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汽车造型的影响因素研究

朱晓霞，钟绍华

武汉理工大学汽车工程学院，武汉(430070)

摘要：当今，在同一价格区间，不同品牌的汽车技术配置和质量差别日益减小，而汽车造型在各汽车品牌之间的竞争越来越激烈。因此，汽车造型设计在今天的汽车工业中已经处于非常重要的地位。本文首先分析了空气动力学的发展对汽车造型的影响并根据汽车动力学对汽车的车身造型提出了一些改进措施；然后将美学法则应用于汽车造型，并从汽车造型的动感和色彩两方面进行了研究；最后结合现代汽车的市场需求，从造型个性化和女性化两方面进行了分析。本文的分析和研究对现在汽车造型有一定的参考价值。

关键词：汽车造型；空气动力学；美学法则；市场需求

作为世界第一商品的汽车，如同名牌时装的款式一样，无论其内在品质如何，给人的第一印象均来自于它的造型。中国一汽集团技术中心外观设计科科长张长林在接受中国经济时报记者的电话采访时表示，“好的汽车外观能够吸引客户青睐这辆汽车，好的内饰能够让客户决定买这辆车，好的底盘则能让客户想买第二辆车。好的汽车外观自己就会说话。”由此可见，汽车造型设计的重要性。在同一价格区间，汽车设计不仅对于品牌形象有决定性作用，也是顾客作出购买决定的首要标准。好的设计要“复古兼前卫”，在形状上捕捉到品牌历史，并使之延续发展；与时尚趋势拉开差距，让该车即使在十年甚至数十年后后也受人喜爱。甲壳虫就是一个最经典的例子，自从1931年弗迪南·波尔舍画出了大众汽车的第一张设计图，甲壳虫可爱的外型设计影响了几代人，知道现在大街上还会经常出现甲壳虫的身影。本文就从以下三个方面来对这些要素进行分析。

1汽车空气动力性

1.1空气动力学

汽车造型经历了马车型、方箱型、流线型车身等几个发展阶段。马车型车身的汽车，外观酷似马车，对于车身造型，当时人们还没有的明确概念。后来的方箱型汽车，是在马车型汽车的基础上，为了更好的挡风遮雨而发展起来的。20世纪20年代，汽车空气动力学的研究工作逐渐开展起来，并着手改进汽车的形状。方箱型汽车空气阻力大、无法适应高速行驶，为了降低空气阻力，流线型车身也就诞生了。在这一车身造型的变革中，汽车的空气动力性可谓是影响汽车造型的一个重要因素。

空气对行驶中的汽车的影响主要有两个方面，即空气阻力和空气升力。所谓空气阻力就是汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力。在汽车行驶范围内，在无风条件下，空气阻力的计算公式[1]表示为：

CAu2F=Da w21.15

式中，CD为空气阻力系数，A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积（m2），ua为汽车的行驶速度。空气阻力会加大汽车的行驶阻力了，降低燃油经济性。

车辆在行驶过程中会有些气流从车底部穿过，而这些气流的密度若是大于从车顶飘过的气流时，气流会对汽车产生一个向上的升力。汽车在行驶中必须满足轮胎与地面附着条件[1]

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的限制，而空气升力会减小汽车的附着力，使汽车容易打滑。

空气升力的计算公式跟空气阻力的差不多，只要把公式中的CD换成CL，即升力系数就可以了。

式1-1表明，空气阻力是与CD和A成正比的；同理，空气升力与CL和A成正比。A值受到乘坐使用空间的限制不易进一步减少，所以降低CD和CL是降低空气阻力的重要手段。

1.2空气动力学在车身造型中的应用

为了减小汽车的空气阻力，最重要的就是降低汽车的空气阻力系数。为了减少空气阻力系数，可以从以下几个方面入手：

（1）整车整个车身应向前1°~2°,即做成楔形，这样有助于减少汽车升力。车身水平投影应为腰鼓形，后端稍稍收缩，前端成半圆形。

（2）车身前部使侧窗以及流水槽尽量与车身表面平齐，并且在拐角附近设计为圆滑过渡形。挡风玻璃应尽可能“躺平”且与车顶圆滑过度。前风窗与水平面的夹角不宜超过30度。侧窗应与车身相平。尽量减少灯、后视镜灯凸出物，凸出物的形状应接近于流线型在保险杠下面的前面应装有合适的扰流板，车轮盖应与轮胎相平。

（3）汽车尾部车身尾部形状对尾部流谱有显著影响。如图1所示，当φ＜30°时，气流的分点在点B，一般称为快背型流谱；当φ30°时，气流的分离点产生在A点，称为方背型流谱[2]。

Φ

Φ30

Φ＜30

a快背型流谱b

a快背型流谱

图1不同尾部形状的流谱

方背型汽车的后窗处在尾流之中，

涡流将雨水、尘土等脏物附着在上面，

既难看又影响视野而快背型后窗则处在平顺气流中，在气流冲刷下不易附着脏物，其尾流区也较小，因而气动阻力较小。

为减小空气升力，控制汽车上浮，