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1、论汽车外形设计与科学理念论汽车外形设计与科学理念摘要摘要汽车作为人类最伟大的发明之一，其意义已经完全超越了普通的代步工具，逐步演变成为当今人类文明的重要标志。汽车已经形成一种文化，深深的影响着我们的生活。 在今天，汽车已成为人们日常工作、生活、旅行中最方便、使用率最高的交通工具，成为发达国家每个家庭的生活必需品。其经济发展的历史也充分证明了汽车工业是经济发展、技术进步和社会现代化的重要支柱产业之一。汽车设计是一门既具备综合性，又需要很多其他技术辅助性质的交叉学科，汽车外形的设计包含了很多科学知识。1898 年在法国，一场从巴黎到波尔多行程 1200 公里的汽车大赛轰轰烈烈展开，这是全世界第一次
2、汽车大赛，从那一刻开始，速度，成为了汽车制造的终极追求。一百多年过去了，无论汽车工业如何发展，人们对于汽车速度的迷恋从来没有减弱。生活中，轿车无处不在。 如果仅仅从造型来区分，最早将空气动力学和汽车外型设计结合的品牌是克莱斯勒（ Chrysler） ，它在 1934 年造就了世界上第一辆流线型轿车 “气流” ，这个创举第一次在设计造型上与传统汽车区别开来。二次世界大战阻碍了汽车经济的发展，但从客观上来看，战争时期军备竞赛所带来的机械技术进步，变相为今后轿车的发展打下了坚实的基础。而飞机设计水平在战争中的提高，更是造就了一大批空气动力学专家级人物，他们是 战后将空气动力学大范围应用在轿车设计上的
3、中坚分子。这其中，最具有代表意义的品牌就是宝马（ BMW） 。60 到 70 年代，西方自由主义思潮的兴起，为是培育跑车文化提供了最好的温床。人们很容易将速度与自由精神联系到一起，再加上轿车流线型的多变款式，成为了希望摆脱束缚的一代人的物质宣言。 20 世纪末电子技术的蓬勃发展，改变了传统轿车设计的思路。更多的电子元素被结合进轿车设计中，速度性能与外型体验有了更高的统一，更多仅仅是为了用于享受的设备被融入其中，轿车变成了个人享受的工具。正是随着这种性质化的改变，使得轿车也进一步扩大了自己的消费群体。而时尚的外观成为当今轿车除开速度外的另一类追求。 轿车（saloon car）是指用于载送人员及
4、其随身物品，且座位布置在两轴之间的汽车。包括驾驶者在内，座位数最多不超过九个。一般轿车强调的是舒适性，以乘员为中心。而且是从经济性考虑出发，选择马力适中、排量小、耗油量小的发动机。在中国内地的行驶证管理方面，轿车特指区别于货车、皮卡、 SUV、大巴、中巴的小型汽车，俗称为“小轿车” 。在香港，轿车又称私家车。汽车发展至今，其外形的设计也经历了多个阶段，产生了不同的类别。这篇论文主要论述汽车发展史上汽车外形的发展史与汽车外形设计所包含的科学理念。通过汽车外形的历史展现汽车外形的变化与人们流行观念的改变，同时分析汽车不同类型的外形设计蕴含的科学知识，并且通过几种当下流行的跑车的外形设计补以视觉上的
5、冲击。呈现汽车发展的巨大变化和人类对创造的逐步探索。关关键键字字：汽车历史；外形；科学；时尚；跑车。一绪论一绪论当今社会汽车品种及外形花样繁多，令人们眼花缭乱， 国内外汽车制造商相继不断地向 市场推出新车型来不断更新和完善自己的产品，从而满足市场上不同消费者的需求。每一家汽车制造商都有自己的发展历史和背景。随着科学技术的不断进步，汽车的性能发生了令人惊奇的进步。各种汽车被人们创造出 来。汽车的功能也由原来的代步工具变得更多元化，多功能化。 现在的汽车有 GPS 导航功能，影视，智能通话等功能已经不足为奇了。 而一些在好莱坞电影里能够起飞和入水的汽车也从科学家的手中呈现出来了。现在的跑车代表了时
6、尚与高性能。与其说它是一辆代步汽车，倒不如说它是时尚的奢侈品，是人们高贵与艺术的化身。就我自己喜欢的一款跑车：兰博基尼。它代表了阳刚与坚韧。它是如今车市里的佼佼者和人们梦寐以求的艺术品，是汽车登峰造极的帝王。它的出现也让我们对汽车有了更多不同的认识。1 1. .1 1论论文文研研究究目目的的汽车发展至今，外形设计已经成为其一 个十分重要的指标。汽车的外形设计也是当下时尚流行潮流。传统的汽车设计程序通常是由内向外的方式，即引擎传动系统内部设施外部形状。由于当今汽车加工工艺的高速发展，给外形设计带来了更多的可能性，同样设计师的创意自由度也可以得到更大的发挥空间，使得外形的形式美与功能更好更完美的相
7、结合。所以对汽车外形设计的探讨与分析也是有必要的。1 1. .2 2论论文文研研究究意意义义对汽车外形设计的历史发展与科学理念的分析可以让我们对汽车的发展有更全面的了解。汽车已经是人类生活的必不可少的一部分。了解汽车的发展与各种参数也是人类对自我 创造能力的回首与思考。汽车既是人类的劳动结晶，也是推动人类不断创新的动力。二二汽汽车车外外形形发发展展史史从 19 世纪末到 20 世纪初期，汽车设计师把主要精力都用在了汽车的机械工程学的发展和革新上。到了 20 世纪前半期，汽车的基本构造已经全部发明出来后，汽车设计者们开始着 手从汽车外部造型上进行改进，并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工程学
8、以及工业造型设计(工业美学)等概念，力求让汽车能够从外形上满足各种年龄、各种阶层，甚至各种文化背景的人的不同需求，使汽车成为真正的科学与艺术相结合的最佳表现形象，最终达到最完善的境界。箱型汽车箱型汽车 美国福特汽车公司在 1915 年生产出一种不同于马车型的汽车，其外形特点很像一只大箱 子，并装有门和窗，人们称这类车为“箱型汽车” 。因这类车的造型酷似于欧洲贵妇人们用 于结伴出游和其他一些场合的人抬“轿子”式轻便座椅，所以它在商品目录中被命名为“轿车” 。马车型汽车马车型汽车我国古代早有“轿车”一词，是指用骡马拉的轿子。当西方汽车大量进入中国时，正是封闭式方形汽也随之变长。 典型的例子就是意大
9、利 1931 年生产的阿尔法罗密欧牌汽车的外形。甲壳虫型汽车甲壳虫型汽车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 线型的车身外形设计。1936 年福特公司在“气流”的基础上，研制成功林肯和风牌流线型小客车。此车散热器罩很精练，颇具动感，俯视整个车身呈纺锤形，很有特色。流线型车身的 大量生产从德国“大众”开始。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。甲壳虫不但能在地上爬行，也能在空中飞行，其形体阻力很小。船型汽车船型汽车1945 年，福特汽车
10、公司重点进行新车型的开发， 经过几年的努力，终于在 1949 年推出了具有历史意义的新型 V8 型福特汽车。因为这种汽车改变了以往汽车造型的模式，使前翼子板和发动机罩，后翼子板和行李舱罩溶于一体， 大灯和散热器罩也形成整体，车身两侧形成一个平滑的面，车室位于车的中部，整个造型很象一只小船，所以人们把这类车称为“船型汽车” 。福特 V8 型汽车的成功，不仅在外形上有所突破，还首先把人体工程学应用在汽车的设计上，强调以人为主体来设计便于操纵、乘坐舒服的汽车。从上世纪五十年代至今，船型已成为世界上数量最多的一种车型。鱼型汽车鱼型汽车为了克服船型汽车的尾部过分向后伸出，在汽车高速行驶时会产生较强的空气
11、涡流作用 这一缺陷，人们又开发出像鱼的脊背的鱼型汽车。1952 年，美国通用汽车公司的别克牌轿车 开创了鱼型汽车的时代。如果仅仅从汽车背部形状来看，鱼型汽车和 甲壳虫型汽车是很相似的。但如仔细观察，会发现鱼型汽车的背部和地面所成的角度比较小， 尾部较长，围绕车身的气流也就较为平顺些，所以涡流阻力也相对较小。船型汽车尾部过分向后伸出，形成阶梯状，在高速时会产生较强的空气涡流。为了克服这一缺陷，人们把船型车的后窗玻璃逐渐倾斜，倾斜的极限即成为斜背式。这类车被称为“鱼型汽车” 。与甲壳虫型汽车相比，鱼型汽车的背部和地面的角度较小，尾部较长，围绕车身的气流 也比较平顺，涡流阻力较小。另外鱼型汽车基本上
12、保留了船型汽车的长处，车室宽大，视野开阔，舒适性也好，并增大了行李舱的容积。楔形汽车楔形汽车“鱼型鸭尾式”车型虽然部分地克服了汽车高速行驶时空气的升力，但却未从根本上解决鱼型汽车的升力问题。在经过大量的探求和试验后，设计师最终找到了一种新车型楔形。这种车型就是将车身整体向前下方倾斜，车身后部像刀切一样平直，这种造型能有效地克服升力。第一次按楔形设计的汽车是 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。 三三汽汽车车外外形形运运用用的的空空气气动动力力学学3.13.1 空气动力学简述空气动力学简述汽车的外形越来越重要。所谓空气动力学，简单地说，就是研究物体在空
13、气或任何流体中所受到的来自四面八方的力，并根据在实验测试中所得到的数据资料来修改物体的外观或 形状，使之达到人们所需求的特性。3.2 空气动力学的运用汽车问世以来，经过 100 多年的努力，结构和性能均有了质的变革和发展，越来越深入地体现着机械工程学、人体工程学和空气动力学等诸学科研究的成果。在当今汽车上，机械工程学和人体工程学要素，已达到了相当高的发展阶段，而空气动力学要素还具有更大的发展余地。随着汽车车速的不断提高，以及在高速行驶时保证汽车的动力性、经济性、操纵稳定性和冷却通风、降低 风噪等的需要，汽车的空气动力性能越来越为人们所认识，已成为研究汽车车身设计中的基础学科之一，亦是评价汽车车
14、身水平的重要依据。 为了减少空气阻力系数，现代轿车的外形一般用圆滑流畅的曲线去消隐车身上的转折线。前围与侧围、前围、 侧围与发动机罩，后围与侧围等地方均采用圆滑过渡，发动机罩向前下倾，车尾后箱盖短而高翘，后翼子板向后收缩，挡风玻璃采用大曲面玻璃，且与车顶园滑过渡，侧窗与车身相平，前后灯具、 门手把嵌入车体内，车身表面尽量光洁平滑，车底用平整的盖板盖住，降低整车高度等等，这些措施有助于减少风阻系数。车身的造型设计首要目的就是要解决空气阻力的问题， 1934 年雷伊教授首次采用了风洞和汽车模型开展了车身空气阻力实验，测量了各种形状的车身空气阻力系数。得出结果流线型车身既美观同时空阻系数也最低。于是
15、流线型的车身被广为应用到汽车生产中。 1934 年生产的克莱斯勒小客车就是最早采用流线型车身的产品。 1936 年林肯轿车又较之进步了许多，精心设计了其车身附件使该车整体看起来颇具动感。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。甲壳虫汽车堪称汽车设计史中的经典，其仿生学的设计理念不只使具有很好的空气动力性，独特的造型也使它风靡一时，时至今日仍然引领汽车的时尚潮流。然而流线型的车身造型大大降低了车厢内的空间，大大降低了驾驶和乘坐的舒适度。由此可见，汽车作为一个工具，其使用功能也是至关重要的。 轿车造型，对空气动力性能有一定的要求。纵观现今轿车设计，流线型车身，圆润的曲
16、线，丰富的扰流件设计，无不体现优异的空气动力学性能。3.3 环保油耗对外形影响在世界各国注重环保的情况下，一辆车能否顺利的从研 究开发到正式生产，它的耗油量是非常重要的而空气这项指标有相当大的影响力。因为当 车辆在行驶时，所受的空气阻力和它与空气的相对速度的平方成正比，也就是说车辆的速度愈 快，它的空气阻力愈大；汽车若想保持一定的速度，相应的，它的发动机就得多烧些油来增加汽车的动力，使之能与空气阻力相抗衡。因此， 若一辆车的外型设计不好，则它的稳定性及经济性都会大打折扣，从而在市场中失去竞争力，因此汽车的空气力性已成为评价汽车的重要指标之一。现在世界各国对空气动力学的研究、试验发展极快，从本世纪初期的汽车 发展到今日汽车的设计已越出方基调的格局而把车身拐角削得更加圆滑。由汽车外形决定 的空气阻力系数已降低约 58。四四汽汽车车外外形形时时尚尚和和跑跑车车4.14.1 豪车与时尚的关系豪车与时尚的关系当顶级豪车与时尚相遇不论是什么东西，在成为时尚之前，未必就是因时尚而产生的。随着时间的推移，变得稀有而随即成为了奢侈品，之后会
