汽车设计博鱼体育范文

  新闻资讯     |      2023-08-03 12:03

  进入21世纪,为了引领和表现新世纪未来汽车的发展走势,不少国际汽车公司接二连三的在全球各大车展中推出自己的概念车和新型汽车。然而有一个现象必须引起我们关注:作为一个汽车大国,中国却少有汽车企业推出自己开发设计的概念车。其中的主要原因是我国汽车设计理念和方法的缺乏以及对概念车研发的不够重视。可以说,一个没有自主设计和自主开发能力的汽车产业,很难说是一个完整的汽车产业。因而我们必须加大对汽车设计的研究博鱼体育与投入,确立一种积极正确的汽车设计的理念,广泛开展概念汽车的设计。

  所谓“概念车”就是尚未开始进入市场的一种设计独特且具有一定超前意识的新车型。其主要特点就是:它必须是能给人以思考、能引导新观念的汽车。一般在它刚设计出时,人们的审美观念、消费能力甚至于汽车制造工业的水平还难以承受。一般它会以它前卫的外形设计、创新材料的大胆运用、更完美的性能、全新的汽车室内设计等预示着汽车工业的发展方向。

  世界一些大汽车公司每年都花费大量的人力、物力设计自己的概念车,并在一些大型汽车博览会上展示。可以说,随着概念车的不断推出,不久的将来就可能会出现具有今天某些概念车的某些特征或功能的汽车。但不一定每一辆概念车都会最终演变为量产车进入市场,大多数的概念车最终只能是个“概念”为人们讨论、研究而已。

  在历届的国际汽车大展之中,各大汽车公司和推出许多概念汽车,这些概念车除去造型优美之外,还更多的融入了大量现代的高新技术及手段,概念汽车的推出成为汽车公司引以自豪的理念,概念汽车的研究与开发往往都伴随着新技术和新材料的使用,带有一定的前瞻性,预示着一个新的发展阶段和开端,因为这个原因,汽车公司对概念汽车的开发都投入极大的人力和物力,以其显示汽车公司的强大发展势头。

  各种高科技的应用,使得汽车慢慢地演变为信息、通信、娱乐中心并可与外界进行信息交换,计算机功能及互联网的全方位介入,车载信息,娱乐设备,高级导航设备,实时交通信息功能日趋普及,这些高新技术必然要求汽车设计师们建立起一种超越时空的新的价值体系,各种新技术的出现为汽车设计赋予了更为广阔自由的空间。汽车的功能也进一步扩展,在概念汽车的开发中,汽车逐渐由冰冷的机器变成人类交流的信息平台,如有的概念车有自己表达感情的方式,具备有喜、怒、哀、乐等表情,这些都使得概念汽车高高地超越于量产汽车,成为一个新的时代的象征。概念汽车的设计对汽车产品产生越来越大的影响,它代表了汽车产业的发展方向和基本思路,是汽车公司设计水平和科技水平的象征。

  人机工程学是20世纪50年代初迅速发展起来的一门新学科,其目的在于研究、解决工程技术设计与人体之间的关系。而汽车车身设计中的人体工程学,则是要以人(驾驶员、乘客)为中心,从人体的生理、心理和人体的运动出发,研究车身设计时,在布置和设备等方面,如何适应人的需要,创造出一个操纵方便、安全可靠、美观舒适的驾驶环境和乘坐环境,即设计一个最佳的人—车—环境系统。

  汽车设计中的人机分析首先需要对人体各部尺寸进行测量、统计和分析,在进行室内布置设计时以此为依据,确定车内的有效空间,以及各部件、总成(座椅、仪表板、方向盘等)的布置位置和尺寸关系。通过对人体生理结构的研究,使座椅设计充分符合人体乘坐舒适性要求。根据对人体的操纵范围和操纵力的测定,确定各操纵装置的布置位置和作用力大小,使人体操纵时自然、迅速、准确、轻便,以降低操纵疲劳程度。通过对人眼的视觉特性、视野效果的研究、试验、校核驾驶员的信息系统,以保证驾驶员能获得正确的驾驶信息。根据人体的运动特点,研究汽车碰撞时对人体的合理保护,正确地确定安全带的铰接点位置和对人体的约束力,研究振动时对乘坐舒适性的影响,研究乘客上下车的方便性,以确定车门的开口部位和尺寸。根据人体的生理要求,合理地确定和布置空调系统。研究人的心理特性和要求,设计一个舒适、美观、轻松的乘坐环境。

  目前,越来越多的汽车设计公司及制造公司开始使用虚拟产品开发技术,采用三维3D技术虚拟实境开发概念车。欧宝汽车即采用3D虚拟实境技术设计开发概念车。设计人员可以亲身体验飘浮在空中的虚拟影像汽车设计和制造,节省了可观的开发费用,并计划推广到其在北美的14座装配厂去。英国的劳斯莱斯、法国雷诺、德国奥迪,以及意大利、瑞典等汽车厂都在积极进行这种虚拟设计、制造。

  过去汽车研究开发中心要开发新车或是改型,都是先用油泥塑造车身实物模型,修改极为耗时。现在汽车的研发,尤其是概念车的开发越来越追求最短的开发时间。如果现在引进虚拟产品开发技术,只要在电脑中输入数据,建构出车型数字模型,在实验室中,即可呈现出一辆理想中的汽车影像,工程师们只要戴上目镜,就可看得一清二楚,就有如一辆真的汽车在眼前,经过各位设计工程师的讨论修改后,很快就可设计出理想的新款汽车。定型后,既可利用电脑中的数据,外包试制零部件和试装新车,实现组装零误差,而且开发时效比过去快多了。2.1.4概念车向绿色环保型发展的趋势

  进入21世纪以来,世界各国已累计生产约15亿辆汽车,据专家估计,2010年全球的汽车产量将达到7500万辆。人们在感叹汽车工业迅猛发展的同时,也越来越认识到汽车污染给人类自身带来的危害,于是各国纷纷制定有关汽车的环保措施和法规,以保护人类赖以生存的环境,于是汽车环保设计这一汽车设计新概念被摆到了突出重要的位置上。

  提高能源的利用率,改进发动机配置,包括电子控制燃油喷射系统、二次空气喷射、热反应器、废气再循环系统、催化净化装置、曲轴箱通风系统、燃油蒸发控制系统。

  发展代用燃料,开发研究新的环保能源,包括天然气、液化石油气、快速充电蓄电池、混合动力、氢燃料。

  在汽车制造过程中使用绿色材料、绿色包装、绿色制造工艺以及绿色设备与装备。

  伴随着汽车的发展,汽车的地位也在慢慢地变化,如今汽车在人们心目中成为一种符号、一种财富的象征和一种地位的体现,然而汽车作为一种道路交通方式的本质却被人们忽略。概念车设计正是基于汽车本质的一种具有预见性的创新设计。在概念车的设计中通过对人类日常生活方式、人类于道路交通中的使用方式、行为方式和生活方式等各方面的预测和分析,设想解决未来道路交通方式中的人与物之间的不和谐因素。当今科技强劲而高速的发展使得交通工具具备了极为广泛的发展空间,越来越多的高新技术不断地在新车中应用。当前世界许多大的汽车公司已经意识到今后汽车发展最大的障碍已经不再是技术上的限制了,而是设计师思维的限制了。

  现在各大车展中出现的概念车一般为两种:一种是以现有的最新技术已经可以实现的概念车另外一种是那些提出了某些创新但还处于技术方案研究阶段的概念车。比如能表达自己感情的车,能够随意更换车壳的汽车,能够方便地更改驾驶方式的汽车,能够在水中游的水陆两用车,能够飞的太空汽车,能够变色的汽车。像由丰田和索尼共同研制的“POD”车,就能通过车前灯、后视镜、尾部天线以及座椅向车主表达自己的“感情”。像德国大众旗下西亚特公司在美国国际车展上推出的多功能概念车“Sal?鄄sa”,就有运动型、舒适型和城市型3种驾驶方式可供你选择。

  美国作为世界汽车工业的领头羊,在概念车的制造上都是走在世界前列的。因为各种文化在美国交融、碰撞,因此其概念车更多地体现了文化的多样性;又引起是一个高度发达的商业国家,商业设计及实用主义盛行,因此其设计是建立在深厚的美学伦理之上而又真正解决实际问题。与美国车形成鲜明对比的是日本概念车。日本作为世界产量第二的汽车大国,其概念车务实多与想象,技术胜于艺术,更关注解决技术问题,可以说这是日本概念车的设计前提,每一种车型都是为解决一种技术问题而开发的。而日本车造型保持小巧、简洁、经济的风格特征以及和谐的人机关系处理均体现出了日本人作为东方人思维的细腻和折衷解决问题的处事方法。

  美国把设计看作商业行动中的一个重要环节,日本把设计看作加速产品淘汰的一个工具,德国把设计看作社会文化的基础,而法国则把设计看作设计师表现的舞台。所以从各个国家的概念车设计风格的不同,我们可以看出不同国度的不同设计理念、以及其不同的设计文化背景。

  未来汽车设计的发展必然随着汽车技术的进步而日新月异,众多设计师的艺术风格也会更广泛更强烈地体现在汽车设计之中,而给予人们更加广泛的选择。高科技下,个性鲜明、更加人性化的汽车将是21世纪汽车产业发展的必然,因为它符合人类对文化、个性的追求和需要。因此,加大对概念汽车的设计的重视和投入,将对我国汽车产业的发展起到极大的推进作用。

  3邓家褆,韩晓建,曾硝.产品概念设计———理论、方法与技术[M].北京:机械工业出版社,2002

  采访吴雨练和王宇之前,我还单纯地认为,汽车设计就是,从设计图上就可以直接变出一款车。通过实际跟这两位清华学子的沟通学习,才知道汽车设计仅步骤而言,就是个复杂的过程。

  吴雨练就读清华大学美术学院工业设计研究生之前,已经在汽车企业的设计部历练过,参与过上海汽车商用车的设计,也获得过全国汽车设计比赛的认可,但是吴雨练对自己要求更高,所以在2011年考取了清华大学美术学院的研究生,开始更系统地学习工业设计。之所以这里用了工业设计而不是汽车设计,因为吴雨练告诉我:汽车设计只是工业设计的一部分,两者息息相关。

  汽车设计,最先是调研和构思,要确定好主题,要为什么样的消费群体设计一款什么样的车;然后进入草图阶段,把车的大致轮廓勾画出来,设计者的设计理念在这里表达出来;然后要用电脑软件进行渲染,制作数字模型,根据更精准的数据再修改草图;接下来是建模、内饰设计;再接下来进入油泥模型的制作,一般是1:5模型,这部分一般由设计师亲自出马,可以对自己作品有更好的控制。吴雨练说,在学校,这些步骤后设计算基本完成,但是在真正的操作中,接下来还有很多的流程,市场调研、成本核算等等,然后样车还要经过风洞、碰撞、路面测试等各种过程,才会有可能成为市场中销售的车型。

  吴雨练在帮我普及汽车设计知识的同时,带我在清华大学美术学院的汽车教室参观,这里俨然就是一个设计工作室,墙面上贴着各届学生的设计作品,学生的书桌更像我们平时的工作台,老师的办公室也在不远处,有什么问题随时问。几个学生正在一起讨论着什么,吴雨练告诉我说,他们的设计作品获了奖,正讨论用奖金趁暑假假期去欧洲学习呢。王宇就是本科生的一员,这么说又不太准确,因为他已经保送了清华的研究生。就这件高兴的事,王宇也是小纠结了一番,因为他同时也被泛亚汽车设计中心录取,权衡左右,王宇决定继续学习深造。

  采访的时候,吴雨练和王宇的作品都入围了“创‘绘’未来起亚汽车设计大赛”,因为大赛要求设计作品加入中国元素,王宇从“荷花”找到灵感,“因为是为2020年设计的车型,所以用了很多大胆的假设。车身可以伸缩,因为停车位越来越紧张。还可以使用新能源,太阳能锂空气电池。同时,车主可以根据自己的需求改变汽车的色彩,软质感的材质价格低廉又便于更换”。这款为了个性新生代设计的汽车,有自己独特的想法,王宇还解释说:“汽车设计的作品,可以天马行空,但是也要考虑到技术的实施性,比如我想到了可伸缩的车身,就是因为现在的技术已经有这样的材质。现在很多厂家都在研究新能源的车型,也是因为很多技术已经到了可以实际使用的阶段。”对于这个说法,在车企已经有实战经验的吴雨练更是颇有感触,“我们设计的车,可能要5年10年以后才能面向市场,就要提前设想那时候消费者需要一个什么样的车。不仅如此,和汽车相关的一些技术,汽车材质等各个方面的发展,都影响汽车的设计。”

  正因为此,学习汽车设计的同时,他们也在吸取各方面的知识,从车身结构、制造工艺要求、空气动力学、到人机工程学等等。泡图书馆,学校里有专给他们使用的信息平台,新技术、新科技实时掌握。当然和很多男孩子一样,吴雨练和王宇也爱运动。“如果参加比赛,或者有什么课题要做,时间就很紧张,也经常会熬夜。不过还是会抓紧时间参与各种活动,看看电影、话剧”,吴雨练晚上就约好了同学一起看话剧。“在清华学习汽车设计,机会很多,比如有和奔驰等品牌合作的设计项目。继续读研究生,也是希望能有出国交换学习的机会。”王宇从小就喜欢汽车,虽然并不是从小立志做汽车设计师,但是从小学画画,对汽车设计充满向往。所以现在学习起来也是充满乐趣。

  已经开始研究生二年级生活的吴雨练,似乎更加成熟,比如对国内汽车设计就颇有看法,“会出现越来越多中国汽车设计师的,因为中国是汽车的大市场。”他参与起亚设计比赛的作品,颇有实施性。灵感来自太极的两仪,最硬的金刚石,最柔软的丝绸元素都被运用到设计中,取名骊霜,也是分别用黑和白色的代名词。设计作品,从长宽高到轴距都很细致地表达了出来。

  不过这位保时捷先生的涉猎范围更加广泛,除了1963年诞生的保时捷9n车款,他还参与了手表、笔、城市交通工具的设计。

  无独有偶的是,前大众集团设计总监Walterde Silva,也设计过手表,虽然这位意大利人更为知名的创作是奥迪的一体化进气格栅,或者第二代TT,R8的前身RsQ等设计。

  或许可以收一块这样的手表在自己的腕上,让梦想的指针与脉搏同时跳动,没有时空的限制。

  除此之外,在新一代设计师的推波助澜之下,工业设计与服装设计、珠宝设计、建筑景观设计之间,产生了更多的跨界作品,对我们的日常生活有了更多渗透。

  比如将于2013年底上市的林肯MKz,其内饰设计师Anthony Prozzi,用白杨木、钢琴漆和更加整体性的配色,让MKZ的内饰如外观一样,共同传达出品牌设计的新信号。

  对于“Donna Karan”,这家美国知名的时装以及配饰品牌而言,Anthony的设计同样重要。在其所推出的女装,经常被名人政要收入衣橱后,他们在思考,如何获得更多男性消费者,而Anthony则亲自为这个品牌设计了第一个男性服装系列。

  故事远还没有结束,在下面你还会看到从一瓶白兰地,再到波音飞机的头等舱,汽车设计师们如何在其他行业散播着自己的灵感。

  怎样让飞机的头等舱更富有专属性和豪华感,或者个人储物空间和座椅舒适性得到进一步提升?

  新加坡航空公司决定将这个问题交给宝马集团全球创意设计咨询公司(BMW Group DesignworksUSA)来解决。至少可以利用的是,宝马7系后排空间设计理念,可以借鉴给这架一架波音777-300ER。

  而除了参与到飞机乘舱设计,这家隶属于宝马设计部门,但又独立运营的设计咨询公司,还在为意大利豪华游艇生产商Intermarine,或是可口可乐、西门子、星巴克、诺基亚等企业提供创意咨询服务。

  在2012年4月,上海的皋兰路18号,继在洛杉矶、慕尼黑和新加坡成立了工作室后,宝马集团全球创意设计咨询公司在中国有了自己的智库(如下图)。那么,中国市场的消费特点与趋势,将影响宝马全球设计,以及为其不同行业的客户进入中国市场提供参考意见。

  在2012年9月,这位与卡尔文·克莱恩(Calvin Klein)、拉尔夫·劳伦(Ralph Lauren)并称美国三大设计师的唐纳·卡兰(Donna Karan),邀请建筑界最炙手可热的设计师扎哈-哈迪德(ZahaHadid),为其设计了一款香水。

  而Anthony Prozzi,这位林肯MKZ和2013款福特蒙迪欧的内饰设计师,也应其邀请,设计了一系列的男性服装。 Chris Bangle与轩尼诗V.S.O.P

  一只有内涵的酒瓶 这个美国人最喜欢的宝马车款是X6和5系Gran Turismo,现在他为法国白兰地酒品牌轩尼诗设计酒瓶,他说,设计不分国界,不论自己为哪一家公司设计产品,作品的骨子里都需要存在相当浓厚的品牌精神。

  他是Chris Banale,在1992年~2009年执掌宝马汽车的设计时,收获了至高的职业声誉以及质疑,那么对于何为一位出色的设计师,他的意见是——一位设计师亲手创造出作品,应该拥有自己的情感与生命力,而不是让产品去凸显设计师的特质,比如一辆3系轿车应有3系列样子,同时,还要将品牌历史、精神与特质透过充满生命力的设计传递出来,而不是让车只是移动工具,酒瓶只是一个容器而已,但是这一点不是所有设计师都有办法做的到,这或许也是BMW或轩尼诗找到他的原因。

  除了带领团队设计了惊艳的马自达Kaan概念车,或是2011年的MX-5 Spyder概念车,相对而言,设计师Jacques Flynn更容易见到成品的是,他自己创立的Jaqet系列皮革商品,比如MX-5要在2015年,才能在马自达位于日本广岛的工厂正式下线篇

  随着科技不断发展,汽车设计逐渐引入虚拟设计。在电子虚拟装配设计下,建立仿真模型,能够直观的规划出汽车的实际装配流程,对汽车实际运行中可能出现的问题进行干涉检测。基于CATIA运动仿真在汽车设计中的运用,能够比较有效的对汽车的运动状态进行仿真,帮助汽车设备进行定位。为此,本文对CATIA运动仿真在汽车设计中的运用进行研究。

  科技信息技术的发展为汽车设计领域带来了福音,现代社会汽车设计与生产需要将虚拟技术应用到汽车制造与汽车设计中来。CATIA运动仿真在汽车设计中的运用,能够有效的缩短汽车零部件的开发时间,能够对汽车生产进行动态的零部件检测。在本文中以CATIA软件为例,对如何使用三维软件,进行汽车设计仿真、汽车运动控制等进行研究。

  运动仿真是针对运动机构建立其运动的数据空间模型,根据机构自身的运动规律,对机构进行数据状态读取与分析。在运动机构内部存在着很多功能较大的零部件,运动仿真能够分析零部件的运动速度、加速度、作用力、反作用力、力矩等参数,这些参数能够应用于实际机构故障检修与维护上。针对于汽车设计,运动仿真可以根据参数进行零件材料的调整。运用CATIA软件来实现汽车虚拟装配的设计,并对其运动进行仿真,使得汽车设计到配件生产的整个环节实现可视化。同时该种建模设计还能够对设计结果进行动、静态的干涉检测,提升设备可靠性。CATIA运动仿真对汽车系统进行优化,减少实际设计中的失误[1]。

  汽车运动仿真模型的建立,需要在汽车装配模型建立之后进行。针对一个汽车系统来说有很多设计需要进行仿真,本文中仅对汽车总布置设计工作中的运动进行建模分析。在仿真建模的目的,主要是对汽车前轮的跳动、方向盘角度输入、以及传动轴的校验。第一,对汽车机构运行时的西部动作进行分析,掌握汽车的运动方式和约束条件。第二,前轮跳动。汽车设计的前轮跳动,需要通过上下摆臂之间的球销连接,来带动转向实现前轮跳动。第三,前轮转动。前轮转动实现,主要是依靠方向盘的角度转动,通过拉杆将力传动给方向机,方向机转动引起车轮转动。第四,前驱动轴运动。汽车的前驱动轴运动在前轮运动带动下实现,在花键轴套内进行循环往复的运动,第五,后传动轴运动。汽车的后传动轴发生运动,需要在后桥弹性元件的作用下来实现,对于后传动轴运动的仿真,可以根据其运动的轨迹来分析其运动规律。在实际汽车设计仿真环节中,可以根据实际情况建立不同的运动副。针对一个仿真模型需要具有多个运动副,才能够实现线]。

  CATIA运动仿真在汽车设计中的应用,最为突出的特点就能够进行汽车机构部件运动的包络体确定。当是汽车运动设计的模型建立之后,在CATIA软件中的DUM模型中,能够容易获得汽车部件运动的包络体,该包络体实际上就是汽车部件所能够运动的最大的范围。当该最大范围生成之后,模型软件中能够分析汽车的前轮、前驱动轴、转向拉杆等的运动是否符合实际需求[3]。

  为了检测汽车前轮运动是否符合实际需求,需要在前轮建模环节中,根据实际需求向模型输入不同层别的方向盘转角,转角不同,所产生的左右轮转角度数则有着比较大的差别。对所测量出来的前轮数据,对左右轮的转角的进行检验。根据以下公式进行分析:LH01cotcot,0其中为汽车转向轮外轮在实际测量中输入的转角;1为汽车转向轮内轮在实际测量中输入的转角;H为汽车两个主销轴与地面交点之间的距离;L为汽车的实际轴距。在以上数据检验环节中,如果所得到的结果差异比较大,需要重新进行运动仿真,指导所测量的数据结果符合实际需求。

  当汽车设计仿真模型建立之后,需要进行设计的干涉检查,汽车的干涉检查主要分为动态检查和静态检查。其中动态检车比较关键,当汽车设计仿真进入到CATIA的转配环境中时,需要系统建立汽车齿轮齿条之间的约束,同时需要将设计系统中的各个结构之间的相互位置关系进行确定。这样能够便于汽车空间布置与校验[4]。

  汽车的车轮定位在检验汽车稳定性方面发挥着重要的作用,当汽车在进行转向时,其前轮作为转向轮,需要产生一定的回正力矩,因此其定位参数需要提前设置,能够有效的保障汽车行车稳定性。对汽车前轮定位参数的设置,其实际标准有两个,第一,静平衡状态下的车轮中心定位,车轮中心与车身的相对位置在静止时测量,其数据是否满足数据标准。第二,当车轮中心在仿真系统所设定的极限区域内,其车身进行上下跳动时,前轮定位参数产生一定的规律。正确的仿真模式能够针对这些变化参数,发现汽车机构中存在的问题,并对汽车进行检验与检修。在对于汽车车轮定位环节中,能够在仿真中分析出汽车前轮前束值随着汽车前轮向上跳动而出现减少。

  综上所述,本文对运动仿真的概念进行介绍,分析其运动仿真的建模,并且研究CATIA运动仿真在汽车设计中的实际应用。针对于汽车设计,运动仿真可以根据参数进行零件材料的调整。运用CATIA软件来实现汽车虚拟装配的设计,并对其运动进行仿真,使得汽车设计到配件生产的整个环节实现可视化。

  [2]孔薇,晏双鹤,杨维新.CATIA虚拟装配及运动仿真在汽车加速踏板控制器设计中的应用[J].汽车与配件,2008,27:36-37.

  [3]孔薇,晏双鹤,杨维新.CATIA虚拟装配及运动仿真在汽车油门控制器设计中的应用[J].北京汽车,2008,05:32-34+37.

  汽车自19世纪末诞生以来,已经历了100余年的风雨历程。它的诞生给人类带来前所未有的巨大变化,以至今天成为人类不可或缺的伙伴。汽车设计是技术和艺术紧密结合,充分反映人们需求、时代技术以及社会环境的一门综合的、和谐的技术。伴随着社会的发展以及人民生活质量的提高,人们对消费的态度也发生了很大变化。人们开始根据自己的身份、性格、个人喜好和经济能力等方面选择性的购买自己适合的产品,追求个性的消费模式。随着汽车设计在技术层面上的差距缩小,汽车外观造型设计尤为显得重要。

  汽车车身作为一种复杂的机械产品,由多种部件构建而成。从整体角度分解和分析汽车的外观造型时,其中的任一部件都可视为独立的形态实体,都存在其特征性。不同车型的造型特征有不同的“个性”表现,因此汽车外观造型应看作是一整个实体。一方面,汽车的外观造型特征包括其结构信息和功能信息,例如汽车的前引擎盖、裙摆、前大灯,挡风玻璃等。此外,汽车的外观造型特征体现着设计师的设计意图和经验,是展现汽车造型信息的载体。汽车外观造型设计中,通过调整外观造型特征的“个性”,会设计出不同“性格”特点的汽车造型。

  同一车型的设计开发中,基于相同的车身结构布置,不同处理,来表达不同的设计概念。因此汽车外观造型特征直接反应了汽车造型的概念,是汽车造型设计的载体。汽车的类型、品牌及风格在造型上的体现,都是通过特征这个载体传递的。

  人们对汽车的认知,在不同的特征表现上产生的注意和反应是不相同的,往往汽车的整体造型和前脸造型的特征受到的注意最多,是造型设计信息量最大、最集中最重要的部分,是设计汽车外观造型的重点。不同设计师有着不同的设计理念,因此不同的汽车造型使得人们关注的造型特征也会有所不同。例如,宝马7系最先受到消费者关注的是其前大灯和进气隔栅的设计,然后再是引擎盖的曲面、侧面腰线以及车身的整体比例等。这些特征的整合构成了汽车外观造型的风格体现,是汽车外观造型类型、风格、品牌和消费者识别之间的媒介。

  汽车造型特征的属性可以分为功能属性、行为属性和结构属性。设计的需求决定了功能属性,其中包括造型意象和审美的功能信息;汽车的造型关系决定了行为属性,包括造型特征之间的构形、关系及位置也就是空间行为;而汽车造型设计最终的表现形式则是结构属性。

  汽车造型特征属性间的相互关系体现为:1.功能决定行为和结构,并对后者起主导作用。2.行为实现功能,行为的最终表达和约束则是通过结构来实现。3.一种结构只对应一种行为,而多个行为可以共同实现一个功能。

  汽车外观造型的个性化定制设计逐渐成为汽车消费的发展趋势。过去根据权势,身份而进行设计的设计模式已经过时,汽车用户的具体需求在设计中逐渐加强;造型的个性化设计需求渐渐超过了功能、实用性。车型也日益丰富多样、个性张扬,针对不同汽车用户的不同造型需求进行设计。“以人为本、度身订做”,汽车造型个性化的设计模式已渐渐成为汽车设计的全新研究方向。近年来,一些跨国汽车集团己试行分布式虚拟现实系统,即在网络环境中,充分利用各种分布在世界各地的资源,共同合作对同一产品进行互动性的设计,甚至请汽车消费者与设计师共同对汽车的开发设计进行交流。

  汽车造型个性化定制是在汽车生产厂商现有条件的前提下,针对消费者个性化设计需要的营销方式。具有其自身的特点:汽车不只是高档的消费品,还是综合了机械、电子,材料,能源动力等技术的复杂科技产品。这些特点决定了汽车造型定制设计不同于其他产品定制那样“随心所欲”。因此汽车造型个性化定制设计模式的实现要保证生产及成本可行的前提下,最大限度地满足消费者的个性化需求。

  对汽车中造型元素进行编码既是汽车造型设计的过程。汽车造型设计当中,继承传统特征以及创造新特征至关重要,如何表现两者是设计创新的关键。通常而言,汽车外观造型中最具特征元素代表性的是汽车的前脸和侧面。包含了前大灯、保险杠、进气隔栅、侧面腰线及整体轮廓线等。

  这些都被当作汽车符号设计中的重要元素。因为汽车整体外观造型中最引人注意的是前脸造型的设计,其次除了汽车厂商的品牌标志外最明显的就是进气隔栅的造型。例如,人们对宝马和奔驰的印象中除了它们的品牌标志外,对它们进气隔栅的“双肾”造型以及“盾型”造型也尤为深刻。在汽车造型设计中,汽车的前大灯往往是设计师们体现其风格特点的重要构件,而保险杠不仅是保证汽车安全的重要部件,同时也是汽车外观造型中不可或缺的设计要素。最后,正如上文提到的汽车造型个性化定制的本身因素及特点,以至汽车造型的个性化定制不能单单按照消费者的需求“天马行空”,而是要在汽车生产厂商生产条件允许的范围内进行。

  对于大多数的人来说看到车的第一眼首先观察它的是车的外形其次是它的内饰结构最后是车的性能。当这些都满足了人们才会考虑购买它。汽车设计简单的来说根据车型等多方面要求来设计车的外形与内饰,还要使车达到一系列安全标准,让它在道路上能安全的进行行驶。这需要多方面的研究与调试才能制造出来一台车。

  一辆汽车一般是由动力装置、底盘、车身、电器及仪表这四部份组成的。按照汽车现有的用途来分,一般分为:轿车、货车、越野车、自卸汽车、牵引汽车、专用汽车和客车这七类。根据车的用途不同所设定的车的各方面指数也是有所不同的。例如说:一台轿车的设计。轿车是时下我国汽车保有量最多的一类车,轿车的体积小大多采用的是以小排量环保节能来设计的。轿车设定的发动机排量一般不会超过6.0V/L。在日常生活中,人们越来越离不开汽车,它是人们出行经常使用的交通工具。在汽车的总体设计出的车应该满足以下的基本要求:汽车的外部轮廓应该采用GBl589—1989标准执行,轴荷的分布情况要合理要严格按照有关国家的公路法规执行,汽车的各方面性能指标要按照给定参数的来设定,要保证汽车在出现问题时方便进行维修与拆装。在对一台新车的设计方面主要分为以下程序:对车整体的概念性设计,技术性设计,改进设计,进行小批量的生产来进行用户的体验,大批量生产来进行销售。

  汽车从轴数来区分一般分为:两轴、三轴、四轴。轴数的不同会影响汽车的载重质量和轮胎的负载能力。双轴汽车结构比较简单而且制造成本低。在公路我们常见的汽车总质量都是小于19t。在我们经常使用的轿车是因为其质量较小所以一般采用的是两轴形式。

  汽车的驱动形式是指发动机的分布方式以及驱动轮的数量位置的排布形式。一般可分为三大类:两轮驱动方式和四轮驱动方式和全轮驱动方式。两轮的驱动方式多用于质量较小的在公路行驶的车。全轮驱动方式适合质量较大的汽车像越野车为了提高汽车的速度和通过性而采用全轮驱动。

  汽车的布景形式是指发动机驱动桥和车身三者之间的布景特点和相互的关系。在一整的车中,车的性能不仅与设计人员设计的各个参数有关还与整车的布景形式有着密不可分的关联。不同车的种类间有着不同的布景形式。

  在设计一台车需要确定的尺寸有:外部轮廓的尺寸、轮子之间的距离尺寸、轴与轴之间的尺寸、货车的前身尺寸、车箱尺寸。GBl589—1989标准执行下规定:在公路上行驶的货车、小型客车长度不得超过12米,半挂式汽车列车不得超过16米,全挂是汽车列车不得超过20米,这些宽度都不可以超过2.5米。特殊的除外。增大轮与轮之间的距离会使汽车的宽度与汽车的质量增加,减少摩擦力,影响汽车转弯时直径的变化。轮轴与轮抽之间的尺寸会对车子的长度,转弯时的直径转弯时的速度传动抽的长度与速度都要一定的影响。如果上述的一项有所偏差会严重的减少车的使用寿命。货车前身的尺寸是指车头的尺寸长头货车的尺寸一般是2.5米到3米之间平头货车一般在1.4米到1.5之间。货车的车厢会根据不同车的类型来设定不同的尺寸。

  离合器位于发动机与变速箱之间的飞轮壳内。主要功能是实现与切断对传动系中的能量传递,以保证能发动机与传动系平稳结合汽车能够平稳起步。在汽车调挡时将发动机与传动系分离,减少变速器齿轮之间的磨损,在工作中受到超重负荷时,能控制传动系之间的最大转速,防止零件因超载而受到损害,有效地降低传动系中的振动和噪声。大多数的离合器都是盘形的离合器。离合器按照数目分为:单片双片和多片。

  单片离合器的结构简单,尺寸紧凑,散热性能良好能保证分离彻底、接合平稳。双片离合器与单片相比,摩擦面数比单片要增加一倍,所以传递转矩的能力较大。在传递相同转矩的情况下由于摩擦的增大导致热量的增多而无法及时的散发出去,起步的负载能力不均衡,会使分离的程度不同所以在设计时应该注意这一点采取相应的措施。多片离合器缺点很多一般情况下不使用。常用的离合器是单片离合器它主要应用在轿车与小型货车上。

  动盘是对离合器影响很大的一个元件所以在设计上尽量使转动的惯性减小,使轴向富有弹性使离合器接洽平稳便于起步而且减少压力和磨损。还应装上扭转减振器,以避免共振的发生或缓和。

  变速器的作用是改变发动机传到驱动轮上的速度,而目的就是为了让汽车在各种行驶情况下,让汽车获得不同的牵引力和速度使变速器发挥它应有的作用。在变速器中有空挡和倒挡指示。需要时变速器还可以充当动力输出功能。传动轴它主要作用是用来在汽车工作过程中相对位置改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。

  设计变速器的基本要求有首先要设置空挡和退档然后设置动力输出装置用来调节功率的输出最后是要设置噪音装置控制汽车工作时噪音。变速器前进的档数不同将它分为三档、四档、五档、多档,而根据轴型不同还可将它分为固定轴式与旋转轴式。在固定轴式中又分为两轴式、中间轴式、双中间轴式。在现代的汽车中多采用的是固定轴式中的中间轴式。在汽车行驶时各档齿轮有不同的转换速度因此摩擦是避免不了的,摩擦之后伴随的是噪音,这样会使齿轮过早的损坏,出来的噪音也会给驾驶员带来压力从而对安全造成一定的威胁。所以在设计与制造时避免此类问题的发生。

  万向节传动轴在汽车上的应用是十分广泛的。在发动机前置后轮或全轮驱动上,由于弹性悬架的变形,变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴的轴线相对位置经常变化,所以经常会采用万向节十字轴传动轴。在设计传动轴时应该注意所两轴连接的相对位置在预设范围内变动时从而能准确的进行动力传递。要保证设计连接的两个轴之间应该是等速运转的。因为万向传动轴分布的位置不同承载重量也不同所以在设计上也是有所区别的。承载重量多的地方应该放些粗且大的万向节传动轴,承载重量小的放一些小的万向节传动来避免造成不必要的浪费。

  驱动桥位于动力传动系的末端。它的基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩并将动力很好的分配到转轮上。悬架是将车身与车轮连接起来的一个部件,少了这个部件车是不能被组合起来的。

  驱动桥处于动力传动系的末端,其作用就是为了增大由传动轴或变速器传来的转矩。在驱动桥的设计上主要分为主减速器设计、差速器设计、车轮传动装置设计、驱动桥壳设计这几个方面。在设计过程中应该满足驱动桥的外形尺寸要精小来避免与地之间的接触,传动件的工作时要平稳有序等设计要求。

  在悬架的设计上应该注意在汽车行驶时应该保持汽车的平稳性,这就需要在接口上增加重量。汽车在道路上加速时应该减少车的倾斜,近些年来汽车设计师设计出了一款主动悬架,这款悬架可以更好的在车中保持姿势来减少倾斜。

  结语:随着我国的经济快速发展,拥有车的人越来越多且要求车的品质也越来越高。这就需要汽车设计师们努力的设计出外观好看且性能好的车,吸引消费者的购买需求来促进汽车行业更好的发展。

  [1] 李光耀.汽车内饰设计与制造工艺[M].北京:机械工业出版社,2010.

  [2] 李用哲.汽车覆盖件模具设计与制造全过程检验图解[M].北京:机械工业出版社,2010.

  现今的汽车市场中以女性消费族群为主的车款并不多见,原因在于男性消费族群仍为整个汽车市场的主流,家庭中的成员也以男性为主要的购车对象。唯一具有部分销售业绩的女性区块则是在刚步入工作职场的单身年轻女性,所对应的车款类别,则多属于小型轻巧可爱的车款样式。然而现今市场区块里其实还有一个接近真空状态的空间,也就是在年龄层介于30~40岁间较为成熟且事业有成的女性市场。这些在职场上颇有成就的专业女性,独立、认真、亲切自然,同时敏锐、时尚、走在潮流前端,她们拥有自己的生活形态与主张,理所当然的,她们需要展现优雅时尚品味的汽车。这些生活形态上的诉求显然与复古式汽车所呈现的视觉感受相当吻合,基于这项市场性的理由,此阶段的实现设计决定以此方向作为新车款的外观形态目标,将整体的视觉感受塑造出具有简洁、雅致、感性、时尚且略带成熟、独特的造形意向。

  当旧车款的基本形态与造形特色以及设计的概念、方向、目标市场都经过完整的了解与讨论之后,设计案在设计师进行造形发展的同时,正式展开。汽车造形的发展,从车款的侧视图开始,透过色铅笔直接在纸上绘制设计师个人所希望呈现的车款形态、造形特征与风格样式。

  经过初步的造形发展之后,设计提案必须经过许多阶段的造形修改与图面评选淘汰的过程,目的在适时地挑选出符合设计目标的设计提案,而这些评选的标准除了包括设计前所设定的规范与设计方向之外,仍包含设计师个人或设计师之间的评估筛选。经过繁复的构想发展与提案评选之后,设计案阶段性地挑选出三个整体性的发展方向,之后再进行数次的检讨与评选,以便再次挑选最终的定案,进行完整的设计呈现。

  造形设计的过程,是最难具体形容与描述的阶段。不过从设计图面的表达约略可以看出一些设计师在造形元素之间的玩味与尝试。整体感觉是第一项考虑的重点,必须由车身造形曲面的形态决定,大致来说,较为圆弧饱满的曲面给人丰腴可爱的视觉观感,而紧绷锐利的曲面令人感受到箭拔弩张的造形力量,具有动力阳刚的趋向。而细致流畅的造形曲面,则是呈现在前述两者间协调掌握后的造形表现。

  根据设计图面的呈现,可以看出设计的重点在于整体特征的侧视车身型态、比例以及局部特征的圆形车头灯组造形等等,可以看出撷取自旧车款的造形特征。而车身曲面的表现包括自车头延续至车尾端微幅变化的车肩曲面、引擎盖与挡风玻璃、笔直的车边侧身、直式的后灯组等等,显然地呈现了有别于旧车款的造形特点,通过接近几何形式的单纯曲面分割,让车款的整体感受更为简单现代,车身线条也呈现细致流畅的视觉感受。整体而言的视觉呈现相当接近先前所诉求具有简约、感性、细致、流行与未来感。然而此阶段的呈现仍然较为概略,缺少交代细节上的处理,部分概念性的表达也必须在下一阶段的造形发展中加以调整改进。

  最后复古实现设计案的造形表现,在多次的评估挑选后决定以复选第二案的车款造形为主,进行最后的细节修正与调整之后,以电脑模拟的方式呈现。

  整个设计案实验性地操作了汽车造形设计的复古形式表现,由于时间与资源的限制,未能进一步完整实践于实际车款的设计与制作上,设计的表现也仅止于粗略的造形型态的讨论,无法深入检讨详尽的细部设计,例如色彩搭配、材质运用以及车内装部分的设计,甚至制造工艺相关问题。不过仍希望通过此次实现设计的进行,能够将先前阶段针对复古汽车造形的研究调查与探讨所获得之结果,更完整地呈现应用于实现设计的造形发展过程,具体说明复古形式在多元创意诉求下的设计表现。以下简单说明最后设计案的结果所呈现的特征造形延续与转化表达:

  (1)新车款的整体车型特征,例如侧视轮廓和车头、尾比例皆承袭自旧车款的原有型态,蕴含着20世纪60年代典型的敞篷车款样式。而车款的车前端特征包括圆矩形的水箱护罩造形、圆形车头灯组和引擎盖中央稜线的特征、车侧的电镀车身饰条等,皆来自旧车款的原有造形特征。而车尾的造形特则征根据直式车后灯组造形加以转化。

  (2)除了延续旧有特征造形,新车款希望针对现代成性的消费市场而呈现不同的视觉感受。除了在车身曲面尽量以接近几何形式的单纯曲面布局,希望让车款的整体感受更为简单富现代感,车身线条的也呈现细致流畅的视觉感受之外,设计师转化车前水箱护罩的圆矩形态,利用它作为其他车身造形特征的统一元素,加以运用于其他崭新的设计诠释上,例如新的气体放电式头灯零件、车前雾灯、后照镜方向灯、轮圈、车后厢特征线、排气管造形以及第三煞车灯等等。整体而言的视觉呈现根据先前所订定的设计规范中具有简约、感性、典雅的特点,且具流行、未来感为诉求目标。

  过去是灵感来源,而非盲目的模仿,复古设计的理念和主张,使得设计师理解自己应当追寻设计原存的脉落与思想,更为简单直接地处理消费者在不同生活形态下的多样需求,以创造更具独特性的车款。这些混合旧有文化陈规与完美意图的创意概念正在持续发散,虽显粗略扼要的简单概念似乎蕴藏着现今汽车工业发展所潜藏的潮流趋势与交错关系。确切地提出了重要的观点,任何产品都必须符合全世界市场固有的多样性。汽车将变得越来越类似现今的产品,不断追求消费者的信赖与忠诚度,而概念则存在于这些新变化的开端。

  如果产品设计师能够设计汽车,并且尊重汽车设计师所认为的汽车是一项牵涉广泛的消费性产品;之后,合理地告知这项工业在半个世纪以来的改变:交通运输已经成为汽车的次要功能,那么未来的概念汽车会是怎样的形态,当然值得在未来开始的最前端开拓寻找。

  [1] 王征,钟绍华.关于汽车设计创新思维的探讨[J].汽车情报,2004,(29).

  但我发现一个有趣的对比:中国停车场虽然大,停放了许多车,但每辆看起来都差不多:奥迪-宝马-奥迪-宝马;而且都是又黑又大。在欧洲停车场,情况很不同,你会看到不同颜色、不同款式和不同大小的车。

  许多汽车品牌来吾号这里寻求合作——福特,戴姆勒,雪铁龙,宾利等,我们合作举办活动,合作workshop来启发其汽车设计师的创意。他们同时希望通过吾号,了解现在的中国用户是怎样的;中国设计是怎样的;未来有哪些设计趋势;其他设计领域中,有哪些新东西可以借鉴到汽车设计中来。

  可见,这些大型外国汽车品牌,越来越重视对中国市场的研究。我想,这不仅因为他们想设计出更符合中国市场的车型,还因为,他们想将在中国市场得到的灵感应用到全球。

  中国设计师经常问,如何能设计出中国式汽车。我觉得,中国式汽车首先必须能反应中国人的价值观。中国用户对汽车设计的需求,从开头那个例子中可见一斑:买车对他们而言是一种地位和权力的象征。但同时,也要看到,有越来越多年轻一代,更希望买车来彰显自己的个性和品位。它是你能选择何时何地、逃离人群、说走就走的工具。

  在欧洲汽车设计中所提倡的“慢生活”理念,恰恰内置在中国文化本身——虽然,中国现在一点也慢不下来。但我觉得,中国人内心深处是在寻找一些能够持久永恒的价值的。像宾利这样的品牌,就通过彰显自己设计中的历史和传承,来打动中国消费者。这是一种设计上的情感共鸣。

  除了价值认同外,中国汽车设计的另一机会在于绿色环保。这听起来很老生常谈,但试想,在全世界的传统汽车品牌——欧洲的宝马、大众、戴姆勒、雪铁龙,美国的福特等,都有自己的传统积淀时,只有短暂历史的中国汽车品牌如果不做一些全新的创新的话,如何有机会引领汽车设计的未来呢?

  人人都在做电动车,我认为中国汽车品牌其实更有机会。因为,汽车在中国比在其他任何地方,都有更迫切的多重角色需求——既要出行,也要环保。环境问题在中国比在其他地方更严峻。

  许多外国人提出中国人不要再买车了,但我认为这不可能——你去试试让美国人不要用那么多水浇草坪,可能吗?消费习惯不是一时能改变的,但环保也要兼顾,这就是设计应该想办法平衡解决的问题。

  在欧洲,人们的消费习惯中,对环保的偏好已经很高——宁愿选择环保但品质稍差的产品,也不会选择品质极佳但不环保的产品。但在中国还远非如此。所以,面向中国市场的汽车设计,既要有吸引力,又要兼顾环保,就必须首先是好看、性能好、有趣的,然后才是环保绿色的,这样才能满足消费者。但现在情况正好相反——绿色汽车的性能和外观都不够好。

  我对无数中国汽车设计师说,你们的挑战和职责是设计出未来的汽车,环保的汽车,这是你们崛起的机会。因为这不仅是汽车设计问题,环境问题,也是来找我咨询的汽车品牌们,十分关注的、如何将汽车设计融入生活方式的问题。

  第一个趋势是智能设备。我想,所有智能技术都将和汽车设计发生有趣的碰撞。而且,对智能的定义和想象也在不断拓宽。比如,我设计平台中的一些设计师,不仅在用人工智能材料或技术从事设计,他们也在尝试运用来自自然界的智能材料。

  曾为日产和诺基亚工作过的材质设计师Elaine NG Yan Ling(参见《时间线)。她的作品就是人工智能和自然智能在材质和技术上的结合探索。许多汽车品牌都对她很感兴趣,甚至有品牌邀请她加入自己的研究中心,她作品中用到的材料、材质和结合方式,将被引荐到汽车设计中,这种技术有望在两年内转化为可以应用在汽车上的技术。

  第二个趋势,是如何处理技术与环境的关系。这是整个设计产业的下一个大话题,当然也包括汽车设计。今年春夏,我参加的所有设计展中,包括米兰、香港、北京,无论时装设计还是家居设计,大家都在解决环境友好这个问题。我认为这是一个好趋势。

  第三个趋势是,设计师们想把“情感”重新带回设计中来。包括情感设计,情感营销。许多著名品牌都经历过这样一个路径,从“以产品为中心”,到“以品牌为中心”,到现在,大部分品牌开始“以人为中心”。

  人们对汽车设计中已有的性能和外观已经习以为常,认为“跑得快”理所当然。现在的汽车营销中,大家谈论更多的是“安全感”,“愉悦”,“连通”。营销界已经开始注重这些用户体验的情感宣传了,设计也开始融合这些情感元素。

  有很多新技术和新材料可以在汽车设计中运用,但如何把它们整合起来,是一个设计思路问题,新思路很可能就是“情感”。这是让汽车成为生活一部分的途径——甚至,去设计出了解你情感、帮你做决定的汽车,也是智能设计的一个方向。

  半轴用来将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮或轮边减速器上。半轴一般是实心的,一般用花键槽与半轴齿轮相连,另一端圆盘与轮毂用螺栓联接。从差速器传出来的转矩经过半轴(或再经过轮边减速器)、轮毂,最后传给车轮,所以半轴是传动系中传递转矩的一个重要零件。

  驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端,其功用是将转矩由差速器的半轴齿轮传给驱动车轮。驱动车轮的结构形式与驱动桥的驱动形式密切相关,在一般的非断开式驱动桥上,驱动车轮的传动装置就是半轴。半轴的形式主要取决于半轴的支撑形式。普通非断开式驱动桥的半轴,根据其外表支撑形式或受力状况的不同分为半浮式,3/4浮式和全浮式三种[1]。

  半浮式半轴承受的载荷较复杂,但是机构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉,所以被质量较小、使用条件好、承载负荷也不大的轿车和微型客货车所采用。3/4浮式半轴的优点是结构简单轻便,因此可用于轿车和微型、轻型客货车,但没有推广起来。全浮式半轴的驱动桥外端结构比较复杂,制造成本高,但其工作可靠,常应用在各种载货汽车、越野汽车和客车上[2]。

  半轴主要的尺寸是它的直径,计算时首先应合理地确定作用在半轴上的载荷,应考虑以下三种可能的载荷工况:

  A.纵向力X2(制动力或驱动力)最大时(X2=Z2φ),附着系数φ取0.8,没有侧向力的作用;

  B.侧向力Y2最大时为Z2φ(发生于侧滑时),没有纵向力作用,地面与轮胎的侧向附着系数φ1在计算侧滑时取1.0;

  C.垂向力最大时(在汽车以高速通过不平整路况发生时),其值为(Z2-gw)kd,其中gw为车轮对地面的垂直载荷,kd为动载荷系数,这时不考虑纵向力和侧向力的作用。

  由于车轮承受的纵向力X2,侧向力Y2值的大小受车轮与地面最大附着力的限制,即有:

  全浮式半轴只承受转矩,转矩T计算时可由式(2)求得,其中X2L,X2R的计算,可以根据下面的式子计算,取两个值中较小的一个。

  m,―汽车加速或减速时的质量转移系数,后驱动桥的可取1.2~1.4在这里取1.3。

  根据强度要求在此d取46mm。半轴杆部直径应小于或者等于半轴花键的底径,容易使半轴各部分达到基本等强度。

  半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接,花键内径的大小应该不小于其杆部直径,所以选用压力角30°,齿数20,模数3的圆柱渐开线花键并对花键进行挤压应力和键齿切应力验算。

  半轴使用的材料大部分是含铬的中碳合金钢,如40Cr,40CrMnMo,40CrMnSi,40CrMoA,35CrMnSi,35CrMnTi等。半轴的热处理过去都采用调质处理的方法,调质后要求杆部硬度为HB388―444(凸缘部分可降至HB248)[2]。近年来采用高频、中频淬火的方法越来越多。由于硬化层本身的强度较高,并且在半轴的表面形成了大的残余压应力,以及采用喷丸处理、滚压半轴突缘根部过渡圆角等工艺,使半轴的静强度和疲劳强度大为提高,尤其是疲劳强度提高十分显著。本设计中选用40Cr作为半轴材料,进行了渗碳处理。

  对EQ1090载货汽车半轴进行了设计与校核,选择了全浮式半轴,花键为模数3mm,压力角30°,齿数18的圆柱渐开线mm。经校核,半轴所有尺寸符合设计要求。

  转向管柱是车辆转向系统中的重要部件。它的主要作用是通过驾驶员作用在方向盘上的扭矩,使方向盘的转动通过转向管柱及转向机、横拉杆、万向节等部件转化为车轮转动,实现车辆转向。随着安全性的要求逐步提升,转向管柱还要承担二次碰撞中溃缩和能量吸收作用,以保护乘员的安全。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略,提出了转向管柱特点及应注意的事项。

  现代转向管柱集功能与节能环保为一体。随着技术的不断发展,电动助力转向EPS日趋成熟,分为转向管柱式电动助力、齿轮轴式电动助力及齿条轴式电动助力。其中带有助力电机的转向管柱式电动转向模式己经被逐步应用,该种方式是将助力电机安装在转向管柱上,电机的助力和驾驶员操纵力矩通过中间轴作用在转向机小齿上。其最大优点是电机、ECU、减速机构等都安装在驾驶舱内,部件的工作环境较好。但由于所有助力都将通过转向管柱传递到转向小齿轮和齿条上,转向管柱自身的受力较大,导致其助力的大小受到限制。

  在确定开发方向采用机械式转向管柱后,需要确定管柱需实现的功能。逆向设计不但可以减短开发周期,而且可以借鉴一些成熟的经验。所以根据车型转向管柱布置硬点,通过借鉴市场上己有的成熟的结构进行开发。在管柱开发中,针对多款竞争车型的产品进行样件分析,给出了分析报告,以全面了解转向管柱所应具有的功能(如表1所示)。

  对标杆车型管柱对比分析,调节方式有手动调节和电动调节。电动调节开发周期长,费用高。轴向调节范围多在±25mm范围,角度调节在±30mm范围。中间轴多采用可滑动式,部分中间轴增加缓冲联轴节等阻尼元件以提升NVH性能。通过分析结果,整车布置要求以及整车竞争策略,制定出转向管柱产品的结构特征表(如表2所示)。

  另外,针对SUV车型,由于其车身结构分承载式和非承载式两种,对转向管柱结构要求来说也有差异。图1为某非承载式SUV在满载情况下在各种路况车身车架之间运动数据。

  转向管柱结构及特征定义完成后,随后对管柱的具体性能进行确定。性能确定是保证产品在整车操稳性、耐久性、NVH以及整车碰撞等试验中满足要求的重要保证。我国现行标准QC/T 649-2000以及QC/T 647-2000对转向传动轴和万向节的性能要求进行了定义。但随着技术的发展,各生产企业及整车厂几乎都制定了自己的标准,对管柱的性能方面要求如表3所示。

  随着车辆技术进步和高速公路的发展,对车辆安全及舒适性的要求也越来越高。根据GB 11557-2011中4.1及4.2要求执行。几种常见的管柱的溃缩吸能结构样式如图2。根据GB 11557-2011 《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》分析,管柱对乘员保护可分为溃缩和吸能两部分。在发生正面碰撞时,为减小管柱向后向上移动,管柱必须有良好的溃缩功能。

  文章通过对转向管柱开发过程进行讨论,指出了管柱开发的方向、功能特征、性能要求以及溃缩吸能要求,希望文章能对其它车辆转向管柱的开发提供一些借鉴。当然对于开发工作,这些只是开始,对于整个转向系统乃至与整车的协调性,后期还要进行详细的评审及各种台架试验及整车试验验证,并最终确定结构状态。

  [3]邓飞.汽车转向管柱总成标准的分析研究[J].汽车与船舶,2008(4).