第一二章　汽车造型发展历程

12KA1,主编,第一章汽车造型发展历程第二章汽车造型的技术要素,第一章汽车造型发展历程,第一节影响汽车造型的因素第二节汽车造型发展概述第三节未来汽车造型的发展趋势,第一节影响汽车造型的因素,第二节汽车造型发展概述,一、马车型造型二、方箱型造型三、“甲壳虫”型四、三厢型造型五、鱼型汽车六、楔型汽车七、子弹头型造型,一、马车型造型,图1-1尼古拉斯古诺发明的机动车,一、马车型造型,图1-2卡尔本茨发明的三轮汽车,一、马车型造型,图1-3哥特里布戴姆勒制成戴姆勒1号,一、马车型造型,图1-41892年的标致汽车,一、马车型造型,图1-51899年雷诺牌双座位机动车,一、马车型造型,图1-619011905年美国最畅销的奥兹莫比尔“弯挡板”汽车,二、方箱型造型,图1-71902年梅赛德斯轿车,二、方箱型造型,图1-81908年的福特T型车,二、方箱型造型,图1-91928年福特A型车,二、方箱型造型,图1-101911年劳斯莱斯箱式车,二、方箱型造型,图1-11奔驰TYPE-500K型车,二、方箱型造型,图1-12杜森博格SJ型车,二、方箱型造型,图1-131931年意大利生产的阿尔法罗密欧牌车,三、“甲壳虫”型,图1-141934年克莱斯勒的气流型轿车,三、“甲壳虫”型,图1-15甲壳虫汽车,三、“甲壳虫”型,图1-16大众82型汽车,四、三厢型造型,图1-17斯蒂贝克轿车,四、三厢型造型,图1-181949年福特V8型汽车,四、三厢型造型,图1-19福特维多利亚皇冠双门双座小轿车,四、三厢型造型,图1-20别克牌云雀轿车,四、三厢型造型,图1-21都市轿车,四、三厢型造型,图1-221957年凯迪拉克埃尔多拉多,四、三厢型造型,图1-231959年凯迪拉克埃尔多拉多,四、三厢型造型,图1-24雪铁龙2CV型轿车,四、三厢型造型,图1-251936年的菲亚特500微型轿车,四、三厢型造型,图1-261962年的菲亚特600微型轿车,四、三厢型造型,图1-271960年雪佛兰阿维尔轿车,五、鱼型汽车,图1-281955年雪铁龙鱼型轿车,五、鱼型汽车,图1-291955年意大利阿尔法罗密欧1900SSZagato轿车,五、鱼型汽车,图1-301964年奥斯汀AstonMsdsa轿车,五、鱼型汽车,图1-311963年兰博基尼350GTV轿车,五、鱼型汽车,图1-321974年的法拉利365GT4BB型轿车,五、鱼型汽车,图1-3320世纪80年代美国通用公司奥兹莫比尔部鱼型造型,六、楔型汽车,图1-341971年兰博基尼康塔什,六、楔型汽车,图1-35保时捷911型跑车,七、子弹头型造型,图1-36多用途汽车,第三节未来汽车造型的发展趋势,1.增大空间的利用率，提高造型灵活性2.改进空气动力性，增强操纵稳定性，降低能耗3.新材料、新工艺的出现将促进汽车造型的发展4.造型使汽车更接近于人的情感与个性5.电子技术的广泛应用要求全新的造型,1.增大空间的利用率，提高造型灵活性,1)减小发动机所占空间，驾驶室前移。2)加长轴距，减少前后悬的长度。3)行李舱向车尾部后移或向车顶部上移。4)从三厢式向单厢式发展。5)车门由转轴式设计向旋翼式、推拉式及整体顶盖翻转式的结构发展。,1)减小发动机所占空间，驾驶室前移。,2)加长轴距，减少前后悬的长度。,3)行李舱向车尾部后移或向车顶部上移。,4)从三厢式向单厢式发展。,5)车门由转轴式设计向旋翼式、推拉式及整体顶盖翻转式的结构发展。,图1-37奔驰公司推出的多用途轻型客车(MPV),2.改进空气动力性，增强操纵稳定性，降低能耗,3.新材料、新工艺的出现将促进汽车造型的发展,4.造型使汽车更接近于人的情感与个性,5.电子技术的广泛应用要求全新的造型,第二章汽车造型的技术要素,第一节汽车发动机技术第二节汽车的总布置形式第三节汽车的整车尺寸第四节其他与造型设计相关的因素,第一节汽车发动机技术,一、汽车发动机的历史二、发动机的分类及工作原理三、汽车发动机的现状与发展趋势,一、汽车发动机的历史,1.多缸发动机2.点火技术和进气技术3.冷却技术4.发动机增压技术,1.多缸发动机,图2-120世纪20年代的汽车造型,2.点火技术和进气技术,3.冷却技术,图2-2保时捷911跑车,4.发动机增压技术,二、发动机的分类及工作原理,1.发动机的分类2.内燃机的特点3.往复式发动机的构造4.发动机的工作原理,1.发动机的分类,(1)按实际循环的方式分类(2)按使用的燃料种类分类(3)按冷却方式分类(4)按气缸数目分类(5)按进气方式分类(6)按点火方式分类(7)按循环的加热方式分类(8)按负荷的调节方式分类,1.发动机的分类,图2-3内燃机结构图,(1)按实际循环的方式分类,1)四冲程内燃机。2)二冲程内燃机。,1)四冲程内燃机。,2)二冲程内燃机。,(2)按使用的燃料种类分类,1)液体燃料内燃机。2)多种燃料内燃机。3)气体燃料内燃机。4)液气混合燃料内燃机。,1)液体燃料内燃机。,2)多种燃料内燃机。,3)气体燃料内燃机。,4)液气混合燃料内燃机。,(3)按冷却方式分类,1)水冷式内燃机。2)风冷式内燃机。,1)水冷式内燃机。,2)风冷式内燃机。,(4)按气缸数目分类,1)单缸内燃机。2)多缸内燃机。,1)单缸内燃机。,2)多缸内燃机。,(5)按进气方式分类,1)非增压式内燃机。2)增压式内燃机。,1)非增压式内燃机。,2)增压式内燃机。,(6)按点火方式分类,1)局部点火式内燃机。2)压燃点火式内燃机。,1)局部点火式内燃机。,2)压燃点火式内燃机。,(7)按循环的加热方式分类,1)等容加热循环内燃机。2)等压加热循环内燃机。3)混合加热循环内燃机。,1)等容加热循环内燃机。,2)等压加热循环内燃机。,3)混合加热循环内燃机。,(8)按负荷的调节方式分类,1)量调节式内燃机。2)质调节式内燃机。,1)量调节式内燃机。,2)质调节式内燃机。,2.内燃机的特点,3.往复式发动机的构造,图2-4桑塔纳发动机结构示意图正时齿形带护罩化油器油气分离器火花塞分电器机油滤清器油尺汽油泵水泵组件正时齿形带与带轮凸轮轴液压柱气门活塞连杆中间轴齿轮传动飞轮曲轴齿轮式机油泵机油集滤器水泵带轮曲轴带轮,4.发动机的工作原理,(1)二冲程发动机的工作原理活塞由下止点往上止点运动，它将完成进气和压缩工作过程，属于活塞往复运动的第一个行程。(2)四冲程汽油机的工作原理汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入气缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。(3)四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程组成的。,(1)二冲程发动机的工作原理活塞由下止点往上止点运动，它将完成进气和压缩工作过程，属于活塞往复运动的第一个行程。,图2-5二冲程发动机结构示意图,(2)四冲程汽油机的工作原理汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入气缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。,1)进气行程。2)压缩行程。3)做功行程。4)排气行程。,1)进气行程。,2)压缩行程。,3)做功行程。,4)排气行程。,图2-6四冲程汽油机工作原理a)进气行程b)压缩行程c)做功行程d)排气行程,(3)四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程组成的。,1)进气行程。2)压缩行程。3)做功行程。4)排气行程。,1)进气行程。,2)压缩行程。,3)做功行程。,4)排气行程。,图2-7四冲程柴油机工作原理a)进气行程b)压缩行程c)做功行程d)排气行程,三、汽车发动机的现状与发展趋势,1.车用汽油机发展及现状2.车用柴油机发展及现状3.其他车用发动机,1.车用汽油机发展及现状,(1)国内汽油机现状目前国内已经能够自行设计并开发中小功率的汽油发动机和部分中速发动机。(2)国外汽油机的现状以福特为例，福特汽车公司在美国底特律推出了一项名为EcoBoost的全新发动机技术。(3)汽油机所采用的新技术及发展趋势,(1)国内汽油机现状目前国内已经能够自行设计并开发中小功率的汽油发动机和部分中速发动机。,(2)国外汽油机的现状以福特为例，福特汽车公司在美国底特律推出了一项名为EcoBoost的全新发动机技术。,(3)汽油机所采用的新技术及发展趋势,1)燃油电子喷射。2)电子控制燃油喷射从单点式发展到多点式。3)点火系统。4)可变气门正时和升程系统。5)汽油机直喷(GDI)技术。6)燃烧速率控制滑片。7)另一项最近两年开始投入市场的汽油机技术就是切缸工作循环，或称为可变排量。,1)燃油电子喷射。,2)电子控制燃油喷射从单点式发展到多点式。,3)点火系统。,4)可变气门正时和升程系统。,5)汽油机直喷(GDI)技术。,6)燃烧速率控制滑片。,7)另一项最近两年开始投入市场的汽油机技术就是切缸工作循环，或称为可变排量。,2.车用柴油机发展及现状,(1)国内柴油机的现状自2003年以来，国内柴油机行业出现了结构调整：潍坊柴油机厂在2002年的基础上继续保持快速增长势头，功率水平也有了明显提高；上海柴油机厂在商用车柴油机领域初露锋芒，主要得益于北汽福田欧曼重卡市场份额的迅速提高；广西玉柴机器股份有限公司作为行业的领先者，进行了新一轮的产品结构优化，产品顺利实现从欧向欧的过渡，完善了产品系列(从4缸机到6缸机)平台，进一步拓展了功率覆盖范围，柴油机最大功率水平可以达到257kW，总体水平有了显著提高。(2)国外柴油机的现状目前西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用柴油机的比例也相当大。,2.车用柴油机发展及现状,(3)柴油发动机的主要问题柴油发动机存在的主要问题就是排放中的氮氧化物和黑色的炭烟。(4)柴油机所采用的新技术及发展趋势柴油机的大功率、低排放、良好的电子控制等显著优点将使柴油发动机在新的时代有长足的发展。,(1)国内柴油机的现状自2003年以来，国内柴油机行业出现了结构调整：潍坊柴油机厂在2002年的基础上继续保持快速增长势头，功率水平也有了明显提高；上海柴油机厂在商用车柴油机领域初露锋芒，主要得益于北汽福田欧曼重卡市场份额的迅速提高；广西玉柴机器股份有限公司作为行业的领先者，进行了新一轮的产品结构优化，产品顺利实现从欧向欧的过渡，完善了产品系列(从4缸机到6缸机)平台，进一步拓展了功率覆盖范围，柴油机最大功率水平可以达到257kW，总体水平有了显著提高。,(2)国外柴油机的现状目前西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用柴油机的比例也相当大。,(3)柴油发动机的主要问题柴油发动机存在的主要问题就是排放中的氮氧化物和黑色的炭烟。,(4)柴油机所采用的新技术及发展趋势柴油机的大功率、低排放、良好的电子控制等显著优点将使柴油发动机在新的时代有长足的发展。,1)共轨与四气门技术。2)高压喷射和电控喷射技术。3)增压中冷技术。4)废气再循环(EGR)技术的应用。5)后处理技术。6)降低机油消耗。,1)共轨与四气门技术。,2)高压喷射和电控喷射技术。,3)增压中冷技术。,4)废气再循环(EGR)技术的应用。,5)后处理技术。,6)降低机油消耗。,3.其他车用发动机,(1)油、电、氢混合动力技术混合动力车属于电动汽车，采用传统的内燃机和电动机作为动力能源，通过混合使用热能和电能两套系统开动汽车。(2)天然气驱动技术天然气驱动技术已经广泛应用于许多车型中，具备了较高的经济性能，例如欧宝汽车推出的赛飞利CNG(图2-9)，便是以天然气作为主要燃料。(3)氢燃料电池驱动技术这种技术具有一种潜在的魅力，如果工程师和科学家们能够将这种洁净蓄能系统真正地应用于汽车，那么大多数汽车上使用的内燃发动机将成为历史。,3.其他车用发动机,(4)纯电力驱动技术顾名思义，使用了该项技术的车型将以纯电力作为其动力源，这类车型具备极高的环保性能，但其维护费用极高，在短期内难以普及。,(1)油、电、氢混合动力技术混合动力车属于电动汽车，采用传统的内燃机和电动机作为动力能源，通过混合使用热能和电能两套系统开动汽车。,(2)天然气驱动技术天然气驱动技术已经广泛应用于许多车型中，具备了较高的经济性能，例如欧宝汽车推出的赛飞利CNG(图2-9)，便是以天然气作为主要燃料。,图2-8普力马混合动力概念车,(2)天然气驱动技术天然气驱动技术已经广泛应用于许多车型中，具备了较高的经济性能，例如欧宝汽车推出的赛飞利CNG(图2-9)，便是以天然气作为主要燃料。,图2-9欧宝赛飞利CNG,(3)氢燃料电池驱动技术这种技术具有一种潜在的魅力，如果工程师和科学家们能够将这种洁净蓄能系统真正地应用于汽车，那么大多数汽车上使用的内燃发动机将成为历史。,图2-10氢燃料电池汽车,(4)纯电力驱动技术顾名思义，使用了该项技术的车型将以纯电力作为其动力源，这类车型具备极高的环保性能，但其维护费用极高，在短期内难以普及。,第二节汽车的总布置形式,1.前置发动机后轮驱动(FR形式)2.前置发动机前轮驱动(FF形式)3.全轮驱动4.其他车辆总布置,第二节汽车的总布置形式,表2-1总布置与性能相关项目,1.前置发动机后轮驱动(FR形式),2.前置发动机前轮驱动(FF形式),3.全轮驱动,4.其他车辆总布置,图2-11欧洲货车,第三节汽车的整车尺寸,一、车长二、车宽三、高度四、轴距五、轮距六、前悬七、后悬八、最小离地间隙九、接近角十、离去角,一、车长,二、车宽,图2-12车长,二、车宽,图2-13车宽,三、高度,四、轴距,图2-14高度,四、轴距,图2-15轴距,五、轮距,六、前悬,图2-16轮距,六、前悬,图2-17前悬,七、后悬,八、最小离地间隙,图2-18后悬,八、最小离地间隙,图2-19最小离地间隙,九、接近角,十、离去角,图2-20接近角,十、离去角,图2-21离去角,第四节其他与造型设计相关的因素,一、车身材料及其成型技术二、汽车玻璃三、汽车灯具四、汽车显示装置五、汽车操纵装置六、汽车安全装置七、汽车电气八、车轮与轮胎,一、车身材料及其成型技术,1.汽车用钢板2.汽车车身用特殊钢板3.铝合金4.汽车车身成型技术,1.汽车用钢板,1)不同类型冲压件对材料性能有不同的要求。2)不同类型钢号及厚度对冲压工艺有不同的选择条件。3)不同品种材料对冲压件成本的影响较大，材料价值在冲压件生产成本中占，因此，应了解各种材料的价格，便于在选择材料时科学地贯彻“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”等一系列节约材料的政策。4)设计分块时要充分考虑钢板的尺寸规格。5)重视结构废料的利用。6)统一并减少材料的品种及规格。,1)不同类型冲压件对材料性能有不同的要求。,2)不同类型钢号及厚度对冲压工艺有不同的选择条件。,表2-2四种钢材对冲压工艺的选择条件,3)不同品种材料对冲压件成本的影响较大，材料价值在冲压件生产成本中占，因此，应了解各种材料的价格，便于在选择材料时科学地贯彻“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”等一系列节约材料的政策。,4)设计分块时要充分考虑钢板的尺寸规格。,5)重视结构废料的利用。,6)统一并减少材料的品种及规格。,2.汽车车身用特殊钢板,1)超深冲冷轧钢板适用于超深冲压件。2)烧结硬化型高强度钢板。3)表面处理钢板。4)高强度钢板。5)防振钢板。6)特殊金相组织和表面状态钢板。,2.汽车车身用特殊钢板,采用薄饼形晶粒的冷轧钢板。钢板在热轧过程中，由于快速冷却，使氮化铝只能在冷轧后退火时才能析出，从而形成薄饼形晶粒。薄饼形晶粒的钢板在冲压变形时，其宽度变形大，厚度变形小(即塑性变形比值R大，R值越大，冲压性能越好)。薄饼形晶粒优于等轴形晶粒的钢板冲压性能，已被国内外理论和实践所证实。采用细长晶粒的冷轧钢板。国外开发的一种沸腾钢板(KTS钢板)，在炼钢时，特别在退火工序中利用特殊气体进行开卷退火，从而使其固相脱碳、脱氧，具有非时效性，同时比镇静钢板的深冲性能更好。细长晶粒结晶形状的各向异性导致塑性各向异性，这对深冲加工起着良好的作用。,2.汽车车身用特殊钢板,广泛采用麻面(毛面)钢板。国内外实践证明，麻面钢板对冲压很有利。麻面钢板表面的凹坑可以储油，便于冲压润滑，既有利于拉延变形又有利于防锈；麻面钢板的厚度波动对冲压结果影响较小；麻面钢板可掩盖板面分散的小缺陷的影响。麻面钢板的麻面度以K、K0、KK0(K为麻面粗糙最大深度，K0为麻面深度的算术平均值)来表示。,1)超深冲冷轧钢板适用于超深冲压件。,2)烧结硬化型高强度钢板。,3)表面处理钢板。,4)高强度钢板。,5)防振钢板。,6)特殊金相组织和表面状态钢板。,采用薄饼形晶粒的冷轧钢板。钢板在热轧过程中，由于快速冷却，使氮化铝只能在冷轧后退火时才能析出，从而形成薄饼形晶粒。薄饼形晶粒的钢板在冲压变形时，其宽度变形大，厚度变形小(即塑性变形比值R大，R值越大，冲压性能越好)。薄饼形晶粒优于等轴形晶粒的钢板冲压性能，已被国内外理论和实践所证实。,采用细长晶粒的冷轧钢板。国外开发的一种沸腾钢板(KTS钢板)，在炼钢时，特别在退火工序中利用特殊气体进行开卷退火，从而使其固相脱碳、脱氧，具有非时效性，同时比镇静钢板的深冲性能更好。细长晶粒结晶形状的各向异性导致塑性各向异性，这对深冲加工起着良好的作用。,广泛采用麻面(毛面)钢板。国内外实践证明，麻面钢板对冲压很有利。麻面钢板表面的凹坑可以储油，便于冲压润滑，既有利于拉延变形又有利于防锈；麻面钢板的厚度波动对冲压结果影响较小；麻面钢板可掩盖板面分散的小缺陷的影响。麻面钢板的麻面度以K、K0、KK0(K为麻面粗糙最大深度，K0为麻面深度的算术平均值)来表示。,3.铝合金,表2-3热轧板的力学性能,表2-4冷轧板的力学性能,4.汽车车身成型技术,1)高强度钢的成型。2)使用双滑块多工位压力机的冷成型。3)组合式冷成型。4)在成型过程中形成高强度钢。,1)高强度钢的成型。,2)使用双滑块多工位压力机的冷成型。,3)组合式冷成型。,4)在成型过程中形成高强度钢。,二、汽车玻璃,1.夹层玻璃2.钢化玻璃,1.夹层玻璃,1)高抗冲击强度。2)粘结力高。3)耐光、耐热、耐湿、耐寒。1)汽车风窗玻璃。2)建筑玻璃和顶棚。3)防弹玻璃、耐压观察窗等。,1.夹层玻璃,图2-22夹层玻璃,1)高抗冲击强度。,2)粘结力高。,3)耐光、耐热、耐湿、耐寒。,1)汽车风窗玻璃。,2)建筑玻璃和顶棚。,3)防弹玻璃、耐压观察窗等。,2.钢化玻璃,(1)全钢化玻璃玻璃在加热炉内加热到接近软化温度，这时玻璃处于粘着流动状态，保温一段时间，然后将此片玻璃迅速送入冷却装置，用低温高速气流对玻璃均匀淬冷，使玻璃内层产生张应力，外表面产生压应力，经过这样处理的玻璃制品就是全钢化玻璃。(2)区域钢化玻璃玻璃在加热炉内加热到接近软化温度，然后将玻璃迅速送入不同冷却强度的风栅中，对玻璃进行不均匀冷却，使玻璃主视区与周边区产生不同的应力，周边区处于风栅的强风位置，进行