汽车造型的演变与未来发展趋势

汽车造型的演变与未来发展趋势

摘要

汽车的造型，主要就是汽车车身的造型。车身造型的演变，又主要决定于汽车的空气动力学特性。为了减少空气阻力，汽车车身从早期的马车车身和箱形车身，演变到流线型的甲虫形车身。为了避免横向风力的影响，又演变为船形车身。为了进一步减小风阻系数，并避免高速时产生升力，又发展为现在的鱼形车型和楔形车身。

汽车造型的演变，和艺术造型的思想密切相关。在过去的汽车上，我们可以看到有的汽车采用大曲率的复杂造型，有的汽车还装有华而不实的大尾巴。然而，随着岁月的流逝，汽车造型中简朴、明快、实用、流畅的构思逐渐占据了主导的地位。

关键词：汽车造型演变汽车造型未来发展趋势

最早出现的汽车，其车身造型基本上沿用了马车的形式。其实我国古代早有“轿车”一词，是指用骡马拉的轿子。当西方汽车（是在马车的车身上安装内燃机而成的，号称“没有马的马车”）大量进入中国时，正是封闭式方形汽车在西方流行之时。那时汽车的形状与我国古代的“轿车”相似，并与“轿车”一样让人感到荣耀。于是，人们就将当时的汽车称为轿车。18世纪这种车传到美国后，也只有纽约、费城等少数大城市中的富人才有资格享用。1908年福特推出T型车时，车身由原来的敞开式改为封闭式，其舒适性、安全性都有很大提高。后来，汽车逐渐脱离开马车的车身，开始有了自己的样式。不过，由于能装用轻便的、简单的车篷、挡风板、挡风玻璃。车身的材料，基本上是木架和木板。

1915年，福特的T形车改成了箱型车身。这才为汽车确立起第一种车身造型。当时的汽车，受到马车的影响，车身很高。1900年，高约2.7 m；1910年，约2.4 m：1920年，约1.9 m。所以，空气阻力很大。

汽车要提高车速，就得拚命加大发动机的功率，和减轻车身重量。

所以从1920年开始，汽车车身由以敞篷为主转变到以封闭的箱形车身为主。为了减轻重量，开始大量采用薄钢板作为车身材料。

1924年，通用汽车公司开始采用不同颜色的面漆，从而改变了汽车清一色都是黑色的传统形象。

20世纪30年代，为了提高汽车车速，开始应用空气动力学的原理来减少风阻系数。轿车车身高度逐步降低到1.4 m，车宽逐渐增大。车身截面从四方形变为椭圆形，从而减小了迎风面积。

1934年，流体力学研究中心的雷依教授，采用模型汽车在风洞中试验的方法测量了各种车身的空气阻力，这是具有历史意义的试验。1934年，美国的克莱斯勒公司首先采用了流线形的车身外形设计。1937年，德国设计天才费尔南德·保时捷开始设计类似甲壳虫外形的汽车。从20世纪30年代流线形汽车开始普及到40年代末的20年间，是甲壳虫形汽车的“黄金时代”。其流线型的甲虫形车身，大大减小了空气阻力。

著名的德国大众公司的“甲壳虫”汽车，也是甲虫形车身的典型代表。但是，这种车身也有明显的缺点：一是乘员活动空间狭小，后排乘客头顶上部几乎碰到车顶；二是车身对横向风力不稳定，其风压中心在车身重心之前，受风后容易使汽车偏离原来行驶的车道，这在高速行驶时容易发生危险。因此，甲虫形车身后来被船形车身所取代。

20世纪50年代，为了创造舒适、宽敞的乘坐空间，出现了船形车身的轿车，并由此成为当代轿车造形的主流。1949年福特公司的V8轿车，首先开创了船形车身的车形。船形车身的重要特点，是开始应用人体工程学来设计车身，把乘坐位置放在振动最小的汽车中部。

发动机在前部，行李舱在后部。还取消了脚踏板和单独的翼子板，扩大了汽车的内部空间。这样，同时也减小了汽车侧面的空气阻力。因此，船形车身受到了广泛的欢迎，直到现在还盛行不衰。我们常见的“奥迪100"形轿车，就是船形车身，其风阻系数只有0.30。

船形车身的缺点是行李舱的上部有一个台阶，容易产生空气涡流。因此，为了避免这种涡流，人们就将后窗玻璃尽量向后倾斜。倾斜到了极点，就抹掉了台阶，成为很像一条鱼似的鱼形车身。1952年，通用公司的“别克”牌轿车，最先采用这一造形。不过，直到1964年，克莱斯勒公司的“顺风”牌轿车，才开始大量生产这种鱼形车身，从此，鱼形车身开始流行起来。这种鱼形车身，也叫做“溜背式车身”，它的风阻系数很小。鱼形车身在时速100 km以上时，会和飞机机翼一样，产生一个升力，使汽车的附着力减小，转向盘发飘。

因此，有些车形将尾部截去一段，变成“短尾”车，或加一个“阻风板”，以减少升力。为了减少升力，最简单的办法是使汽车车身整体向前下方倾斜，有如一个楔子。楔形车身的前部低，形成风压，可以防止前轮发飘，是比较理想的造形。第一次按这种造型设计的汽车是1963年的司蒂倍克·阿本提，这辆汽车在汽车外形设计专家中得到了极高的评价。1968年，通用公司的奥兹莫比尔·托罗纳多改进和发展了楔形汽车，1968年又为凯迪拉克高级轿车埃尔多所采用。楔形造型主要在赛车上得到广泛应用。因为赛车首先考虑流体力学(空气动力学)等问题对汽车的影响，车身可以完全按楔形制造，而把乘坐的舒适性作为次要问题考虑。如20世纪80年代的意大利法拉利跑车，就是典型的楔形造型。楔形造型对于目前所考虑到的高速汽车来说，无论是从其造型的简练、动感方面，还是从其对空气动力学的体现方面，都比较符合现代人们的主观要求，具有极强的现代气息，给人以美好的享受和速度的快捷感。日本丰田汽车有限公司的MR2型中置发动机跑车(尾部装有挠流板)，可以称之为楔形汽车中的代表车。此后，楔形车身广泛应用于当今高速跑车上。

车身造型的未来发展趋势

进入21世纪后，从世界各大汽车博览会推出的多款新概念车看，造型更是、更具个性化和特色。车身造型的未来发展趋势综合起来主要有以下：

1气动最优化：一部汽车车身造型发展史，从某种意义上说就是一部不断追求具有最佳气动造型的历史人们一直在努力研究能够减小气动阻力且气动稳定性好的车身造

型，今后这将仍是未来车造型追求的目标之一，但更主要的工作是在研究气动行驶稳定性上。未来的气动造型最优应满足以下几点:(1)最佳气动性能的车身外形只能通过计算机辅助设计和部分实验得出;

(2)车身所受的气动纵倾力矩和气动横摆力矩理论上为零;(3)车身所受的气动升力理论上为略小于零;

(4)减少气功阻力虽然不再是主要目标，但气动刚力系数不应大于0.2.

2个性化：车身气动最优化是否会导致未来汽车外形的雷同，从而失去个性化，其实汽车车身造型的发展过程己经揭示了这个问题的答案。在车身造型的历史发展时期，可能会由于追求气动造型的优化而使得某一种车型成为一个时期内的主导车型，但决不是唯一、就是同一主导车型，也由于气动特性非唯一评定指标而形成不同风格，随着社会发展，社会意识和美学观念，造型过程中会起到越来越大的作用，现代人对汽车式样个性化要求也会越来越高。不同层次不同行业、不同种群的审美意识也会大不相同。随着人类物质文化水平的提高和生活环境的变化以及生活方式的多样化，作为大众化商品的轿车无疑将出现各式各样更新颖更奇特的新车型。

3人性化：汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文化。“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。车身造型设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、

保障安全、维护健康。未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等方面更加注意人性化的发展。

4.随着虚拟现实技术在车身造型中应用，使得造型设计中可采用计算机模拟色彩、纹理、质感、背景、阴影及运用三维视觉效果生成虚拟汽车车身造型并实施漫游。通过仿真设备和虚幻环境的动态模型创造出人能够感知的虚拟现实，完全替代传统的实体模型和造型效果图的平面表述方式，甚至能做到未出实车而能体验实车的感觉，使车身造型技术发生了实质性的变革。

参考文献:

[1]雷雨成主编．《汽车车身设计与制造》eM]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社．1995．

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[3]钟伟，曾代忠，汪衡虎．《国外汽车的车身设计’[J]．机械工程师．20()5(11).