現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)新技術(shù)

第二章現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)新技術(shù)

1影響外形三因素機(jī)械工程學(xué)——能夠行駛，鞏固耐用人體工程學(xué)——駕駛?cè)菀?、上下車方便、乘坐舒適流體力學(xué)——空氣阻力2

第1節(jié)汽車造型設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)師的作用所謂設(shè)計(jì)，是根據(jù)一定的要求而進(jìn)行構(gòu)思，并且用恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ缥淖?、圖樣、模型等表達(dá)出來(lái)。這里有兩重意思，不妨以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為例：第一，為了滿足使用者對(duì)產(chǎn)品的要求，設(shè)計(jì)師必須進(jìn)行創(chuàng)造性的思考，以確定產(chǎn)品的形態(tài)；第二，為了使制造者了解產(chǎn)品的形態(tài)，設(shè)計(jì)師還必須以恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方式。34如圖紙、說(shuō)明書(shū)等反映自己的構(gòu)思?，F(xiàn)代化產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程與手工業(yè)時(shí)代的生產(chǎn)方式有本質(zhì)的差異。手工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)造者單獨(dú)一人包攬?jiān)O(shè)想和制作，不存在現(xiàn)代化生產(chǎn)那種設(shè)計(jì)與制造分工配合的方式，因而不需要對(duì)別人表達(dá)自己的設(shè)想。手工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)造者為了顯示自己巧妙的設(shè)想和精湛的技藝以提高產(chǎn)品的價(jià)值，往往選用名貴的材料，并刻意追求精雕細(xì)琢和繁雜的紋樣裝飾。5在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，設(shè)計(jì)是第一步，其工作量只占產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全部工作量的10%，本錢只占5%左右，但卻決定了產(chǎn)品成敗的命運(yùn)。美國(guó)哈佛大學(xué)著名的“影子理論〞生動(dòng)地反映了與產(chǎn)品品質(zhì)有關(guān)的設(shè)計(jì)、材料、勞動(dòng)、行政管理四個(gè)方面所投入的本錢及其所產(chǎn)生的影響，如圖4-1所示。設(shè)計(jì)雖然只占本錢的5%，而它對(duì)產(chǎn)品的影響卻占70%，可見(jiàn)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的影響是至關(guān)重要的。6圖4-1哈佛大學(xué)影子理論7汽車是一件非常復(fù)雜的產(chǎn)品，即使是最富有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)最淵博的設(shè)計(jì)師，也不可能深入了解汽車上每一個(gè)細(xì)節(jié)，更不可能由一個(gè)人單獨(dú)包攬全部設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)師們必須有不同的分工，相互配合?？傇O(shè)計(jì)師、主任設(shè)計(jì)師、普通設(shè)計(jì)師分別在不同崗位上各自發(fā)揮作用，形成一個(gè)組織嚴(yán)密的工作群體。譬如，福特汽車公司就很善于從不同的部門抽調(diào)各種專家組成跨部門的設(shè)計(jì)小組，以解決單個(gè)部門無(wú)法處理的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，一個(gè)成功的設(shè)計(jì)，不僅是每個(gè)設(shè)計(jì)師良好素質(zhì)的表達(dá)，而且是強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)師們的配合協(xié)作的集體成果。8二、汽車的設(shè)計(jì)過(guò)程1．產(chǎn)品開(kāi)發(fā)規(guī)劃在汽車產(chǎn)品開(kāi)始技術(shù)設(shè)計(jì)之前，必須制訂產(chǎn)品開(kāi)發(fā)規(guī)劃。根據(jù)國(guó)家的需要或企業(yè)開(kāi)展的需要，由國(guó)家機(jī)關(guān)或企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)下達(dá)開(kāi)發(fā)指令。首先，必須確定具體的車型，亦即打算生產(chǎn)什么樣的汽車。其次是進(jìn)行可行性分析，根據(jù)使用調(diào)查、市場(chǎng)情況、技術(shù)條件、工藝分析、本錢核算等，預(yù)測(cè)產(chǎn)品是否符合需求，是否符合工廠的技術(shù)工藝能力，是否對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和企業(yè)有利。92．初步設(shè)計(jì)汽車初步設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是構(gòu)造汽車的形狀，或稱初步造型設(shè)計(jì)，包括如下內(nèi)容：1)從腦到手：汽車總布置設(shè)計(jì)所謂總布置設(shè)計(jì)，是將汽車各個(gè)總成及其所裝載的人員或貨物安排在恰當(dāng)?shù)奈恢?，以保證各總成運(yùn)轉(zhuǎn)相互協(xié)調(diào)、乘坐舒適和裝卸方便。為了保證汽車各局部之間合理的相互關(guān)系，需要定出許多重要的控制尺寸——稱為“硬點(diǎn)〞。102)理念表達(dá)：效果圖效果圖是表現(xiàn)汽車造型效果的圖畫(huà)。造型設(shè)計(jì)師根據(jù)總布置設(shè)計(jì)所定出的汽車尺寸和根本形狀，就可勾畫(huà)出汽車的具體形象。效果圖又分為構(gòu)思草圖和彩色效果圖兩種。11構(gòu)思草圖是記錄造型設(shè)計(jì)師靈感的速寫畫(huà)。圖4-2構(gòu)思草圖12彩色效果圖是在構(gòu)思草圖的根底上繪制的較正規(guī)的繪畫(huà)，需要正確的比例、透視關(guān)系和表達(dá)質(zhì)感。彩色效果圖包括外形效果圖、室內(nèi)效果圖和局部效果圖，其作用是供選型討論和審查。效果圖的表現(xiàn)技法多種多樣：可采用鉛筆、鋼筆，也可采用毛筆(水彩畫(huà)或水粉畫(huà))等，而目前較流行的是混合技法——用塑料記號(hào)筆(又稱麥克筆)描畫(huà)、噴筆噴染、以及涂抹、遮擋等同時(shí)并用的技法。只要效果良好，表現(xiàn)技法可不拘一格。13圖4-2外形效果圖14圖4-3室內(nèi)效果圖15圖4-4局部效果圖163)縮小比例模型

縮小比例模型是在構(gòu)架上涂敷造型泥雕塑而成的。轎車縮比模型常用1∶5的比例，亦即是真車尺寸的1/5。英美等國(guó)采用英制尺寸，模型的比例是3/8。造型泥是一種油性混合物，又稱油泥，在常溫下有一定硬度(比肥皂硬些)，涂敷前需經(jīng)烘烤。17縮小比例模型是在彩色效果圖的根底上更進(jìn)一步表達(dá)造型構(gòu)思，具有立體(三維)形象，比效果圖(二維)更有真實(shí)感，要求比例嚴(yán)格、曲線流暢、曲面光順。雕塑一個(gè)縮小比例汽車模型，需要從各個(gè)角度審視，反復(fù)推敲，精工細(xì)雕，因而很難在兩、三天內(nèi)完成。181/5油泥模型194)選型討論會(huì)經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)，繪制出一批彩色效果圖和塑制出幾個(gè)縮小比例模型，就可以召開(kāi)選型討論會(huì)。會(huì)議的目的是從假設(shè)干個(gè)造型方案中選擇出一個(gè)適宜的車型方案，以便作為技術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。選型討論會(huì)主要討論審美問(wèn)題，但也涉及結(jié)構(gòu)、工藝等方面，故通常由負(fù)責(zé)人召集造型設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師和工藝師等參加會(huì)議。選型討論會(huì)結(jié)束，說(shuō)明選定的車型的造型構(gòu)思根本成熟，汽車初步設(shè)計(jì)亦結(jié)束。20紅旗轎車選型討論會(huì)21

3．技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)包括確定汽車造型和確定汽車結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。選型討論會(huì)選定的車型方案需要制成空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒桓讹L(fēng)洞試驗(yàn)，驗(yàn)證其形狀是否合理，提出修改意見(jiàn)。22風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)23技術(shù)設(shè)計(jì)階段的造型工作包括以下幾個(gè)方面：

1)膠帶圖膠帶圖是用細(xì)窄的彩色不干膠紙帶粘貼成的1∶1(全尺寸)汽車整車圖樣，可表達(dá)零部件形狀及外形曲線。膠帶圖的外形曲線數(shù)據(jù)取自選定的縮小比例模型，可用來(lái)審查整車外形曲線的全貌。如發(fā)現(xiàn)某條曲線不美觀或不符合要求，可將膠帶揭起重新粘貼，直到滿意為止。膠帶圖完成后，縮小比例模型放大的曲線又經(jīng)過(guò)進(jìn)一步修訂。24膠帶圖25

2)?1∶1整車外形效果圖單純由縮小比例的繪畫(huà)表達(dá)汽車的外形效果尚嫌不夠，還需要繪制等大尺度(全尺寸)的彩色效果圖?，F(xiàn)代造型設(shè)計(jì)非常重視等大的尺度感?？s小比例圖樣和全尺寸圖樣的真實(shí)感是截然兩樣的?？s比模型上某些圓角和曲線看上去很小巧雅致，放大5倍后就顯得笨拙臃腫。因此，汽車形狀的最后確定，不能從縮小比例的圖樣或模型直接放大，而應(yīng)經(jīng)過(guò)1∶1效果圖和1∶1模型的修正，以符合等大的尺度感和審美要求。263)?1∶1外部模型1∶1外部模型是汽車外形定型的首要依據(jù)。根據(jù)縮比模型的放大數(shù)據(jù)，結(jié)合膠帶圖和1∶1效果圖的修訂情況，就可以制造1∶1外部模型。這個(gè)模型是在一個(gè)帶有車輪的構(gòu)架上涂敷造型泥而雕塑成。由于采用數(shù)以噸計(jì)的造型泥，并雕塑得細(xì)致、平整、光順，所以制造一個(gè)1∶1外部模型的時(shí)間很長(zhǎng)，通常需要幾個(gè)星期。1∶1外部模型需要集中各個(gè)設(shè)計(jì)步驟的反響意見(jiàn)，加以精工修飾而完成。將模型放置在燈光下看，其逼真程度幾乎與真車無(wú)異。271：1油泥模型281∶1外部模型294)?1∶1內(nèi)部模型1∶1內(nèi)部模型用以審視汽車內(nèi)部造型效果和檢驗(yàn)汽車內(nèi)部尺寸。1∶1內(nèi)部模型與1∶1外部模型同時(shí)制作，其設(shè)計(jì)和尺寸相互配合。1∶1內(nèi)部模型的形狀、色彩、覆飾物的質(zhì)感和紋理都應(yīng)制造得十分逼真，使人具有置身于真車室內(nèi)的感覺(jué)。為了獲得一個(gè)極優(yōu)秀的汽車室內(nèi)設(shè)計(jì)，對(duì)1∶1內(nèi)部模型反復(fù)推敲，精工制造，力求逼真，是十分必要的。一些高級(jí)轎車，其外觀固然非凡，但內(nèi)部設(shè)施更為豪華考究，對(duì)內(nèi)部設(shè)計(jì)及其模型的重視程度，甚至比外形設(shè)計(jì)及其模型的精工細(xì)作有過(guò)之而無(wú)不及。301∶1內(nèi)部模型31

5)造型的審批1∶1外部模型、內(nèi)部模型、效果圖完成后，需要交付最高領(lǐng)導(dǎo)審批，使汽車造型最終定型。汽車造型設(shè)計(jì)是促進(jìn)汽車銷路的重要競(jìng)爭(zhēng)手段，受到最高領(lǐng)導(dǎo)的重視和社會(huì)普遍關(guān)注。大公司為了擊敗對(duì)手而采用頻繁更換車型的手段。32測(cè)量階段：三維坐標(biāo)測(cè)量

電腦設(shè)計(jì)

33汽車造型審定后，就可以著手進(jìn)行汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定汽車整車、部件(總成)和零件的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)師需要考慮由哪些部件組合成整車，又由哪些零件組合成部件。按照零件所使用的材料，可分為金屬材料和非金屬材料兩大類。確定汽車零件的形狀，也要花費(fèi)設(shè)計(jì)師許多心血。設(shè)計(jì)師必須把所設(shè)計(jì)的汽車結(jié)構(gòu)用圖紙表達(dá)出來(lái)。在零件裝配成部件時(shí)，零件與鄰近零件之間的尺寸必須相互適應(yīng)。34在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師必須無(wú)條件地執(zhí)行國(guó)家制定的有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于出口的產(chǎn)品，還必須執(zhí)行外國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，如ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)、SAE(美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì))、JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))、EEC(歐洲經(jīng)濟(jì)共同體)、ECE(歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì))等等的標(biāo)準(zhǔn)。35圖紙繪制成后，需要將部件和零件按照它們所屬的裝配關(guān)系編成“組〞及其下屬的“分組〞號(hào)碼。每個(gè)部件、每個(gè)零件及其圖紙都給定一個(gè)編號(hào)，以便于對(duì)全部圖紙進(jìn)行管理。我國(guó)汽車行業(yè)慣用的編號(hào)方式是采用7位數(shù)字。例如，駕駛室的左車門外板這個(gè)零件的編號(hào)是6401015。屬于64組(駕駛員門)及其下屬的6401分組(車門骨架及蓋板)。最后，設(shè)計(jì)部門將全部圖紙、圖紙明細(xì)表、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及有關(guān)文件移交生產(chǎn)部門。36三、汽車試驗(yàn)1、汽車試驗(yàn)的重要性科學(xué)試驗(yàn)和理論研究是開(kāi)展科學(xué)技術(shù)相輔相成的兩個(gè)方面，理論以試驗(yàn)為根底，試驗(yàn)需要理論指導(dǎo)，相互密切結(jié)合，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)開(kāi)展。然而，實(shí)踐畢竟是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)論什么理論，都必須經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證后才能成立，才是真正實(shí)用的理論，產(chǎn)品設(shè)計(jì)所采用的理論和計(jì)算，乃至大型計(jì)算機(jī)軟件和模擬方法，都必須以實(shí)踐為根底。37汽車企業(yè)在新型汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中，在全部設(shè)計(jì)完成后，通常需要試制出一批樣車，然后將樣車交付試驗(yàn)。汽車試驗(yàn)的任務(wù)，就是按照標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車進(jìn)行全面測(cè)試，測(cè)出各項(xiàng)性能指標(biāo)，最后做出評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)部門隨后根據(jù)試驗(yàn)部門反響的評(píng)價(jià)報(bào)告，再對(duì)設(shè)計(jì)不完善(在試驗(yàn)中已暴露問(wèn)題)的地方加以修改補(bǔ)充，使產(chǎn)品更為完善，然后才可以交付生產(chǎn)部門進(jìn)行投產(chǎn)的準(zhǔn)備工作。簡(jiǎn)而言之，新型汽車的設(shè)計(jì)必須由試驗(yàn)把關(guān)。38

2、汽車試驗(yàn)場(chǎng)與典型的汽車試驗(yàn)汽車試驗(yàn)的種類很多，按照汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為整車試驗(yàn)、部件(總成)試驗(yàn)和零件試驗(yàn)；按照所采用的試驗(yàn)設(shè)施又可分為道路(室外)試驗(yàn)和臺(tái)架(室內(nèi))試驗(yàn)等。由于汽車試驗(yàn)在汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中處于極為重要的地位，許多汽車企業(yè)都投入巨額資金修建大型的汽車綜合試驗(yàn)場(chǎng)，例如通用汽車公司的密爾福德試驗(yàn)場(chǎng)、日本汽車研究所試驗(yàn)場(chǎng)、英國(guó)汽車工業(yè)研究協(xié)會(huì)(MIRA)試驗(yàn)場(chǎng)、我國(guó)海南汽車試驗(yàn)場(chǎng)等。391〕試驗(yàn)場(chǎng)的道路設(shè)施〔1〕高速環(huán)形跑道高速環(huán)形跑道是平面形狀，長(zhǎng)度4～8km左右，多數(shù)采用兩端圓形路和中間直線路的形狀，也有橢圓形或其他形狀，設(shè)有3～5個(gè)車道，如圖4-13所示。這種跑道的設(shè)計(jì)車速通常在200km/h以上，可供汽車長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)高速行駛，以考驗(yàn)汽車的高速性能和零部件的可靠性。40圖4-13高速環(huán)形跑道41〔2)高速直線跑道高速直線跑道是水平直線路，長(zhǎng)度2.5～4km左右，可供汽車動(dòng)力性、制動(dòng)性和燃料經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)。為了節(jié)省建設(shè)費(fèi)用，許多實(shí)驗(yàn)場(chǎng)將高速直線跑道設(shè)置在高速環(huán)形跑道的直線局部，兩者結(jié)合使用。42〔3〕可靠性、耐久性試驗(yàn)道路模仿汽車使用壽命中在各種好路和壞路上行駛的情況，在汽車實(shí)驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)，除了建造瀝青路外，也建造沙土路、礫石路和凹坑路以便進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)，使汽車在較短的行駛里程內(nèi)就能暴露出各種問(wèn)題，如圖4-14所示。43圖4-14凹坑路44〔4〕扭曲試驗(yàn)路汽車在這種道路上行駛時(shí)，車身和車架、前、后軸、懸架以及汽車傳動(dòng)系統(tǒng)都產(chǎn)生反復(fù)扭轉(zhuǎn)，以考驗(yàn)這些部件的性能。圖4-15扭曲試驗(yàn)路45〔5〕坡路汽車實(shí)驗(yàn)場(chǎng)通常還建造各種坡度的坡路，用以檢驗(yàn)汽車的爬坡能力，還可考察駐車制動(dòng)器在坡道上的停車能力、汽車在坡路上起步時(shí)離合器的工作狀況等。466)操縱性、穩(wěn)定性試驗(yàn)設(shè)施操縱性、穩(wěn)定性試驗(yàn)設(shè)施最常見(jiàn)的是圓形廣場(chǎng)，直徑為100m，可供汽車轉(zhuǎn)向或繞“8〞字形行駛試驗(yàn)。有的圓場(chǎng)備有灑水裝置，使地面生成均勻的水膜以測(cè)試汽車的側(cè)滑情況。易滑路是用來(lái)試驗(yàn)汽車在冰雪或附著條件很低的情況下的行駛性能和制動(dòng)性能，采用磨光、灑水、冰雪等方法降低路面的附著系數(shù)。橫向風(fēng)路段是考驗(yàn)汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性的設(shè)施。在試驗(yàn)路段旁排列十幾個(gè)直徑2～3m的大型風(fēng)扇，產(chǎn)生垂直于道路的橫向風(fēng)，以考驗(yàn)汽車在橫向風(fēng)作用下的操縱性能，如圖4-16所示。47圖4-16橫向風(fēng)路段48

7)涉水池涉水池有淺水池(水深約200mm)或深水池(水深1～2m)兩種，用以檢查汽車涉水時(shí)水對(duì)汽車各種部件的影響，如電氣設(shè)備、制動(dòng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣管浸水后的工作情況。8)爆曬試驗(yàn)汽車爆曬試驗(yàn)要在典型的氣候環(huán)境下進(jìn)行，例如我國(guó)的海南省，實(shí)踐證明只有在典型氣候條件下進(jìn)行自然老化試驗(yàn)，才能較全面、真實(shí)地反映出汽車實(shí)際使用的老化問(wèn)題，這樣才能提高汽車的耐大氣環(huán)境老化性能，如圖4-17所示。49圖4-17爆曬試驗(yàn)場(chǎng)509)碰撞試驗(yàn)設(shè)施試驗(yàn)時(shí)，汽車在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的鋼絲繩牽引下，先在助跑道斜坡下滑逐漸加速，繼而調(diào)節(jié)至勻速運(yùn)動(dòng)，脫開(kāi)鋼絲繩掛鉤，最后滑行并撞向屏壁。在汽車碰撞試驗(yàn)時(shí)，通常在座位上安置假人模型，有時(shí)也用尸體進(jìn)行試驗(yàn)，如圖4-18所示。除了上述汽車正面碰撞設(shè)施外，還有汽車側(cè)面、尾部碰撞設(shè)施以及翻車試驗(yàn)設(shè)施等。51圖4-18模擬及實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)52

2．臺(tái)架試驗(yàn)設(shè)施1)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)是可使汽車在室內(nèi)模擬行駛的設(shè)施，用于動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性等試驗(yàn)。汽車的驅(qū)動(dòng)車輪放在一個(gè)滾筒狀的轉(zhuǎn)鼓上，就可使驅(qū)動(dòng)輪以各種速度轉(zhuǎn)動(dòng)而汽車在原地不動(dòng)。與轉(zhuǎn)鼓同軸相連接的測(cè)功器可對(duì)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生不同的阻力并能測(cè)出汽車所做的功。由于轉(zhuǎn)鼓施加于車輪上的驅(qū)動(dòng)力有使汽車向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，這個(gè)力由鋼絲繩平衡并使汽車保持在原地不動(dòng)，測(cè)力計(jì)上的讀數(shù)就是驅(qū)動(dòng)力的大小。在汽車靜止或以不同的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，前輪下方的臺(tái)秤的讀數(shù)并不相同。53圖測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)示意圖542)電子液壓振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)電子液壓振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)可以在室內(nèi)模擬汽車在道路上行駛時(shí)車輪在不平道路上的跳動(dòng)情況，用于研究整車及其承載系統(tǒng)的零部件在行駛時(shí)的振動(dòng)和壽命，而且便于進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，將汽車4只車輪放置在液壓激振器上，按照計(jì)算機(jī)預(yù)先編制的程序，4個(gè)激振器分別模擬汽車行駛時(shí)道路的凹凸情況推動(dòng)車輪上下跳動(dòng)。圖4-20是我國(guó)長(zhǎng)春汽車研究所的電子液壓振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)正在對(duì)解放牌貨車進(jìn)行試驗(yàn)。55圖4-20電子液壓振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)563)汽車風(fēng)洞風(fēng)洞是考驗(yàn)汽車空氣動(dòng)力性能的設(shè)施，可以測(cè)定空氣作用在汽車上的6個(gè)分力和進(jìn)行流譜顯示等。新車在造型設(shè)計(jì)階段，必須將汽車制成風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，以便改進(jìn)汽車的形狀，提高空氣動(dòng)力性能。按照尺寸的大小，風(fēng)洞可分為供縮小比例模型試驗(yàn)的風(fēng)洞和供整車試驗(yàn)的大型風(fēng)洞。按照氣流流動(dòng)的形式，風(fēng)洞又可分為直流式和回流式兩種。用道路試驗(yàn)的方法，不可能同時(shí)測(cè)得空氣作用力的6個(gè)分力，因而風(fēng)洞試驗(yàn)就成為研究汽車空氣動(dòng)力性能的最有效的手段。574)發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的主要特點(diǎn)是把發(fā)動(dòng)機(jī)與測(cè)功器連接。測(cè)功器用作發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并能測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。如果采用電力測(cè)功器，那么測(cè)功器實(shí)質(zhì)上等于一臺(tái)發(fā)電機(jī)，可把從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸入的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，電能通常被輸送到?fù)載電阻組(或其他設(shè)施)上消耗掉。在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)后，就可以測(cè)量各種工況下的特性。例如，通常需要測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性。此外，還可以進(jìn)行壽命試驗(yàn)、廢氣分析試驗(yàn)以及發(fā)動(dòng)機(jī)安裝不同的零部件的性能比照試驗(yàn)等等。58

5)傳動(dòng)系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在傳動(dòng)系統(tǒng)部件的輸入端連接電動(dòng)機(jī)，使部件轉(zhuǎn)動(dòng)，而在部件的輸出端連接測(cè)功器，以吸收所傳遞的能量。在電動(dòng)機(jī)和測(cè)功器中間，可安裝不同的傳動(dòng)系統(tǒng)部件進(jìn)行試驗(yàn)，如：液力變矩器的轉(zhuǎn)矩特性與效率特性的測(cè)定、自動(dòng)變速器換檔性能測(cè)試等等。5960氣候?qū)嶒?yàn)61戴姆勒在奧地利維也納的全球最大氣候?qū)嶒?yàn)場(chǎng)62第3節(jié)典型的汽車設(shè)計(jì)理念概述兩次世界大戰(zhàn)之間的年代是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的醞釀階段后走向成熟的年代。在這期間，設(shè)計(jì)流派紛紜，杰出人物輩出，從而推動(dòng)了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)的形成和開(kāi)展。

632、典型的汽車設(shè)計(jì)理念〔1〕消費(fèi)主義的美國(guó)現(xiàn)代設(shè)計(jì)美國(guó)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)迅速開(kāi)展，源自于歐洲的現(xiàn)代主義設(shè)計(jì)的性質(zhì)與色彩。美國(guó)設(shè)計(jì)界基于商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的需要，開(kāi)始于為企業(yè)效勞為中心的藝術(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)。美國(guó)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)有著實(shí)用主義的商業(yè)色彩。美國(guó)在商業(yè)市場(chǎng)上遵循的是“形式追隨市場(chǎng)〞的理念。64在兩次世界大戰(zhàn)之間，工業(yè)與設(shè)計(jì)的關(guān)系在某些領(lǐng)域是以批量生產(chǎn)和機(jī)械化為中心的，而在另一些領(lǐng)域，手工技藝依然根深蒂固。

自19世紀(jì)中葉以來(lái)，美國(guó)的市場(chǎng)就以其相對(duì)的均勻性而著稱，并在開(kāi)展批量生產(chǎn)方面也處于領(lǐng)先地位。專用機(jī)床和高度組織化的勞動(dòng)分工體制等19世紀(jì)的創(chuàng)舉，加上制造業(yè)中巨額投資的傳統(tǒng)，使美國(guó)能滿足新的、日益富足的市場(chǎng)的各種需求。商品生產(chǎn)的原那么是大批量，而不是供給以滿足個(gè)性要求為根底的產(chǎn)品。這就意味著必須開(kāi)展一種高效率的市場(chǎng)營(yíng)銷體系，以保證所有產(chǎn)品都能賣出而不至于過(guò)剩。高投資、大批量生產(chǎn)和群眾消費(fèi)這三位一體形成了一種特殊的模式，并成為20世紀(jì)初年美國(guó)消費(fèi)類產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的共同準(zhǔn)那么。

6520世紀(jì)20年代末，福特意識(shí)到了別的公司在汽車外形設(shè)計(jì)上的競(jìng)爭(zhēng)，才下決心拋棄生產(chǎn)了近20年的T型車而轉(zhuǎn)產(chǎn)全新的A型車。1932年福特又推出V8型車，時(shí)隔一年，V8又被另一種新型號(hào)的V8小汽車所取代，換型速度的加快，標(biāo)志著福特原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)理想破滅了。

福特的經(jīng)歷說(shuō)明，依賴單用途的工裝、高度集中化和機(jī)械化的生產(chǎn)體系，已不能滿足變化了的市場(chǎng)對(duì)于生產(chǎn)靈活性的要求。市場(chǎng)不僅要求產(chǎn)品實(shí)用，也要求產(chǎn)品具有美學(xué)上的新奇。福特T型汽車66美國(guó)汽車工業(yè)似乎為兩個(gè)相互矛盾的需求所困擾：一方面，對(duì)于廉價(jià)的追求需要采用標(biāo)準(zhǔn)化的大批量生產(chǎn);另一方面，對(duì)于新奇的追求又要求很快地改變型號(hào)以保持消費(fèi)者的興趣。正是這種雙重壓力孕育了所謂的“樣式設(shè)計(jì)〔Styling〕〞，即經(jīng)常性地改變汽車的外部風(fēng)格以強(qiáng)調(diào)美學(xué)外觀，這樣就產(chǎn)生了“走馬燈〞式的“新〞型號(hào)，而技術(shù)零件的生產(chǎn)那么可保持相對(duì)穩(wěn)定。671927年的A型車與其前身T型車相似，仍采用方形、垂直的機(jī)身，車身與車頭連接緊湊但略顯生硬。而1933年的V8型車有了較大改觀，車體更大，整體性也更好，給人一種更平安的感覺(jué)，強(qiáng)調(diào)了擋泥板的線條并與踏腳板相連，車頭和擋風(fēng)玻璃的傾角在門和散熱片的線條中得到了照應(yīng)。681936年由福特子公司推出的“和風(fēng)〞型小汽車是一件典型的流線型設(shè)計(jì)，完全拋棄了直線條，甚至保險(xiǎn)杠也是彎曲的。這種時(shí)髦設(shè)計(jì)給廣告代理商的夸張?zhí)峁┝私^好的時(shí)機(jī)。69福特公司最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是通用汽車公司。通用汽車公司在20世紀(jì)20年代制定了一年一度的換型方針，作為競(jìng)爭(zhēng)的武器，并推出了別克、雪佛萊等各具特色的產(chǎn)品系列，以此與日益多變的美國(guó)市場(chǎng)協(xié)調(diào)同步，為消費(fèi)者提供更多的選擇余地。當(dāng)然，各種車型的根本結(jié)構(gòu)實(shí)際上是通用的，僅在外觀和裝修細(xì)節(jié)上彼此不同。在這種市場(chǎng)導(dǎo)向的設(shè)計(jì)中，現(xiàn)代主義“多樣化的統(tǒng)一〞原那么讓位其反面——“統(tǒng)一中的多樣化〞。該公司的這一競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略取得了巨大的成功，使它開(kāi)始取代了福特公司銷售領(lǐng)先的地位。在20世紀(jì)30年代，年度換型方針幾乎為美國(guó)所有的技術(shù)性消費(fèi)品生產(chǎn)廠家所采用。70厄爾汽車設(shè)計(jì)〔1927〕71美國(guó)40年代汽車設(shè)計(jì)7250年代美國(guó)的商業(yè)性設(shè)計(jì)是典型的代表。商業(yè)性設(shè)計(jì)的核心是：“有方案的商品廢止制〞，即通過(guò)人為的方式使產(chǎn)品在較短時(shí)間內(nèi)失效，從而迫使消費(fèi)者不斷地購(gòu)置新產(chǎn)品。商品的廢止有如下三種形式：一是功能型廢止，也就是使新產(chǎn)品具有更多、更完善的功能，從而讓先前的產(chǎn)品“老化〞;二是合意型廢止，由于經(jīng)常性地推出新的流行款式，使原來(lái)的產(chǎn)品過(guò)時(shí)，即由不合消費(fèi)者的意趣而廢棄;三是質(zhì)量型廢止，即預(yù)先限定產(chǎn)品的使用壽命，使其在一段時(shí)間后便不能使用。有方案的商品廢止制是資本主義經(jīng)濟(jì)制度的畸形兒，對(duì)于它有兩種截然不同的觀點(diǎn)。厄爾等人認(rèn)為這是對(duì)設(shè)計(jì)的最大鞭策，是經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的動(dòng)力，并且在自己的設(shè)計(jì)活動(dòng)中實(shí)際應(yīng)用它。另一些人，如諾伊斯等那么認(rèn)為有方案的商品廢止制是社會(huì)資源的浪費(fèi)和對(duì)消費(fèi)者的不負(fù)責(zé)任，因而是不道德的。7320世紀(jì)50年代的美國(guó)汽車設(shè)計(jì)是商業(yè)性設(shè)計(jì)的典型代表。戰(zhàn)后的美國(guó)人需要一系列新的設(shè)計(jì)來(lái)反映和實(shí)現(xiàn)他們的樂(lè)觀主義心情，消除戰(zhàn)爭(zhēng)期間物質(zhì)缺乏帶來(lái)的艱辛生活的記憶，汽車成了寄托他們希望的理想之物。正當(dāng)強(qiáng)調(diào)功能、偏愛(ài)柔和色彩和簡(jiǎn)潔形式的現(xiàn)代主義在許多設(shè)計(jì)領(lǐng)域占上風(fēng)時(shí)，美國(guó)的通用汽車公司、克萊斯勒公司和福特公司的設(shè)計(jì)部卻把現(xiàn)代主義的信條打入冷宮，不斷推出新奇、夸張的設(shè)計(jì)，以純粹視覺(jué)化的手法來(lái)反映美國(guó)人對(duì)于權(quán)力、流動(dòng)和速度的向往，取得了巨大的商業(yè)成效。20世紀(jì)50年代的美國(guó)汽車雖然寬敞、華美，但它們耗油多，功能上也不盡完善。對(duì)制造商來(lái)說(shuō)這些無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)樗麄兩a(chǎn)的汽車并不是為了經(jīng)久耐用，而是為了滿足人們把汽車作為力量和地位標(biāo)志的心理。有方案的商品廢止制在汽車行業(yè)中得到了最徹底的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)年度換型方案，設(shè)計(jì)師們?cè)丛赐瞥鰰r(shí)髦的新車型，讓原有車輛很快在形式上過(guò)時(shí)，使車主在一兩年內(nèi)就放棄舊車而買新車。這些新車型一般只在造型上有變化，內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)并無(wú)多大改變。7475美國(guó)汽車設(shè)計(jì)76美國(guó)汽車設(shè)計(jì)77美國(guó)流線型設(shè)計(jì)風(fēng)格流線型設(shè)計(jì)風(fēng)格是最典型的美國(guó)式現(xiàn)代主義表現(xiàn)形式。它的影響開(kāi)展為時(shí)尚的汽車美學(xué)、也影響到產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)。美國(guó)是世界上第一個(gè)把設(shè)計(jì)變成一種獨(dú)立職業(yè)的國(guó)家78美國(guó)流線型汽車設(shè)計(jì)79美國(guó)流線型汽車設(shè)計(jì)80〔2〕激進(jìn)的意大利現(xiàn)代設(shè)計(jì)意大利設(shè)計(jì)有種強(qiáng)烈的藝術(shù)個(gè)性和文化意味，被稱為“現(xiàn)代文藝復(fù)興〞，因?yàn)樗磳?duì)理性主義和功能主義設(shè)計(jì)原那么，又被稱為“反設(shè)計(jì)〞。意大利設(shè)計(jì)也具有濃厚的形式主義設(shè)計(jì)特點(diǎn)，有著無(wú)視功能的形式主義傾向。81二戰(zhàn)后意大利出現(xiàn)了一系列世界級(jí)汽車設(shè)計(jì)師，其中有平尼法力那設(shè)計(jì)公司等。82平尼法力那設(shè)計(jì)公司最知名就是法拉利汽車的設(shè)計(jì)83法拉利汽車的設(shè)計(jì)84法拉利汽車的設(shè)計(jì)

85法拉利汽車的設(shè)計(jì)86喬治亞羅與親手設(shè)計(jì)的大宇Lacetti

87第四節(jié)現(xiàn)代化設(shè)計(jì)技術(shù)一、以計(jì)算機(jī)為中心的設(shè)計(jì)變革前文談到的汽車設(shè)計(jì)過(guò)程，沒(méi)有提到采用電子計(jì)算機(jī)。這個(gè)過(guò)程如果全部采用手工勞動(dòng)，消耗大量的勞動(dòng)力和時(shí)間是顯而易見(jiàn)的。電子計(jì)算機(jī)具有運(yùn)算速度快、存貯量大、計(jì)算精確等許多優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)進(jìn)入設(shè)計(jì)領(lǐng)域，使得設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量并縮短了開(kāi)發(fā)周期。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)已成為現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的主要特色。881)信息技術(shù)在這個(gè)千頭萬(wàn)緒、瞬息多變的世界，迅速獲得準(zhǔn)確的信息是使決策成功的關(guān)鍵。福特汽車公司把信息技術(shù)放在極其重要的地位，提出了“信息就是戰(zhàn)略資產(chǎn)〞的口號(hào)。該公司不惜巨資建立了全球性信息系統(tǒng)，擁有4000條世界范圍的專用電訊線路，每天可傳遞和處理160萬(wàn)條電子郵件信息，進(jìn)行200萬(wàn)條工作日程安排表的更新。這個(gè)信息系統(tǒng)把設(shè)在美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本、澳大利亞和意大利的7個(gè)設(shè)計(jì)中心聯(lián)網(wǎng)，89

2)設(shè)計(jì)過(guò)程的變革現(xiàn)在汽車造型師的計(jì)算機(jī)工作站配備了先進(jìn)的ALIAS和CDRS軟件，他們可以手執(zhí)壓力敏感電筆在屏幕上直接繪畫(huà)——可以模仿鉛筆、鋼筆、塑料筆、毛筆或噴筆進(jìn)行描畫(huà)、涂抹等各種粗細(xì)筆觸，還可以調(diào)配各種顏色和擦拭修改……任何一個(gè)有美術(shù)功底的設(shè)計(jì)師都可運(yùn)用自如，得心應(yīng)手地繪制效果圖。90用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)非常方便，可以輕而易舉地將圖像放大，投影到大屏幕上生產(chǎn)1∶1效果圖，以獲得更真實(shí)的“等大〞感覺(jué)。在大屏幕上，設(shè)計(jì)師還可對(duì)汽車模型進(jìn)行修改、補(bǔ)充和細(xì)化。可是，任何最高領(lǐng)導(dǎo)人都不愿意依據(jù)大屏幕去審批汽車造型，或者說(shuō)他們還不適應(yīng)這樣做，而需要看到1∶1的實(shí)物模型。為慎重起見(jiàn)，目前盛行的做法是用數(shù)控機(jī)床切削出1∶1實(shí)體模型。畢竟，1∶1實(shí)體模型的真實(shí)感又比1∶1屏幕進(jìn)了一步，而且造型師還有時(shí)機(jī)推敲和修改這個(gè)實(shí)體模型。由于預(yù)先已設(shè)計(jì)好數(shù)字化模型并以此為依據(jù)，數(shù)控加工的過(guò)程只需要幾天，比手工制作同樣的模型快捷得多。91圖用數(shù)控機(jī)床切削1∶1油泥模型92在零部件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面，亦已開(kāi)發(fā)出許多適用的大型軟件，例如通用汽車公司采用的UG軟件，福特汽車公司采用的I-DEAS軟件，美國(guó)克萊斯勒公司和德國(guó)奔馳公司、寶馬公司采用的CATIA軟件等。這些大型軟件均具備實(shí)體零件設(shè)計(jì)、二維及三維工程繪圖、曲面造型等許多實(shí)用功能。設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用這些軟件在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造他們所需要的零件。如果計(jì)算機(jī)中已存貯了大量的零件和標(biāo)準(zhǔn)件的圖形和數(shù)據(jù)，那么可以利用它們來(lái)合成總成部件，這樣就更加快捷方便了。93計(jì)算機(jī)合成的發(fā)動(dòng)機(jī)剖面圖94零部件設(shè)計(jì)中，工作量大的是車身設(shè)計(jì)。前文提到，設(shè)計(jì)師必須把自己的構(gòu)思用圖紙表達(dá)出來(lái)。如果設(shè)計(jì)師用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)汽車，似乎就應(yīng)該將計(jì)算機(jī)與繪圖機(jī)連接，繪出零件和部件的圖紙，再交給生產(chǎn)部門。如果將計(jì)算機(jī)中的設(shè)計(jì)信息直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸送到生產(chǎn)部門的計(jì)算機(jī)，就有可能省去繪制圖紙的步驟?！盁o(wú)圖紙化生產(chǎn)〞的設(shè)想不是不可捉摸的空中樓閣，而是企業(yè)現(xiàn)代化應(yīng)追求的目標(biāo)，而且業(yè)已在一些先進(jìn)的企業(yè)中逐步地實(shí)現(xiàn)。95

2．計(jì)算機(jī)輔助工程分析設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)，必須借助于各種計(jì)算方法去驗(yàn)證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)輔助工程分析正是借助于計(jì)算機(jī)的計(jì)算和模擬去分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性。傳統(tǒng)的手工方式最大的缺點(diǎn)就是不可能從事龐大復(fù)雜的計(jì)算。例如，車身是一個(gè)形狀復(fù)雜的薄殼結(jié)構(gòu)，構(gòu)件很多，按傳統(tǒng)的方式通過(guò)簡(jiǎn)化得出粗略的力學(xué)模型并計(jì)算出結(jié)果，其精確性和可信度都很低，與實(shí)際情況相差太大。963．最優(yōu)化設(shè)計(jì)最優(yōu)化技術(shù)是研究怎樣在一切可能的方案中尋求最好的方案。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，希望產(chǎn)品在滿足所要求的性能的前提下，體積和重量小，本錢最低。最優(yōu)化設(shè)計(jì)往往需要從許多方案的計(jì)算比照中選出最理想的方案，就不可防止大量的反復(fù)運(yùn)算?，F(xiàn)代汽車產(chǎn)品以高、精、尖為特色，運(yùn)用新技術(shù)、新材料、新工藝，就迫切要求提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的開(kāi)展，為最優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的運(yùn)算工具，用手工無(wú)法解決的很復(fù)雜龐大的問(wèn)題也會(huì)迎刃而解。97最優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程一般可分為如下幾個(gè)階段：(1)確定所解決的設(shè)計(jì)問(wèn)題。(2)建立數(shù)學(xué)模型或設(shè)定目標(biāo)函數(shù)。(3)