第二章-汽车造型设计方法

汽车造型设计

第二章汽车造型设计方法第一节汽车设计与车身造型设计一、汽车设计与车身造型设计的关系在此章进行之前，我们应该明确汽车设计、车身造型设计这两个概念的关系，从而明确各自的职责范围：汽车设计包括三个领域的内容：①汽车技术创新与完善；②汽车结构与造型；③汽车生产方式与制造体制。二、车身造型设计概述（一）含义车身造型设计包括外部造型设计、内部造型设计、色彩设计、与造型有关的零部件设计。汽车造型设计是以符合人机工程学、空气动力学和它要实现的功能性为基础的。现代汽车造型设计不仅是功能的创新，更是一种社会动态的缩影，是设计师心意的流露。（二）分类及程序汽车造型设计根据项目可分为两类：一类是以生产销售为目的的特定车种的生产车设计（见图2-2），另一类是以研究为重点的、技术与商品条件比较自由的概念型超前设计（见图2-3）。（三）眼椭圆眼椭圆是由美国汽车工程师协会制定的标准SAEJ941，国际标准组织引用该标准制定了国际标准ISO4513。①汽车前风挡玻璃及除霜部位的确定；②汽车风窗遮阳带位置的确定；③汽车后视镜位置设计及视野校核；④涉及眼睛与头部转动时车身A、B、C立柱盲区的求作；⑤汽车仪表板盲区的求作。（四）踵点一般是将人体的脚跟置于加速踏板上，脚跟与踏板支点保持接触，即为踵点。（五）硬点（hardpoint）指在总布置设计过程中，为保证总成及零部件之间的协调和装配关系及造型风格要求所确定的控制点（或坐标）、控制线、控制面及控制结构的总称。第二节车身造型设计中的人机工程学一、概述（1）汽车驾驶操纵系统人机界面的优化匹配与驾驶员的驾驶适宜性（2）行车安全性及车内乘员的安全性保护（3）乘坐舒适性（4）汽车的道路交通适应性二、汽车Package设计方法Package设计可直译为“包装设计”，指的是把发动机等机械部分以及乘员和行李都包裹在内的壳体形状的确定。Package设计是根据人体测量学发展的技术来设定车内空间尺度的，是人机工程学在汽车设计中发挥重要作用的具体体现（见图2-5）。（一）确定车身基本空间布局（二）确定车身的基本尺寸三、正确对待数据首先，人机工学研究的是车身造型设计以用户需要为前提的科学依据和保证。随着社会的发展、自然界环境因素的改变、测量技术的提高，人体测量学所提供的数据也在发生变化。其次，人机工程学运用到汽车造型设计，并非像过去人们认为的那样简单提取一个人体相关尺寸的中间值来进行设计，而是应该思考如何通过合理巧妙的方法创造一个有着足够宽容度的空间、使用模式来满足人类的个体差异。第三节车身外部造型设计一、概述车身外部造型是涵盖前围、后围、顶棚、左右侧围及附在其上的其他部件，如雨刮器、后视镜、车身表面处理等。二、外形设计“硬点”及空气动力学首先，通过一系列对市场因素的分析、开发的目的、车型的定位、成本及技术要素等各阶段的考量，从而确立总体的设计思路、设计定位。一是车身尺寸（主要取决于底盘因素—发动机及其附件的尺寸位置、轮胎等所占用空间限制和法规的约束所决定的。二是车架（对车架总成的外宽，其前部、中部、后部不等，主要取决于布置上的需要。三是总体布局（不同需求下的乘坐及操纵空间尺寸、行李舱尺寸等）。空气阻力系数Cd是风阻系数（DragCoefficient）的简称，是描述一个物体的空气动力学表现的系数三、前围设计（一）设计对象及方法车身前围也称前脸（见图2-11），包括前挡风、前车灯、前围保险杠及散热器面罩。它往往是吸引人眼球的关键部位，前围各部分之间的关联性艺术处理很具挑战。从以上演示总结出前围设计的要点：（1）“脸”的轮廓线是双曲面弧度，既是正面“脸”形胖瘦的体现，也是侧围前部倾角的依据。（2）前挡风造型直接影响驾乘人员的视野，也是前视角效果、气动性的重要因素，宽阔的前额让人觉得舒展、明朗，反之，诡异或压迫，就像坦克前脸的感受。（3）前围车灯、前保险杠及散热器面罩的造型在设计或选用时（现在为了提高效率、节省制造成本，很多小厂对车灯、散热器面罩采取直接订货的途径）的重要依据是“脸”型特征，正如人们常说的美丽与否关键是五官的比例搭配。首先，我们研究一下灯饰外形与前围、侧围造型的关系，从同一透视角观察同款车不同灯饰的效果。其次，灯饰外轮廓与前保险杠、散热器面罩的组合关系：①三者应注意组合造型的整体感，否则，会显凌乱；②“面部表情”取决于这三部分的造型特征。（二）前围造型设计主要运用的材料前围车身—钢、有色金属、塑料。（1）前挡风玻璃（2）保险杠汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力、防护车身前后的安全装置。（3）散热器面罩四、侧面设计（一）设计对象及方法车身侧围通常包括侧窗、腰线、翼子板其表面附件。单厢式汽车，是指发动机安装空间、客厢、货箱形成一个类似箱子形态的车。两厢式汽车，指发动机安装空间、驱动系统空间、货箱及乘坐空间共具有两个空间形态的车。三厢式汽车，指发动机安装空间、客厢、货箱各自形成独立空间的车。（1）侧围外轮廓曲线弧度，它直接受发动机安装空间、客厢、货箱三者之间的空间分割影响。（2）侧窗面积大，他的造型处理多依据侧围外轮廓的造型并且它的高度要与前后风窗保持联系。（3）车身腰线的起始位置、高低变化影响车的视觉效果，高腰会让车身显高，而低腰会使人产生平稳、庄重的感觉。（4）翼子板也是侧围造型的重要部分，其功能一是防止尘土的上扬，二是保留足够的空间防止车轮的跳动碰撞车身，同时保持车轮转向的灵活性。（二）侧围造型设计主要运用的材料侧围车身——钢、有色金属、塑料。侧窗可设计成上下开启式或水平移动式。五、后围设计（一）设计对象及方法（1）行李舱和乘坐空间的分割方式、后围造型的气动性能直接影响后围造型的演变。（2）后围车窗外轮廓除了依据后围造型外，还要依据前挡风、侧窗的造型特征，特别注意下边线的高低与侧围窗户的关系。（二）后围造型设计主要运用的材料六、顶部设计车身顶部造型往往是左右侧围与前后围的曲面过渡造成的，由于需符合空气力学原理，又需满足内部空间的舒适性，顶部造型曲面应注重顶棚四边与前后、左右曲面过渡的R大小。七、前围、侧围、后围及顶部的造型整体性八、外部造型设计相关技术要素（一）全新设计（二）既有平台创新（三）局部改变在生产平台与整车造型基本不变的情况下只做局部构件的调整，如车灯、车把手等的更换改变。（四）现有的加工设备和加工手段就奥迪A6的尾部、沃尔沃的后侧翼子板而言，首先是设计的理念差异。创新的设计，强化了品牌的价值，更重要的是，制造工艺可以实现设计理念，将设计图纸转换成现实的量化产品。第四节车身内部造型设计一、概述新的科技、新的生活、新的价值观念是内部空间创意设计的源泉。车身内部造型设计的目标是方便、可靠地操纵和控制车辆，并且使乘员安全、舒适地度过乘车时间，并有合理载货的空间设施。汽车内部造型设计要满足各种性能要求首先是安全性。其次是驾驶方便性与乘坐舒适性。二、驾驶区对驾驶区域的设计大致可概述为三步。第一步：根据坐骑基准点位置，调用头廓包络线及眼椭圆，结合内部空间控制尺寸，确定顶盖的位置以及完成对车身内部宽度的确定；再根据眼椭圆确定视野，从而定出前后风窗的倾角。第二步：根据人机关系及SAE推荐的硬点控制尺寸进行转向盘、操纵杆、加速、制动、离合踏板等操纵机构进行布置。第三步：确定不同百分位人体模型的适宜H位置，确定座椅基准点的位置、座椅靠背角和座椅调节行程。（一）操纵件的布置（二）仪表盘的布置和装饰汽车仪表板是汽车内部最关键的总成之一，是轿车内部饰件中最重要的组成部分，也是人们最为关注的焦点。在行车过程中，仪表板一方面具有为驾驶员方便、快捷、安全地提供操纵的各种信息的功能；另一方面，仪表板的造型设计也是体现轿车风格的最重要部分。仪表板的安全性分为主动安全性和被动安全性，主动安全性主要从视野性和操纵性两方面考虑。仪表板的被动安全性设计应从如下三点着手：首先是仪表板的软化问题。其次是保证驾驶员进出方便。另外,杂物箱的布置应在仪表板下端，杂物箱的锁应安全可靠。仪表板基本上可以分为一体成型和分段拼接两大类。金属仪表板主要是用薄的钢板和铝合金冲压而成。塑料仪表板的材料是塑料。复合材料基本上事由表皮层、隔声减振部分和骨架等部分组成。装饰仪表板时要注意两点：第一，装饰风格要与车辆整体内外装饰风格相统一，与车型档次定位相匹配，避免低档车豪华装饰和高档车低水平装饰。第二，注意不同材料的装饰方法不同。（三）座椅布置确定不同百分位人体模型的适宜H点位置，确定座椅参考点的位置、座椅靠背角和座椅调节行程。由于驾驶员在开车时必须集中精力，易疲劳，为了有利于驾驶员的驾车，对座椅的舒适性、方位的可调性要求高。三、乘员区1.座椅的结构目前，轿车座椅的典型结构为复合型结构，由骨架、填充层和表皮三部分组成。2.座椅的分类以轿车为例，按座椅的使用功能来分类，可分为驾驶员座椅、乘客座椅、儿童座椅三种。2.座椅的装饰座椅的装饰主要是集中在造型及面料的选用上。造型设计原则应参考整车设计风格。面料主要用棉纺织物、化纤及棉纺等纺织物和皮革等。4.乘坐区域顶盖高度的控制尺寸四、载货区（可变空间的设计理念）载货区与乘客区的隔断组合关系就是区分、保护的功用，既保护人的安全也保护货的安全。五、车内棚壁与地板装饰（一）汽车顶棚内衬的类型汽车顶衬也称为车顶棚或顶子等，顶衬的种类、式样和颜色、面料及结构因不同的车型而异。汽车顶棚的结构基本上可分为成形型、吊装性和黏贴型三种。一般来说，成形型顶衬被称为硬衬，而吊装型和黏贴型顶衬被称为软顶。（二）汽车顶棚内衬的装饰原则（1）装饰风格的统一（2）安装方法的不同选择（三）地板的装饰1.地板功能2.地毯与脚垫的装饰六、车内饰品与车用香品车内饰品和车用香品都是取悦车主的物件，合理使用可以营造出温馨舒适的车内环境。（一）车内饰品（1）安全原则（2）协调美观（二）车用香品1.车用香品的功能优质的汽车香品能净化车内空气，清除车内异味，杀灭细菌，保持车内空气的清新，使驾驶员保持清醒的头脑，从而减少事故的发生率，提高驾驶安全。2.车用香品的种类按形态可分为气雾型、液体型和固体型三种。3.车用香品的选择选择车用香品应遵循的原则：味道不要太浓烈，夏天香水散发快，可选择清淡的气味。冬季时，可选择提神醒目的香型。如果车内经常开空调，需要选用具有较强挥发性的车用香品，以便及时有效地去除空调机带来的异味。第五节车身色彩及表面处理一、色彩与造型（一）非平面的色彩视觉（1）车身是一个相对体量很大的产品，其色彩更具有冲击力，对周围环境影响更大。（2）车身不仅大，而且是由曲面构成，在光线下它所形成的素描关系变化丰富，因而对色彩本身呈现出的色相、纯度、明暗关系都产生较大的影响。（二）玻璃等透明材料的视觉与造型二、立体色彩搭配三、色彩的视觉重心（一）Z轴方向应该符合人类视觉习惯（二）X轴方向与车身纵向重心吻合四、车身色彩安全性车身色彩必须具有清晰的可视性。车身色彩不能太过纷繁复杂，这会容易和周围物体色混淆，从而使人不能清楚不判断行进中的汽车速度和方向，危险因而产生。车身色彩对人产生不可忽视的心理效应。五、车身色彩与工艺车身涂装工艺效果影响整车质量。设计师在设计色彩图案时要充分考虑是否便于涂装，两种颜色的分界面尽量选在部件接合处或造型板材连接的沟槽处，或在可拆卸的罩壳处，这样不仅使涂装易于操作，且能保证分界面整洁、规范。第六节配套图与模型制作一、全尺寸胶带图胶带图是造型设计方案从效果图的平面状态过渡到模型的立体状态的桥梁。它是由造型设计师在带有坐标网格线的薄膜纸上利用专用的不干胶带黏贴出汽车的轮廓线条和形状。二、油泥模型制作汽车油泥模型所用的油泥是专门用于汽车造型的。对于车内模型，采用的技术大多相同，只是模板较小，细节更复杂。模型制作的整个过程包括修改、造型设计师和工程师的评价，反复贴不同色的Dinoc装饰模和向企业有关人员展示，需要多次的演示和修改，直到达成最终的一致。第七节整车工程设计一、车身总体设计图（一）车身制图的特点和要求车身制图包括车身蒙皮及车身骨架结构的图样设计。（二）汽车车身制图的基本要求（1）图样必须按照有关制图的国家标准、行业标准或规定绘制，并做到正确、完整、统一、清晰。（2）图样上的术语、代号、文字、图形、结构要素及计量单位等均应符合有关标准或规定。（3）图样上的视图与技术要求应能表明产品和零件的结构、轮廓，并作为制造、检验的技术依据。（4）图样在能清楚表达产品和零部件的结构、轮廓、尺寸几个部分相互关系的前提下视图的数量应尽量少。二、车身造型数据生成测量的数据包括外形和内饰两部分，测量生成的数据称为点云。三、发动机工程设计发动机部门的主要工作是针对新车型的特点以及要求，对发动机进行布置，并进行发动机匹配。四、白车身工程设计是指车身结构件以及覆盖件的焊接总成，包括发动机罩、翼子板、侧围、车门以及行李箱盖在内的未经过涂装的称身本体。五、底盘工程设计其内容是对底盘的四大系统进行详细的设计。六、内外饰工程设计七、电气工程设计电气工程负责全车的所有电气设计。第八节车身结构与工艺一、车身结构一般车身结构分为刚性结构和弹性结构。（一）车身结构与造型设计（二）车身结构设计的步骤（1）确定整个车体应由哪些主要和次要的构件组成，使其成为一个连