第2章汽車車身總體布置及造型

車身總布置是汽車設(shè)計工作的一部分，它是在整車總布置的基礎(chǔ)上進行的。整車的總布置供應(yīng)了汽車的長、寬、高、軸距等的限制尺寸，軸荷分布范圍以及水箱、動力總成、前后橋、傳動軸、車輪等的輪廓尺寸和位置。據(jù)此再參考同類車型有關(guān)數(shù)據(jù)，即可初步確定前懸和后懸的長度、前后風窗位置和角度、發(fā)動機罩高度、地板平面高度、前圍板位置、座椅布置、內(nèi)部空間限制尺寸、方向盤位置角度與操縱機構(gòu)和踏板的相互位置等；然后在此基礎(chǔ)上，依據(jù)滿載狀況繪出1∶5車身總布置圖。第2章汽車車身總體布置及造1一、轎車車身的布置1)轎車車身的布置與底盤布置形式的關(guān)系轎車車身的布置在很大程度上受底盤布置形式的制約。轎車底盤有三種常見的布置形式（如圖2－1所示），即發(fā)動機前置后輪驅(qū)動（傳統(tǒng)式布置）、發(fā)動機前置前輪驅(qū)動和發(fā)動機后置后輪驅(qū)動。目前多接受傳統(tǒng)式布置（即發(fā)動機前置后輪驅(qū)動，通常用FR表示）和前驅(qū)動布置（即發(fā)動機前置前輪驅(qū)動，通常用FF表示）兩種形式；而發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的布置形式由于缺點較嚴峻，已被漸漸淘汰。第一節(jié)車身總布置2圖2－1常見轎車底盤布置形式3（2）動力總成的布置初步設(shè)計時，必需確定車身與動力總成相對于前輪軸線的位置，在確定各總成相對于前輪的縱向位置之前，首先應(yīng)估算軸荷分布，傳統(tǒng)式布置形式轎車滿載時最志向之軸荷分布為：前軸48%~49%，后軸51%~52%；前驅(qū)動布置形式的軸荷分布則正好相反，如上海桑塔納轎車滿載時的允許軸荷前軸為51%，后軸為49%。其次是考慮前懸架和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的布置；然后再考慮裝有空氣濾清器的發(fā)動機的高度還受發(fā)動機罩高度的限制等。4（3）地板凸包（傳動軸通道）和傳動軸的布置為了保證車身地板凸包的高度最小以及后座凸包上的座墊有足夠的高度，通常實行在垂直面內(nèi)將傳動軸布置成U形（如圖2－2所示）的方案，這樣可以降低傳動軸的軸線，保證動力總成的外廓不致減小離地間隙，同時萬向節(jié)叉軸線之間的夾角也不致超過允許值。留意車身地板的離地高度應(yīng)在保持必要的離地間隙狀況下盡可能小，以降低汽車的重心，提高高速行駛的穩(wěn)定性。5圖2－2U形布置萬向節(jié)傳動6（4）輪罩外形尺寸的確定和踏板的布置地板平面確定以后，隨之而來的問題是確定輪罩的外形和尺寸以及踏板的布置。首先確定車輪跳動到極限位置（一般狀況下，規(guī)定橡膠緩沖塊壓縮約為自由高度的2/3，對于只在良好道路上行駛的高級轎車而言，可以允許緩沖塊僅壓縮為自由高度的1/3）和最大轉(zhuǎn)向角時所占有的空間；其次在平面圖上畫出繞轉(zhuǎn)向主銷軸線轉(zhuǎn)至最大轉(zhuǎn)角的車輪；7然后將側(cè)視圖上的車輪極限位置用水平截面劃分，并將每一截面的輪胎外形畫在平面圖上，在車輪截面運動軌跡的周邊作一條間隙為30mm的輪廓線；最終布置踏板（布置踏板所需空間受凸包外廓和車身內(nèi)側(cè)壁兩者寬度的限制），即在離合器踏板左側(cè)留出位置以容納汽車駕駛員的左腳，因此，輪罩最好不凸出于乘客室內(nèi)。8（5）車身內(nèi)部布置轎車是運輸乘客的，其車身內(nèi)部布置應(yīng)考慮人的因素第一，也就是說，既要保證平安性，又要考慮舒適性。除某些專用車輛（迎賓車、學童車、幼兒車等）以外，一般車輛內(nèi)部布置均可按成年人的人體尺寸來考慮。我國地域?qū)掗?，各地區(qū)成年人人體尺寸存在確定差異，由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，我國人體身長可按自然地理區(qū)域由北向南大致劃分為大個、中等個、小個等三種身材：9東北、華北和西北等地區(qū)的人體多屬大個；華東、華中和西部地區(qū)的人體系中等個；華南、西南地區(qū)的人體則為小個。車身內(nèi)部空間和操縱機構(gòu)的布置以及駕駛員與乘客座椅的尺寸和布置均可以按我國各地區(qū)的人體尺寸測量和統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為依據(jù)予以確定。10（6）車門立柱的布置在布置車門立柱時，首先考慮上、下車的便利性；其次是要保證后座入座的最小通道尺寸，假如將門立柱適當向后傾斜，可大大改善入座的便利性。11（7）視野性在駕駛員座椅上具有良好的視野性是保證汽車操縱便利和行駛平安的重要條件之一；對于乘客來說，也應(yīng)供應(yīng)良好的視野。視野性取決于座椅的布置、高度以及座墊和靠背的傾角，車窗的尺寸，立柱的結(jié)構(gòu)，發(fā)動機罩和翼子板的形態(tài)等，這些因素對大客車和貨車來說也是大同小異的。12（8）車身的橫截面轎車車身的橫截面是由車門和頂蓋的外形來形成的，其輪廓尺寸可按駕駛員和乘客位置上的尺寸數(shù)據(jù)來確定。車身內(nèi)部主要的輪廓點取決于駕駛員頭部和頂蓋之間、肩部和玻璃之間、肘部與車門內(nèi)表面之間的間隙；車身外表面上的各點則確定于頂蓋厚度、玻璃下降的軌跡、門鎖和玻璃升降的尺寸等。之后再在橫截面上布置門檻梁和頂蓋梁，從而定下門檻高度。13（9）油箱和備胎的布置在轎車上油箱和備胎的布置對車身的有效容積和汽車的軸荷安排都有很大的影響。為了保證平安，油箱不應(yīng)布置在發(fā)動機艙內(nèi)，備胎則可依據(jù)須要隨意布置。油箱和備胎往往同時布置在行李艙內(nèi)。若備胎布置在行李艙內(nèi)，應(yīng)保證在裝滿行李的狀況下仍能便利地取出備胎。14（10）排氣管和消聲器的布置首先，為了避開地板過熱，地板和消聲器之間應(yīng)留有足夠的間隙（至少50mm）。其次，由于排氣管和消聲器常常承受很大的振動，所以對于固定它們的彈性支承應(yīng)賜予足夠的重視；即為了預防振動，固定支承應(yīng)布置在振動中心，也就是說盡量靠近剛性橫梁。15二、大客車車身的布置按用途不同，大客車可以分為城市大客車（包括近郊和短途）和長途大客車（包括旅游）兩大類；其車身的布置也有些差異。161)車廂內(nèi)的平面布置城市大客車行駛的站距短，乘客流淌頻繁，所以主要應(yīng)保證乘客上、下車便利和便于車內(nèi)走動。一般多接受單、雙排座的布置方案，以增大過道寬度和立席面積。隨著城市公共交通的快速發(fā)展，為了滿足職工上、下班時刻高峰的須要，可以實行權(quán)宜之計，即沿車身兩側(cè)壁布置座椅，由于立席面積的顯著增大，從而大大增加了載客量。17(2)車身的橫截面在城市或郊區(qū)大客車上，車廂地板平面的高度確定了乘客上、下車的便利性；內(nèi)室高度應(yīng)保證乘客在頂棚扶手欄桿下來回自由走動，而側(cè)窗上梁的高度還應(yīng)保證站立乘客有足夠的視野角。在長途和旅游大客車上，地板平面的高度是由給定的離地間隙來確定的，而后者又取決于縱向通過半徑和布置在地板下面的行李艙高度。18(3)地板平面高度地板平面高度與發(fā)動機和傳動系的布置有關(guān)。在利用與貨車通用的標準后橋并接受前置發(fā)動機的布置方案的狀況下，地板平面的高度確定于下列參數(shù)：車輪半徑、后橋殼高度以及包括懸架壓縮動撓度、緩沖塊壓凹后的附加撓度與地板厚度在內(nèi)的高度值。19(4)座椅的布置和尺寸大客車的高度只取決于地板距路面的高度（與車身的承載形式有關(guān)）和過道處地板距頂棚的高度，而與座椅的高度無關(guān)。上升座椅高度就有可能縮短座椅之間的間距，從而可使大客車的面積得到更好的利用。目前的趨勢是稍增加座墊距地板的高度，并相應(yīng)變更座墊傾角和其他尺寸。20（5）過道寬度、高度和扶手過道寬度、高度和扶手的布置干脆影響乘客在車內(nèi)走動的便利性和站立乘客的平安性。在外廓寬度為2500mm的大客車上，乘客室內(nèi)座墊平面處的寬度為2280~2390mm，此值與車身側(cè)壁凸出的形態(tài)、骨架和內(nèi)外蒙皮板的厚度有關(guān)。211）過道寬度。座墊平面處的過道寬度，在城市大客車上一般為420~650mm，當座椅成三行布置時可達940~1060mm；長途大客車上為310~540mm。2）過道高度。過道處的高度（地板至頂棚的距離）一般約取為1950mm，在容量較小的長途大客車上，過道處的高度允許取得小些（一般可取1750mm），因為行車時售票員和全部乘客都有座位，只有在上、下車時乘客才通過過道而且距離不長。223）扶手。在車門出入口和過道處都設(shè)置有扶手，以便于乘客上下車以及行車時供站立的乘客扶持。通常扶手用直徑為25~35mm的薄壁鋼管或鋁管制成，為了減小其導熱性，有時在其表面覆蓋一層塑料。23（6）備胎、油箱和蓄電池的布置1）備胎。由于備胎的質(zhì)量一般可達80~140kg，所以其安放位置在總布置起先階段就應(yīng)從以下方面來加以考慮：軸荷分布以及駕駛員單獨一人能裝卸備胎。將備胎安放于垂直位置是最可取的，因為這樣便于駕駛員滾著推動車輪和固定到夾持架上并予以舉升，而假如想要挪動平放的車輪并將其裝到夾持架上則是相當費勁的。242）油箱。通常油箱布置在軸距范圍以內(nèi)的車身一側(cè)。當發(fā)動機縱向布置在軸距范圍以內(nèi)時，油箱布置在其后端車架下面是比較合適的，這樣還可以改善大客車的軸荷安排。要留意，油箱應(yīng)盡可能遠離排氣管且不應(yīng)布置在乘客車門旁邊，以保證防火平安。253）蓄電池。大客車上接受的鉛酸蓄電池連帶固定支架和導線在一起，其質(zhì)量約為60~120kg。蓄電池通常由駕駛室內(nèi)的遠距離電磁開關(guān)來接通。在進行大客車總布置時，蓄電池的位置在確定程度上會影響軸荷安排。必需考慮到當蓄電池離開起動馬達的距離較遠時，電線的質(zhì)量和電阻都會增大。26（7）儀表板上的布置儀表板上裝有各種儀表、指示燈和限制（如各種按鈕和手柄）系統(tǒng)，它相當于大客車運行時的中樞神經(jīng)，因此，儀表板布置設(shè)計的好壞，干脆影響行車平安。27（8）大客車的平安性大客車的平安性在很大程度上與車身的布置有關(guān)。所以應(yīng)留意以下幾個方面：1）駕駛員工作區(qū)2）合理設(shè)計保險杠的長度3）平安出口（門、窗和天窗）的數(shù)目、位置和尺寸符合有關(guān)規(guī)定28三、貨車車身的布置貨車車身由駕駛室和貨廂兩部分組成，其布置也可分別按此兩者考慮。(1)貨車駕駛室的種類現(xiàn)代貨車駕駛室按其結(jié)構(gòu)大體上可分為以下幾類：駕駛室位于發(fā)動機之后的長頭式、駕駛室部分地位于發(fā)動機之上的短頭式、駕駛室全部位于發(fā)動機之上的平頭式和駕駛室偏于一側(cè)的偏置式，如圖2－3、圖2－4所示。29圖2－3貨車駕駛室結(jié)構(gòu)形式30圖2－4偏置式駕駛室311)長頭式駕駛室（如圖2－3(a））。由于其發(fā)動機位于駕駛室之前，可使駕駛室地板布置得較低，座椅布置也較寬敞，在發(fā)生撞車事故時，由發(fā)動機首當其沖，對駕駛員來說比較平安；但整車面積利用差。2）短頭式駕駛室（如圖2－3(b））。可以將發(fā)動機部分地伸入駕駛室內(nèi)，假如布置得當，則既可縮短整車長度，又不致使地板過分抬高，還可以充分利用駕駛室的寬度，所以是一種較為志向的方案。323）平頭式駕駛室（如圖2－3(c)~(f)）。由于其發(fā)動機完全伸入駕駛室內(nèi)部，故可大大縮短整車長度，同時駕駛室內(nèi)視野開闊；但由于發(fā)動機罩凸出于地板中部，致使座椅布置較為擁擠，夏季行車時駕駛室悶熱，發(fā)動機修理也不便利。334）偏置式駕駛室（如圖2－4）。這種駕駛室偏置于發(fā)動機的一側(cè)，它是平頭式或長頭式的一種變形。它既有平頭式駕駛室的優(yōu)點，又避開了駕駛室悶熱的不足，而且便于發(fā)動機修理。在超寬的汽車上接受這種駕駛室，還可以進一步改善視野性。因此，偏置式駕駛室在超重型礦用自卸車上用得很普遍。34（2）駕駛室的內(nèi)部布置駕駛室按座位數(shù)分為單人座、雙人座和三人座幾種。從整體協(xié)調(diào)的造型原則來看，駕駛室的寬度不應(yīng)超出貨廂的寬度。351）座椅的布置。座椅的布置干脆影響駕駛員的視野性，為了改善此性能，可適當提高座椅高度并減小座墊與靠背的傾角，此外，還應(yīng)盡可能使駕駛員的眼睛處于靠近玻璃的位置。要保證：駕駛員能視察到離開汽車前端遠12m、高5m處的指揮燈。362）車門的布置。駕駛室的車門可以布置成順開（往前開）或逆開（往后開）。為了便于上下車，平頭式駕駛室車門也有接受后一種形式。3）其他。駕駛員操縱機構(gòu)的布置尺寸參照有關(guān)閱歷數(shù)據(jù)。留意確定門，窗，頂蓋，前、后圍和側(cè)壁的外形尺寸通用性問題，以盡量削減設(shè)備投資和降低成本。37（3）貨廂的布置一般通用的欄板式貨廂的尺寸主要確定以下因素：1）貨廂的計算容積2）選擇貨廂尺寸3）軸荷安排4）貨廂距地面高度38（4）前輪輪罩外形輪廓的確定貨車、大客車和大多數(shù)專用汽車的前懸架多接受非獨立懸架（鋼板彈簧），其前輪上跳時不像轎車前輪（獨立懸架）那樣基本直著上跳，而是斜跳（車輪平面傾斜向上）。39一、汽車造型應(yīng)滿足的要求汽車造型不是那種附屬的簡潔美化工作（例如在汽車制成之后才考慮加上裝飾物和涂上油漆），而是獨特的綜合創(chuàng)作。因為汽車不僅是現(xiàn)代化的工業(yè)產(chǎn)品和交通工具，而且還是一件精致的藝術(shù)品，是科學技術(shù)與藝術(shù)技巧高度融會交織的結(jié)晶。汽車的造型既包含結(jié)構(gòu)、性能、工藝等科學技術(shù)因素，也包含藝術(shù)因素和社會因素，須要加以綜合分析，權(quán)衡各種因素的作用和影響。其次節(jié)汽車造型40（1）使汽車具有完備的藝術(shù)形象藝術(shù)通過典型形象反映社會生活。汽車的藝術(shù)形象應(yīng)具有社會和時代的特色。我國汽車的藝術(shù)應(yīng)表達出中國的社會精神面貌，反映我國先進的科學技術(shù)與文化水平以及人民的氣質(zhì)，藝術(shù)形象應(yīng)為廣袤人民所理解、所利用、為群眾所寵愛。41(2)使汽車具有良好的空氣動力性能當汽車以高速穿過空氣時，氣流就像一股強勁的颶風作用在車身上，對汽車的行駛狀態(tài)有很大影響。因此，使汽車外形具有良好的空氣動力性能是特別重要的。首先，必需使汽車選擇合理的外形以便盡量減小空氣阻力，這不僅能改善汽車的動力性能，而且還能提高汽車的燃油經(jīng)濟性。其次，還必需使汽車具有良好的空氣動力穩(wěn)定性，因為良好的空氣動力穩(wěn)定性是汽車發(fā)揮高速度而又保證行車平安的重要條件之一。421）空氣阻力。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。假如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峻影響汽車的動力性能。據(jù)測試，一輛以100km/h行駛的汽車，發(fā)動機輸出功率的80%將被用來克服空氣阻力，削減空氣阻力，就能有效地改善汽車的行駛經(jīng)濟性，因此，轎車的設(shè)計師是特別重視空氣動力學的。在介紹轎車性能的文章上常常出現(xiàn)的“空氣阻力系數(shù)”就是空氣動力學的專用名詞之一，也是衡量現(xiàn)代轎車性能的參數(shù)之一。432）空氣阻力系數(shù)。汽車在行駛中由于空氣阻力的作用，圍圍著汽車重心同時產(chǎn)生縱向，側(cè)向和垂直等三個方向的空氣動力氣，對高速行駛的汽車都會產(chǎn)生不同的影響，其中縱向空氣力氣是最大的空氣阻力，大約占整體空氣阻力的80%以上。它的系數(shù)值是由風洞測試得出來的，與汽車上的合成氣流速度形成的動壓力有親密關(guān)系。443）轎車外形設(shè)計。為了削減空氣阻力系數(shù)，現(xiàn)代轎車的外形一般用圓滑流暢的曲線去消隱車身上的轉(zhuǎn)折線。前圍與側(cè)圍、前圍、側(cè)圍與發(fā)動機罩，后圍與側(cè)圍等地方均接受圓滑過渡，發(fā)動機罩向前下傾，車尾后箱蓋短而高翹，后冀子板向后收縮，擋風玻璃接受大曲面玻璃，且與車頂圓滑過渡，前風窗與水平面的夾角一般在25°~33°，側(cè)窗與車身相平，前后燈具、門手把嵌入車體內(nèi)，車身表面盡量光滑平滑，車底用平整的蓋板蓋住，降低整車高度等等，這些措施有助于削減空氣阻力系數(shù)。45（3）使汽車具有良好的工藝性汽車車身由很多大型覆蓋件構(gòu)成。在汽車造型設(shè)計時，應(yīng)充分考慮這些零件的制造工藝，例如，盡量減小拉延深度、削減沖壓工序、簡化沖模結(jié)構(gòu)，并使零件具有良好的裝焊工藝性等。46(4)應(yīng)保證汽車良好的適用性汽車造型設(shè)計必需保證汽車結(jié)構(gòu)合理，保證乘坐舒適、操作靈活、視野良好等性能，既要避開遷就產(chǎn)品功能，忽視藝術(shù)的偏向，又要避開脫離功能，嚴峻損害功能的唯美偏向。47(5)應(yīng)考慮從材料的裝飾效果汽車車身上接受種類繁多的材料：鋼鐵、有色金屬、玻璃、紡織品、工程塑料、橡膠、木材、紙、油漆等。我們必需深化了解各種材料的性能、工藝方式，正確選用，以表現(xiàn)其裝飾效果。室內(nèi)造型的趨勢是愈來愈廣泛接受軟覆飾材料。近年來，聚氨酯、聚氯乙烯、各種合成纖維以及各種復合材料等新型材料的普遍應(yīng)用，既減輕重量、簡化結(jié)構(gòu)、平安舒適，又使汽車室內(nèi)藝術(shù)面貌面貌一新。48二、汽車造型設(shè)計的程序汽車的外形取決于三個因素：形體構(gòu)成、線形構(gòu)成、裝飾和色調(diào)構(gòu)成。49（1）形體構(gòu)成形體構(gòu)成指汽車的基本形態(tài)和整體分塊，取決于汽車總布置和車身總布置。經(jīng)過總布置設(shè)計，汽車各個總成的相對位置和乘客座位以及內(nèi)部空間尺寸已經(jīng)確定，依據(jù)這些總成的外部輪廓，并考慮適當?shù)拈g隙，就可以定出汽車的基本形態(tài)。為了獲得完備的汽車外形，在總布置設(shè)計階段必需留意使汽車各塊形體相互協(xié)調(diào)，符合比例規(guī)律。50（2）線形構(gòu)成線形構(gòu)成指賜予汽車外形覆蓋件具體的形態(tài)，也就是形成汽車的雕塑形象。這是在總布置設(shè)計基本完成之后，進一步使汽車外形獲得精確的曲線形態(tài)的階段。在汽車外形構(gòu)思草圖經(jīng)過征集看法和探討之后，選擇若干優(yōu)秀的圖樣繪成更完整的彩色效果圖，并以這些效果圖為依據(jù)著手雕塑汽車模型，先是縮小比例的模型，如有必要，可放大成全尺寸（1∶1）模型。51（3）裝飾和色調(diào)構(gòu)成裝飾和色調(diào)構(gòu)成是指散熱器面罩、保險杠、燈具、車輪裝飾罩、標記、浮雕式文字等的造型設(shè)計和位置布置以及車身的色調(diào)設(shè)計。汽車的外部飾物及漆飾添加于雕塑形體上，使汽車整個藝術(shù)面貌更為完整，各部分比例更合理，更富于動感。汽車的實際美觀主要由精致的線條和雕塑形體構(gòu)成，外部飾物與漆飾則是用來強調(diào)這些線條和形體，使之更統(tǒng)一，主題更突出，而不行與整體脫離，更不行隨意炫耀和濫用，以致喧賓奪主。52三、使汽車具有動感的方法使汽車具有動感的方法有以下幾種。（1）使汽車的外形與自然界運動物體的外形相像（2）使汽車具有活潑流暢的線條和光順的車身表面（3）強調(diào)水平劃分線和減弱垂直劃分線（4）運用不同的色調(diào)或不同的質(zhì)感對比53圖2－5線型的過渡54四、確定汽車主色調(diào)要考慮的問題色相：色相是區(qū)分色調(diào)種類的名稱，不同的色相，其光波的波長不同。明度：也稱光度，是色調(diào)的明暗程度，亦即物體色調(diào)對光線的反射程度。大致近黃、白的色調(diào)較亮，近