汽车造型设计知识讲座(1)

汽车造型设计知识讲座一、外形尺寸参数汽车设计中由设计师去弥定的外形尺寸包括：长、宽、高、轴距、轮距、前后悬长和离地距等。各参数的含义见下图：二、各级汽车的尺寸标准弥定汽车尺寸所要考虑的因素主要是机械布局和使用要求，其中机械布局视乎厂家各自的设计方案有所差异；使用要求则主要由汽车所针对的目标市场级别而定。下表为我根据经验总结的各主要级别（主要乘用车）的常见尺寸范围：其中我们看到美国车的尺寸比欧、日的标准大很多，这主要是因为美国地大车少，油价低廉，对于汽车空间的要求远大于对省油性能的要求。日本则正好相反，为了改善道路拥挤情况，日本政府对汽车的税收等级是以外形尺寸（主要是占地面积长*宽）来划分的，车身越大使用费用越高。因此日本汽车造型设计所追求的是“空间利用率”，即在有限的车身尺寸下争取最大的内厢空间。可以说日本车造得紧凑的目的是为了符合法规；欧洲人也热衷于小型车，但他们造小车的主要目的是省油和使用方便；而美国人的生活环境决定了他们用不着把汽车造得太紧凑。三、如何弥定具体尺寸确定汽车尺寸首先要服从机械布局，然后要满足各项应有的功能，如必须具备载客、载货的空间等。下面详谈各尺寸的具体确定方法：１.长度长度是对汽车的用途、功能、使用方便性等影响最大的参数。因此一般以长度来划分车身等级。车身长意味着纵向可利用空间大，这是显而易见的；但太长的车身会给调头、停车造成不便。4米长与5米长的汽车在驾驶感觉上会有很大的差异，一般中小型乘用车长4米左右，接近5米长的可算作大型车了。２.宽度宽度主要影响乘坐空间和灵活性。对于乘用轿车，如果要求横向布置的三个坐位都有宽阔的乘坐感（主要是足够的肩宽），那么车宽一般都要达到1.8M。近年由于对安全性的要求，车门壁的厚度有所增加，因此车宽也普遍增加。日本车对宽度的限制比较严，大部分在1.8M以下，欧洲车则倾向增大车宽。但是车身太宽会降低在市区行走、停泊的方便性，因此对于轿车来说车宽2M是一个公认的上限。接近2米或超过2米的车都会很难驾驶。道路用车（大货车、大客车）的车宽一般也不能超过2.5米。对于车外倒后镜不能折叠的车辆，规格表上的宽度一般把外伸倒后镜也包括在内，因而有些欧洲轿车规格表上的宽度接近甚至超过2米（例如FIATMULTIPLA宽度为2010mm），各位明察即可。３.高度车身高度直接影响重心（操控性）和空间。大部分轿车高度在1.5米以下，与人体的自然坐姿高度相比低很多，主要是出于降低全车重心的考虑，以确保高速拐弯时不会翻车。MPV、面包车等为了营造宽阔的乘坐（头部空间）和载货空间，车身一般比较高（1.6米以上），但随之使整车重心升高，过弯时车身侧倾角度大；这是高车身车种的一个重大特性缺陷。此外在日本，香港等一些地区，大部分的室内停车场都有高度限制，一般为1.6米，这也是确定车高的重要考虑因素。小型车为了在有限的占地面积内扩大车厢空间，近年有向上发展的趋势，如丰田的YARIS（高1500mm）和标致206（1430mm），以及一批超过1.7M的日本K-CAR级RV（如铃木WAGONR），车身都比传统的小型车高出很多，重心升高导致的主动安全性下降是必然的。４.轴距在车长被确定后，轴距是影响乘坐空间最重要的因素，因为占绝大多数的2厢和3厢轿车，乘员的坐位都是布置在前后轴之间的。长轴距使乘员的纵向空间增大，直接得益的是对乘坐舒适性影响很大的脚部空间。在行驶性能方面，长轴距能提高直路巡航的稳定性，但转向灵活性下降，回旋半径增大。因此在稳定性和灵活性之间必须作出取舍，取得适当的平衡。5.前、后悬从图一可见：车长=前悬+后悬+轴距。所以轴距越长，前后悬便越短。最短的悬殊长可以短至只有车轮，即为车轮半径1/2。但除了一些小型车要竭力增加轴矩来扩大乘坐空间外，一般轿车的悬长都不能太短，一来轴矩太长会影响灵活性，二来要考虑机械零件的布局。例如前横置引擎前轮驱动的轿车，引擎一般会安置在前轴的前方，因此前悬必须有一定的长度（例一）；但前悬也不应过长，以确保爬坡通过性，越野车为了保证爬坡、越台的能力，前悬都很短（例二）；一些高性能跑车的前后悬取值主要是出于对前后重量平衡和动态重心转移的考虑（例三）。近年为了满足严格的正面撞击测试法规，有加长前悬的趋势，目的是容纳车架的撞击缓冲结构。后悬则可以比前悬稍长一些。６.轮距轮距直接影响汽车的前后宽度比例。与其它尺寸相比，轮距更受机械布局（尤其是悬挂系统类型）的影响，是造型设计师需要在很早期就确定的参数。一般轿车的前轮距比后轮略大（相差约10-50MM），即车身前半部比后半部略宽，这与气流动力学有关（将在以后详述）。但一些特殊机械布局的汽车，如法拉利的512TR，由于后轴安放了大型的水平对向12缸引擎，使其后轮距远大于前轮距，这就需要以特别的造型设计来配合。在操控性方面，轮距越大，转向极限和稳定性也会提高，很多高性能跑车车身叶子板都向外抛，就是为了尽量扩大轮距。７.离地距离地距即车体最低点与地面的距离。后驱车的离地最低点一般在后轴中央，前驱车一般在前轴，也有些轿车的离地距最低点在前防撞杆下缘（气流动力学部件）。离地距必须确保汽车在行走崎岖道路、上下坡时的通过性，即保证不刮底。但离地距高也意味着重心高，影响操控性，一般轿车的最低离地距为130mm-200mm，附合正常道路状况的使用要求。越野车离地距普遍大于200mm。赛车由于安装了扰流车身部件，并且要降低重心，离地距可以低至50mm，当然前提是赛车跑道路面平坦，在普通街道上肯定是不可行的。最后必须补充一下，汽车的长、宽、高、轴距是影响乘坐空间的四要素，但这只是基础，要在尺寸大的车身上设计出空间充裕的座舱，还必须精心设计车厢轮廓。这就是所谓的“利用率”问题，而它又与全车的整体布局息息相关，这将在后面的章节中综合介绍。