主的貨車常采用傳統(tǒng)的前置后驅(qū)的驅(qū)動形式；強(qiáng)調(diào)低地板、結(jié)構(gòu)緊湊和操縱穩(wěn)定性的轎車，常采用前置前驅(qū)的驅(qū)動形式；注重車廂內(nèi)面積利用率和低地板的客車傾向于采用后置后驅(qū)的驅(qū)動形式；而強(qiáng)調(diào)越野性的車型，應(yīng)優(yōu)先選用全輪驅(qū)動的布置形式。 2.1.2 2.1.2 汽車承載類型汽車承載類型 汽車車身的作用主要是保護(hù)駕駛員以及構(gòu)成良好的空氣力學(xué)環(huán)境。好的車身不僅能帶來更佳的性能，也能體現(xiàn)出車主的個性。汽車車身結(jié)構(gòu)從形式上說，主要分為非承載式和承載式兩種。非承載式車身和承載式車身按照有無剛性車架劃分。

4、 車架就是支承車身的基礎(chǔ)構(gòu)件，一般稱為底盤大梁架，發(fā)動機(jī)、變速器、轉(zhuǎn)向器及車身部分都固定其上。車架有邊梁式、鋼管式等形式，其中邊梁式是采用最廣泛的一種車架。（1）承載式車身）承載式車身承載式車身也稱無車架式車身。它沒有剛性車架，只是加強(qiáng)了車頭、側(cè)圍、車尾、地板等部位，以及發(fā)動機(jī)、前后懸架、傳動系統(tǒng)的一部分總成部件在車身上的連接強(qiáng)度。車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)。大部分轎車都采用這種車身結(jié)構(gòu)。（2）半承載式車身）半承載式車身半承載式車身的特點是車身與車架用螺釘連接、鉚接或焊接等方法剛性地連接，是介于非承載式車身和承載式車身之間的車身結(jié)構(gòu)。 2.1.2 2.1.2 汽車承載類型汽車承

5、載類型（3）非承載式車身）非承載式車身 非承載式車身是車身與車架通過彈簧或橡膠墊作柔性連接。非承載式車身的汽車有剛性車架，又稱底盤大梁架。車身對車架的加固作用不大，大部分載荷主要由車架承受，車身主要承受本身的重力、承載的客貨的重力及汽車行駛時產(chǎn)生的各種阻力。而發(fā)動機(jī)及底盤各部件的重力以及汽車行駛時由路面通過懸架傳來的力則由車架承受。 非承載式車身和承載式車身都有優(yōu)缺點，使用在不同用途的汽車上。 一般而言，非承載式車身用在貨車、客車和越野車上；承載式車身用在轎車上，現(xiàn)在一些客車也采用這種形式。 2.1.32.1.3汽車造型主要參數(shù)圖解汽車造型主要參數(shù)圖解 汽車的整車尺寸（圖2-2）也稱外形尺寸或

6、外廓尺寸。這些尺寸參數(shù)直接影響汽車的機(jī)動性、操縱性、舒適性、平順性和通過性等性能。A.高度；B.軸距；C.車身總長度；D.輪胎外徑；E.接近角；F.離去角；G.前懸；H.后懸；I.輪距；J.最大寬度圖2-2 汽車的整體尺寸 2.1.3 2.1.3汽車造型主要參數(shù)圖汽車造型主要參數(shù)圖解解（1）車身總長度）車身總長度 總長度是垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面，并分別抵靠在汽車前、后最外端凸出部位的兩垂面之間的距離，即沿著汽車前進(jìn)的方向，最前端到最后端的距離。總長度是對汽車的用途、功能影響最大的參數(shù)。（2）最大寬度）最大寬度 最大寬度是指平行于車輛縱向?qū)ΨQ平面，并分別抵靠車輛兩側(cè)固定凸出部位的兩平面之間的距離

7、，即汽車最左端到最右端的距離。（3）高度）高度 高度是車輛支撐平面與車輛最高凸出部位相抵靠的水平面之間的距離，即從地面到汽車最高點的距離（通常指汽車在空載加滿燃料和冷卻液情況下的高度）。車身高度直接影響車的重心、操控性和空間。（4）軸距）軸距 軸距是通過車輛同一側(cè)相鄰兩車輪的中點，并垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的兩條垂線之間的距離，即汽車前軸中心到后軸中心的距離。軸距的長短直接影響汽車的長度和乘坐空間的舒適性。（5）輪距）輪距輪距是車輪在地面上留下的軌跡的中心線之間的距離。如果車軸的兩端是雙車輪時，輪距是雙車輪兩個中心平面之間的距離。汽車的輪距直接影響汽車的總寬、機(jī)動性以及橫向穩(wěn)定性。 2.1.3

8、2.1.3汽車造型主要參數(shù)圖解汽車造型主要參數(shù)圖解（6）前懸）前懸 前懸是通過兩前輪中心的垂面與抵靠在車輛最前端（包括任何固定在車輛前部的剛性部件）并垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的垂面之間的距離，即汽車前輪中心到汽車最前端的水平距離。（7）后懸）后懸 后懸是通過車輛最后車輪軸線的垂面與抵靠在車輛最后端并垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的垂面之間的距離。后懸的長度主要決定于車廂的長度、軸距和軸荷分配的情況。（8）最小離地間隙）最小離地間隙 最小離地間隙，也稱離地距，是地面到中間區(qū)域內(nèi)最低點之間的距離。汽車上離地間隙最小的部位通常有：前、后橋殼，發(fā)動機(jī)防刮板，消音器等。（9）接近角）接近角 接近角是水平面與切于前

9、輪輪胎外緣（靜載）平面之間的最大夾角。前軸前面任何固定在車輛上的剛性部件都不得在此平面的下方。（10）離去角）離去角 離去角是水平面與切于車輛最后車輪輪胎外緣（靜載）平面之間的最大夾角。位于最后車輪后面的任何固定在車輛上的剛性部件都不得在此平面的下方。 2.1.4 2.1.4車身主要構(gòu)件圖解車身主要構(gòu)件圖解 轎車車身是指車身覆蓋件焊接或鉚接在車身骨架上形成的完整殼體，由車身焊接總成（又稱為白車身）及其附件組成，具體包括地板、頂蓋、前后圍板、側(cè)圍板（包括立柱）等幾個子總成。以下主要介紹與汽車造型設(shè)計密切相關(guān)的幾個重要車身造型構(gòu)件（圖2-3）。A.發(fā)動機(jī)罩；B.A柱；C.前擋風(fēng)玻璃；D.前擋風(fēng)玻璃

10、頂；E.B柱；F.頂蓋；G.后擋風(fēng)玻璃頂；H.C柱；I.后擋風(fēng)玻璃；J.行李艙蓋；K.后車燈；L.翼子板；M.后保險杠；N.側(cè)裙；O.前保險杠；P.進(jìn)氣格柵；Q.前車燈圖2-3 車身造型構(gòu)件 2.1.4 2.1.4車身主要構(gòu)件圖解車身主要構(gòu)件圖解（1）發(fā)動機(jī)罩）發(fā)動機(jī)罩 發(fā)動機(jī)罩屬于車身覆蓋件，是最醒目的車身構(gòu)件，其主要功能是保護(hù)發(fā)動機(jī)，覆蓋發(fā)動機(jī)艙。發(fā)動機(jī)罩在結(jié)構(gòu)上一般由外板和內(nèi)板組成，中間夾以隔熱材料，內(nèi)板起到增強(qiáng)剛性的作用，其幾何形狀由廠家選取，基本上是骨架形式。（2）頂蓋）頂蓋 汽車頂蓋同樣屬于車身覆蓋件，其主要功能是遮風(fēng)擋雨，還能使整車形成箱體結(jié)構(gòu)，增加車身的剛性，提高汽車的安全性能

11、。（3）行李艙蓋）行李艙蓋 常見的兩廂轎車與三廂轎車的行李艙蓋設(shè)計略有不同，兩廂車的行李艙蓋一直向上延伸包括了后擋風(fēng)玻璃，這樣設(shè)計增大了開口空間，可以容納更大尺寸的物品。（4）翼子板）翼子板 翼子板是遮蓋車輪的車身外覆蓋件，主要功能是在汽車行駛過程中，防止被車輪卷起的砂石、泥漿濺到車廂底部（圖2-4）。圖2-4 福特老爺車的翼子板 2.1.4 2.1.4車身主要構(gòu)件圖解車身主要構(gòu)件圖解（5）立柱）立柱 立柱是指汽車車頂與車身之間的柱子，轎車一般有六根，從前往后依次為一對A柱（前柱）、一對B柱（中柱）和一對C柱（后柱）。A柱、B柱與C柱都是支撐車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要部分。圖2-5 Volvo鏤空的A

12、柱設(shè)計（6）車門車門 轎車車門一般由門體、車門附件和內(nèi)飾蓋板三部分組成，要求密封性好、防水、防塵、隔音。 2.1.4 2.1.4車身主要構(gòu)件圖解車身主要構(gòu)件圖解 在現(xiàn)有的汽車當(dāng)中，車門的形式是多種多樣的，根據(jù)車門的開啟方式可分為順開式車門、逆開式車門、水平移動式車門、上掀式車門、折疊式車門等（圖2-6）。圖2-6 各種車門類型 2.1.4 2.1.4車身主要構(gòu)件圖解車身主要構(gòu)件圖解（7）保險杠）保險杠 汽車保險杠是汽車受到?jīng)_撞時，吸收和緩和外界沖擊力，防護(hù)車身前后部的安全裝置。 早期的保險杠是以金屬材料為主的獨立部件，用鋼板沖壓成U形槽鋼，表面鍍鉻，與車架縱梁鉚接或焊接在一起，與車身有一段較大

13、的間隙。 塑料保險杠的材料主要是聚酯系和聚丙烯系兩類，采用注射成型而制造。近年來還出現(xiàn)了一種名為聚碳酯系的塑料，可摻進(jìn)合金成分，采用合金注射成型方法制造。（8）車燈）車燈 車燈是汽車上的照明、指示和警示裝置，可分為前車燈、后車燈、轉(zhuǎn)向燈、車牌照明燈等。 車燈的功能與結(jié)構(gòu)對造型的限制較小，是設(shè)計師最容易發(fā)揮的部件之一，一些造型獨特的汽車設(shè)計往往就是將車燈作為重要的造型特征而塑造，還有一些汽車企業(yè)也將車燈的識別特征作為其產(chǎn)品識別的一項重要內(nèi)容而長期保留與演化。例如寶馬轎車無論是3系列、5系列、7系列還是X系列，雙圓形照明燈（圖2-7）已成為其造型設(shè)計的重要DNA之一。 2.1.4 2.1.4車身主

14、要構(gòu)件圖解車身主要構(gòu)件圖解圖2-7 寶馬轎車車燈識別特征（9）后視鏡）后視鏡 后視鏡設(shè)計的關(guān)鍵是視界問題，也就是指通過鏡面能看到的范圍，業(yè)界稱之為視界三要素，即駕駛者眼睛與后視鏡的距離、后視鏡的尺寸大小、后視鏡的曲率半徑。 后視鏡的造型設(shè)計要與整車的設(shè)計風(fēng)格保持一致，同時還應(yīng)充分考慮空氣動力學(xué)的要求，外形盡量使用圓滑的形態(tài)以減小風(fēng)阻。 2.1.4 2.1.4車身主要構(gòu)件圖解車身主要構(gòu)件圖解（10）進(jìn)氣格柵）進(jìn)氣格柵 進(jìn)氣格柵對散熱器的氣流進(jìn)行導(dǎo)流和整流，以保證其散熱效果。它是汽車前臉的重要組成部分，與其他部分儀器構(gòu)成了汽車前部的藝術(shù)面貌。（11）擋風(fēng)玻璃）擋風(fēng)玻璃 擋風(fēng)玻璃包括前擋風(fēng)玻璃、側(cè)窗

15、玻璃和后擋風(fēng)玻璃，直接關(guān)系到汽車的安全性能、外觀造型和車內(nèi)舒適性。（12）牌照板）牌照板 牌照板被放置在汽車的前后兩端，板的設(shè)計應(yīng)符合白天眼睛的讀取或晚上電子設(shè)備的讀取。（13）排氣管）排氣管 排氣管安裝于發(fā)動機(jī)排氣歧管和消聲器之間，使整個排氣系統(tǒng)呈撓性連接，從而起到減震降噪、方便安裝和延長排氣消聲系統(tǒng)壽命的作用。 2.1.4 2.1.4車身主要構(gòu)件圖解車身主要構(gòu)件圖解（14）車頂天窗）車頂天窗 汽車車頂天窗是利用負(fù)壓換氣的原理，依靠汽車行駛時氣流在車頂快速流動形成車內(nèi)的負(fù)壓，將車內(nèi)污濁的空氣抽出。（15）側(cè)裙）側(cè)裙 側(cè)裙為地板以下的側(cè)圍，也指改裝車下部的裙?fàn)罡采w件。（16）鍍鉻飾條）鍍鉻飾條

16、 汽車鍍鉻飾條有強(qiáng)調(diào)汽車的動感、作為兩種色彩的分界等幾個作用。（17）迎賓踏板）迎賓踏板 迎賓踏板是一種用于裝飾汽車門檻部位，起到保護(hù)車體、美化車體作用的汽車配件。（18）輪眉）輪眉 輪眉是汽車的裝飾件，一般裝在輪轂外的翼子板上起裝飾和擋泥的作用。輪眉的幅度是根據(jù)輪鼓包來定的，主要出于裝飾作用及駕駛者的個性化需求而裝備。同時，出于空氣動力學(xué)的考慮，輪眉同樣有減少阻力的作用。 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件如圖內(nèi)飾主要構(gòu)件如圖2-8、圖、圖2-9所示。所示。A.方向盤；B.儀表板；C.導(dǎo)航器；D.空調(diào)出風(fēng)口；E.儀表臺；F.門內(nèi)飾板；G.手套箱；H.中控面板區(qū)

17、及中控臺；I.膝蓋擋板；J.安全氣囊圖2-9 內(nèi)飾部件說明 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解A.方向盤；B.儀表板；C.導(dǎo)航器；D.空調(diào)出風(fēng)口；E.儀表臺；F.門內(nèi)飾板；G.手套箱；H.中控面板區(qū)及中控臺；I.膝蓋擋板；J.安全氣囊圖2-9 內(nèi)飾部件說明 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解（1）儀表臺及副儀表臺）儀表臺及副儀表臺 儀表臺也稱儀表板總成，是內(nèi)飾很重要、也是結(jié)構(gòu)和制造工藝最復(fù)雜的組件之一，位于前排座椅和前擋風(fēng)玻璃之間。 由于儀表臺直接面對駕駛員或者乘客，與座椅、安全氣囊等一起保護(hù)著人員的安全，是車廂內(nèi)最引人注目的部分，直接影響駕乘人員對內(nèi)飾

18、的評價，因此對它的造型、質(zhì)感、舒適性以及對成員的保護(hù)方面都有較高的要求。（2）中控面板區(qū)及中控臺）中控面板區(qū)及中控臺 中控面板（圖2-10）是位于儀表板中央?yún)^(qū)域、遮蓋電子或空調(diào)零件安裝結(jié)構(gòu)的飾板。中控臺就是方向盤右側(cè)、駕駛艙中間部分前面的控制面板，集中了汽車除駕駛之外的大部分控制按鈕。圖2-10 中控面板區(qū)及中控臺中控面板區(qū)及中控臺 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解（3）方向盤）方向盤 方向盤的功能，首先是實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的操作機(jī)構(gòu)，駕駛員通過直接操作方向盤來實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向運動；第二，方向盤也屬于安全件. 在設(shè)計方向盤時，一般要從性能、人機(jī)工程、外觀配合幾個方面進(jìn)行考慮。（4）儀

19、表板）儀表板 儀表板（圖2-11）位于駕駛員正前方，上面一般配有行駛里程表、車速里程表、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表、燃油表以及警告燈等燈光信號指示燈等。圖2-11 儀表板儀表板 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解（5）排擋桿）排擋桿 傳統(tǒng)上，接續(xù)在中控臺后方的，就是負(fù)責(zé)傳輸引擎動力的排擋桿（圖2-12）。圖2-12 排擋桿（6）手剎）手剎 汽車手剎是車輛制動系統(tǒng)的輔助制動系統(tǒng)，主要用于停車時防止車輛自行溜車。其原理是控制后輪的制動，而不控制前輪。（7）扶手箱）扶手箱/肘靠肘靠 扶手箱分為旋轉(zhuǎn)型和滑動型兩種。（8）遮陽板）遮陽板 遮陽板總成（圖2-13）給駕駛員和乘客提供了一道可以調(diào)節(jié)的用

20、于擋住太陽光和刺眼光線的屏障。般在基板上可以附加很多其他功能，比如化妝鏡、票夾、地圖袋、可折疊加長板和側(cè)抽板等。圖2-13 遮陽板 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解（9）安全氣囊）安全氣囊安全氣囊（圖2-14）是避免乘員與汽車內(nèi)構(gòu)件發(fā)生直接碰撞的有效手段，目前主要有防正撞和防側(cè)撞（含翻車）氣囊兩大類。圖2-14 安全氣囊（10）出風(fēng)口出風(fēng)口（圖2-15）是調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)吹往車內(nèi)的風(fēng)流方向的零件，一般包括前導(dǎo)風(fēng)葉片、后導(dǎo)風(fēng)葉片、出風(fēng)口座、風(fēng)門葉片、旋鈕開關(guān)總成。圖2-15 空調(diào)出風(fēng)口 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解（11）手套箱）手套箱 手套箱（圖2-

21、16）是儀表板系統(tǒng)的主要部件之一，一般位于儀表板乘員一側(cè)的中下位置，主要起到存放物品以及保護(hù)乘員膝部的作用。圖2-16 手套箱（12）儀表罩）儀表罩 儀表罩（圖2-17）是位于儀表處、遮蓋儀表安裝結(jié)構(gòu)的飾板。汽車儀表由于有維修要求，需要在車內(nèi)對其進(jìn)行安裝與拆卸；同時由于儀表有一定的質(zhì)量，需通過螺釘固定連接到儀表板本體及儀表板橫梁上，為了遮蓋由此產(chǎn)生的螺釘頭以及維修所需的不美觀的空間間隙，因而設(shè)計儀表罩。圖2-17 儀表罩 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解（13）內(nèi)門飾板）內(nèi)門飾板 門飾板（圖2-18）的主要功能是包覆金屬門板，提供優(yōu)美外觀，并滿足人機(jī)工程、舒適性、功能性和

22、方便性等要求。圖2-18 門飾板 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解（14）座椅）座椅 座椅系統(tǒng)（圖2-19圖2-21）是用來在車內(nèi)給駕乘者支撐，并且在保證方便進(jìn)出和駕駛操作的前提下對駕乘者提供有效的約束。座椅系統(tǒng)應(yīng)該提供駕乘者預(yù)期的可調(diào)節(jié)性和長途駕駛的舒適感。圖2-19 汽車座椅布置1.面料；2.泡沫；3.頭枕；4.結(jié)構(gòu)和懸架；5.塑料裝飾；6.與地板間的滑軌、操縱等機(jī)構(gòu)左側(cè)為聚氨酯發(fā)泡墊，右側(cè)為棕櫚纖維覆蓋橡膠圖2-21 座椅面料及填充物圖2-20 座椅結(jié)構(gòu) 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解（15）門內(nèi)扶手）門內(nèi)扶手 門內(nèi)扶手的形式可以分為整體式和

23、分離式兩種。整體式扶手一般與門飾板或嵌飾板一起成型。（16）安全帶）安全帶 汽車座椅安全帶（圖2-22）是重要的乘員約束系統(tǒng)配置之一，在減輕碰撞事故中乘員的傷害程度方面起著重要的作用。圖2-22 安全帶結(jié)構(gòu) 2.1.5 2.1.5內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解內(nèi)飾主要構(gòu)件圖解 (17) 內(nèi)頂蓋內(nèi)頂蓋 內(nèi)頂蓋（圖2-23）通常由織物或仿皮革（通常是PVC）組成，與車體內(nèi)頂縫合連接，車體內(nèi)頂蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可通過金屬線材，有時也填充棉質(zhì)或海綿材料等材料體現(xiàn)柔軟的感覺。圖2-23 內(nèi)頂蓋2.2人機(jī)工程學(xué)基礎(chǔ)人機(jī)工程學(xué)基礎(chǔ) 2.2.1 2.2.1人機(jī)工程學(xué)概述人機(jī)工程學(xué)概述（1）人機(jī)工程學(xué)的定義）人機(jī)工程學(xué)的定義 人機(jī)

24、工程學(xué)是從20 世紀(jì)50 年代開始迅速發(fā)展起來的新興邊緣學(xué)科, 它是從人的生理和心理特點出發(fā), 研究“人機(jī)環(huán)境”系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系和相互作用的規(guī)律,為解決該系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論和方法的科學(xué)。（2）汽車人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容）汽車人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容 汽車人機(jī)工程學(xué)主要研究“人汽車環(huán)境”系統(tǒng)中人、汽車、環(huán)境的關(guān)系以及該系統(tǒng)中人的效能、健康、舒適性等問題。人機(jī)工程學(xué)問題是汽車造型設(shè)計中的重點和難點，汽車人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容涉及多個學(xué)科。（3）汽車界面設(shè)計）汽車界面設(shè)計 人與機(jī)器共同工作，人有人的特性，機(jī)器有機(jī)器的特性，要設(shè)計出能最大限度與人協(xié)調(diào)工作的機(jī)器，就要充分研究兩

25、者的特性，這樣才能設(shè)計出良好的人機(jī)系統(tǒng)。人機(jī)工程學(xué)在對人的特性進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上設(shè)定了一系列的設(shè)計準(zhǔn)則，用來指導(dǎo)機(jī)器產(chǎn)品的設(shè)計，主要是人和機(jī)器之間的界面設(shè)計，其中與汽車設(shè)計相關(guān)的主要有：基于人體感官的界面設(shè)計基于人體感官的界面設(shè)計基于人體形態(tài)的界面設(shè)計基于人體形態(tài)的界面設(shè)計基于力特性的界面設(shè)計基于力特性的界面設(shè)計基于人腦特性的界面設(shè)計基于人腦特性的界面設(shè)計 2.2.1 2.2.1人機(jī)工程學(xué)概述人機(jī)工程學(xué)概述（4）汽車人機(jī)工程的應(yīng)用前景）汽車人機(jī)工程的應(yīng)用前景可以毫不夸張地說，現(xiàn)代社會中，凡是成功的機(jī)器產(chǎn)品，都不能缺少人機(jī)工程學(xué)的理念。隨著數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用的不斷深入，人機(jī)工程應(yīng)用在汽車設(shè)計中的方

26、法也更加精確，人機(jī)工程學(xué)將更注重人的信息處理能力，更注重“人機(jī)環(huán)境”的完整研究，并運用系統(tǒng)論、信息論等新興科學(xué)來研究這個新的系統(tǒng)，以創(chuàng)造出更適合于人類使用的汽車，使人機(jī)系統(tǒng)的綜合效能達(dá)到最佳水平。 2.2.2 2.2.2汽車人機(jī)布置汽車人機(jī)布置 在汽車的開發(fā)設(shè)計中，人機(jī)工程設(shè)計與車內(nèi)空間的確定占有重要地位，必須在汽車的開發(fā)設(shè)計中，人機(jī)工程設(shè)計與車內(nèi)空間的確定占有重要地位，必須根據(jù)新產(chǎn)品的實際情況進(jìn)行合理的布置設(shè)計。汽車的設(shè)計開發(fā)，必須圍繞以人為根據(jù)新產(chǎn)品的實際情況進(jìn)行合理的布置設(shè)計。汽車的設(shè)計開發(fā)，必須圍繞以人為中心的人性化前提展開。因此，汽車人機(jī)工程設(shè)計的任務(wù)就是開發(fā)出使駕駛者感中心的人性化

27、前提展開。因此，汽車人機(jī)工程設(shè)計的任務(wù)就是開發(fā)出使駕駛者感到操縱方便、高效、不易疲勞，使乘坐者感到舒適、安全的汽車產(chǎn)品。到操縱方便、高效、不易疲勞，使乘坐者感到舒適、安全的汽車產(chǎn)品。（1）人體模板及百分位的應(yīng)用）人體模板及百分位的應(yīng)用 人體模板（圖2-24）是目前人機(jī)工程設(shè)計最常用的一種物理仿真模型。這種人體模板是根據(jù)人體測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和選擇而得到的標(biāo)準(zhǔn)人體尺寸。在汽車人機(jī)工程設(shè)計中，設(shè)計師根據(jù)設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計參數(shù)來選用適當(dāng)百分位的人體模板。圖2-24 美國標(biāo)準(zhǔn)SAE J826人體設(shè)計模板 2.2.2 2.2.2汽車人機(jī)布置汽車人機(jī)布置（2）汽車人機(jī)設(shè)計測量工具）汽車人機(jī)設(shè)計測量工具

28、汽車汽車H點裝置點裝置 H點，即胯點（hip point），指人體身軀與大腿的鉸接點，在人體模板中為髖關(guān)節(jié)。確定汽車車身或駕駛室內(nèi)部人機(jī)界面幾何尺寸關(guān)系時,常以此點作為人體的定位基準(zhǔn)。圖2-25 ETD公司開發(fā)的符合SAE標(biāo)準(zhǔn)的汽車H點裝置 目前,美國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求采用的是95百分位的SAE-3DM，歐洲法規(guī)要求采用的是50百分位的SAE-3DM，日本法規(guī)根據(jù)目的的不同要求采用50百分位的JSAE3DM或SAE-3DM。我國標(biāo)準(zhǔn)GB11559-89汽車室內(nèi)尺寸測量用三維H點模型要求與日本JSAE-3DM相同。 2.2.2 2.2.2汽車人機(jī)布置汽車人機(jī)布置H點二維人體模板點二維人體模板 汽車

29、車身設(shè)計中也采用H點二維人體設(shè)計模板，常用塑料板材等按1:1、1:5、1:10等比例制成，用于輔助設(shè)計制圖、乘員乘坐空間布置和測量、校核空間尺寸等。 常用的人體設(shè)計模板還有德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN33408定義的Kieler Puppe人體設(shè)計模板（圖2-26），寬度方向布置用人體設(shè)計模板，常常由汽車公司根據(jù)不同要求制定。圖2-26 Kieler Puppe人體設(shè)計模板 2.2.2 2.2.2汽車人機(jī)布置汽車人機(jī)布置汽車碰撞試驗用人體模型汽車碰撞試驗用人體模型 模擬人，又稱為標(biāo)準(zhǔn)假人或人體物理模型，在汽車碰撞試驗中替代真人，以便于技術(shù)人員分析汽車在碰撞瞬間的各項技術(shù)數(shù)據(jù)。最初，模擬人是用于飛機(jī)座椅彈

30、出試驗的。美國于1972年開發(fā)出了混合II型假人Hybrid II，并于1973年在FMVSS 208標(biāo)準(zhǔn)（乘員碰撞保護(hù)）中將Hybrid II 50th假人作為評定汽車碰撞試驗中乘員碰撞保護(hù)性能的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施。1976年美國對Hybrid II進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出了更接近人體特性的Hybrid III型假人（圖2-27）。 圖2-27 Hybrid III型模擬人 2.2.2 2.2.2汽車人機(jī)布置汽車人機(jī)布置 國際上至今已研制出許多種先進(jìn)的計算機(jī)仿真模型及商品化軟件,這些仿真模型中都包含有二維或三維的基于多體系統(tǒng)動力學(xué)的人體模型（CAL 3D和MADYMO 3D）（圖2-28）。 圖2-28 應(yīng)

31、用MADYMO仿真程序開發(fā)的人體模型 2.2.2 2.2.2汽車人機(jī)布置汽車人機(jī)布置（3）汽車座椅設(shè)計的人機(jī)分析）汽車座椅設(shè)計的人機(jī)分析 汽車中的座椅是影響駕駛與乘坐舒適程度的重要設(shè)施，而駕駛員的座椅就更為重要。舒適而操作方便的駕駛座椅可以減輕駕駛員的疲勞程度，降低故障的發(fā)生率。汽車駕駛員座椅設(shè)計的優(yōu)劣與否直接關(guān)系到駕駛質(zhì)量。汽車駕駛座椅人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計目的，就是使設(shè)計出來的座椅能夠滿足人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。 運用人機(jī)工程學(xué)原理研究汽車座椅，駕駛員及乘客具備良好坐姿的必要條件是將最適當(dāng)?shù)膲毫Ψ植加诟骷棺倒侵g的椎間盤上，并將最適當(dāng)、最均勻的靜負(fù)荷量分布于所附著的肌肉組織上。 人坐在座椅上最舒適的姿勢

32、，是臂部離開靠背略向前移動，上體胸肩部位與大腿下平面之間的夾角為115，使腰背肌肉放松，雙腿能舒適地擱置于地面，使腹部通向大腿的血管不受壓迫，血液正常循環(huán)，符合人體坐下休息時的生理要求（圖2-29）。圖2-29 用于調(diào)查坐姿舒適度的測試座椅 2.2.2 2.2.2汽車人機(jī)布置汽車人機(jī)布置 坐姿人體測量尺寸是座椅靜態(tài)尺寸設(shè)計的主要依據(jù)。與座椅設(shè)計相關(guān)的人體測量主要尺寸（圖2-30、圖2-31）有：坐著的高度；膝蓋的高度；坐著的臀部高度；肘高；大腿凈高；臀部至膝蓋的距離；臀部至小腿的距離；肘至肘的寬度；臀部寬度。圖2-31 美國標(biāo)準(zhǔn)SAE J826要求的車內(nèi)人體坐姿測量尺寸 除了要考慮座椅的舒適度

33、外，還要考慮其保證人的視野開闊，手部與方向盤的關(guān)系和角度、腿部與腳踏板的距離、腳和離合器、剎車的距離等（圖2-32）。圖2-32 腳踏板、方向盤等部件的人機(jī)尺寸要求圖2-30 與座椅設(shè)計相關(guān)的人體測量尺寸及百分位 2.2.2 2.2.2汽車人機(jī)布置汽車人機(jī)布置 現(xiàn)代汽車座椅的優(yōu)點有：駕駛員、副駕駛員座椅配有一套機(jī)械式咬合定位機(jī)構(gòu)，可向上拉動操縱桿，沿縱向（前后）調(diào)整座椅位置。如圖2-33所示，通過位于座椅外側(cè)操縱桿的“泵式運動”，可將座椅在高度方向上調(diào)到最理想位置。圖2-33座椅調(diào)整 缺點有：我國汽車大都是引進(jìn)國外的設(shè)計參數(shù)，對我國人民的身體情況考慮很少，隨著汽車消費量的增加，駕駛室中不符合人

34、機(jī)工程原理的缺點不斷顯現(xiàn)出來，成為影響駕駛員身體健康、發(fā)生車禍的隱患?，F(xiàn)在座椅雖然都有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，但也只能進(jìn)行有限的機(jī)械式調(diào)節(jié)。比如大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型轎車的腰靠部分只能進(jìn)行簡單的彈出和落下的操作，實現(xiàn)的作用僅僅是座椅腰靠有無的問題，并不能按照不同身高尺寸的脊椎特征來進(jìn)行高低調(diào)節(jié)。 2.2.3 2.2.3顯示裝置顯示裝置 顯示裝置的設(shè)計是汽車造型設(shè)計中人機(jī)工程學(xué)的重要問題，下面我們來看看在顯示裝置的設(shè)計是汽車造型設(shè)計中人機(jī)工程學(xué)的重要問題，下面我們來看看在顯示裝置設(shè)計中要關(guān)注哪些內(nèi)容。顯示裝置設(shè)計中要關(guān)注哪些內(nèi)容。（1）儀表的設(shè)計）儀表的設(shè)計儀表布局設(shè)計儀表布局設(shè)計儀表照明設(shè)計儀表照明設(shè)計（2）信號燈設(shè)

35、計）信號燈設(shè)計 對于汽車設(shè)計，信號燈主要用來指示汽車工作的一種狀態(tài)或要求信號燈的設(shè)計必須適合于它的使用目的和使用條件，保證信息傳遞的速度和質(zhì)量。 2.2.3 2.2.3操縱裝置操縱裝置 操縱裝置是指作業(yè)者用來改變機(jī)器狀態(tài)的裝置，其功能是將作業(yè)者的輸出指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器的輸入信號，是人機(jī)界面重要的組成部分。人發(fā)出的指令主要有兩種形式：四肢活動和聲音。汽車上的控制器大多數(shù)依靠人的手足來操縱，而手足操縱的實質(zhì)就是力與位移。（1）分類與設(shè)計原則）分類與設(shè)計原則 根據(jù)用力的大小可將操縱裝置分為兩類，按鍵、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、旋鈕等用手操縱的控制器屬于操縱力小的操縱裝置；手輪、操縱桿、油門等用手或腳操縱且用力較大的操縱

36、裝置屬于操縱力大的操縱裝置。 處理操縱裝置與操縱人的空間位置關(guān)系時可以參照以下設(shè)計原則：操縱裝置應(yīng)符合人體四肢的生理解剖結(jié)構(gòu)和功能。手和手指適合精確和迅速的操縱動作，手臂和腳適合用力較大、精度較低的操縱動作。用手操縱的操縱裝置應(yīng)容易定位和抓握，位置應(yīng)在肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)之間的空間，并完全可見。操縱裝置之間的距離應(yīng)適應(yīng)人體尺寸和控制活動的要求。手指操縱的操縱裝置之間的距離不得小于15毫米，手操縱的操縱裝置之間的距離不得小于50毫米。操縱裝置必須設(shè)計有一定的阻力和行程，防止誤操作。 2.2.3 2.2.3操縱裝置操縱裝置（2）與汽車有關(guān)的常用操縱裝置的人機(jī)設(shè)計原則）與汽車有關(guān)的常用操縱裝置的人機(jī)設(shè)計原

37、則按鍵按鍵 按鍵是一種用手或手指操作、所占面積較小的操縱裝置，可以用色彩和符號進(jìn)行有效編碼。 旋鈕旋鈕 根據(jù)其運動特性，旋鈕可分為連續(xù)轉(zhuǎn)動的旋鈕和定位轉(zhuǎn)動的旋鈕兩類。常見的旋鈕形態(tài)有圓形、箭頭形、復(fù)合形。保證操作時手感舒適、轉(zhuǎn)動靈敏是旋鈕設(shè)計的主要目的?？刂茥U控制桿 當(dāng)控制轉(zhuǎn)臂的長度超過50毫米，就可以稱之為控制桿或操縱桿。操縱桿的自由端裝有把手或手柄，另一端與機(jī)器的受控部件相連。足踏器足踏器 足踏器可分為直動式、擺動式和回轉(zhuǎn)式（包括單曲柄式和雙曲柄式）三種。對于操縱力較小的足踏器（如汽車的油門控制），其操縱力和操作阻力都較小，腳的重量應(yīng)主要落在地面或支撐面上，用前腳掌或腳尖控制踏板。2.3空

38、氣動力學(xué)基礎(chǔ)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)2.3.12.3.1空氣動力學(xué)四個發(fā)展階段空氣動力學(xué)四個發(fā)展階段（1）基本形狀化造型階段 從20世紀(jì)初期開始的人們從外形上注意了空氣動力特性.（2）流線型化造型階段 在這一階段人們開始用空氣動力學(xué)的觀點指導(dǎo)汽車造型。（3）車身細(xì)部優(yōu)化階段 到20世紀(jì)70年代，汽車空氣動力學(xué)進(jìn)入了最優(yōu)化階段。在這個階段，汽車空氣動力學(xué)設(shè)計的原則是首先進(jìn)行外形設(shè)計，然后對形體細(xì)部如圓角半徑、曲面弧度、斜度及擾流器等逐步或同時進(jìn)行修改，以防止氣流的分離現(xiàn)象發(fā)生及降低阻力，稱為“細(xì)部優(yōu)化法”。 （4）汽車造型的整體優(yōu)化階段 隨著空氣動力學(xué)基礎(chǔ)研究的不斷發(fā)展及風(fēng)洞試驗技術(shù)的發(fā)展，汽車空氣動力學(xué)

39、進(jìn)入了汽車造型的整體優(yōu)化階段。汽車整體優(yōu)化設(shè)計的方法是采用具有極低氣動阻力系數(shù)的優(yōu)秀空氣動力學(xué)設(shè)計的原型，在不改變其整體流場的條件下，使其逐步形成具有低氣動阻力系數(shù)的實車（圖2-34）。圖2-34 符合空氣動力學(xué)要求的汽車造型及底盤結(jié)構(gòu) 2.3.2 2.3.2汽車氣動造型設(shè)計規(guī)律汽車氣動造型設(shè)計規(guī)律 通過對歷史上各種符合空氣動力學(xué)的汽車?yán)硐朐煨偷难芯砍晒治?，我們可以總結(jié)出優(yōu)異的汽車氣動造型設(shè)計規(guī)律如下：（1）車頭設(shè)計）車頭設(shè)計 車頭設(shè)計中在滿足各方面要求的前提下盡可能地接近流線形狀，并獲得最小的車頭正面投影面積，這樣就能獲得較好的空氣動力學(xué)效果（圖2-35）。圖2-35 車頭空氣動力學(xué)測試（

40、2）發(fā)動機(jī)罩與擋風(fēng)玻璃設(shè)計）發(fā)動機(jī)罩與擋風(fēng)玻璃設(shè)計 風(fēng)洞試驗發(fā)現(xiàn)，擋風(fēng)玻璃與發(fā)動機(jī)罩的夾角越小，空氣動力學(xué)效果就越好，但是實際設(shè)計中，擋風(fēng)玻璃如果傾斜得太厲害，不僅不利于車內(nèi)乘坐空間的設(shè)計，還會影響駕駛員的視野，因此就必須尋找一個“性價比”最佳的夾角值。（圖2-36）。圖2-36 發(fā)動機(jī)罩及前擋風(fēng)空氣動力學(xué)測試 2.3.2 2.3.2汽車氣動造型設(shè)計規(guī)律汽車氣動造型設(shè)計規(guī)律（3）車頂造型）車頂造型 將車頂設(shè)計成一定的上鼓曲面，有利于氣流的順利流過，從而降低風(fēng)阻系數(shù)，功能上也有利于車內(nèi)人員頂部空間。但這在另外一方面卻帶來了汽車正投影面積的增加，又使風(fēng)阻變大。在實際設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮這兩方面矛盾的

41、因素，在滿足車內(nèi)空間要求的同時，選擇最佳氣動外形（圖2-37）。圖2-37 車頂空氣動力學(xué)測試（4）汽車后窗與后備箱設(shè)計）汽車后窗與后備箱設(shè)計眾所周知，在各種車型當(dāng)中，三廂轎車在我國的汽車消費市場最受歡迎。但從空氣動力學(xué)的角度分析，三廂造型的后窗與后備箱是氣動性能最差的區(qū)域。在實際設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)考慮減小后窗與水平面的夾角，提升后備箱的高度，從而減小尾渦區(qū)域，達(dá)到降低風(fēng)阻的目的（圖2-38）。圖2-38 后窗空氣動力學(xué)測試 2.3.2 2.3.2汽車氣動造型設(shè)計規(guī)律汽車氣動造型設(shè)計規(guī)律（5）車身側(cè)面設(shè)計）車身側(cè)面設(shè)計 由于車身側(cè)面外形彎曲，會使正面投影面積增大，所以不能盲目追求車身側(cè)面外形的彎曲。

42、（6）車尾擾流板）車尾擾流板 擾流板的作用主要是為了減少車輛尾部的氣動升力。利用擾流板的傾斜度，可以通過氣流運動產(chǎn)生向下的壓力，有效地提升了賽車的抓地性能。但由于擾流板是車身凸出的造型，同時也增加了風(fēng)阻，因此在實際設(shè)計時也要將這兩方面矛盾因素同時進(jìn)行考慮（圖2-39）。（7）最佳造型的設(shè)計規(guī)律最佳造型應(yīng)是以機(jī)械工程學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、空氣動力學(xué)和美學(xué)全面恰當(dāng)?shù)佤酆显谝黄鸩⒂歇毺仫L(fēng)格的造型。確定高速、安全、舒適的汽車外形，最重要的是如何減小氣動阻力和升力的影響，即空氣動力學(xué)的問題。機(jī)械工程學(xué)和人機(jī)工程學(xué)的因素雖然限定出汽車外形設(shè)計的邊界，然而空氣動力學(xué)的要求同時也為汽車外形的多樣變化打開了一扇門。圖

43、2-39 車尾擾流板空氣動力學(xué)測試 2.3.3 2.3.3汽車造型發(fā)展趨勢汽車造型發(fā)展趨勢 目前，車身造型作為汽車設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，受到汽車制造者前所未有的關(guān)注?，F(xiàn)代風(fēng)洞技術(shù)的發(fā)展以及計算機(jī)、數(shù)控機(jī)器在汽車車身設(shè)計中的應(yīng)用，為車身造型實現(xiàn)空氣動力性最優(yōu)化提供了有力保證。同時，新材料、新工藝在汽車車身上的應(yīng)用使汽車制造者以較少的投資實現(xiàn)產(chǎn)品的小批量、多梯化成為可能。面對日趨激烈的市場競爭，在充分滿足空氣動力性要求的前提下，車身造型更注重視覺效果，顯現(xiàn)出藝術(shù)化、多樣化和個性化的發(fā)展趨勢。一輛輛美輪美奐的車型應(yīng)運而生，或激烈浪漫，或古典含蓄，或粗獷豪放，最大限度地滿足不同年齡、不同層次的購車族的要

44、求?？梢灶A(yù)見，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展及個性化消費時代的到來，未來汽車的造型將更為平滑、流暢，富有個性，同時將向著更具簡潔、方便和快速性的方向發(fā)展。 為節(jié)能的需要，新動力車如電力汽車、太陽能、氫氣和風(fēng)力等多種能源汽車不斷出現(xiàn)，如德國奔馳公司設(shè)計的太陽能汽車、電瓶汽車等。此外，采用兼用太陽能與燃油、太陽能與電瓶、風(fēng)帆與發(fā)動機(jī)、風(fēng)力與發(fā)動機(jī)的技術(shù)是人類的智慧向沙漠和草原的挑戰(zhàn)。為使汽車脫離傳統(tǒng)的路面，諸如氣墊車、水陸兩用車以及高越野性汽車等多種車型不斷出現(xiàn)。 未來汽車將具備多種適應(yīng)能力和多種功能?？梢灶A(yù)見，為擺脫駕駛員的高度緊張狀態(tài)，電腦將廣泛地用于汽車的各個系統(tǒng)。新的發(fā)展要求設(shè)計師具有更豐富的想象力和

45、創(chuàng)造力，以創(chuàng)造出千變?nèi)f化的更簡潔、方便及快速的新車型。2.42.4材料與工藝材料與工藝2.4.12.4.1鋼板鋼板（1）材料特性）材料特性 車身最主要的材料是鋼板。鋼板零件的重量占轎車車身總成的60，占貨車駕駛室總成的45。 對于車身用鋼板的主要要求有：有好的沖壓性能和焊接性能，并且有防銹、防蝕能力以及良好的表面質(zhì)量。圖2-40 車身鋼架（2）鋼板零件的成型）鋼板零件的成型 大批量生產(chǎn)的車身零件都采用沖壓設(shè)備經(jīng)過壓力加工成所需的形狀。剪切工序在剪床上實施；而沖裁、彎曲、拉延、成型工序在壓床上借助于模具實施。運用現(xiàn)代化的計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造（CADCAM）一體化的方法，可以根據(jù)車身零件

46、的數(shù)字化形面設(shè)計沖模及沖模加工程序，再用數(shù)控銑床制造出模具，其質(zhì)量很高，并且縮短了制造周期。2.4.22.4.2鋁合金鋁合金（1）材料特性）材料特性 汽車車身鋁合金材料的使用由來已久，可以說，車身鋁合金材料的設(shè)計與制造技術(shù)借鑒自飛機(jī)。純鋁材料的性能不夠理想，所以都加入鐵、銅、硅、鎂等成分而制成合金，加入鐵、硅等能提高材料的強(qiáng)度和硬度，加入銅、鎂等能提高材料的工藝性能。（2）鋁合金車身零部件的制造）鋁合金車身零部件的制造 車身零部件的制造可選用鋁合金板材。鋁合金材料的制造難點是其焊接性能較差。因此，在設(shè)計鋁車身時應(yīng)盡量考慮減少焊接的工作量和焊縫長度。近年來，鋁制車身零部件（圖2-41）的數(shù)量不斷

47、增加。例如，我國小紅旗轎車的前后車門內(nèi)板和窗框以及保險杠骨架就是用鋁制成的。國內(nèi)采用鋁板作為大客車的蒙皮，采用鋁材料制造貨廂的例子更是不勝枚舉。但是，鋁車身的價格比鋼車身的價格高得多，而且在制造時需要解決焊接、特殊處理防銹等許多技術(shù)問題。此外，鋁制車身的碰撞安全性問題仍需仔細(xì)研究探討。圖2-41 鋁合金輪轂2.4.32.4.3玻璃玻璃（1）材料特性）材料特性 玻璃具有透明、隔聲和保溫等作用。汽車用玻璃一般約占整車質(zhì)量的4。汽車門窗用玻璃是在普通無機(jī)平板玻璃基礎(chǔ)上加工制成的，但對性能和強(qiáng)度的要求比普通平板玻璃高得多。它們既要有良好的視野性，又要有高度的安全性。為了保證有良好的視野，汽車用玻璃必須

48、光滑平整、厚薄均勻、光學(xué)變形小、透光率高（不小于82），即使在前擋風(fēng)玻璃破碎時，仍應(yīng)保證給駕駛?cè)藛T提供一個安全駕駛的視區(qū)。 從安全性要求出發(fā)，汽車玻璃必須有足夠的強(qiáng)度，而且當(dāng)玻璃被撞擊碎裂時，也不會形成尖角碎片而傷及乘員。（2）材料成型及加工工藝）材料成型及加工工藝 隨著對汽車安全性要求的提高以及人們對汽車多功能和舒適性的追求，在車用玻璃方面研制開發(fā)出的新產(chǎn)品也越來越多。例如，用真空濺射法將金屬離子濺射到玻璃上而形成一層反射層的鍍膜玻璃，能將65的太陽能反射，不僅可控制車內(nèi)的溫度，而且還能起到防眩及保護(hù)汽車內(nèi)的塑料裝飾、儀表板不因長期被紫外線照射而老化的作用。此外，采用聚甲基丙烯酸甲酯做成的車

49、用有機(jī)玻璃，實際是一種高度透明的熱塑性塑料。常用它制作某些車身承載殼體的構(gòu)件和有一定透明度和強(qiáng)度要求的零部件，如油杯、油標(biāo)、標(biāo)牌、透明管道、遮陽板、后燈燈罩等。2.4.42.4.4塑料塑料（1）塑料的特點）塑料的特點 隨著21世紀(jì)科技的發(fā)展、新材料及新成型技術(shù)的不斷進(jìn)步，時下人們對汽車提出了一系列高標(biāo)準(zhǔn)要求,塑料制品因具備抗腐蝕、隔熱、耐磨、減震、消聲等優(yōu)良性能及低廉的價格、簡單的加工工藝，正逐步替代傳統(tǒng)金屬及一些合金材料，用作汽車內(nèi)飾件、外飾件、車體和機(jī)罩下部件（圖2-42）。 目前一些新型車除座椅外，頂飾、儀表板等內(nèi)飾件幾乎全部采用塑料制造。采用輕質(zhì)材料，尤其是塑料及其復(fù)合材料是實現(xiàn)汽車輕量化的重要手段。圖2-42 汽車材料組合2.4.42.4.4塑料塑料（2）汽車用內(nèi)飾塑料的發(fā)展趨勢）汽車用內(nèi)飾塑料的發(fā)展趨勢 隨著汽車向小型化、輕量化方向的發(fā)展，塑料在汽車上的用量日益增加，特別是汽車內(nèi)飾件（圖2-43）對材料提出了更高的要求。從世界各國對汽車內(nèi)飾材料的研究情況來看，主要有下面幾個方面的發(fā)展趨勢。 圖2-43 汽車內(nèi)飾發(fā)展2.4.42.4.4塑料塑料開發(fā)復(fù)合型材料 汽車上使用復(fù)合材料的零件主要是儀表板、門護(hù)板、頂蓋內(nèi)護(hù)板、地毯、座椅及包裹架護(hù)板，它們基本上是由表皮（塑料、織物、地毯）、隔聲減震部分（泡沫或纖維）和骨架部分組成（圖2-44）