車身外部造型設(shè)計
20世紀90年代初,轎車車身外部造型設(shè)計的主流主要是柔性與剛性的特點相呼應(yīng),構(gòu)成棱角分明的外形。車身采用淡雅的色彩,與灰暗的塑料飾件、茶色玻璃形成鮮明的對比,造型顯得樸實含蓄、線條明晰優(yōu)美。這種外形與現(xiàn)代發(fā)展起來的車身制造工藝很適應(yīng),也就是說,易于零件分塊,易于沖壓和分總成拼焊等等。因此,這種造型風(fēng)格曾經(jīng)持續(xù)若干年。
由于空氣動力學(xué)是影響車身造型的最重要因素,根據(jù)節(jié)約能源、減小風(fēng)阻系數(shù)和提高空氣動力性能等原理而推出的楔形造型,后來也一度十分盛行,亦即:長頭短尾,車頭前端低矮,線條前低后高,尾部保持豐滿并向上翹起的造型風(fēng)格。
近年來,因為棱角分明的外形很難大幅度地降低風(fēng)阻系數(shù),故汽車外部造型逐步突破棱角分明而趨向圓滑,尤其重視完美的局部造型以及加裝各種導(dǎo)流板。事實上,這種圓滑、飄逸型的造型風(fēng)格已博得廣大消費者的理解和喜愛,并成為今天的車身造型主流。當(dāng)然,某些高級轎車依然保持較穩(wěn)重的造型風(fēng)格,如維持傳統(tǒng)式樣的散熱器面罩,但為了進一步降低空氣阻力,其外部造型也逐漸趨向圓滑、明快。比如,過去高級轎車的車身采用那種暗淡的色彩去襯托閃閃發(fā)亮的華美鍍鉻裝飾條,而今天則采用鮮明淡雅的色彩去襯托棱線清晰、顏色灰暗、造型含蓄的塑料飾件。
隨著空氣動力學(xué)研究的進一步發(fā)展,許多歐美、日本廠商已將其新車型的風(fēng)阻系數(shù)降低到0.30以下,甚至降低到0.25左右,因此,不難預(yù)計,下一代的車身造型將會更加光順、圓滑、動感。
今天的車身外部造型設(shè)計,在國外專業(yè)人員中被稱作“流線形設(shè)計”。按照造型師們的新理念,汽車外形的連續(xù)完整性不應(yīng)再依靠挺拔的棱角去表現(xiàn),而是要由各種曲面光滑的連接以及微妙的光學(xué)效果與視覺效果顯示出來。根據(jù)這種理念設(shè)計出來的車型,其顯著的優(yōu)點就是可獲得0.20甚至更低的風(fēng)阻系數(shù)。眾所周知:普通汽車在換檔行駛時,發(fā)動機的功率和燃料大部分都消耗在克服空氣阻力上(約占汽車總阻力65%),而具有”連續(xù)流動”曲面光滑的外部造型的轎車就可采用功率較小的發(fā)動機而達到較高的行駛速度,從而節(jié)約燃油消耗。這種車身造型設(shè)計的最大特點就是彎曲的大弧面,其模型制作要用玻璃纖維或碳纖維。
車身內(nèi)部設(shè)計
從“舒適”到“愉快”
力求精致、考究、裝備齊全,內(nèi)飾設(shè)計從強調(diào)“舒適”到重視駕乘的“愉快”、“享受”是近年來車身內(nèi)部設(shè)計的特點。
大量采用柔性的內(nèi)飾設(shè)計。內(nèi)飾裝備和覆蓋物的造型都比較圓滑,恰好與外形發(fā)展的趨勢相呼應(yīng)。面料和座椅軟墊一體化成型的座椅,整體模塑成型的儀表板和復(fù)合材料飾板給人以精致、明快的感覺,而內(nèi)飾面料觸感柔軟則給人以和諧、舒坦的視覺效果?傊,軟化的內(nèi)飾不僅是舒適的需要,而且也是安全的需要。
座椅可說是保證乘員舒適性的最重要的裝備。座椅的設(shè)計和布置首先要保證乘客的坐姿符合人體工程學(xué)。然而,一個座椅要滿足各種體形的人,就得能夠?qū)ψ螐母鱾方位進行調(diào)節(jié)。愈是講究的座椅,調(diào)節(jié)機構(gòu)就愈復(fù)雜,F(xiàn)代汽車座椅的調(diào)節(jié)方式有10種之多,例如,座墊的升降調(diào)節(jié)、靠背角度與腰部支撐的調(diào)節(jié)、頭枕的角度與高度的調(diào)節(jié)、座椅左右側(cè)支撐與靠背左右側(cè)支撐的調(diào)節(jié)、整個座椅的前后移動與回轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)等等。為了使座椅適合各種身材的人,就要按照人體工程學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計原理對座椅的調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)范圍進行精確的計算并設(shè)計,同時保證車身內(nèi)部空間的尺寸盡可能緊湊。
按照現(xiàn)代車身內(nèi)部設(shè)計的趨勢,講求“愉快感”比“舒適感”更為強烈。因為在車身內(nèi)部所采用的音響設(shè)備、電視、無線電話以及小型冰箱等設(shè)備其實與乘客舒適性的幾項常規(guī)評價指標毫不相干。隨著旅游的興旺發(fā)達,“娛樂型”汽車的概念應(yīng)運而生。顯然,消費者已不只滿足于“舒適”地坐在汽車內(nèi),他們希望所購的汽車不但能容納長度較大的滑雪板,而且還可作為“移動的野營帳篷”等等。消費者的意愿給車身設(shè)計師們提供了一個廣闊的設(shè)計想象,如日本新一代本田“市民”廂式車就是一個較成功的例子,其總長只有4106mm,但其車廂內(nèi)部空間卻比較大,該車的座椅經(jīng)過精心設(shè)計,在后排座椅折疊的情況下,足以容納各種旅行用具及物品,此外座椅還可移動和攤平,拼成臥鋪。這款汽車不但性能優(yōu)良,而且既實用又經(jīng)濟,加上價格較低,已成為日本新生代喜愛的暢銷車。
良好的安全性
近年來,車身碰撞安全性顯得愈來愈重要。這是因為,目前世界上每年不少人在汽車碰撞事故中喪生,而且這個數(shù)字在逐年增加。因此,無論是設(shè)計師或是消費者都把安全性作為衡量汽車優(yōu)劣的重要依據(jù)。
白車身的主要防護原則是周邊柔軟而客艙剛硬,即白車身的剛性由周邊至乘員艙逐漸增大。這樣在車碰撞時,車身的周邊產(chǎn)生一定的損壞和變形以便吸收碰撞能量,但盡量使乘員艙不變形和完好無損。依據(jù)這個剛度分配原則,近年來,國外廠商對白車身的結(jié)構(gòu)進行了大力研發(fā)。例如:日本的日產(chǎn)和豐田公司采用了局部加強的方法,對前風(fēng)窗支柱、側(cè)圍上邊粱、后門后支柱等拐角部位均增添了加強板,以確保在車身輕量化的前提下使白車身剛度分配更趨合理。又例如,德國梅塞德斯一奔馳的各種轎車采用了雙重翻邊的支柱,保證了車門在汽車碰撞后不會被“卡”住,車身呈腰鼓形的造型可使汽車在側(cè)翻時順利地翻滾從而逐漸消耗動能和緩和沖擊,以避免汽車在翻車時會被突然“卡”住而使車身砸扁。
車身內(nèi)部的防護原則是力求避免在汽車碰撞時乘員與車身內(nèi)部剛硬的零件相撞擊。安全帶是保護乘員最有效的裝備。梅賽德斯一奔馳公司在各種轎車的轉(zhuǎn)向盤中都裝備了發(fā)全氣囊,在前、后排各個座椅上都配備了三點式安全帶。安全氣囊和安全帶均由同一套電子裝置控制。在汽車發(fā)生碰撞時,安全氣囊充氣,安全帶自動張緊以起到應(yīng)有的保護作用。為了使乘客在座椅各種不同的調(diào)節(jié)位置都能正確地佩帶安全帶,該公司把安全帶插扣設(shè)計在座椅上。此外,依據(jù)車身內(nèi)部安全防護原則,在車身內(nèi)部盡可能安裝柔軟的內(nèi)飾而取消帶有棱角的造型,如采用耐沖擊而富彈性的夾層玻璃等等。
座椅頭枕是避免乘客頸椎受傷的重要防護裝備,近年來的設(shè)計主要集中在使頭枕具有足夠的高度以及正確的角度和形狀。此外帶有孔油的頭枕可改善后部的視野,預(yù)計這種形式的頭枕將逐漸增多。
新材料與新技術(shù)帶來傳統(tǒng)車身造型設(shè)計與制造工藝的挑戰(zhàn)
現(xiàn)行鋼制車身制造工藝的核心部分是沖壓工藝和焊接工藝。用各種沖壓設(shè)備組成的車身部件生產(chǎn)線具有效率高和精度易保證等顯著優(yōu)點。焊接生產(chǎn)線的構(gòu)成有多點焊機為主的車身分總成裝配線和以計算機操縱的機器人焊機為骨干的車身總裝配線。這種焊接機器人在整個車身廠所使用的機器人中占50%以上。這樣的車身總裝配線“柔性”化很強,只須修改計算機的運行程序就可以改變機械手的點焊操作程序,也就是說,可在同一條車身焊接裝配線上生產(chǎn)不同車型的車身。毫無疑問,這種完善且有效的生產(chǎn)方式將會延續(xù)很長時間。不過,從最新發(fā)展趨勢來看。新材料與新技術(shù)的應(yīng)用,正在挑戰(zhàn)以上傳統(tǒng)車身造型設(shè)計與制造工藝。
新材料和新技術(shù)的出現(xiàn),促使車身設(shè)計師們在突破傳統(tǒng)的車身結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式方面進行了更多的探索和嘗試。如英國利蘭TX-450型載重車,其車身造型獨特,采用計算機全面控制焊裝設(shè)備,駕駛室采用碳纖維材料制成,其車廂底板、底板橫梁和車架縱梁全部由復(fù)合鋁型材制成并相互連接成剛性的半承載系統(tǒng)。
小密度材料和新穎結(jié)構(gòu)的使用使車身質(zhì)量大幅度變輕,而采用較小的輪胎則降低了汽車的重心和車廂的裝載高度。如德國尼奧普蘭設(shè)計的新型大客車,其車身取消了金屬骨架,整個車身由碳纖維材料分成左右兩半模壓制成:后圍沒有了后窗玻璃以便提高車身的剛度。這樣的車身有兩個顯著優(yōu)點:質(zhì)量大幅度減輕和耐蝕性強。由于車身很輕,不但可以采用尺寸較小的懸架和輪胎,而且還可以采用較小的發(fā)動機、傳動系和其它底盤總成。雖然該車的總長度是10.4m,但比同等尺寸的普通大客車輕三分之一;該車地板離地高度僅320mm,整車高度大幅降低,只有2560mm;其動力性和燃料經(jīng)濟性都比普通大客車好得多。由于耐腐蝕性強,預(yù)計車身的使用壽命可達20年。雖然使用碳纖維材料使車身的造價升高,但汽車的營運費用卻顯著降低,因此其經(jīng)濟效益仍十分可觀。
上述兩種車型的車身在一定程度上代表了車身設(shè)計發(fā)展的某種趨勢。由于車身材料及其結(jié)構(gòu)的革新,加上底盤和整車布置的改進,使得汽車的性能大幅度提高。不過,革新后的車身結(jié)構(gòu)難以用現(xiàn)行的車身制造工藝制造,故仍有人懷疑其市場前景。
