畢業(yè)設(shè)計（論文）電動車整車造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計 電動車整車造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計 燕 山 大 學(xué) 2011 年 6 月 本科畢業(yè)設(shè)計 電動車整車造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)院（系）：車輛與能源學(xué) 院 專 業(yè)：交通運輸 學(xué)生姓名： 學(xué) 號：070113010007 指導(dǎo)教師：授 答辯日期：2011.06.25 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 院（系）：車能學(xué)院 基礎(chǔ)教學(xué)單位：車輛與交通工程系 指導(dǎo)教師：張潤生 學(xué)生姓名專業(yè)（班級）車輛 07題目來源自擬 設(shè)計題目電動車整車造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計 內(nèi)容 和目標(biāo) 設(shè)計內(nèi)容：（1）車身造型方案選擇； （2）車身骨架設(shè)計； （3）車身外形設(shè)計。 設(shè)計目標(biāo)：（1）完成車身造型總圖； （2）完成車身骨架分片圖及結(jié)構(gòu)設(shè)計

2、。 設(shè) 計 要 求 技術(shù)參數(shù)： (1) 總體尺寸：2520 x1100 x1300；懸架及轉(zhuǎn)向系在原有基礎(chǔ)上降約 200mm (2) 滿載質(zhì)量：495kg； (3) 輪距：1000mm；軸距：1650mm； (4)；乘坐人數(shù)：1 人； (5) 最高車速：50km/h。 完成工作量： (1) 設(shè)計工作量 3.5 張 a0圖紙，撰寫設(shè)計說明書 2.4 萬字； (2) 外文資料翻譯 0.3 萬字。 參 考 資 料 1 陳家瑞. 汽車構(gòu)造, 機(jī)械工業(yè)出版社,1997 2 劉惟信. 汽車設(shè)計, 清華大學(xué)出版社,2001 3 張洪欣. 汽車底盤設(shè)計, 機(jī)械工業(yè)出版社,1998 4 徐灝等機(jī)械設(shè)計手冊,機(jī)械

3、工業(yè)出版社，1995 5 設(shè)計參考資料 周 次 14 周 56 周 713 周 1416 周 1719 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 調(diào)研 查資料 讀閱參考 文獻(xiàn)，外文 翻譯 車身形 式選擇主 要參數(shù)確 定 車身效果 圖，車身總 圖、骨架圖、 外形效果圖 及結(jié)構(gòu)設(shè)計 總結(jié) 撰寫畢業(yè) 論文 答辯 基層教學(xué) 單位審核 院 （系） 意 見 摘要 近年來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，人民收入穩(wěn)步提高，轎車正在逐步走入 普通人的家庭。但是隨之而來的環(huán)境問題和能源問題也是不容忽視的?；?于上述電動車則具有它獨特的優(yōu)勢。電動汽車無內(nèi)燃機(jī)汽車工作時產(chǎn)生的 廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，幾乎是

4、“零污染” 。并且電動汽車較內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)、傳動部件少，維 修保養(yǎng)工作量小?，F(xiàn)在無論是國內(nèi)或國外都在爭相研發(fā)屬于自己的電動車。 由此可見電動汽車在未來是很有發(fā)展前途的。 本文首先從車身造型設(shè)計的概念、分類、方法及未來車身開發(fā)的方向 進(jìn)行闡述。隨后介紹了白車身的組成及其各部分的具體介紹。然后通先介 紹車身設(shè)計的方法、需要注意的問題隨后從本電動車車身的造型過程、結(jié) 構(gòu)設(shè)計過程、三維建圖過程、投影二維圖來詳細(xì)介紹了本次電動車車身的 制作過程。最后綜合考慮輕量化及其現(xiàn)實的加工水平來說明了對于本電動 車的選材 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞電動車；鋁板；電動車骨架 abstract in recent year

5、s，our economy keeps on high speed growth ，peoples income steadyexaltation, the car is gradually into our ordinary life. but the issues of the environment and the energy oday can not be ignored. so the electric car has its unique advantages. the exhaust produced by the car without internal combustion

6、 engine does not produced exhaust pollution. it is very useful for the environmental protection, and it is almost “zero pollution”. the electric vehicles are with simple structure, less functioning and transmission parts , so its repair and maintenance work is less than the car with the internal com

7、bustion engine. now every county is developing there own electric car whether domestic countries or foreign counties. all those show that the electric car is promising in the future. first，this thesis discusses from the concept，classification method of the carriage shape design. then we introduced t

8、he description of the car body. and then we introduced all the processes of the making of the car body. finally with the consideration of lightweight and realistic level, we introduced the selection of the electric car. keywords electric vehicle; drive; motors 目錄 摘要. abstract. 第 1 章 緒論.1 1.1 課題背景.1

9、1.1.1 電動汽車概述.1 1.1.2 電動汽車的優(yōu)點及意義.1 1.2 電動汽車的發(fā)展.2 1.2.1 國內(nèi)外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀.2 1.2.2 電動汽車的發(fā)展趨勢.3 1.3 本章小結(jié).3 第 2 章 車身設(shè)計基礎(chǔ).5 2.1 概述.5 2.1.1 車身的發(fā)展.5 2.1.2 車身的特點.10 2.1.3 車身的類型.11 2.2 車身總布置設(shè)計.13 2.2.1 車身總布置設(shè)計的原則.13 2.2.2 車身總布置設(shè)計的內(nèi)容.14 2.2.3 車身總布置設(shè)計的性能要求.15 2.3 車身和車架的聯(lián)接技術(shù).16 2. 4 本章小結(jié).21 第 3 章 電動車車身設(shè)計.22 3.1 車身造型.

10、22 3.2 電動車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計.23 3.2.1 汽車車身設(shè)計要求及原則.23 3.2.2 汽車車身空氣動力學(xué)設(shè)計.24 3.2.3 電動車車身初步造型.29 3.3 本章小結(jié).29 第 4 章 電動車骨架設(shè)計.31 4.1 車身骨架的設(shè)計.31 4.2 玻璃的安裝.33 4.4 后視鏡的安裝.34 4.5 電動車車身前蓋板的開啟方式的設(shè)計.36 4.6 蒙皮.37 4.7 安裝附屬件.38 4.8 涂漆.38 4.9 本章小結(jié).39 結(jié)論.40 參考文獻(xiàn).41 致謝.43 附錄 1.44 附錄 2.49 附錄 3 外文翻譯.54 附錄 4 外文原文.62 第 1 章 緒論 1.1 課題背景

11、 內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過多年的發(fā)展和壯大，逐步實現(xiàn)機(jī)電一體化和全面應(yīng)用現(xiàn)代 高科技，其性能已達(dá)到至高的境界，在安全、環(huán)保、節(jié)能和廉價等方面取 得了巨大進(jìn)展，但是內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)展也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著世界經(jīng) 濟(jì)和人口的增長，汽車的保有量不斷增加，能源危機(jī)和環(huán)境污染的問題更 清晰的擺在了人們的面前。世紀(jì)伊始，世界汽車工業(yè)又一次站在了革命的 門檻上。為了解決這些問題，電動汽車呈現(xiàn)出了加速發(fā)展的趨勢 1.1.1 電動汽車概述 電動汽車（electric vehicle）是指以車載電源為動力，用電機(jī)驅(qū)動車輪 行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。一般采用高效率充電電 池，或燃料電池為動力源。 電動汽車由底盤

12、、車身、蓄電池組、電動機(jī)、控制器和輔助設(shè)施蓄電 池六部分組成。由于電動機(jī)具有良好的牽引特性，因此蓄電池汽車的傳動 系統(tǒng)不需要離合器和變速器。車速控制由控制器通過調(diào)速系統(tǒng)改變電動機(jī) 的轉(zhuǎn)速即可實現(xiàn)。 1.1.2 電動汽車的優(yōu)點及意義 電動汽車的發(fā)展將集中考慮能源、環(huán)保和交通成為可能，而且他對促 進(jìn)高科技的發(fā)展、新型工業(yè)的興起以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。它 有內(nèi)燃機(jī)汽車不能比擬的優(yōu)點。 首先，從環(huán)保角度來看，電動汽車是零排放的市區(qū)交通工具，即使計 入發(fā)電廠增加的排氣，總量上看，它也將使空氣污染大大減少。此外，電 動汽車使用電池儲存的電能，沒有內(nèi)燃機(jī)工作時的機(jī)械噪聲，所以，他能 有效的控制城市的

13、噪聲污染。 其次，從能源角度來看，電動汽車將使能源的利用多元化（例如可使 用各種可再生能源）和高效化，改善能源結(jié)構(gòu)，達(dá)到能源的可靠、均衡和 無污染的利用的目的。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電 力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟(jì)效益。因此開發(fā) 電動汽車具有重要的能源戰(zhàn)略意義。 再次，在改善交通安全和道路使用方面，電動汽車更容易實現(xiàn)智能化。 1.2 電動汽車的發(fā)展 追溯電動汽車的起源，最早可到 1881 年。它比內(nèi)燃機(jī)汽車還早一些， 但內(nèi)燃機(jī)車后來居上，在性能、機(jī)動性和重量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電動汽車，電 動汽車在 20 世紀(jì) 20 年代達(dá)到鼎盛后就一蹶不振，成為“電瓶車”式

14、的輔助 車輛。 在 20 世紀(jì)初蒸汽汽車、電動汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車基本是三足鼎立，在汽 車保有量中，蒸汽汽車占 40%，電動汽車占 38%，而內(nèi)燃汽車僅占 22%， 美國是最早使用電動汽車作為運輸車輛的國家之一，1915 年美國電動汽車 產(chǎn)量曾達(dá)到過年產(chǎn) 5000 輛的最高峰。有很多電動汽車一直到第二次世界大 戰(zhàn)期間仍在使用。但到 20 世紀(jì) 60 年代電動汽車的保有量僅占汽車總量的 2%。 隨著現(xiàn)代水力發(fā)電、核能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和太陽能的利用，為人們提 供了巨大的能源。各種高能蓄電池和高效率的電機(jī)不斷研發(fā)出來，使人們 把目光轉(zhuǎn)向了電動汽車，電動車輛可以是人們擺脫對石油燃料的依賴和實 現(xiàn)“零污染”和

15、“超低污染”的排放，為電動車的“東山再起”創(chuàng)造了有利條件。 因此各國和各大汽車公司都重視了電動汽車的研究、開發(fā)和試制。從 20 世 紀(jì) 70 年代起，新一代電動汽車脫穎而出，出現(xiàn)了各種各樣高性能的電動汽 車。 1.2.1 國內(nèi)外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)前在美、日及歐洲等發(fā)達(dá)國家，純電動汽車已經(jīng)進(jìn)入了推廣普及實 質(zhì)性階段。大量的電動汽車被研發(fā)出來，其中包括美國通用的 ev 雙座轎 車、福特的 ranga 兩座皮卡、豐田汽車公司的 rav-4 五座轎車、日產(chǎn)公司 的四座 altra ev 等等。在 2000 年，日本公路上就已運行著 1000 多輛純 電動汽車，美國商業(yè)化運行的電動汽車已達(dá)到 600

16、0 輛，歐洲共同體主要城 市的街道上都有電動汽車的身影。各國除了著重于純電動汽車的商業(yè)化以 外，同時還致力于提高電動汽車的技術(shù)，如使用高性能的感應(yīng)電動機(jī)或無 刷永磁電動機(jī)來改進(jìn)電動驅(qū)動系統(tǒng)，使用高性能電池來提高車載能源的儲 備能力，應(yīng)用感應(yīng)充電技術(shù)及變溫座椅來提高車輛輔助設(shè)施的技術(shù)水平等。 近年來，我國又相繼出臺了一系列的政策法規(guī)，促進(jìn)新能源汽車的發(fā) 展。國家“十五”863 計劃特別設(shè)立電動汽車重大專項，組織企業(yè)、高校和 科研機(jī)構(gòu)以官、產(chǎn)、學(xué)、研四位一體的方式聯(lián)合攻關(guān)。尤其是在 2008 年奧 運會開出的 20 億元電動汽車訂單，規(guī)定奧運會電動車只能在國內(nèi)生產(chǎn)制造， 導(dǎo)致我國的電動汽車研發(fā)熱潮

17、再度升溫 國內(nèi)一些汽車生產(chǎn)廠商紛紛把矛頭指向電動汽車領(lǐng)域。目前已經(jīng)有一 批車輛投入商業(yè)化運營之中，如比亞迪公司推出的 f3dm 雙模電動汽車， 奇瑞公司的 a8 電動汽車等等。由此可見，電動汽車的發(fā)展趨勢是勢不可 擋的 國內(nèi)一些汽車生產(chǎn)廠商紛紛把矛頭指向電動汽車領(lǐng)域。目前已經(jīng)有一 批車輛投入商業(yè)化運營之中，如比亞迪公司推出的 f3dm 雙模電動汽車， 奇瑞公司的 a8 電動汽車等等。由此可見，電動汽車的發(fā)展趨勢是勢不可 擋的 1.2.2 電動汽車的發(fā)展趨勢 目前電動汽車趨向于小型化、個性化和家庭化方向發(fā)展，主要為家庭 輔助用車或休閑用車，有廣闊的市場。世界各國有各式各樣的小型電動汽 車在使用，

18、日本豐田汽車公司的 e-com 微型電動轎車和日產(chǎn)汽車公司的 hypermini 微型電動轎車，代表了新一代汽車產(chǎn)品，引起了各國汽車制造廠 的重視，市場上正在陸續(xù)出現(xiàn)這種微型的電動轎車，本設(shè)計的目的也在于 設(shè)計一款能在城市運行的微型電動轎車，以作為人們的休閑代步工具。 電動汽車發(fā)展的癥結(jié)在于電池。電池是電動汽車發(fā)展的首要關(guān)鍵，汽 車動力電池難在 “低成本要求 ”、“高容量要求 ”及“高安全要求 ”等三個 要求上。這導(dǎo)致了電動汽車發(fā)展的緩慢，但是這并能不阻擋電動汽車成為 未來主要工具的趨勢。各國都抓緊了對高性能電池的研發(fā)。相信在用不了 多久，電動汽車就會完全取代內(nèi)燃機(jī)汽車，成為人們的新寵。 1.

19、3 本章小結(jié) 本章主要介紹了電動汽車的發(fā)展背景及未來趨勢。電動汽車擁有環(huán)保， 改善能源結(jié)構(gòu)以及易于實現(xiàn)交通智能化等諸多優(yōu)點，因此必將成為未來交 通運輸?shù)闹饕ぞ?。但發(fā)展電動汽車過程中，一系列的問題需要解決，譬 如動力電池及配套的基礎(chǔ)設(shè)施等。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的不斷 提高，相信這些難題不久就會被攻克。 第 2 章 車身設(shè)計基礎(chǔ) 2.1 概述 所謂汽車車身，直觀地說，就是人們無論在車內(nèi)還是在車外一眼就能 看見的那部分，它包括車體、內(nèi)飾、附件及附屬設(shè)備等。它是汽車上載人 或載物的容倉 車身設(shè)計是汽車生產(chǎn)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。對于電動汽車而言，車身 的設(shè)計方法基本有兩種，一種是改裝其他燃油汽車

20、，另一種是專門設(shè)計制 造。對于改裝的電動汽車，燃油車中原來安裝發(fā)動機(jī)以及相關(guān)組件的部位 由電動機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器和電池所取代，由于可采用現(xiàn)有的燃油汽車底盤， 對于小批量生產(chǎn)而言，這種方法較為經(jīng)濟(jì)。但是，對于大部分改裝車而言， 均具有自重較大、重心位置較高以及質(zhì)量分配不合理等缺點，因而這種方 法逐漸被淘汰。目前，現(xiàn)代電動汽車大部分是為特定的目的而設(shè)計的，這 種特定設(shè)計的電動汽車與改裝車相比有一定的優(yōu)勢，他允許工程師靈活的 調(diào)整和整合各子系統(tǒng)，使之有效的工作。 在設(shè)計電動汽車時，對影響整車整體性能（如續(xù)駛里程、爬坡能力、 加速能力以及最高車速）的參數(shù)需要進(jìn)一步改進(jìn)，比如減輕整車的質(zhì)量， 降低風(fēng)阻系數(shù)和

21、減小滾動阻力等。汽車的質(zhì)量直接影響整車的性能，特別 是續(xù)駛里程和爬坡能力，可采用鋁和合成材料制作車身和底盤來減輕汽車 的自重。車身風(fēng)阻系數(shù)越低，汽車行駛時的空氣阻力就越小，因而可以大 大提高汽車在公路上行駛的續(xù)駛里程。采用流線型的車頭和車尾，隱藏式 和平坦的車身底部可減小空氣阻力。當(dāng)汽車中以中低速行駛時，采用滾動 阻力系數(shù)小的輪胎可以有效地減小汽車的滾動阻力，也有利于延長汽車在 市區(qū)內(nèi)行駛的續(xù)駛里程。 2.1.1 車身的發(fā)展 車身的發(fā)展過程中最富有特色、最具直觀感的首先是車身外形的演變。 圖 2-1 所示為轎車車身的外形變化過程。 圖 2-1 轎車車身外形演變過程 （1）原始型階段 世界上第一

22、部汽“戴姆勒一號”是“馬”與“發(fā)動機(jī)”兩 個動力源相互交換的產(chǎn)物。如圖 2-2 所示，它的車身與馬車的形狀沒有區(qū) 別，還無車身外形設(shè)計可言。這部年由德國工程師戴姆勒設(shè)計的汽車，車 身只是一個馬車篷。此后，隨著乘座舒適性的要求，車身上加裝了擋風(fēng)板、 擋泥板等構(gòu)件。年，福特 t 型車間世以后使出現(xiàn)了“箱型車身“(圖 2-3)。 圖 2-2 世界的第一輛汽車圖 2-3 福特 t 型車 車身由簡陋的帆祁蓬發(fā)展為帶有木質(zhì)框架的箱型車身，由此預(yù)示著車 身外形設(shè)計的開端。后來通用的“雪佛蘭”又造出散熱器罩、發(fā)動機(jī)通風(fēng)口 和輪罩上的豪華裝飾件，箱型車變得越來越漂完了。但是這一系列變化只 是為了汽車更豪華漂亮，

23、并不是為了別的要求，所以車型本沒有變化。然 而，就是這種車的出現(xiàn)，完成了汽車工業(yè)的兩大突破：一是汽車上的一萬 多只零件全部標(biāo)準(zhǔn)化；二是采用了流水線裝配酌生產(chǎn)方式。這奠定了汽車 工業(yè)發(fā)展到今天的基礎(chǔ)。年代，由于機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展，開始采用薄板沖 壓件焊接結(jié)構(gòu)箱型車身（圖 2-4） 。 圖 2-4 薄板沖壓焊接結(jié)構(gòu)箱型車身 圖 2- 5 行駛阻力和時速的關(guān)系曲線 然而，箱型車身空氣阻力大，在當(dāng)時只是簡單地依靠加大發(fā)動機(jī)的功 率來克服空氣阻力。增加動力必須增加發(fā)動機(jī)的缸數(shù)。如果在車重不變酌 情況下，速度和功率的關(guān)系成一次方正比，速度要提高一倍，功率就要翻 兩倍。實際上這種假設(shè)是不正確的，其原因是因為存

24、在空氣阻力和輪胎的 滾動阻力。滾動阻力是接近一定的，而空氣阻力則不然。如圖 2-5 所示， 當(dāng)速度超過 70km/h，空氣阻力逐新增大，超過 100km/h，可以說功率幾乎 全部消耗在克服空氣阻力上了。由此，人們注意到良好的車身外形設(shè)計的 主要內(nèi)容是要減小空氣阻力。我們知道，風(fēng)阻與迎風(fēng)面積有關(guān)，減小迎風(fēng) 面積可以減小阻力。那么，從車身正面看，首當(dāng)其沖就是要降低車身高度。 隨后就出現(xiàn)了相對圓潤化的甲殼蟲式車身。 （2）流線型車身階段 1911 年，英國人卡門對渦流現(xiàn)象作了深入的研 究。汽車產(chǎn)生的渦流耗損能量，因而渦流起著阻礙汽車前進(jìn)的作用。1934 年，密執(zhí)安大學(xué)的雷依教授進(jìn)行了具有歷史意義的汽

25、車風(fēng)洞試驗，測量了 各種形狀汽車車身的形狀阻力系數(shù)。如圖 2-6 所示。 圖 2-6 各種車身形狀的阻力系數(shù) 可以看出，流線型的車身空氣阻力最小，能夠產(chǎn)生高速度，其合理性 顯而易見，所以馬上被用于大量生產(chǎn)的汽車上。在此也不可忽視汽車制造 技術(shù)的進(jìn)步所起的作用。機(jī)床制造業(yè)和沖壓技術(shù)的不斷完善，使得生產(chǎn)具 有柔和光順凹線的流線型車身成為可能。這一階段最著名的便是貌似甲殼 蟲的甲殼蟲轎車。如圖 2-7 所示。 圖 2-7 甲殼蟲汽車 （3）考慮人機(jī)工程的船形車身階段 二次大戰(zhàn)之后，越來越多的設(shè)計 師開始注重以人為本的設(shè)計思想，設(shè)計師們置身于駕駛員及乘員的角度來 構(gòu)思便于操縱、乘座舒適的汽車也就是把戰(zhàn)

26、爭中發(fā)展起來的人體工程學(xué)引 入車身設(shè)計，采用了將整個車室置于前后兩輪之間的設(shè)計方法，前方為發(fā) 動機(jī) vl 室，后方為行李艙。這樣的設(shè)計非常接近于船的造型，所以稱為船 形汽車。 船形汽車的后部因增加了行李艙而形成階梯狀，雖然比起甲蟲型車身 會產(chǎn)生一些渦流，但這決不是空氣動力性能的倒退，而是巧妙地發(fā)揮了箱 型車和甲蟲型車的長處，克服了缺點，使人體工程學(xué)和空氣動力學(xué)成功地 結(jié)合在車身造型上。 令人吃驚的是船形車身從年問世到現(xiàn)在已經(jīng)過了多年的考驗，這種車 身外形本質(zhì)上并沒有發(fā)生什么變化，足以證明這種平直的外形是十分優(yōu)秀 的。中國的紅旗牌轎車就是典型的船形造型。 （4）魚形車身階段 船形車身尾部仍會產(chǎn)生

27、空氣渦流，雖然不像箱式 車身那樣嚴(yán)重，但是也一定程度的影響車的動力性。于是，改變船形車尾 的階梯狀為斜背式，這樣有效降低了渦流強(qiáng)度。這種車身即為魚形車身。 魚型車身有著很多優(yōu)點，車身低，沒有階梯，前后翼子板與車身幾乎 成一體，且斜背式的傾斜比較平緩，層部較長，圍繞車身的氣流也比較平 順，不會產(chǎn)生渦流。魚型車身比甲蟲型車身低、長、美觀，具有鯉魚的造 型，它橫截面積小、所以迎風(fēng)阻力小，形狀阻力也小。甲殼蟲車身與魚形 車身的比較如下圖。 圖 2-8 甲蟲車身與魚形車身的比較 （5）楔形車身階段 隨著車身的發(fā)展，人們長期追求汽車流線型的美， 發(fā)展到魚形獲得了空氣阻力最小的形式，這已被人們所公認(rèn)，但同時

28、產(chǎn)生 了了更棘手的難題，這就是升力的問題。 魚型車身的側(cè)面形狀與甲蟲型車身的側(cè)面形狀相似，也非常接近飛機(jī) 的機(jī)翼的斷面形狀，根據(jù)風(fēng)桐試驗的結(jié)果，和汽車靜止時相比，時速為 100km 時，汽車的附著力減少 18；150km 時，減少 14；200km 時，減 少 l8。如此，方向盤發(fā)飄，驅(qū)動力大幅度下降，經(jīng)過長期與渦流斗爭而 獲得的流線型高速汽車，反而陷入了不能充分發(fā)揮動力和行駛不穩(wěn)的困境。 解決這個問題首先想到的是在車身上裝一個翼，它似一個倒機(jī)翼，而 且前傾。這樣在行駛中會得到和升力同樣性質(zhì)的力，只是方向向下，利用 這個力來戰(zhàn)勝車身上的升力，從而保證高速安全。但由于自重大，安裝困 難，空氣阻力

29、大而沒有被采用。后來，人們想到，將車身整體向前下方傾 斜以有效地克服升力。于是出現(xiàn)了能很好地抑制升力的楔型車身。 這一時期的車型的特點是把散熱器罩做成橫寬形，上下很窄，發(fā)動機(jī) 罩向前傾斜，加高發(fā)動機(jī)艙的高度。典型的是喬治雅羅年設(shè)計的“黑桃皇 后”牌轎車，車窗闊大，外形清爽、利落、脫俗，令人贊賞。直到今天，楔 形車身仍是汽車外形的潮流，現(xiàn)代車身將船型、魚型揉合成楔形，線條更 趨于圓滑。 至此，汽車外形完成了它的由箱型到甲蟲型到船型，再到魚型、最后 到楔型的演變。這五個時期，開拓了汽車造型的五個新時代，是汽車的性 能與各個時期的技術(shù)水平相適應(yīng)而產(chǎn)生的必然結(jié)果。 2.1.2 車身的特點 車身的基本設(shè)

30、計思想和基本構(gòu)造到本世紀(jì)中期都已確定或發(fā)明出來， 其后的任務(wù)則是努力提高轎車的性能，協(xié)調(diào)汽車與人類社會的關(guān)系。 （1）汽車車身是綜合設(shè)計的產(chǎn)物 安全、舒適、經(jīng)濟(jì)、美觀、無污染、 可靠性和高效率等要求對汽車來說是缺一不可的。這就決定了外形設(shè)計并 非孤立的造型，而是一種要體現(xiàn)各種要求的綜合設(shè)計。技術(shù)作為外形設(shè)計 的基礎(chǔ)，技術(shù)越純熟，造型越自由。正如大型自由曲面夾層玻璃的成型上 藝，為車身統(tǒng)一的整體造型創(chuàng)造了條件。在今天，汽車技術(shù)迅猛發(fā)展，新 材料、新工藝和新能源的不斷開發(fā)及利用，使得在汽車外形設(shè)計上有了自 由創(chuàng)造的可能。如電瓶車、太陽能汽車，去掉了發(fā)動機(jī)這一大部件，車身 布置一下省去了一大矛盾，前

31、圍的設(shè)計可以隨心所欲，設(shè)計師的創(chuàng)造力得 以充分發(fā)揮。并且，設(shè)計程序不斷革新和完善，新設(shè)計層出不窮。 （2）追求各向異性造型 所謂各向異性造型，就是在汽車的外形上下 方向上增加凹凸的變化(凹槽、折面或類似柱面的自由曲面)；縱向長度上 則有平滑的流向，造型流暢、光滑、豐滿、纖細(xì)，給人以低矮、親切及柔 和的視覺美，這也正是設(shè)計師在高科技杜會中對高情感、個性化為追求， 對技術(shù)的人性化、非情感化和標(biāo)準(zhǔn)化大生產(chǎn)帶來的“千篇一律”性進(jìn)行補(bǔ)償 的追求。 （3）風(fēng)格多樣化 從早期的大平正方型到流線型，再到現(xiàn)在加緊湊輕 量的楔型，乃至自由曲面型和各種富有人情味的仿生型再現(xiàn)了人們追 求情感化，追逐新潮和風(fēng)格多樣的要

32、求。 從楔型到風(fēng)格多樣化，外表更加光滑，風(fēng)窗布置繼續(xù)增大，風(fēng)阻系數(shù) 將更低、而且外表的透明感、柔和感更加宜人悅目，汽車的外形和色彩與 周圍的建筑和風(fēng)景更加融洽。預(yù)計在世紀(jì)中期或后期，還將出現(xiàn)幾何形風(fēng) 格的外形。它可根據(jù)個人用途、愛好、習(xí)慣等進(jìn)行自由拆裝，長短寬窄隨 意變換。 轎車車身造型是一種創(chuàng)造性的工作，但它與空氣動力學(xué)、人體工程學(xué) 和材料工程學(xué)等技術(shù)的發(fā)展又有著密切的關(guān)系。從歷屆世界汽車博覽會上 不斷推出的外觀新穎的轎車、新概念車、未來汽車等，都可以看出工程學(xué) 的研究發(fā)展在車型中應(yīng)用的痕跡。如隨著汽車玻璃材料的發(fā)展，一種能夠 控制熱量射入車內(nèi)的“陽光控制”技術(shù)，使得具有大面積玻璃以及傾角很

33、大 的擋風(fēng)玻璃，符合空氣動力要求的轎車外形得以實現(xiàn)。從未來的概念轎車 來看，無不具有一個幾乎全用玻璃制成的像溫室一樣的座艙。 2.1.3 車身的類型 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，什么叫車架，是 首先要弄清楚的問題。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，它除了承受靜載荷 外還要承受汽車行駛時產(chǎn)生的動載荷，因此車架必須要有足夠的強(qiáng)度和剛 度，以保證汽車在正常使用時受到各種應(yīng)力下不會破壞和變形。 （1）非承載式車身的汽車有剛性車架。車身本體懸置于車架上，用彈 元件聯(lián)接。

34、車架的振動通過彈性元件傳到車身上，大部分振動被減弱或消 除，發(fā)生碰撞時車架能吸收大部分沖擊力，在壞路行駛時對車身起到保護(hù) 作用，因此車廂變形小，平穩(wěn)性和安全性好，而且?guī)麅?nèi)噪音低。但這種非 承載式車身比較笨重，質(zhì)量大，汽車質(zhì)心高，高速行駛穩(wěn)定性較差。 （2）承載式車身的汽車沒有剛性車架，只是加強(qiáng)了車頭，側(cè)圍，車尾， 底板等部位，車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)。這種承載 式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。這種形式的車 身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車質(zhì)心低，裝 配簡單，高速行駛穩(wěn)定性較好。但由于道路負(fù)載會通過懸架裝置直接傳給 車身本體，因此噪音和

35、振動較大 （3）還有一種介于非承載式車身和承載式車身之間的車身結(jié)構(gòu)，被稱 為半承載式車身。它的車身本體與底架用焊接或螺栓剛性連接，加強(qiáng)了部 分車身底架而起到一部分車架的作用。 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，承載式車身一般用 在轎車上，現(xiàn)在一些客車也采用這種形式。 車架有邊梁式、中梁式等形式，其中邊梁式是采用最廣泛的一種車架。 邊梁式車架由兩根長縱梁及若干根短橫梁鉚接或焊接成形，縱梁主要 承負(fù)彎曲載荷，一般采用具有較大抗彎強(qiáng)度的槽形鋼梁。也有采用鋼管， 但多用于輕型車架上。一般縱梁中部受力最大，因此設(shè)計者一般將縱粱中

36、 部的截面高度加大，兩端的截面高度逐漸減少，這樣一來可使應(yīng)力分布均 勻，同時也減輕了重量。 橫梁有槽形、管形或口形，以保證車架的扭轉(zhuǎn)剛度和抗彎強(qiáng)度。橫梁 還用以安裝發(fā)動機(jī)、變速器、車身和燃油箱等。為適應(yīng)不同的車型，橫梁 布置有多種型式，如為了提高車架的扭轉(zhuǎn)剛度采用 x 型布置的橫梁。邊梁 式結(jié)構(gòu)簡單，工藝要求低，制造容易，使用廣泛。但由于粗壯的大梁縱貫 全車，影響整車布置和空間利用率，大梁的橫截面高度使車廂離地距離加 大，乘客上下車不方便，另外重量也大，整車行駛經(jīng)濟(jì)性變差。這些缺點 對小客車、轎車是缺點，對于越野車可能就是優(yōu)點，因為越野車要求有很 強(qiáng)的通過性，行駛崎嶇路面時要有一定大的離地間隙

37、，而非常顛簸的道路 會令車體大幅扭動，只有帶剛性車架的承載式車身結(jié)構(gòu)才能抵御這種沖擊 力。因此越野車上普遍采用非承載式車身。 2.2 車身總布置設(shè)計 車身總布置設(shè)計是在整車總布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。整車總布置提供了 汽車的總長、總寬、總高、軸距、輪距等控制尺寸，軸荷分配范圍以及動 力總成、前后橋、傳動軸與車輪等的輪廓尺寸及位置。據(jù)此再參考同類車 型有關(guān)數(shù)據(jù)作為借鑒，即可初步確定前懸和后懸的長度，后風(fēng)窗位置和角 度、發(fā)動機(jī)罩高度、地板平面高度、前圍板位置、座椅布置、內(nèi)部空間控 制尺寸、方向盤位置角度與操縱機(jī)構(gòu)和踏板的相互位置等。 2.2.1 車身總布置設(shè)計的原則 如前所述、車身布置的第一階段與車身概

38、念設(shè)汁同時進(jìn)行，該階段的 主要任務(wù)是考慮整車型式和車身與整車總布置的關(guān)系，而后根據(jù)各總成型 式和整車總布置的要求確定車身的形式；對于轎車，主要是確定乘員人數(shù)、 座椅數(shù)、車身造型風(fēng)格、車身級別等。在車身總布置的整個過程中，需遵 循的原則是: (1)由于轎車是供人乘坐的，主要要滿足人的乘坐要求，即滿足乘坐舒 適性、居住性、操縱輕便性、溫度調(diào)節(jié)性、視野性、上下車方便性及安全 性等方面的要求。 (2)從整車的經(jīng)濟(jì)性和行駛穩(wěn)定性出發(fā)，要有良好空氣動力性。 (3)具有對底盤各總成、發(fā)動機(jī)及電氣設(shè)備的良好的接近方便性，維修 保養(yǎng)方便性。 (4)從降低制造成木、提高整車的動力性、經(jīng)濟(jì)性考慮，要盡量減輕車 身質(zhì)

39、量，并具有良好的沖壓、焊接、裝配及涂裝工藝性。 (5)按照汽車的級別、用途及法規(guī)選擇各種車身附件，確定必裝件與選 裝件。 (6)在滿足性能要求的的提下，盡量減小車身的外形尺寸。在外形尺寸 一定的情況下，盡量擴(kuò)大車內(nèi)空間，尤其是要盡量增大寬度方向的尺寸。 (7)充分考慮車身與整車各總成的協(xié)調(diào)，確保良好的密封防振等性能。 (8)必須滿足國際、國內(nèi)有關(guān)的各種法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求。 (9)充分考慮車型的系列化、通用化。 2.2.2 車身總布置設(shè)計的內(nèi)容 轎車車身總布置設(shè)計是對車輛發(fā)動機(jī)、傳動系等總成、機(jī)構(gòu)，電器設(shè) 備；內(nèi)飾總成和部件(儀表板、座椅、操縱機(jī)構(gòu)等)的所在位置，以及車身 室內(nèi)空間大小和車身主要參數(shù)

40、，在滿足車身造型的要求下，進(jìn)行設(shè)計和確 定的過程。其目的是要使車輛在共自重的等級下具有最大的室內(nèi)空間，也 就是要在有限的車身外形尺寸內(nèi)布置所有的總成、機(jī)構(gòu)，并獲得最大的室 內(nèi)居住性活動空間。具體內(nèi)容如下： (1)確定車身內(nèi)、外尺寸。 (2)確定乘坐與操縱空間。 (3)校核各項性能及法規(guī)要求的尺寸數(shù)據(jù)。例如風(fēng)窗的刮掃面積，座椅 的調(diào)節(jié)量，儀表板防眩目效果等； (4)對有車架的非承載式車身，確定懸置型式及位置。 (5)依據(jù)車輪跳動圖確定翼子板及擋泥板等零部件的極限位置與結(jié)構(gòu)。 總之，在進(jìn)行各項具體布置時，都離不開車身總布置原則，更離不開 與造型設(shè)計師整車從布置設(shè)計人員的協(xié)調(diào)，同時還應(yīng)考慮符合人機(jī)工

41、程學(xué) 的要求。全部尺寸參數(shù)是相互制約整體協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體。需要周密地考慮， 反復(fù)地協(xié)商，也需要豐富的經(jīng)驗。車身總布置的好壞，很大程度決定著車 身設(shè)計的成敗。圖 2-9 所示為確定左身總布置方案時應(yīng)考慮的各方面團(tuán)素， 即各總成尺寸，布置位置和人體布置要求。 圖 2-9 車身總布置設(shè)計所考慮的因素 2.2.3 車身總布置設(shè)計的性能要求 2.2.3.1 乘坐舒適性 舒適性包括的內(nèi)容極其廣泛，評價它需用工程學(xué)、物理學(xué)、心理學(xué)及 生理學(xué)等多方面學(xué)科知識，但最終評價還是靠人的感覺。影響舒適性的因 素可分為外部和內(nèi)部兩種。外部因素如振動、噪聲、氣味、視覺、周圍環(huán) 境及路面狀況等；內(nèi)部因素指人的身體條件、精神狀況

42、及經(jīng)歷等。 一般格乘坐舒適性歸納為三個方面，即居住性、振動的舒適性和空氣 調(diào)節(jié)。 (1)居住性 居住性是指人居住的乘室是否合人意，是舒適性的靜態(tài)特 性。影響居住性的因素有尺寸、形狀和質(zhì)感等物理原因，以及色彩、光線 和裝飾效果等心理因素。 (2)振動的舒適性 對汽車而言，決定其舒適性的主要因素是振動。多 年來對人的振動感覺和人對振動的反應(yīng)進(jìn)行了多方面的研究，現(xiàn)在我們知 道，在 410hz 的頻率區(qū)域內(nèi)，人對振動的反應(yīng)最敏感。進(jìn)一步的研究發(fā) 現(xiàn)，人體各部位對頻率的敏感區(qū)域各不相同。如手臂的振動敏感區(qū)域為 816hz，在這個頻率范圍內(nèi)對駕駛員的操作有影響。手臂對高頻振動可 感受到 12khz 的振動

43、，對 2hz 以下的振動極不敏感。 人的整體對縱向振動最敏感的頻率區(qū)域是人體內(nèi)臟的振動頻率區(qū)域。 當(dāng)縱向振動頻率低于 4hz 或高于 8hz 時，人體對振動的感覺均不敏感。但 是，縱向低頻振動易引起人發(fā)生暈車現(xiàn)象，其敏感區(qū)域在 0.10.3hz 內(nèi)。 人對橫向振動最敏感的頻率區(qū)域為 07.3hz。 (3)空氣調(diào)節(jié) 空氣調(diào)節(jié)的目的是保持室內(nèi)空氣新鮮，溫度、濕度適宜， 使乘員感到舒適、愉快。空氣調(diào)節(jié)的方式有自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)、暖氣、 冷氣、濕度調(diào)節(jié)等多種方式，通常是組合使用或視氣候狀況選用。 2.2.3.2 操縱穩(wěn)定性 這里主要介紹操作空間和操作力以外的有關(guān)操縱方便性方面的注意事 項： (1)各種

44、操縱桿件應(yīng)易于分辨，開關(guān)、按鈕及拉鈕易于接觸，并有明顯 統(tǒng)一的標(biāo)記，以防止誤操作。 (2)儀表顯示清晰、明顯，布置合理，不反光，不刺眼。在總布置設(shè)計 中，定要校核來自前部、側(cè)部和后部的光線照射到儀表板后的反射光線 是否全在眼橢圓之外。 (3)遮陽板與后視鏡等附件應(yīng)固定牢靠，調(diào)整方便。 (4)各類儀表、信號器及報警器等應(yīng)集中布置，并有明顯區(qū)別。 2.2.3.3 視野性 駕駛員有良好的視野性是保證汽車操縱方便和行駛安全的重要條件之 一。對于乘員，也應(yīng)提供良好的視野觀察車外景色。視野性取決于座椅的 布置位置、高度以及座墊與靠背的傾角，車窗尺才、形狀和布置位置，立 柱的結(jié)構(gòu)和翼子板形狀等。升高座椅和減

45、小靠背的傾角，布置座椅盡量靠 近汽車前端，加大車窗尺寸，降低窗臺高度，減小風(fēng)窗玻璃的傾角并盡量 使之靠近駕駛員的眼睛，減薄立柱厚度并使其下端后移等措施，都可以在 不同程度上改善視野性。 但上述措施并不是都能實現(xiàn)的。因為駕駛員的座椅高度與車身室內(nèi)高 應(yīng)有關(guān)；立柱下端后移會減小座墊前端到立柱的距離，而影響上下車的方 便性。所以，要視具體情況而綜合考慮。 以上是車身設(shè)計中主要考慮的幾個基本性能，此外還要考慮行駛安全 性，修理方便性和空氣動力性等。 2.3 車身和車架的聯(lián)接技術(shù) 以新 audi a6l 轎車為例說明。新 audi a6l 轎車以其制造精良。技術(shù) 先進(jìn)。外形端莊在國內(nèi)商務(wù)豪華車市場上一直

46、占據(jù)著較高的份額。新投入 市場的新 audi a6l 轎車是在原 a6 轎車的基礎(chǔ)上，在車輛的應(yīng)用技術(shù)和外 觀上進(jìn)行了改進(jìn)，提高了車輛的操控穩(wěn)定性和駕乘安全性，改善了整車的 經(jīng)濟(jì)性和動力性。 audi a6l 轎車領(lǐng)導(dǎo)潮流的兩個最重要因素是結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能。其車身 設(shè)計開發(fā)的一個重要目標(biāo)就是提高被動安全性并提高車身剛度，這也是改 善振動特性的前提條件。在新 audi a6l 轎車上采用的車身材料和連接技術(shù) 地提高被動安全性并提高車身剛度有重要意義 (1)車身材料 新 audi a6l 的車身除了使用傳統(tǒng)的深拉延用鋼板外，還 使用下面這些材料：高強(qiáng)度鋼板、特種鋼板、鋁板。鋁制擠壓件、帶有塑 料加強(qiáng)

47、筋的深拉延鋼板件(復(fù)合件) (2)板坯 板坯的厚度不同，材質(zhì)也不同，這是為了滿足受力大的大面 積部件上的應(yīng)力分配實際情況。激光焊接的板坯(所謂的特制板坯)用于： 前減振器支柱橫梁、前部地板、后側(cè)內(nèi)部側(cè)面件、后縱梁、車門內(nèi)板。 (3)總成件 流水槽：螺旋彈簧減振器支座附近的底盤連接處使用了特種鋼，相關(guān) 件的鋼板厚度可以從 25mm 降低到 14mm。經(jīng)過優(yōu)化的形狀可以彌補(bǔ) 相應(yīng)位置因鋼板變薄而造成的強(qiáng)度下降。另外，流水槽使用了特制板坯， 這樣就可在撞車時吸收盡可能多的能量，同時還可保證車輛正常行駛時所 需的強(qiáng)度和剛度。橫向剛度由采用一個附加的軋制件來保證。 車輪罩：為了能將車輛前部的撞擊能量避免

48、引入到乘員艙內(nèi)，車輪罩 附近使用了特種鋼部件。 b 柱：由于對 b 柱強(qiáng)度的要求提高，因此該處采用了不同材料的組合： 前部側(cè)面內(nèi)部件(高強(qiáng)度鋼)、b 柱(雙相鋼板)、b 柱加強(qiáng)件 f 雙相鋼板)、后 部側(cè)面內(nèi)部件，特制板坯、高強(qiáng)度鋼(t=135mm08 mm)。 (4)保險杠 前保險杠：新 audi a6l 的保險杠是噴漆的，漆的顏色與車是一致的。 該保險杠由一個鋁制橫梁構(gòu)成，該橫梁通過新開發(fā)的專用安全支架用 螺栓固定在縱梁上 專用安全支架也稱為剪力盒，它在車輛發(fā)生正面碰撞和稍呈對角方向 的碰撞時，通過剪切作用來吸收碰撞能量。在車速不超過 1 5kmh 的情況 下，專用安全支架可以防止位于其后

49、的車輛焊接結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p壞。在發(fā) 生對角方向的碰撞時，撞擊的能量通過保險杠的彎曲和變形來吸收。拖車 鉤的支柱集成在右側(cè)的剪力盒內(nèi)。拖車的力會從中央傳到縱梁上 后保險杠 后保險杠總成由外皮、擾流板、拖車鉤蓋板和鎖止件組成，保險杠通 過車身上的導(dǎo)向件安裝在車上。保險杠支架和保險杠支架的支承都是鋁制 的，是通過擠壓成型法制造出來的 與上一代車型相比，audia6l 車上的縫隙明顯減少了。后車燈的下部 有一個專用的調(diào)整固定件， 它可以使得外皮和側(cè)面件的初始間隙降至 0.8mm 車身骨架連接技術(shù) 盡管與上一代車型相比，各項要求都提高了，但車身的重量仍保持原 樣。車身開發(fā)的另一個任務(wù)就是減少所需的車身種類

50、。 新 audi a6l 有四種車身外殼： 剛性后墻板、帶有裝貨口、無滑動車 頂、有滑動車頂前輪驅(qū)動車和四輪驅(qū)動車的后部均為標(biāo)準(zhǔn)件。 新 audi a6l 車的車身除了采用傳統(tǒng)的接觸點焊以外，還使用了下面的 連接方法：點焊粘接、沖壓鉚接、疊邊壓接(發(fā)動機(jī)艙蓋和行李箱蓋)、激 光釬焊、激光焊接、金屬焊條 隋性氣體保護(hù)(m ig)釬焊。 點焊時使用一種高強(qiáng)度的粘合劑，這種連接方法重點用于與撞車有關(guān) 的連接處和決定車身剛性的連接處。鋁制部件是通過沖壓鉚接和粘接的方 式與鍍鋅鋼板相連接的。車頂和側(cè)面框架是不容易夠著的地方采用激光焊 接來連接。所使用的激光焊頭很小，因此它比點焊鉗要靈活得多。由于減 小了

51、法蘭的寬度，還可以降低重量。 金屬焊條 隋性氣體保護(hù)(mig)釬焊用于封閉的斷面形狀且只能從單側(cè) 夠著的地方，如縱梁和底板。這種鋁一鋼板連接用在車身的流水槽前板、 門檻加強(qiáng)件(帶有鋁制擠壓件)、剛性后墻板和衣帽部件上。 圖 2-10 車身材料示意圖 圖 2-11 流水槽材料 圖 2-12 b 柱材料 圖2-13 前保險杠連接方式 圖2-14 新audi a6l全身車身 圖 2-15 車身板坯示意圖 圖 2-15 車身板坯示意圖 圖 2-16 車輪罩材料 圖 2-17 前保險杠 圖2-18 后保險杠 圖2-18 車體邊梁連接方式 2. 4 本章小結(jié) 本章主要介紹了車身的發(fā)展歷程以及車身設(shè)計的一些

52、基礎(chǔ)知識。車身 設(shè)計要考慮諸多的因素，如人機(jī)工程、造型設(shè)計及空氣動力學(xué)等，這就要 求工程師需要掌握多方面的知識。其中車身的總布置設(shè)計是車身設(shè)計的主 要方面，要求車身的總布置設(shè)計滿足乘坐舒適性、操作穩(wěn)定性和視野性等 要求。 第 3 章 電動車車身設(shè)計 3.1 車身造型 汽車造型設(shè)計是根據(jù)汽車整體設(shè)計的多方面要求來塑造最理想的車身 形狀。汽車造型設(shè)計是汽車外部和車廂內(nèi)部造型設(shè)計的總和。它不是對汽 車的簡單裝飾，而是運用藝術(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。 汽車造型的目的是以其的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)計雖然是車身設(shè)計的最初步驟，是整車設(shè)計最初階

53、段 的一項綜合構(gòu)思，但卻是決定產(chǎn)品命運的關(guān)鍵。汽車的造型已成為汽車產(chǎn) 品競爭最有力的手段之一。 經(jīng)過一周多的對實車的觀察，以及實際情況我初步手繪出了該電動車 的車身大概形狀，如下所示： 圖 3-1 車身造型 1 車身造型是一件雕塑藝術(shù)品，造型應(yīng)該體現(xiàn)出各種車型的風(fēng)格和特點。 例如大型豪華轎車應(yīng)穩(wěn)重、氣派；而中、小型汽車轎車則應(yīng)端莊、秀麗； 跑車則應(yīng)時尚、現(xiàn)代；而微型車則應(yīng)簡潔、大方。在面罩及輪罩的裝飾上 也應(yīng)與各類車相協(xié)調(diào)。本課題就是為一款微型電動車設(shè)計車身因此在在實 際制作中既要考慮到車身結(jié)構(gòu)對電動車車身性能的影響還要考慮實際的加 工水平。 3.2 電動車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)以上的車身造型進(jìn)入

54、結(jié)構(gòu)設(shè)計階段。 3.2.1 汽車車身設(shè)計要求及原則 現(xiàn)代汽車車身獨特的使用性能要求和使用環(huán)境，決定了電動車車設(shè)設(shè) 計所必須滿足的要求和需要達(dá)到的目的。這些要求和目標(biāo)主要有以下幾個 方面： （1） 車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須能夠承受在其整個使用壽命內(nèi)可能達(dá)到的所有靜 力和動力載荷。 （2） 車身布置必須提供舒適的室內(nèi)空間，良好的操縱性和乘坐方便性以 及對大自然影響的抵御能力。 （3） 車身必須具有良好的對車外噪聲的隔音能力。 （4） 車身的外形和布置必須保證駕駛員和乘員有良好的視野。 （5） 車身材料必須是輕質(zhì)的，以使整車重量降低。 （6） 車身外形必須具有低的空氣阻力，以節(jié)省能源。 （7） 車身結(jié)構(gòu)和裝

55、置措施必須保證在汽車發(fā)生事故時乘員提供保護(hù)。 （8） 車身結(jié)構(gòu)材料必須來源豐富，成本低，所選擇的材料必須能夠?qū)崿F(xiàn) 高效率的制造和裝配。 （9） 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計和選材必須保證車身在整個使用期間滿足對冷、熱合 腐蝕的抵抗能力的要求。 （10）車身的材料必須具有再使用的性能。 （11）車身的制造成本應(yīng)足夠低。 總之，從決定車身設(shè)計的因素和車身設(shè)計必須滿足的要求來看，在進(jìn) 行電動車車身設(shè)計時必須遵循以下設(shè)計原則。 （1） 車身外形設(shè)計的美學(xué)原則和最佳空氣動力特性原則。 （2） 車身內(nèi)飾設(shè)計的人機(jī)工程學(xué)院則。 （3） 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的輕量化原則。 （4） 車身設(shè)計的“通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化”原則。 （5）

56、車身設(shè)計符合有關(guān)的法則和標(biāo)準(zhǔn)。 （6） 車身開發(fā)設(shè)計的的繼承性原則。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，從世界各大汽車博覽會推出的多款新概念車來看，造 型更具個性化和特色。 車身造型的未來發(fā)展趨勢綜合起來主要有以下幾個方面： 1綜合設(shè)計 2各向異性造型。 3風(fēng)格多樣化和個性化。 4空氣動力學(xué)性能最優(yōu)化。 一部汽車車身造型發(fā)展史，從某種意義上來說就是一部不斷追求具有 最佳空氣動力學(xué)造型的歷史 （1） 最佳空氣動力學(xué)性能的車身外形是通過計算機(jī)輔助設(shè)計和部分實驗 得出的。 （2） 車身所受的氣動縱傾力矩和橫擺力矩理論上為零。 （3） 車身所受的氣動升力理論上為略小于零。 （4） 較少空氣阻力雖然不再是主要目標(biāo)，但

57、空氣阻力系數(shù)不應(yīng)大于 0.2。 5人性化。 6虛擬化。 7全球化。 3.2.2 汽車車身空氣動力學(xué)設(shè)計 汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注意很多問題，其中空氣動力性是不可忽視的?？?氣阻力 眾所周知，車速越快阻力越大，空氣阻力與汽車速度的平方成正比。 如果空氣阻力占汽車行駛阻力的比率很大，會增加汽車燃油消耗量或嚴(yán)重 影響汽車的動力性能。據(jù)測試，一輛以每小時 100 公里速度行駛的汽車， 發(fā)動機(jī)輸出功率的百分之八十將被用來克服空氣阻力，減少空氣阻力，就 能有效地改善汽車的行駛經(jīng)濟(jì)性，因此轎車的設(shè)計師是非常重視空氣動力 學(xué)。 車身空氣動力性最佳化設(shè)計的內(nèi)容有以下幾個方面: （1） 光順車身表面的曲線形狀，消除或延

58、遲空氣附面層剝離和渦流的產(chǎn) 生。 （2） 調(diào)整迎面和背面的傾斜角度，使車頭、車窗、后窗等造型的傾斜角 度可以有效地減少阻力和升力的發(fā)生。 （3） 減少凸起物，形成平滑表面，是改善空氣動力性能的重要步驟。 （4） 設(shè)計空氣動力附件，整理與引導(dǎo)氣流，使改善和控制車身周圍氣流 流型的有效措施。 下面就從影響車身形狀參數(shù)的特定部位進(jìn)行逐一舉例說明。 1. 車身前端形狀的最佳化: (1)前保險杠形狀，是指前保險杠整個輪廓形狀和斷面形狀。保險杠前方迎 面很容易形成氣流的阻滯現(xiàn)象。阻滯區(qū)會形成壓力，并使其后部為產(chǎn)生 渦流。所以前保險杠的斷面形狀，應(yīng)是凸形斷面，過渡部分圓滑化，保 證氣流可以順利的分流并轉(zhuǎn)折到

59、后面，不是氣流產(chǎn)生阻滯現(xiàn)象。 (2)前保險杠的位置越接近車身本體，則越容易使車前部氣流急劇轉(zhuǎn)折，故 應(yīng)使保險杠盡可能向前方伸出，以減少急劇轉(zhuǎn)折的氣流形成渦流而使阻 力增加。同時，前保險杠應(yīng)向前方伸出多些有利于起防撞作用，對車的 安全是有利因素。但前保險杠位置向前方伸出，會使車長增加故伸出長 度受到限制。所以應(yīng)從整車綜合的最終效益來權(quán)衡取舍 (3)前保險杠與車身本體間隙應(yīng)盡量小，但在較舊的結(jié)構(gòu)形式中為保證在行 駛時不至于震動而使保險杠碰撞或摩擦車身本體，而不得不在前保險杠 與車身之間留有一定的間隙，而這與空氣動力學(xué)要求恰好相反。近代車 身與前保險杠在結(jié)構(gòu)上已形成剛性連接，并在間隙處裝有彈性塑料板

60、件 作為連接處的覆蓋件，又可使阻力和升力減小。 (4)保險杠俯視形狀兩端與車身本體形狀相匹配，消除棱角與裝飾端頭。使 轉(zhuǎn)折圓滑、流暢，從而減小氣流的分離，防止渦流產(chǎn)生。 2. 車頭部分形狀的最佳化 (1) 車前端的傾斜或直立與阻力系數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)傾角為負(fù)值（俗稱車頭 向后仰）時，有利于氣流通過；而傾角為正值（俗稱車頭前傾）時， 容易造成氣流阻滯而導(dǎo)致使阻力和升力增加。車身前端圓角如圖 3-4 所示，圓角曲率半徑越大則空氣阻力越小，但這與造型要求有時是矛 盾的。實際上圓角曲率半徑與傾角的適當(dāng)配合可以保證造型與空氣動 力狀況共同取得最佳效果 圖 3-2 車前端面傾角 （2）發(fā)動機(jī)罩面傾斜，即發(fā)動機(jī)