汽车造型（精选11篇）
汽车造型 篇1
摘要：引入造型特征的概念, 选取汽车的主特征线E1为研究对象, 利用感性工学和统计分析的方法确定了主特征线E1的敏感感性意象形容词 (SKIA) , 并求出了敏感感性意象形容词与主特征线E1的定量关系。由此定量关系可求得最符合用户造型感性意象的值, 从而提高汽车造型设计方案的成功率。以一个实际汽车改型项目为应用案例, 初步证明了该方法的合理性和可行性。
关键词：汽车造型,造型特征,意象,感性工学,敏感感性意象
0 引言
一方面, 随着自我意识的不断提高, 消费者对产品造型意象有着越来越强的个人主观偏好, 尤其是对于汽车这类可以体现消费者身份地位的产品。另一方面, 产品外观造型传达的信息也会使消费者产生不同的内在感受和体验[1]。如何让产品外观造型所传达的信息和消费者的主观偏好意象最大限度地匹配是产品造型设计成败的重要因素。
产品造型意象研究是国内外设计领域的研究热点, 如Lai等[2]应用鲁棒法研究了汽车轮廓的感性意象。苏建宁等[3]应用数量化理论研究了造型设计中的感性意象定位, 并将其应用至自行车车架设计中。但此类研究大多以现有产品图片为样本进行感性意象定位, 以基于图片的意象研究结果指导造型设计。这种方法在移植感性意象研究结果并将其用于指导实际设计过程时仍有一定困难。本研究引入造型特征的概念, 并以汽车造型特征线为研究对象进行感性意象研究, 以获取敏感感性意象形容词与造型特征线的定量关系, 直接编辑修改样本从而获得设计结果, 使汽车造型设计满足用户的感性意象需求, 提高汽车造型设计方案的成功率。
1 汽车造型特征线
1.1 汽车造型特征
从产品造型属性描述的角度来定义特征 (造型特征) 。汽车造型特征是对汽车整体风格、形面感觉、细部处理, 甚至是对多代车型中延续的造型元素, 以及造型所携带的结构和形面信息的一种描述。汽车造型特征关注的是形式、走势、比例这些造型内容, 因此, 汽车造型特征主要是指汽车造型的形面风格信息以及与造型相关的结构工艺信息的集合。
汽车造型特征除了携带着形状、材料等物理信息以外, 还携带了大量的风格意象、品牌、色彩、空气动力学、人机工程和制造工艺、规范等与造型设计相关的信息[4]。
1.2 汽车造型特征线及其提取
汽车造型特征线是有特定结构约束和造型内涵的构造线, 被标记为腰线、侧面轮廓线等名称。从描述造型的角度看, 点虽然具有重要的造型意义, 但其对造型的描述不充分;面虽然最能表达形态的全部内容, 但其过于复杂, 不易被表达。线源于点而展成面, 是“承上启下”的造型元素。线包含了可以联系点和面的重要造型信息, 却没有点的琐碎和面的冗余, 因此, 线在对造型特征的表示中, 比点和面都更有优势。赵丹华[5]通过汽车造型特征线认知实验提取了20多条汽车造型特征线, 并将它们分类为主特征线、过渡特征线和附加特征线三类, 如图1所示。主特征线控制的是汽车造型的整体感觉和风格, 对汽车类型的演变和风格趋势研究有重要的描述意义;过渡特征线通常反映的是车身造型细节, 是主特征线之间的过渡, 对形面关系有着重要的描述意义;附加特征线是通过裁减和添加手法形成的局部造型区域, 对品牌特征有着重要的描述意义[6]。
特征对于风格的形成具有至关重要的作用, 是形成风格情境的基本单元。如果一组特征反复地出现在某些产品上, 那么这些特征就会逐渐形成一种风格[7]。由此可见, 造型特征对于产品造型风格的形成具有决定性的作用, 因此, 本文将汽车造型研究抽象简化为汽车造型特征研究。图1中的线E1是汽车前引擎盖侧面轮廓线, 是汽车的主特征线, 对汽车造型的整体感觉和风格具有重要的影响, 本文主要是通过改变主特征线E1与水平方向的夹角来研究E1的倾斜程度变化对汽车造型风格的影响。
2 汽车造型意象研究
2.1 感性意象认知与敏感感性意象形容词
意象是一种意识活动, 与理性思考的意念不同, 它是人们思维活动中形成想象、猜想、设想、联想等思维活动的过程[8,9]。意象会随着社会文化、感觉经验、价值判断等的改变而有所调整。
产品造型意象是指人对产品形态所产生的直觉联想。造型意象同时存在于设计师和用户的头脑之中[10]。就汽车造型而言, 意象就是设计师进行汽车造型时的情感表达, 和用户对于汽车造型的情感体验。因此, 若能了解用户对汽车造型的感性意象, 并在汽车造型设计中合理运用, 就可以使汽车造型设计尽量符合用户的情感体验需求, 这对于汽车造型设计具有非常重要的意义。
人的意象是多方面的, 具有若干个维度, 如某个意象可能既是时尚的、醒目的, 又是轻巧的、科技的等等。这意味着意象表述, 特别是造型意象的表述具有多维性和复杂性, 并且不具备直观性。为了便于表达, 把原来的多维空间的问题“降维”至两维或者三维问题[11]。将这些降维后获得的具有统计学意义的感性意象形容词称为敏感感性意象形容词 (sensitive kansei image adjective, SKIA) 。
2.2 研究过程
本文通过构建基于汽车造型特征线的意象认知实验, 来研究主特征线E1倾斜程度的变化对于汽车造型风格的影响, 获取汽车主特征线E1的规律性变化对于汽车整体造型意象的影响。
2.2.1 样本及数据获取
如图2所示, 将汽车侧面轮廓线定位于oxy坐标系, 为了便于研究, 将A点固定, 将主特征线E1近似拟合成一段直线AB并延长, 则AB与水平方向夹角α的大小决定了主特征线E1的倾斜程度。
首先, 基于空气动力学原理以及汽车结构约束要求将αmin、αmax确定, 那么[αmin, αmax]中的任意值即为研究的对象样本[12,13]。为了保证样本的差异性, α每变化3°取一个样本值。与主特征线E1相关的其他侧面轮廓造型特征固定不变, 从而避免由与主特征线E1相关的其他侧面轮廓造型特征变化带来的感性意象干扰。将这些样本制成大小、颜色、分辨率都一致的图片, 将图片分别制成问卷调查的样本, 并以一定的方式编号。
由于本次测试侧重了解受试者对主特征线E1的感觉与偏好, 对形态的感觉反映了受试者对产品形态语意的解读, 为此采用形容词表达产品意象, 找出适合主特征线E1的各种形容词, 列出各种形容词对 (从中剔除明显不合适的, 如叠音形容词黑蒙蒙) , 作为感性意象的表达[14]。
接着, 选择受试者。受试者选择面必须要广, 包括具有2年以上驾龄的用户、具有3年设计经验的汽车造型设计师、工业设计专业学生、汽车销售人员, 受试者年龄、性别要分布合理。
最后, 设计调查问卷, 进行问卷调查, 测试评价者对每一个产品样本的词汇意象。词汇意象即选择的形容词对, 根据Osgood的语义差异法, 将用户的感性意象反应在一个心理量表 (7点量表, 如图3所示) 上。
最终的调查结果模型为二维矩阵:
式中, I为评价样本数;J为感性意象形容词对数;A
2.2.2 初步统计分析
上述矩阵分析处理较为困难, 为了便于分析, 首先必须进行矩阵的降维处理。由于本研究所选择的评价者面广, 具有广泛代表性, 且评价结果应体现大多数人的感觉, 因此可对K个评价者利用样本均值统计量计算
2.2.3 多元统计分析
初步统计分析虽然在一定程度上简化了认知空间, 但模型仍然过于复杂。且大多数情况下, 不同的感性意象形容词之间具有一定的相关性, 这就更增加了分析处理问题的难度。本研究利用因子分析将原来J个感性意象形容词对组合成一组相互独立的综合指标, 这些综合指标反映原感性指标的主要信息。
首先可假设有m个综合指标F1、F2、…、Fm (m≤j) , 它们满足如下线性关系:
式中, x1、x2、…、xj为原来的变量指标;aij为组合系数, i=1, 2, …, m。
根据a
2.2.4 敏感感性意象与夹角α的定量关系研究
在因子分析确定的n个主成分中, 根据组合系数绝对值|aij| (i=1, 2, …, n;j=1, 2, …, J) 大小可确定M个影响整个感性意象的敏感感性意象形容词对, 以主特征线E1与水平方向夹角α为自变量, 第m个敏感感性的心理量表值Ym为应变量, 利用Excel曲线拟合可得出两者之间的定量关系Ym=F (α) 。将上述研究结果反馈给客户, 根据客户对主要感性的定位, 即可从定量关系曲线上求得满足用户感性意象情感体验的最适夹角α。
3 实例研究
以海南马自达普力马改型设计研究为例, 探讨了基于造型特征线的汽车造型意象研究。海南马自达与湖南大学设计艺术学院合作, 为现有的普力马作改型设计, 提出尽量使用现有车型模具的要求, 所以要求挡风玻璃、车顶、A柱及前后门均保持不变, 仅对车头和车尾进行改型设计。从目标车型测量以及与马自达工程师商议确定αmax≈21°, 则符合结构约束的α取值范围 (样本取值范围) 为0°<α≤21°。为了使样本具有一定的可区分性, 每隔3°取一样本, 共有7个样本。
选择20对形容词表达该局部特征造型意象, 并对5位有2年以上驾龄的用户、5位具有3年以上设计经验的汽车造型设计师、8位工业设计专业学生、2位汽车销售人员进行试验。结果由因子分析可获得2个主成分, 第一主成分F1贡献率达74.8%, 第二主成分F2贡献率为23.2%, 两者累积贡献率可达98%, 可见, 利用F1、F2两个综合指标即可表征本试验几乎全部感性意象信息。F1、F2的因子载荷 (20个感性载荷) 见表1。
由于本实验中F1贡献率相当高 (大于70%) , 因此, 利用组合系数确定M个影响整个感性意象的主要感性时, 只考虑F1。从表1可见影响F1的20个感性意象形容词对中, 粗犷的-细腻的、纤巧的-稳重的、越野的-居家的、流线型的-非流线型的为主要感性意象, 即为反映普力马主特征线E1造型意象最为敏感的感性意象形容词对。
对上述4个感性意象形容词对心理量表值Y与夹角α分别作定量关系曲线拟合, 如图4所示。曲线方程分别如下:
Y1=4.109-0.521α+0.013α2
Y2=-3.607+0.441α-0.008α2
Y3=2.139+0.053α-0.036α2+0.001α3
Y4=-3.019+0.467α-0.012α2
其中, 下标1表示的是细腻的-粗犷的;下标2表示的是稳重的-纤巧的;下标3表示的是居家的-越野的;下标4表示的是非流线型的-流线型的。
根据客户考虑上述主要感性意象所定的造型设计定位要求:居家、灵巧、流畅, 由曲线方程可知夹角为18°时最为居家, 15°～21°时较为灵巧、流畅, 因此夹角在18°左右最符合客户的造型设计定位要求。最后以18°来设计引擎盖侧面轮廓线, 适当编辑修改后得到满意的设计输出。
汽车造型 篇2
设计目的···········································2 汽车造型的发展趋势·································2 汽车主要参数的确定·································4 空气动力学·········································7 人机工程学·········································9 汽车造型与色彩·····································12 致谢···············································17 参考文献···········································18
一、设计目的
通过本次课程设计使学生了解汽车车身造型设计的程序，理解汽车车身造型设计的基本原理和方法，掌握汽车造型设计中的色彩学、空气动力学以及人机工程学的一般知识，同时培养学生的动手能力和分析能力，为以后从事汽车车身设计打下坚实的基础。
二、车身造型的发展趋势
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，造型更具个性化特色。车身造型的未来发展趋势综合起来主要有以下方面：
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、虚拟技术
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。
5、全球化
20世纪90年代以来，面对市场和用户对新技术扣新产品日益提高的要求，制造厂商必须在最短的时间内使产品更新换代，这就使得各公司不得不建立合作伙伴关系，以弥补资金和技术力量之不足，通过整合资源、优势互补以达事半功倍的效果。这样汽车造型设计就逐步摆脱国家和地域的束缚，日渐走向全
(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0.2.三、汽车主要参数的确定
确定汽车尺寸首先要服从机械布局，然后要满足各项应有的功能，如必须具备载客、载货的空间等。下面详谈各尺寸的具体确定方法：
1、长度
长度是对汽车的用途、功能、使用方便性等影响最大的参数。因此一般以长度来划分车身等级。车身长意味着纵向可利用空间大，这是显而易见的；但太长的车身会给调头、停车造成不便。4米长与5米长的汽车在驾驶感觉上会有很大的差异，一般中小型乘用车长4米
左右，接近5米长的可算作大型车了。
2、宽度
宽度主要影响乘坐空间和灵活性。对于乘用轿车，如果要求横向布置的三个坐位都有宽阔的乘坐感（主要是足够的肩宽），那么车宽一般都要达到1.8M。近年由于对安全性的要求，车门壁的厚度有所增加，因此车宽也普遍增加。日本车对宽度的限制比较严，大部分在1.8M以下，欧洲车则倾向增大车宽。但是车身太宽会降低在市区行走、停泊的方便性，因此对于轿车来说车宽2m是一个公认的上限。接近2米或超过2米的车都会很难驾驶。道路用车（大货车、大客车）的车宽一般也不能超过2.5米。对于车外倒后镜不能折叠的车辆，规格表上的宽度一般把外伸倒后镜也包括在内，因而有些欧洲轿车规格表上的宽度接近甚至超过2米（例如FIAT MULTIPLA宽度为2010mm）。
3、高度
车身高度直接影响重心（操控性）和空间。大部分轿车高度在1.5米以下，与人体的自然坐姿高度相比低很多，主要是出于降低全车重心的考虑，以确保高速拐弯时不会翻车。MPV、面包车等为了营造宽阔的乘坐（头部空间）和载货空间，车身一般比较高（1.6米以上），但随之使整车重心升高，过弯时车身侧倾角度大；这是高车身车种的一个重大特性缺陷。此外在日本，香港等一些地区，大部分的室内停车场都有高度限制，一般为1.6米，这也是确定车高的重要考虑因素。小型车为了在有限的占地面积内扩大车厢空间，近年有向上发展的趋势，如丰田的YARIS（高1500mm）和标致206（1430mm），以及一批
超过1.7M的日本K-CAR级RV（如铃木WAGON R），车身都比传统的小型车高出很多，重心升高导致的主动安全性下降是必然的。
4、轴距
在车长被确定后，轴距是影响乘坐空间最重要的因素，因为占绝大多数的2厢和3厢轿车，乘员的坐位都是布置在前后轴之间的。长轴距使乘员的纵向空间增大，直接得益的是对乘坐舒适性影响很大的脚部空间。在行驶性能方面，长轴距能提高直路巡航的稳定性，但转向灵活性下降，回旋半径增大。因此在稳定性和灵活性之间必须作出取舍，取得适当的平衡。
5、前、后悬
车长=前悬+后悬+轴距。所以轴距越长，前后悬便越短。最短的悬殊长可以短至只有车轮，即为车轮半径1/2。但除了一些小型车要竭力增加轴矩来扩大乘坐空间外，一般轿车的悬长都不能太短，一来轴矩太长会影响灵活性，二来要考虑机械零件的布局。近年为了满足严格的正面撞击测试法规，有加长前悬的趋势，目的是容纳车架的撞击缓冲结构。后悬则可以比前悬稍长一些。
6、轮距
轮距直接影响汽车的前后宽度比例。与其它尺寸相比，轮距更受机械布局（尤其是悬挂系统类型）的影响，是造型设计师需要在很早期就确定的参数。一般轿车的前轮距比后轮略大（相差约10-50MM），即车身前半部比后半部略宽，这与气流动力学有关（将在以后详述）。在操控性方面，轮距越大，转向极限和稳定性也会提高，很多高性能
跑车车身叶子板都向外抛，就是为了尽量扩大轮距。
7、离地距
离地距即车体最低点与地面的距离。后驱车的离地最低点一般在后轴中央，前驱车一般在前轴，也有些轿车的离地距最低点在前防撞杆下缘（气流动力学部件）。离地距必须确保汽车在行走崎岖道路、上下坡时的通过性，即保证不“刮底”。但离地距高也意味着重心高，影响操控性，一般轿车的最低离地距为130mm-200mm，附合正常道路状况的使用要求。
四、空气动力学
众所周知，车速越快阻力越大，空气阻力与汽车速度的平方成正比。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大，会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。据测试，一辆以每小时100公里速度行驶的汽车，发动机输出功率的百分之八十将被用来克服空气阻力，减少空气阻力，就能有效地改善汽车的行驶经济性，因此轿车的设计师是非常重视空气动力学。在介绍轿车性能的文章上经常出现的“空气阻力系数”就是空气动力学的专用名词之一，也是衡量现代轿车性能的参数之一。空气阻力系数 汽车在行驶中由于空气阻力的作用，围绕着汽车重心同时产生纵向，向和垂直等三个方向的空气动力量，对高速行驶的汽车都会产生不同的影响，其中纵向空气力量是最大的空气阻力，大约占整体空气阻力的百分之八十以上。它的系数值是由风洞测试得出来的，与汽车上的合成气流速度形成的动压力有密切关系。当车身投影尺寸相同，车身外形的不同或车身表面处理的不同而造成空气动压值不同，其空气阻
力系数也会不同。由于空气阻力与空气阻力系数成正比关系，现代轿车为了减少空气阻力就必须要考虑降低空气阻力系数。从50年代到70年代初，轿车的空气阻力系数维持在0.4至0.6之间。70年代能源危机后，各国为了进一步节约能源，降低油耗，都致力于降低空气阻力系数，现在的轿车空气阻力系数一般在0.28至0.4之间。轿车外形设计为了减少空气阻力系数，现代轿车的外形一般用园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园滑过渡，发动机罩向前下倾，车尾后箱盖短而高翘，后冀子板向后收缩，挡风玻璃采用大曲面玻璃，且与车顶园滑过渡，前风窗与水平面的夹角一般在25度－33度之间，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空气阻力系数。在80年代初问世的德国奥迪100C型轿车就是最突出的例子，它采用了上述种种措施，其空气阻力系数只有0.3，成为当时商业代轿车外形设计的最佳典范。.据试验表明，空气阻力系数每降低百分之十，燃油节省百分之七左右。曾有人对两种相同质量，相同尺寸，但具有不同空气阻力系数(分别是0.44和0.25)的轿车进行比较，以每小时88公里的时速行驶了100公里，燃油消耗后者比前者节约了1.7公升。考察轿车车形的发展史，从本世纪初的福特T型箱式车身到30年代中型的甲虫型车身，从甲虫型车身到50年代的船型车身，从船型车身到80年代的楔型车身，直到今天的轿车车身模式，每一种车身外形的出现，都不是某一时期单纯的工业设计的产物，而是伴随着现代空气动力学
技术的进步而发展的。空气阻力系数在过去的轿车手册中从未出现过，今天则是介绍轿车的常
用术语之一，成为人们十分关注的一种参数了。
五、人机工程学
汽车造型设计是艺术和科技在现代化批量生产的条件下完美结合的创作过程，它代表了工业设 计的最高水平。造型设计是根据汽车整体设计的各 方面要求进行整车内部和外部可见部分的形体的 塑造，目的是吸引和打动潜在顾客，使其产生拥有 的欲望。汽车造型设计不是对汽车的简单装饰，而是运用艺术手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点，是决定产品命运的关键过程。汽车 造型已成为汽车产品竞争最有力的手段之一。造型设计的最终产物是艺术品，同时由于汽车产品 非常注重使用性，所以造型设计的最终产物也是产 品，设计师必须知道各种设计会带来怎样的效果，包括车尾造型所得的空气动力学效果，前后悬的长 度对操控性的影响，车内布局所涉及的人体工程学 等。随着科学技术的发展，人们对于改善驾驶员的 劳动条件和乘车环境有了越来越高的要求，极大地 推动了人机工程学在汽车设计中的发展。
人机工程学，是把人的因素作为产品设计 的重要参数，从而为产品设计提供一种新的理论依 据和方法，人机工程学研究的中心问题就是优化人 机关系。在汽车设计中人机工程学称为车辆人机工 程学，它是以改善驾驶员的劳动条件和车内人员的 舒适性为核心，以人的安全、健康、舒适为目标，力求使整个系统总体性能达到最
优。车辆人机工程学应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人 体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分 的尺寸、体表面积、比重、重心以及人体各部分在 活动时的相互关系及范围等人体结构特征参数；还 提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率等人体机能特征参数，分析人的视觉、听 觉、触觉等感觉器官的机能特性。
人机工程学在车身设计中的应用车身设计中人体工程学的内容：1)对人体各部 尺寸进行测量、统计和分析，确定车内的有效空间 图 5 奥迪有 5％以下的人群去选择这样一款车型，因此为避 免资源和空间的浪费，设计者应该在该类车型人体 尺寸设计上作相关设计调整，最后可能会选择满足 50％一 95％百分位人群的需要。设计不该是面面俱 到的，而应该根据具体的目标人群的特点作出适当 的调整。2)通过对人体生理结构的研究，使座椅设计以及 人体坐姿符合人体乘坐舒适性要求 3)根据对人体 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 4)通过对人眼的视觉特性、视 觉效果的研究、试验、校核驾驶员的信息系统，保 证驾驶员获得正确的驾驶信息等。
驾驶视野设计 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，确定汽车外观造型件 的设计满足驾驶员视野要求的尺寸关系和位置关 系，以保证驾驶员获得正确的驾驶信息。所谓视觉 效果良好的汽车，通常是指具有广阔的视野，视觉 干扰少和具有良好的视觉适应性的汽车。人机工程 学从研究人眼的视
觉特征、人眼的视野、人眼在车 内的位置分布，人车视野及车身结构、形状、布置 4 尺寸和布置位置出发，分析汽车的各种视觉效果。这些应该在设计之初进行研究并制订出方案。跟视野有关的造型部件主要有前风窗、后视 镜、侧窗。视野是指人眼所能观察的空间范围，车 身设计中从人眼的视野出发，研究人车视野，包括 直接视野、间接视野、雨刷视野和仪表视野等。这 些视野内容是衡量汽车视觉性能的重要方面，车身 造型设计时应予以认真对待。如风窗形状、面积大 小及位置，车身立柱断面大小、形状及位置，后视 镜布置位置及性能参数，刮刷及除霜面积和部位，仪表和方向盘的位置和形状等。良好的人车视野性 能是指在驾驶员的视野内产生最少的视野盲区。在 设计中常见的是采用 95％百分位的眼椭圆板来确 定相关视野功能件的尺寸位置关系。驾驶员以正常 驾驶姿势坐在坐椅上，其眼睛所在位置的分布范围 是通过对驾驶员眼睛所在位置的测量、统计分析得 到的，由于驾驶员眼睛的位置分布图形呈椭圆状，故称为眼椭圆。确定了眼椭圆后，即可得出驾驶员的实际前方视野范围，确定前风窗 开口面积、风窗倾角和位置、窗柱尺寸和位置等。眼椭圆样板 同时，小腿向前伸，大腿与小腿小腿与脚掌之间也 达到一定角度。汽车坐椅设计中，考虑 到不同体形驾驶员作业的需要，座椅一般设计成可 调活动式，即坐椅可前后左右调节，靠背可角度调 节。座椅的尺寸结构参数可参考驾驶或乘坐姿势下 人体尺寸的测量值加以确定，使座椅的设计最大限 度的满足驾驶过程中的便捷性需要。
驾驶员座椅布置 座椅作为驾驶者的主要载体，舒适和便捷是设
计得终极目标。舒适性通常包括震动舒适性、坐姿 舒适性和操作舒适性。而便捷则必须考虑到司机的 图8 一些具体动作，比如伸腿，胸至方向盘的距离等问 题。通过对人体特性参数的研究，利用生物力学和 人体工学等知识对这些特性参数进行分析，明显的 可以看出驾驶坐椅的靠背与座面的夹角及座面与 水平面的夹角是影响司机驾驶作业的关键，研究表 明最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移，使上体略 向上后倾斜，保持上体与大腿间角在 900 一 1150。方向盘位置、4.3 方向盘位置、尺寸和倾角 方向盘的前后位置要受到转向器的制约，不能 偏离太大。方向盘到驾驶员座椅的前后距离不能太 小，否则高个子驾驶员操作不便，并且不利于驾驶 员(尤其是小个子驾驶员)碰撞时的安全性。方向盘通常能够前、后调整。设计方向盘的调 整量要考虑在最前、最上端不会与仪表板干涉，并 且角度合适；在最下、最后端不会与驾驶员大腿干涉。
六、汽车造型与色彩
汽车色彩的含义（1）银灰色。银灰色最能反映汽 车本质的颜色。看见银灰色就想起 了汽车的金属材料，给人的整体感 很强。在汽车销售时，则一品牌子 中，银色汽车最具有运动感，也最 具有人气。如大众波罗、宝来，日 产天籁、奥迪A6等，银色汽车的销 量一直名列前茅。（2）白色。白色车是中性色，对 车主的性别要求不高。白色给人以 明快、活泼和大方的感觉。白色是 中间色，容易与外界环境相吻合而 协调。白色车身较耐脏，路上泥浆 或污物溅上干后不易看出。另外，白色是膨胀色，容易使小车显大。日本车在上世纪
80年代，有白色代 表高级的说法，白色车的销量达到 总销量的70%。（3）黑色。黑色是一种矛盾的 颜色，既代表保守和自尊，又代 表新潮与性感受，给人以庄重、尊贵和严肃的感觉。黑色也是中 间色，容易与外界环境相适应，但车身不耐脏。黑色一直是公务 用车的首选，高档黑色轿车气派 十足，但低档车最好不要用黑色。（4）红色。红色包括大红、枣红，给人以跳跃、兴奋和欢乐的感觉。红色是放大色，同样可以使小车变 大。红色是别致又理想的颜色，对 于跑车和运动型车非常适合。（5）蓝色。蓝色是安静的色调，感觉非常收敛，个性不张扬，如同 地球的深邃和大海的包容。但蓝色 不耐脏。（6）黄色。黄色给人明快、温暖 和活泼的感觉。黄色是扩大色，在 环境视野中很显眼，跑车，小型车 用黄色很适合。出租车和工程抢险 车也使用黄色，便于人们及早的发 现。但私家车用黄色的不多。一般 使用的是由黄色派生出来和香槟色。（7）绿色。绿色颜色浅淡，但其 色彩鲜艳，具有较好的可视性。既 是大自然中森林的颜色，又是春天 的颜色。使用绿色的金属漆也一改 以前冰冷的色调，以温暖的面貌出 现。
汽车颜色的命名、汽车色彩的名称起得都很悦耳，通常以著名地名、形似色进行命名，如宝石蓝、富贵黄、元黑等。颜色 的命名虽然很有文化底蕴，但有时 也让人不知所措。其实有时候颜色 命名就是为了听起来显得有档次。常见颜色命名 红色：波尔多红、法拉利红、庞贝红、火焰红、印第 安红、瑞丽红、卡罗拉多红。绿色：威尼斯绿、云杉绿、碧玺弛、典雅绿。白色：极地白、钻石白、塔
夫绸白、糖果白。黄色：香槟金、依莫娜黄、丰收金、未来金。银色：水晶银、金属银、丝缎银。灰色：宇宙灰、金属灰。蓝色：勒芒蓝、领袖蓝、太空蓝、永恒蓝、温莎蓝、峡湾蓝。黑色：魔力黑、无黑。色彩给人的心理感觉、色彩给人的心理感觉是指冷暧感、进退以及 象征感。对于汽车，每一种颜色都有其美妙的 韵味。例如：红色，代表生命，充满火热的激 情，因此一些运动型轿车往往采用红色，如法 拉利，其经典的红色让一代又一代的车迷为之 倾倒。黑色，最具神秘感的颜色，高贵典雅，是高级轿车永恒的流行色。白色，纯净素雅，不同凡俗，给人以超凡出尘的感觉。蓝色，博 大与沉静，让人联想起无边无际的大海，一袭 尊贵的蓝色，让你在享受驾驶快感的同时，也 体会到成功者的睿智与豁达。绿色，提起它就 会联想起绿水青山的诗情画意，给人以心灵的 抚慰，让你找回生命的自我。颜色 银色 白色 大红 深蓝/深红 淡蓝到天蓝色 暗蓝色 灰褐色 黑色 灰色 暗绿色 土黄色/土绿色 金黄色 明黄色 深棕色 橙色 深紫色 雅致、热爱未来风格、酷 挑剔 含 义 性感、速度感、高能量与活力 类似于红色，但比红色稍内敛一些 酷、沉着、安静、忠诚 可信、自信、可靠 永恒、基本和简单的口味 权力感、优雅、经典 冷静、实用、注重实际 传统、和谐、可信赖 新潮、古怪、反复无常、活跃 聪明、温暖、热爱舒适 阳光、快乐、年轻 脚踏实地 热爱乐趣、潮流、变幻无常 有创意、个性化强
色彩与安全（1）颜色的进退性。即所谓前进色和后退后。比如使 红、黄、蓝、绿色的轿车与观察者保 持等距度，在观察者看来，似乎红色 和黄色轿车要近一些，而蓝色和绿色 轿车要远一些。因此，红色和黄色称 前进色，蓝色和绿色称后退色。前进 色的视认性较好。（2）颜色的胀缩性。将相同车身涂上不同的颜色，会 产生体积大小不同的感觉。如黄色感 觉大一些，有膨胀性，称膨胀色；蓝 色和绿色感觉小一些，有收缩性，称 收缩色。膨胀色与收缩色视认效果不 一样，据日本和美国车辆事故调查，发生事故的轿车中，蓝色和绿色的最 多，黄色的最少，可见膨胀色的视认 性较好。（3）颜色的明暗性。颜色在人们视觉中的亮度是不同的，可分为明色和 暗色。红色和黄色为明色，视认性较好。暗色和车型 看起来会觉得小一些、远一些和模糊一些。比如银灰 色汽车，不仅看上去有品位，而且其色彩能反光，视 认性最好，发生车祸的机率最低。汽车内饰色彩的选择也同样影响着行车安全。不同的色彩对驾驶员的情绪具有不同的影响。内饰 采用明快的配色，能给人宽敞、舒适的感觉。夏天最 好用冷色，冬天最好用暖色，可以调节冷暖感觉。暗 色给人以重，明色给人以轻。红色内饰最容易使人引 起视觉疲劳，浅绿色则可以放松视觉神经。利用不同 的颜色的座椅布套来调节车内颜色，花钱不多，效果 显著。
汽车色彩的变迁、汽车色彩的流行具有一定的时间性、区域性 和层次性。汽车的流行色彩有其自身的发展规 律。新鲜感则是汽车流行色彩的原动力。如果 总是一样的色彩，人们就会需要新的刺激。大 量的资料表明，汽车的流行色彩也是呈现周期 性的变化，其新鲜感周期一般是一年半左右，交替周期大约为三年半左右。以日本汽
车色彩 的变迁为例，1965年前，灰色汽车倍爱清睐，1965年则盛行蓝色，灰色和银色。1968年，黄色汽车增多，而到1970年则橄榄色和褐色增多。1985年白色汽车又占有了主导地位。而在 现在，则汽车中的银灰色、白色、黑色成为了 主体色。未来的汽车世界将会色彩斑斓。客户不再需要传统的单色或纯色，而 是能够充分体现自己个性的色彩。柔和的车体表面配合精细的色彩变 化以及略微带有金色和橙色色调的 银色和灰色的变体色将成为未来的 一种趋势。同时，加入了一些银色 调的米色和中性且带有细致的青绿 色调的石墨色将会受到欢迎。
汽车色彩的应用根据车型来选择轿车颜色明度和纯度高的颜色能使车体显得大一些，如淡蓝、淡绿、灰白色等，因此适用于微型轿车。对 于大型和中型轿车来说，采用明度和纯度适中的颜 色较宜。如蓝、白和银色等。买大型轿车最好选择 低明度和纸纯度颜色，如黑色、深灰色、深蓝色等。因为这类颜色所产生的压缩效应使车体看起来较为 紧凑和坚实。有时车体丰满的豪华车喷上一两种颜 色饰条，可变得“俏丽苗条”起来。大客车，由于车身转折比较简单，大平面较多，因而更要注意比例划分，使用双色最好。但选用色彩时，两种色 彩在色相上不宜采取过强的对比，而在 色彩的明度、纯度和面积等几个方面则 可以有较大的判别以便分清主次。货车 和越野汽车，因为用途较广，不宜采用 太浅的色彩。军用汽车则一般采用迷彩 色，特种车一般采用鲜明的对比色彩，如黄色和红色等。选购汽车颜色，还应考虑不同经 纬的日照量及地区的光强和湿度。在 低纬
地区（如海南），日照时间长，光强相对较强，因此车身的日照面与 背面颜色的反差很大，如采用柔和的 中间色调就可消除这种反差，而在高 纬度地区（如黑龙江），日照时间短，光强相对较弱，反差小，可采用强烈 的纯色以加强车身造型效果
致 谢
在两周课程设计期间，在孙伟老师的辛勤指导以及同学的帮助下，圆满完成了设计任务，了解了汽车车身造型设计的程序，巩固了汽车车身造型设计的基本原理和方法，为以后从事汽车车身设计打下一定的基础。特此对孙伟老师以及共同学习的同学表示衷心的感谢。羊拯民，汽车车身设计王望予，汽车设计谷正气，汽车空气动力学毛恩荣，车辆人机工程学杜子学，汽车造型黄天泽，汽车车身结构与设计
参考文献
[M]机械工业出版社，2008。[M]，机械工业出版社，2004。[M]，人民交通出版社，2005。[M]北京理工出版社，2007。[M]，人民交通出版社，2005。
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民族元素与汽车外观造型设计 篇3
在每个时代的固有产物中，都饱含着这个时代的文化特点和最前沿的科学技术。汽车，这个跨越了两个世纪的工业产品，同样要与时俱进，它已从十九世纪依靠单一技术竞争，转化为现而今文化与技术的双重竞争。
中国，作为一个科学技术较为落后的国家，自然在汽车领域也处于下风。即便是这样，也不难看出国产汽车在外观，性能，制造工艺等方面的进化革新。但为什么仍和国际水平相差甚远？没有融入我们自己的民族元素，正是重要原因之一。如果将民族元素应用到汽车设计中，我想，首先会使我国的汽车有个明确的定位；再者与其他汽车大国相比，我们有了与之相衡的资本。
多年以来，我国生产的汽车一直依赖模仿别国的优秀设计得以求生存，自主设计制造的历历可数，便渐渐使得中国汽车毫无风格可言。从汽车制造产业上讲，我国汽车工业已逐渐陷入了合资模式。在其迅猛发展的这近六十年中，前三十年，从技术开始转向自主研发，后二十年，又从自主研发转向有合资模式的技术引进。从无到有，从弱到强，中国汽车产业经过这50年的发展，特别是改革开放经济迅猛发展以后，已从1956年中国第一汽车制造厂生产的第一台“解放”牌载货车发展到今天拥有像“比亚迪”这样被大众相对认可的自主品牌轿车。但相比发达国家的品牌，仍是鞭长莫及。据统计，我国汽车企业有130多家，但销售量却不容乐观，即使是前十名的企业，业绩也同样让人失望。中国国产汽车品牌已经超过了80个，而在汽车业最发达的美国市场，只有47个本土汽车品牌。可见，“多”并非是能够拯救中国汽车产业的法宝，重在其实质。“寡不敌众”的传统观念在这里显然是行不通的。细品那些名车的外观：捷豹路虎有英伦的高贵典雅；奔驰宝马有德意志的严谨规范；凯迪拉克有美利坚的豪华霸气。都与该国的民族精神相统一。而这也正是这些世界名车的成功精髓。如若我国生产的汽车也能巧妙深入的结合我们中华民族的代表性特征或元素，起码我们就找到了一个可以为之奋斗的总方向，起码我们的汽车就有了能够区别于他国屹立于世界的资格。
所谓的民族元素，这里，即中国元素。百度百科中便可查到：凡是被大多数中国人认同的、凝结着中华民族传统文化精神，并体现国家尊严和民族利益的形象、符號或风俗习惯，均可被视为“中国元素”。它不单纯是一种传统文化的象征，更不是其他西方国家文化的简单补充润饰。民族元素这个当下热门的流行词，融入到汽车这个日益占领我们每一个家庭不可或缺的交通工具中，必会碰撞出别样的火花，为中国汽车品牌走向世界奠定基础与信心，也正是这个时代赋予它的使命。
这也正是我们的优势所在，我们并不缺少民族元素。如果说汽车的发展仍处于幼儿阶段，经过5000年的洗礼的中国，早已成为一位历经世间百态，尝尽人生酸苦的智者。我们的思想深度，我们的民族精神，必然不会输给仅有几百年历史的他们。所以取长补短，用历史的底蕴给予落后的汽车产业以新的生机与希望，必然是一个正确的成功渠道。只要我们会利用；只要我们善于加工处理；只要我们可以灵活掌控。
那么我们中国的民族元素是什么呢？为什么承载着五千年历史的泱泱大国竟拿不出能代表自己本国的民族元素，施以对汽车造型的设计？
先来对我国民族元素是何进行探究。打开这一思路的钥匙便是中国历史标志性人物及事件和传统手工艺。熟悉这些，再来例举民族元素就会如数家珍。像具有历史性的龙凤纹样，帝王将相的顶戴花翎，古人的长辫子，祥云如意，四大发明等；像传统手工艺里面的篆刻，书法，古瓷，水墨画，刺绣等，如若妥善提取合理运用，都是可以作为主题应用到汽车造型设计中的。
那么这么多元素，为何市场中就没有一个成功案例？究其原因我想有两点：一，国民意识淡薄；二，我国设计师水平有限。如果现场征集我国的民族元素，我猜想结果不容乐观。我们常说不能让中国传统文化在我们这代断送，说明已经很少触碰到那些可能离我们甚远的古老文化，庆幸的是，我们意识到了这一点，否则它真的会远去。这方面的例子不胜枚举，我在这也不想做过多的口号呼吁，只想提一个建议，把传统文化沿用到我们的生活中来，就如汽车设计。不但能良性循环还能一石二鸟，何不为之。再者，没有过硬的设计本领。我国设计教育晚于他国，这自然也是情理之中的。多年的努力，也有了些许希冀。温总理于2007年2月13日在中国工业设计协会呈送给他的报告上批示：“要高度重视工业设计。”这便给了中国设计教育予未来。
也并不是完全没有，近几年，也有过几届命题结合民族元素的汽车设计大赛几款运用中国元素设计的汽车。但不得不说，个人认为效果差强人意。其中运用到的包括京剧脸谱，国宝熊猫，旗袍造型，设想的出发点是好的，但最终方案却显得生搬硬套，只是外在肤浅的套用，并没有深入到内在精神中，毫无生气。就拿吉利熊猫来说，可爱的外型一看便知是来自于国宝熊猫的外形灵感，当然名字更显而易见。在一定程度上它虽受很多年轻女孩的喜爱，但我始终认为，这种小众的车型永远不会登上世界的大舞台。通俗地说就是不够大气，似乎总有一些“山寨”的影子。没有抽象提取，仅仅生搬硬套，处理不够细腻，没有品位与质感，都是他的问题所在。在这种形式下，宝马中国强占先机，同样运用了脸谱作为设计原型进行构想，我认为非常成功。一一作为一向强调“纯粹驾驶乐趣”的汽车制造商，“宝马之悦”既是宝马公司对其原有品牌战略的提升，也是一次对中国文化的致敬在“宝马之悦”的广告创意中可以看到很多中国元素宝马汽车的前脸融入了京剧脸谱，蓝白相间的车身变成多尔敦脸上的油彩；在中国年画和水墨画的映衬下，宝马汽车少了炫目的金属质感，却显得更加内敛和从容这就是“宝马之悦”战略推广活动想要向客户传达的理念——自于心这是摘自宝马官方发表的一段简介。我想从这段语句中便可体会到它是如何将脸谱投射到宝马的灵魂中的。我们从中要学习的是怎样才能把民族元素注射到汽车的骨髓中，而不单单只是给它套上一个生硬的外壳。
一位知名资深经济学家说过：产品的一半是文化。文化竞争是产品发展到一定阶段后最终的影响因素。任何一个成功的工业产品，首先竞争的是性能，也就是我们常说的质量，依托的便是科学技术。纯熟以后是外观的比拼。此时技术的娴熟程度已经完全能够支撑变化多端的造型，可以将设计师的概念手稿分离不差的变幻为实物。接下来便是比拼设计理念的时候了'也就是产品的文化信息。他要传递给使用者一种什么精神理念，在使用过程中使用者将会感受到怎样的心境与气场，都包含在该产品的文化信息中。
也有另一个说法，即：品牌文化。消费者在选购时，品牌已渐渐成为他们的重要参考因素。品牌代表了一个企业一贯的优良品质，更饱含了该企业的文化信息，也就是品牌文化。当它在消费者脑中稳固的形成以后，这一抽象概念便是该品牌在大众眼中的固有形象了，并且很难再转变。可见发展到这一阶段，文化理念对产品是多么的重要。那么，怎样才能使一个品牌文化深入人心，历久弥新？我的答案是：以民族精神为依托。它具有足够强的感召力和可延续性。当然，技术还会慢慢的提升，他就像时间一样永远都不会停滞，只要人们的大脑还在运作，思想还在前进。但生产技术已不再是唯一的主导因素，着重点更多的倾向到了产品的内在文化。这沿用到汽车的发展中再合适不过了。
如今這个时代，“堵车”，“交通压力”，“上下班高峰”，“尾气污染”，这些人们口中时常叨念的流行词反映了汽车给我们的日常生活带来的负面影响，同时也从另一个侧面证明了汽车在我们这个年代的普及盛行。可见，它已经走到了拼“内涵”的阶段了。如果你有留意过，很多成功汽车品牌的广告或宣传语中，总会以该品牌的文化信息为主导进行编辑。或是在轻松闲逸的午后，全家驾车外出踏青；或是在迷雾漫天的蜿蜒山道上，一名气宇非凡的中年男士驾车飞驰而过，又或是在细雨蒙蒙的郊外小路上，男孩与女孩浪漫的邂逅。这些无非都在宣传一种在驾车过程中愉悦的体验，不同身份，不同阶段，选择不同品位的车型。这便是车的“内涵”。而这个“内涵”当然不是瞬间就能完美进发出的，更多的是历史的沉淀，岁月的累积。能把民族精神完美的融入汽车的内涵之中，想必会经历一段不短的历练，回顾历史，我国汽车产业的起步晚于欧美等国近50年之久，想要找回这50年错过的历程，赶超他们的技术和设计能力，我们还要为之付出更多的光阴和努力，也许用不了50年，也却非朝夕之力。
汽车车灯造型模式设计分析 篇4
1 车灯造型发展
在20世纪30年代, 一般的轿车车灯均采用外形筒状的外置投射式前照灯模式。这种造型是以圆形为主, 灯罩由玻璃制成, 灯壳为金属元件, 采用对称设计分布在车前发动机水箱罩两边, 与前翼板、喇叭、保险杠等比例协调对称的组成车头外部部件部分, 这是30年代左右独特的风格。自20世纪50年代后, 汽车车身趋向于流线型, 车灯的设计逐渐融入车身的整体造型中, 车灯转变为内置投射式, 更加注重功能。
20世纪80年代起, 汽车工业受到能源危机的影响, 各国纷纷对汽车的功能进行了改良, 日本设计出节省能耗的新车型, 将时尚、环保概念融入其中, 让汽车更加人性化。这个时代的汽车车灯设计将前照灯、转向灯和雾灯组合为一体, 与整个车身的造型相协调, 制作成本低, 自动化效益高。20世纪80年代以后, 汽车车灯设计融合电子技术, 出现了HID氙灯、GDL氖灯、LED发光二极管等新光源, 这些新光源代替白炽灯、卤素灯被运用在新车上。80年代以后的汽车发展速度达到了有史以来的最高程度, 汽车车灯的发展也更加多样化, 无论是造型、光源都有了巨大的进步, 汽车灯具的发展与社会经济文化程度息息相关, 每个时代的车灯造型代表了每个时代特有的审美观。
2 车灯造型的种类和功能
汽车制造业的进步使得汽车车灯的种类都增加不少, 功能也更多样。车灯是汽车上必不可少的组成部分之一, 其作用功能很多, 主要功能有照明、罩雾、打方向灯等。汽车造型种类有外置投射式、内置投射式、收缩式、组合式。外置投射式现如今已经不常见了, 光源采用白炽灯, 与转向灯、雾灯配合使用, 是早期轿车常见的组合照明形式。内置投射式在现在轿车中应用最为普遍照明形式, 光源多为卤钨灯, 以圆形或方形为主, 以横向或竖向形式排列。收缩式是一种新型的前照灯, 这种车灯可以被收进车身内, 增强汽车的结构性和设计感, 减少汽车阻力, 拥有一种新型的审美方式。组合式是一种多功能前照灯, 是伴随着电子技术的发展而研发出来的, 光源采用GDL、LED发光二极管、氖灯和光导纤维等, 融合了远光、近光、示宽灯、转向灯、雾灯于一个灯体, 节省汽车空间, 加强了汽车的设计感和立体感, 尾灯也采用这种组合式趋势, 这种新型的汽车车灯设计方式具有广阔的发展前景。
3 车灯造型设计要点
汽车车灯的构成部件有灯罩、大灯、辅助灯、透镜以及电源。灯罩的作用是保护灯泡, 防止灯泡受外部破坏而损坏, 多数灯罩的外表面涂有真空镀膜蒸发工艺制成的铝, 其高亮度能够反射灯泡的亮度, 能够提高照明的程度是灯泡自身的6000倍以上。汽车车灯的核心就是灯泡, 灯泡的亮度直接决定汽车的照明效果。卤钨灯的光线既冷又强, 是以往汽车车灯的最佳选择。光电技术的发展促进新型光源的产生, LED灯光照强、稳定度高, 现如今也被广泛使用。高级轿车的车灯现在也采用氙气HID前照大灯, 光线极强, 能够开阔驾驶员的视野, 降低夜间行驶的危险性。一般来说, 车灯的位置是十分重要的, 位置在一定程度上决定了车灯的照明范围和亮度。一般的汽车前车灯位于正前方左右边, 在越野车中, 车灯会被布置在汽车顶部, 增加汽车的美感。
汽车车灯的造型设计首先要考虑到汽车的品牌文化, 结合品牌文化设计出相得益彰的车灯, 以此来体现并宣传企业文化。汽车车灯的设计前还要进行汽车的定位, 考虑到汽车在市场上的价值地位来确定设计何种档次的车灯, 对于不同车型的汽车还要设计能够彰显其气质的车灯, 以此烘托整款汽车的特质。对于汽车的外观设计, 要将汽车车灯完美的融入汽车的整体, 用造型上的独特性打动消费者。车灯的功能首要条件是满足照明要求, 在此基础上进行设计改进, 不断增强其功能, 实现功能与外观皆完美的目标。
经典品牌汽车车型的车灯造型设计有着独特的代表型和意义。奥迪车系的车灯设计以前卫时尚著名, 采用新型的LED照明技术, 给人以视觉享受。奥迪车系的的配置巧妙的将二极管进行一定规律的排列组合, 使得光线强度和分布更加合理清晰。就拿奥迪A4L汽车来说, 这款汽车是一款中高端运动型汽车, 车灯的设计师封闭式的, 流线型的灯罩, 分置式布置的辅助灯, 凸显运动气质, 是中高档汽车中的典型代表。宝马车系的车灯细长、锐利, 宝马5系列汽车是一款高端运动型汽车。这款汽车的车灯外观酷似鹰眼, 车灯上部具有橘黄色灯眉, L ED灯的示宽灯体现其艺术性, 大灯内部具有一种层次感, 能够让人体会到这款车独特的气质与魅力。
4 车灯造型未来发展趋势
在未来的汽车市场上, 照明技术、车灯材质和造型也将会发生越来越多的变化, 人们对于汽车的要求也会更多, 除了对外观上的要求之外, 还会有节能环保的要求。通过今年来汽车车灯造型的发展变化可以预计, 新型光源将主导前照灯组合式设计市场, 轿车车灯会引导小车发展, 带领越野车、微车的车灯造型进步, 前照灯、后灯的视宽造型也会趋于放大。在汽车车灯创意上, 后视镜上作转向灯, 将后视镜和转向灯技术融合, 节省汽车外部造型空间, 显得简洁大方, 灯具将突破常规设计, 提出的概念车灯具引领时尚, 前卫的外形、精致的做工、优良的性能预示着汽车发展新的高潮。
5 结语
汽车车灯的设计能够彰显出汽车的价值, 一款好的车灯设计能够提高汽车的价值和气质。汽车车灯从原始的白炽灯发展到新型的HID和LED灯, 将来汽车车灯的发展趋势也会向多彩化方向发展, 五彩缤纷的LED灯具也会得到重要的利用, 新型的灯具材料和光源也会进一步开发, 不断拓展灯具造型的进步空间, 增强性能, 为汽车的性能和外观都提供高品质。
参考文献
[1]陈虹, 苏丹.浅谈汽车车灯设计的仿生设计[J].世界家苑, 2013 (12) :306.
[2]蒋兰芳, 刘红, 柴国钟, 等.考虑气动特性的汽车前照灯造型参数化方法[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2010, 22 (2) :2 93-2 98.
汽车方圆线的造型表情与性格表达 篇5
关键词：汽车造型；表情与性格；方圆线
方圆线之于造型有轻重缓急、主次婉转、刚柔并蓄的特点。同样，方圆线对汽车造型也表达着产品不一样的性格特点和生命气息。首先，请我们把汽车看作一个有生命的东西来对待，她有喜怒哀乐，有不同的性格特点：有的彪悍洒脱、有的可爱乖巧、有的中庸大气、有的自我张扬、有的低调沉稳……
不同汽车的性格与造型表情，其实在一定程度上表现的是汽车主人的人生态度和价值追求，抑或更多的是展现汽车主人的表情语言和表达方式，因为自然的多样性使生命丰富多彩，而这又必然产生选择的多样性。对汽车表情与性格多元化的选择，是符合时代文化认同感的重要表征。而所有的这些汽车造型表情的展示，都需要通过方圆线的造型方式来进行呈现，因此，方圆线的造型其实是在塑造生命的表情与性格！
方，往往意味着原则性的，规律性的事物，正气，阳刚，就是“方”的性格，有着一种力量感。圆，往往意味着灵活性的，随意性的事物，中国人讲究诗情画意，中国女人讲究贤良温柔，这也就是“圆”所特有的性格，它有一股内在的柔和。
文敬《方圆之道》中写道：“方，是规矩，是框架，是做人之本；圆，是圆融，是老练，是处世之道。无方，世界没有了规矩，便无约束；无圆，世界负荷太重，将不能自理。为人处世，当方则方，当圆则圆，方外有圆，圆中有方，方圆相济，社会才会和谐。可方可圆，中庸之道；有所为有所不为，能屈能伸，刚柔相济；外圆内方，善于融通；屈伸有度，生活智慧；方圆有度，进退自如；能舍才能得，有得也要能舍。”其中一句“方外有圆，圆中有方，方圆相济，社会才会和谐”，不管是在自然中，还是在汽车造型当中，方和圆都不会独立存在，甚至有着相互依存的关系。
一、彪悍洒脱的表情与性格
对于汽车来说彪悍洒脱的造型性格与表情，大家最常想到的是悍马和陆虎及其他SUV车型了。确实，这些车型的方圆线造型语言都非常鲜明。不过，在这里我将“彪悍”更多的定位为男性化的性格特点，而将“洒脱”更多的倾向于女性SUV爱好者的表达，毕竟越野车不仅仅是男同胞的专属。
我们从男性人体与女性人体的形体上进行分析，就能看出这种差异。（图1）这些不同的微妙性格差异践之于方圆线造型就是造型的细微表达，在车体造型上都能得到体现。这种方圆线的造型表情与性格表达为：刚---直、柔---曲。阴阳相齐，相得益彰。
悍马的车身造型中，刚硬是整体造型的基本原则，圆是补充，方中带圆，而圆恰恰又使得车身显得更加的刚劲有力。扁平的车身看上去像是卡车，酷似一个稳定安全的框架摆在那里。在稳定的同时，车身还具有明显的向前运动的冲动感，这一感受很大程度上来源于车灯的圆造型。在整个方正有序的车身中，两个圆造型的车灯显得尤为突出，就像整个车体的核心一样，吸引着车体各个硬朗的线条和结实的体块一起向前运动，从而形成一种强烈的运动感和速度感，尽显彪悍的男性本色。（图2）
当然，随着社会选择多元化的发展，SUV等越野车已不再是男人的专属。许多有着女权主义意识的女性，也对SUV充满了极大的兴趣，她们希望更多的亲近大自然，希望挑战自我和证明自己，如图3所示，Jeep越野车在方圆线造型上，更多的融入了曲线和小幅度曲面元素，更多的展现女性柔和而刚毅的一面，从车的前脸看去，整个汽车的表情与性格充满自信洒脱的气质。
二、可爱乖巧的表情与性格
对于汽车来说可爱乖巧的造型性格与表情，大家最常想到的是甲壳虫、奇瑞QQ及现在刚出的熊猫造型的车型了。通常可爱乖巧的车型都被定位为女性车型系列。不过，在这里我将“可爱”更多的定位为女性化的性格特点，而将“乖巧”更多的倾向于男性的表达，这种男性车型的表情特点很多的体现在两厢车型上，非常能表达年轻人的个性特点，对生活充满积极的态度，享受已有的生活。特别是在国外，两厢车型的乖巧系列车往往是中产阶层的首选，这些车型呈现出悠然休闲的气质。相对于传统中庸车系，可爱乖巧的汽车性格与表情践之于方圆线造型多以曲柔线为主，体现其活泼的性格，加以内刚的直线辅助，不失其原则的理念。在这里方圆线的造型表情与性格表达为：刚---实、柔---虚。虚实得当，展现个性。
甲壳虫诞生于1935年，曾经是全球生产量最大的汽车。它以杰出的表现和独特的外型创造了汽车工业史上的奇迹。[1] 满载着昨天的传奇与成功，新甲壳虫再度风靡世界。如图4所示，它的外型设计既保持了老甲壳虫朴实的原创风格，又融合了全新的现代汽车时尚，清新可爱，别具一格。其硕大的前头灯，可爱的车身设计，超圆滑的尾灯，都给整车增添了可爱气质的味道。如图5所示，甲壳虫的整车几乎整车就是圆形的。其车顶也为拱形，可谓圆形到家了。
21世纪的今天，又一款仿生车型吉利熊猫诞生。吉利熊猫外形设计犹如祖国的国宝熊猫，栩栩如生、活灵活现，造型憨态可掬。如图6所示，整体造型圆润得当，可爱乖巧，特别是车灯“眼睛”的造型，改变了以往不是圆形就是扁平形的造型，有熊猫眼睛的抽象配合三角形倒圆角方圆线的辅助，使真个车灯更显新颖和乖巧。
可以看出，无论是大众的甲壳虫，日本的“妞妞”，还是国产的奇瑞QQ和吉利熊猫，这些车型的表情与性格，都极力的通过方圆线外柔内刚的表现形式加以表达。都希望通过类似卡通和抽象化的仿生形态加以呈现，从而使这样的车型得到广大年轻人群的喜爱。
三、中庸大气的表情与性格
对于汽车来说中庸大气的造型性格与表情，就要数常见的大汽车公司生产的传统量产车型了。需要注意的是中庸绝不是陈旧的意味，其更多的是一种成熟与豁达，老练与精到，在方圆线造型上表现为方圆的内敛和涌动，既不锋芒毕露又不黯然无声，非常像成熟人士的性格，一切表现的大气而不拘泥，在这一点上很像中国人的性格特征：强大而不掠夺，落后而不屈服，阴阳调和得恰到好处，使自己得到内外兼修的平衡。在这里方圆线的造型表情与性格表达为：刚---发、柔---蓄。收放自如，尽显实力。
如图7所示，无论是大众的帕萨特、奥迪、奔驰，还是国产的中华轿车，这些传统中庸车型在方圆线的运用上都是极其的考究和精炼，总是力图通过大跨度的弧线和小曲面的衔接来达到大气的气质。每一条渐消线和渐消面的设计都经过了细致的推敲，使整车稳重而不失高贵。汽车前脸表情庄重而肃穆，给人以气派的视觉和心理感受。特别是奥迪车型，在中国似乎已经成为“官车”的代名词，总是试图以“单纯的高贵、静穆的伟大”来展现给世人。
四、自我张扬的表情与性格
对于汽车来说自我张扬的造型性格与表情，常常表现在少数跑车车型上且集中体现在概念车型上。这种车型造型表情与性格更多的是彰显个性与实力，要求动感十足，即使是静止不动，整个车体也有种蓄势待发的动感和气势，有非常强烈的时尚潮流气息。他们希望永远走在时代的前列，更多的体现是对生活的热爱与乐天，在造型上多以有机异型线条加以塑造。在这里方圆线的造型表情与性格表达为：刚---静、柔---动。动静结合，充满朝气。
如图8所示，阿士顿马丁的造型活像一只蓄势待发的猎豹，虽然没有开动却始终有着一种向前冲的动势。[2] 而这些跑车车型背部的微微翘起的方圆线造型，即是为了引流空气动力，也是为了抬高后部轮胎挡板的高度，让整个车身有一种抓地牢靠的特征，同时又使车体具有向前冲的趋势，这一点就好比人类或动物起跑之前要将臀部翘起借力。动物在生命生长的长期进化过程中形成了与运动方式相适应的矫健的身躯，从中在造型的角度上可以抽离出来特征线，从而在一定的层面上保留了动势。这也是方圆线造型的一种“虚化”形式。
而在概念汽车的造型上，方圆线的运用更多的是以异性线面来加以表达自我张扬的性格与表情，通常多以有机曲面进行设计，力图使整车在造型上具有相当“拉风”的感觉，这也在一定程度上体现了汽车主人想表达的想法和理念。
五、低调沉稳的表情与性格
对于汽车来说低调沉稳的造型性格与表情，主要表现在少数车型上也包括大量低端汽车。这种车型造型表情与性格是虽然低调但却呈现出几分雅致（主要指高端车型），方圆线的运用上几位简洁，多以大跨度的曲线配合直线加以收尾。我把这种方圆线的造型表情与性格表达为：刚---浓、柔---淡。浓妆淡抹总相宜。
如图9~10所示，可以看出，雪铁龙轿车整体造型以极简主义为理念，试图通过朴素的材质与简练的方圆线来表达汽车的悠然表情与淡定的性格。这种低调而沉稳的性格也常常给人以“单纯的高贵”的心理感受。而后面的富康、奥拓、桑塔纳，则由于价格和加工工艺的原因，整体显得薄气和低微，整体给人一种朴实而低调的感受。
上面的高档雪铁龙轿车之所以比下面的富康等低端轿车价格贵，很大程度上在于车体曲面的加工难度上。从图中我们可以明显看到：高档雪铁龙的前侧脸为两个维度的曲面，在加工上较之于富康等低端车的一维前侧脸曲面要难的多，这就导致汽车成本的增加，从而使汽车价格提高。
六、肌肉标榜型的表情与性格
对于汽车来说肌肉标榜型的造型性格与表情，主要表现在SUV车型和一些以未来概念的车型上。力图用造型上骨骼与肌肉美感来彰显车体的结实与运动，这非常像有着好身材的肌肉男，总是想时不时的秀一下自己强劲的肌肉和骨骼。在方圆线造型上这是以一种升华，用柔性的曲线却展现出了阳刚的一面。我把这种方圆线的造型表情与性格表达为：刚即是柔，柔即是刚。刚柔只在一念之间。
阴与阳是可以相互转化的。如图11所示，柔弱的女性经过运动和锻炼，同样可以展现出一定的阳刚之美。事物总是阴阳并存的，极阴极阳的东西都很难存在着生命，太阳是极阳的可是那里生命是无法生存的，鬼魂是极阴的但是它们没有生气。而方圆线的造型同样是这样，通过曲面与曲线的合理设计同样能够表现出阳刚的表情与性格，如图12所示，整车通过柔和的曲面加以塑造，给人的心理感受却是如此的有分量感，扎实而阳刚，犹如健美运动员那健美的肌肉，看上去是曲润光滑，但实际上却是坚实无比，尽显刚毅本色。
曾经有人做过实验，说明形态在视觉心理上的量感关系：两个材质、体积及尺寸完全相等的立方体，将其中一个切去一角，那么被切去一角的立方体显得更有量感。[3] 原因是面的增加导致型的丰富，而丰富的形较之单纯的形更有量感。如果说，材质是量的反映，如铁质与木质等，那么形则可以是量的超越。原本轻质的物体，因形的状态可以产生更大的量感。这也是厚重的有机形态汽车造型较之面平角锐的无机形态汽车造型更有量感的原因。
七、结语
在中国，方圆线对造型的运用往往上升为哲学，但为什么西方人设计的汽车却在许多反面暗合中国的阴阳思想？其实，这并不是暗合中国的传统思想，更多的是符合自然的真正规律而已，道法自然，优胜劣汰，我们学习造型最终的老师是“自然”。自然的造型经过长期进化才形成的，物竞天择，一种造型的存在必然有其合理的存在依据。阴中有阳，阳中有阴，生命始于运动。
参考文献：
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[3] 吴翔．设计形态学[M]．重庆：重庆大学出版社，2008:68
汽车车身造型模块化设计 篇6
1 传统车身造型设计流程
车身造型设计是在完成总布置草图后使车身内外拥有美观合理形貌的过程。车身造型包含外形及内饰设计。这两者都建立在总布置草图的基础之上。车身是科学与艺术的完美结合, 其不是天马行空的想象作品, 而是需要结合结构性能工艺等的综合考量。一款优秀的造型设计应该具有以下特点:
(1) 具有完美艺术形象;
(2) 具有良好的空气动力性能;
(3) 具有良好的工艺性;
(4) 具有良好的适用性;
(5) 合理的材料应用与装饰效果。
车身的造型设计首先应进行草图的绘制。在这一阶段, 设计师需要对前期的资料与调研结果有深刻的认识分析, 同时需要拓宽自己的思路与灵感。设计师还需要结合汽车品牌、车型的设计特色, 将一些特征元素运用到设计中。通过纸笔或电脑软件, 若干设计师设计出大量理想的造型方案。一位优秀的设计师需要大量经验与知识的积累, 能熟练表达设计思想, 有扎实美术功底。这时, 最初的草图往往是较粗糙的, 某些细节之处还需要推敲。经过设计师自己的反复筛选与加工, 最终得出若干表达准确、简明干净的设计草图。下一步, 对设计草图进行评审, 得出初步结果。选取具有代表性的优秀设计绘制效果图, 包括外形图、室内图和局部图。在效果图中, 通过对色彩、光影、材质等的加工, 表现出形象生动的设计方案。效果图是创意较完整的体现, 但对细节的表现有限[1]。
经过评审的效果图, 需要制作小比例模型。模型通常比例为1:5, 材料为油泥, 一般为手工制作。模型真实立体, 细节丰富, 能较好体现设计思路。其要求线面流畅光顺, 比例控制精确。模型制作完毕, 对照效果图与模型, 进行评审。评审小组一般由设计师、结构工程师和工艺工程师等共同组成。通过评审, 确定一个设计方案。
确定设计方案后, 绘制胶带图。胶带图是用胶带在墙面上贴出的1:1整车二维图。其可准确地表现车身外轮廓曲线, 需要反复精细的调整。胶带图确定后, 利用其在造型软件 (如Alias等) 中绘制三维数模。数模完成后, 利用数控切削或手工加工制作1:1油泥模型, 再经评审, 可确定最终造型方案。
2 车身造型的模块化原则
车身造型的模块化, 是特殊的模块化。模块化的核心是功能。传统的产品结构的模块化设计, 围绕着功能对机械结构与电气进行设计, 其操作对象都是客观实在的事物。而造型的模块化, 其操作对象不具有直接的客观实在性, 只是最终设计的结果反映在车身的造型上。另一点不同, 是与结构设计的模块化能够客观地评论其功能结构的合理性不同, 车身的造型无法完全按照客观的评价标准进行评价。车身的形式美、结构美与功能美都在不同程度上依赖于主观评价。本文结合造型模块化的特点, 在造型模块化体系构建之初首先提出如下原则, 作为造型模块化的指导[2]。
(1) 艺术审美原则。造型的属性既包含结构功能又包含审美功能。造型对于用户最直观的就是其审美功能。所以造型在具有合理结构的同时, 必须兼顾要能传递给用户美感, 展现其风格。
(2) 整体协调原则。造型的整体协调是造型体现其美感的前提。无序失衡的拼接无法构成和谐的整体, 更无法具有良好的审美价值。造型的整体协调依赖于造型元素的合理运用。
(3) 灵活适配原则。模块化造型需要实现模块的灵活配置。通过模块的灵活配置, 能够产生丰富的组合结果, 优化设计流程, 这样才能实现模块化的价值。同时不断设计出新的模块, 淘汰旧的模块, 保持造型设计成果的先进性。
(4) 面向用户原则。契合用户需求, 是造型的模块化设计目标之一。随着用户对产品造型的要求提高与分化, 造型的模块化设计需要满足其特殊需求。造型模块化的高级形式, 是用户能参与到其中来。模块化体系具有专门的面向用户端, 能够且易于被用户接受和使用。
(5) 绿色经济原则。造型的模块化设计必须遵循材料利用率高、回收方便。同时能控制生产成本。产品必须拥有合格的质量和寿命。
3 车身造型的模块划分
3.1 造型的功能分析
车身造型的模块化过程中, 需要区分造型的模块化与模块的造型这两个概念。模块的造型, 虽然也从产品整体的造型进行考查, 但其落脚点还是在单个模块具体的造型上。这种设计的思路, 是把完整的造型割裂成若干部分, 使完整有机的整体分散开来。这样的造型模块化, 过度依赖于结构的模块化。本文作者认为, 这样的造型模块化未从本质上把握模块与功能的关系, 未能抛开结构模块化的局限性。
功能的分析与分解是模块化的关键。通俗来讲, 从用户对造型设计的认识来说, 其需要满足如下条件:
(1) 符合使用者的审美需求。造型应给人以美的感受, 使人身心愉悦, 同时又具有一定的风格特点, 给人留下独特的印象。
(2) 需要符合产品的定位与定义。首先, 同一类型的产品, 往往具有相似比例尺寸的造型, 而在局部和细节之处不尽相同。不同类型的产品, 则造型差别较大。这一概念的另一层含义, 是产品的造型应符合人们对于其基本的理解和认知, 具有某一特定的形态, 能使人产生心理契合感。产品的特定形态, 通常也有着其空气动力学、人机工程学等的合理性。过于奇特怪异的造型设计, 往往存在某些不合理性, 受认同度也不高。
(3) 需要具备特定的功能。这里所说的功能, 是特指使用功能。为满足某些功能需求, 造型应做出相应的改变以适应。
综上所述, 可将造型的功能分为:审美功能、定位与定义功能和具有特定使用功能的功能。
3.2 造型的模块划分
经过上述造型功能的分解, 可将产品的造型分为如下模块:1.特征模块。2.原型模块。3.功能模块。以下将结合车身造型进行分析。
(1) 特征模块
特征是某物质区别于他者的特性和标志。车身造型的特征是车身独特的造型元素的应用和其携带的品牌与风格特点构成的造型信息的集合。车身结构可概括为“三围一顶”。造型特征主要体现在前后侧围和顶面。造型特征又有主次从属之分[3]。
如图所示, 主特征是指造型的主要构成部分, 不依赖于其他特征生成。例如车侧轮廓、车顶轮廓和前脸轮廓等, 都属于主特征。过渡特征是指主特征间过渡部分的造型的特征。例如A柱、翼子板等, 都属于过渡特征。附加特征是额外添加的局部造型特征。例如栅格、后视镜等, 都属于过渡特征。这种造型特征分类方法能基本概括车身所有的造型特征。
特征模块, 是将造型上所有的特征划分成一个模块。总的特征模块以下, 又可根据特征的分类和特征所处的部位进行细分, 形成一系列子模块。通过子模块的选配, 形成完整的整车造型特征模块。
(2) 原型模块
汽车可分为乘用车和商用车。根据不同标准, 乘用车又常可分为ABCD级或大中小微等车型。无论采用何种划分标准, 每种车型的车身都有其特殊的比例、尺寸、结构。这是汽车长期发展分化的结果, 也是适应各类型汽车专门用途的变化。如下图, 是典型的乘用车类型划分。
各大汽车厂商的同类车型产品的造型不尽相同, 且不光体现在其特征上。某一汽车品牌往往拥有其独特的设计风格与传统, 这使得其某类车型具有独特的、有别于其他品牌的车身比例、尺寸和结构。其车身设计的独特之处, 需要大量试验、分析和经验的积累。
造型的原型模块概念的提出, 正是基于造型风格理念在车身整体尺度上的体现。本文提出的造型原型, 是指某类产品的造型去除其造型特征的核心原始造型。其整体及各部分尺寸比例固定或在可控范围内变动。对某类产品造型原型的获得, 可采取聚类分析方法。将造型的原型划分成模块, 即原型模块。原型模块可对车身的造型和车辆的总布置产生极大的帮助。原型模块可成为特征模块与功能模块的载体, 通过与两者的结合, 实现具体的造型设计。
(3) 功能模块
车身往往需要拥有某些特定的功能设计。例如行李舱的开启与尺寸设计、车门的开启、后视镜的设计、车灯的光学设计、车身的加长加宽等都包括在此范畴。这些功能设计, 都会在原型模块的基础上, 给车身带来形态结构的变化。因此将这些功能设计划分为功能模块。
如图4是利用造型模块划分原理进行的设计实例。在该实例中, 本文作者对某款电动概念车进行了逆向建模。然后保持车身造型的原型模块不变, 设计出保险杠部位一系列形状改进的特征模块与整车配色的特征模块。完成了对该车的造型改进并制作了样件。
4 造型模块的组合方式
上述模块划分方式形成的模块, 实际上属于广义模块中的虚拟柔性模块。其特点之一是在结构上不能进行划分, 仅具有CAD中划分的意义。另一特点是其具有参数化的柔性结构[4]。柔性模块必须采用柔性接口。造型模块在组合时, 需要对模块的参数进行适当调整, 需要考虑接口的几何特征和连接特征, 例如对曲面的光顺处理等。
5 模块化造型的评价体系
5.1 产品族的概念
平台是产品族的基础。将不同的模块添加入平台中得到的满足用户需求的系列相关产品, 构成了产品族。面向用户是造型模块化的原则之一。产品族的批量定制设计是其发展趋势之一[5]。其中需要解决的问题之一, 就是评价及选取模块化设计成果。对造型进行模块化划分之后, 对不同的模块设计出一系列模块。从中选取若干模块进行组合, 设计出各种产品造型。需要针对这些不同的产品造型建立一个评价体系。
5.2 评价体系的建立
产品的评价体系, 一般由四部分构成:目标、原则、指标和方法。对评价目的的表述称为评价目标。模块化造型结果的评价目标, 是设计成果能满足市场需求和用户需求, 具有一定的可行性。
评判目标实现可能性的原则称为评价原则。评价原则一般有多种。如科学性原则、综合性原则等。评价指标则是具体化的评价原则。评价指标以明确的指标约束产品的各项性能。如图6, 是典型的产品评价指标体系。
产品的评价体系十分复杂, 涉及面十分广泛, 下文仅对其中的美学属性进行分析。艺术美学属性在造型模块化产品族中占有极其重要的地位, 又具有其特殊性。美学属性的评价指标具有一定主观性, 人的情感心理在评价过程中起着重要作用。本文认为, 造型产品族的美学属性评价指标可分为纯美学因素与用户因素。
纯美学因素是指单纯从美学原理进行考察。考察的内容包括各种美学元素应用的合理性, 其具有一定理论基础。用户因素是指从用户审美角度考察各种造型特征的接受度。具体的分类如下。指标确定以后, 则要将评价方法展开分析。
5.3 评价方法
现代综合评价方法主要分为如下几类:
(1) 专家评价方法。
(2) 层次分析法。
(3) 模糊综合评判法。
(4) 数据包络分析法。
(5) 人工伸进网络评价法。
(6) 灰色综合评价法[6]。
对各分析方法特点和适用范围进行分析, 选用方法 (2) 为各项指标划分权重。层次分析法 (AHP) 是将决策分解, 对构成元素采用定性定量分析以得到最优方案。结合美学属性的评价分析其具体步骤。
(1) 构建层次结构模型。结合5.2, 实际的层次结构模型如下。
(2) 构造判断矩阵。首先, 需要对各元素的隶属元素的重要性分别进行两者横向对比。选择1、3、5、7、9为尺度, 依次对应隶属元素1相对隶属元素2不断上升的重要性。2、4、6、8为中间值。收集若干评价成员打分的综合结果。将结果填入判断矩阵A中。
得到若干判断矩阵。然后对它们分别进行层次单排序。层次单排序, 利用特征根法、和法等方法计算权向量, 得到各隶属元对于所隶属元素的相对权重。另外, 对判断矩阵需要校核其一致性。
然后可以进行层次总排序。总排序为每个判断矩阵中的元素对于目标层的相对权重。w (k-1) 是第k-1层m个元素相对目标的权重。
pj (k) 是k层n个元素对于其上层元素j的单排权重。j=1, 2, …, m。
是第k层n个元素相对目标的权重。
经过逐层计算, 即可得到底层对于目标的权重。根据权重的大小, 很容易挑选出最为合适的方案。至此形成了完整的造型模块化评价体系。
6 总结
本文首先阐明了造型设计流程。提出了造型模块化的原则, 结合美学原理对造型模块进行了划分。将造型模块分为特征、原型与功能模块。还分析了造型模块的评价体系的建立, 对实际的车身造型模块化设计具有一定指导作用。
参考文献
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造型设计阶段汽车气动特性优化 篇7
现如今,私家车数量在逐渐增多,人们对汽车的性能、外观、实用性等都有了新的要求和认知,汽车车速在不断提高,进而所耗费的燃油会更多,气动性增强,为了实现燃油的经济性,提高汽车的运行性能,汽车行业在不断的探索与实践,寻求一种最新、高效、经济的汽车造型,为此,可将计算流体动力学(CFD)软件应用到汽车造型的设计之中,在汽车操行设计阶段,将优化气动特性充分考虑其中,以提升整辆汽车的设计价值与实用价值。
1、CFD条件下造型设计阶段汽车气动特性优化中所存在的不足
目前,在造型设计阶段,考虑汽车气动特性的不断优化,应用CFD软件,还存在着一系列的不足,制约着气动特性的不断优化。
首先,CFD软件的应用,其分析模型中网格的数量非常多,达到数百万,计算难度大,实施起来效率较低[1]。
其次,在CFD软件应用的现状来看,针对设计相关的问题,具有高度的约束性,约束的因素过多[2],无法使得气动性能得到更为有效的优化,优化工作开展存在限制性。与此同时,应用该模型,无法对重要的参数信息、气动数据等进行修改,导致应用效果不佳、不理想。
再者,在整辆车的三维模型分析上,此阶段涉及到的参数过多,分析与整理起来难度大,使得汽车整体结构在气动性能优化上受阻,操作人员仅仅是通过局部的修整,无法达到理想的设计效果。
对于汽车来说,造型设计阶段至关重要,对于细节设计所涉及的点较少,缺少对于设计的相关约束性,造型设计上比较自由,能给设计师足够的设计空间。与此同时,为了提升整辆汽车的性能,在保证造型设计完美的基础上,也要考虑新车型所具备气动性能。现如今,我国汽车行业发展迅速,都纷纷致力于对汽车气动特性的优化,其实质上是对二维纵向对称面结构参数的不断优化与完善,以增强汽车的气动性能,对于汽车行业来说是一项重大的进步。
2、造型设计阶段汽车气动特性优化策略
2.1 CFD条件下纵向剖面模型的验证
为了探索造型阶段汽车气动特性的优化措施,应以空气动力学为基础,设置基本形体,也就是纵向对称面,严格控制其结构参数,该参数会对汽车的气动特性产生影响,开展气动特性优化前,对纵向剖面模型进行有效的验证。
2.1.1 设置仿真参数
该验证应选择在模拟性风洞实验区域,对长方体的计算域进行明确设定,保证车辆前部分应保持3倍的车长,而后部分应保持7倍车长,左右方向上应设置5倍车宽,上方位置应设置5倍车高,在风动阻塞比上应控制在2.23%,以消除阻塞所带来的影响。为了强化表面处理,可将ICEM软件应用其中[3],对几何的表层进行处理,进而会产生四面体网格模型,进而会拉深出附面层。速度入口设定为计算域的入口,参数值为35m/s[4],压力出口就是出口位置,而移动的壁面则选择地板,移动速度为35m/s。在车辆的表面设计上,应设定为不可滑行或移动的表面,而左右壁面、上表层则选择可滑动、移动的壁面,借助k-ε湍流模型来进行计算并求解。
2.1.2 仿真效果对比
为了达到理想的验证效果,对二维纵向对称面模型的可参考价值与仿真情况进行分析,可应用国际标准模型直背型MIRA车来参与研究,将该模型与二维纵向对称面模型进行有效的对比和分析,以求为汽车造型设计中气动特性的优化提供借鉴。
具体来讲,二维模型可看做具有更大宽度、翼面更为复杂的三维模型,气场流的方向为横向无流动的状态,且气流流动的区域在于上表面,然后顺势进入尾流阶段。三维模型与二维模型相比,其两个边侧会多出2个表面,处在上下表面、侧面间的气流会发生相互流出、溢出的现象,进而使得整个气场力的状态变得更为复杂。由此可见,在三维状态下,其阻力参数要比二维状态下纵向对称面模型的阻力参数更大,而在气动升力参数值上却未发生变化,如表1所示。通过分析,了解到二维纵剖面气动仿真特性优化的实施具有可行性。
3、CFD条件下纵向剖面模型的仿真设计与优化
3.1 合理设置纵剖模型的参数值
为了更为深度的了解汽车气动特性优化的方案,本文以CFD软件为基础,针对二维纵向对称面结构参数变化对气动特性的影响情况进行分析,需要开展多次采样的方式,并认真计算出相对应的阻力参数与升力参数。为了提升整个过程操作的规范性与便利性,可根据参数来构建模型,使得整个仿真设计更具说服力,如图1所示。
为了更为深度的进行仿真设计与探究,应从近几年来汽车造型的实际设计案例中进行选择,选择造型设计对气动力系数影响较大参数变化量最为设计变量,获取各个设计量的具体参数值。
3.2 二维纵向模型仿真分析
通过一系列的计算与仿真效果分析,了解到耦合参数会对阻力系数产生影响,且该影响不是有单个元素影响逐渐叠加而形成的。整个曲面的形态变得越扭曲,则证明耦合参数所形成的影响就越大[5]。从图2中可明确了解到,处在前风窗与发动机罩间的正压区域,主要受到机罩和风窗间夹角、机罩的三维曲率和倾斜角、风窗的三维曲率和倾斜角等参数的影响。若将机罩与风窗间的夹角系数降低,会让分离线和附着线逐渐靠近,此时,分离区会逐渐减小,在此过程中启动阻力会逐渐降低。若两者间夹角处在30°时,阻力参数值处在最佳位置。
4、建立代理模型,优化各项参数
4.1 建立代理模型
为了掌握造型设计阶段中汽车气动特性优化策略,应建立代理模型,运用近似模型方法,进而得出计算的参数与近似精度值,可选择径向基近似模型,在构建此模型时,需要使用高斯函数。在表示径向基插值时,可运用公式来代替
在上式中,wk代表样本中各个点的权系数,фk(rik)属于基函数,其中rik代表着某一个点,改变的坐标为(xi,xj)。
4.2 遗传算法的应用
为了达到更有效的优化效果,应将遗传算法应用,以应用NSGA-Ⅱ为主,其是在Pareto最优概念的基础上得出来的。为保证数值获取的优质性,可采用小生境技术,对个体进行适度值的设定,能有效禁止局部收敛现象的出现。为了拓宽采样的空间,将父代子群与子代种群放置一起进行竞争性排序,进而获得更为优质的下一代,最终能达到优化的效果。
研究人员将升力系数、阻力系数作为目标函数,构建近似模型f1、f2,将遗传算法应用其中,旨在实现气动特性的不断优化,进而得出近似模型与仿真的结果,发现升力参数的误差范围为0.77%~60.46%以内,而阻力参数的误差范围控制在0.52%~4.26%以内,达到理想的设计要求。
5、总结
综上所述,汽车已经成为人们生活中不可或缺的交通工具,其应用价值不言而喻。为了充分提升汽车的实用价值,可在汽车造型设计阶段重视汽车气动特性的设计与优化,增强汽车性能,运用CFD软件模型的分析与剖析,真正的掌握汽车气动特性优化的措施与方法,是未来汽车领域亟待探索的话题,利于推动汽车行业的全面进步。
参考文献
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甲壳虫汽车造型与女性审美 篇8
从女性审美的角度看, 甲壳虫是一件理性与感性完美结合的艺术品。造型上的大量运用曲线弧线元素, 比例符合形式美法则。形似甲壳虫的自然化手法给女性很大程度上的亲切感。车型小巧灵活, 色彩丰富, 都使女性与之产生共鸣。
1 甲壳虫汽车的美学分析
1.1 甲壳虫的数理之美
达·芬奇十分注重艺术品的比例关系, 他主张:“美感应完全建立在各部分之间神圣的比例关系上。”设计的严谨与设计师的想象力, 看上去在造型手法上有冲突, 但是分成两个角度看, 是两种方向的完美, 一是造型原则上的理性化, 另一方面是对个性的突出。
新甲壳虫就是一个很好的例子, 它的外轮廓线符合了形式美法则, 从图1的新甲壳虫侧面图中可以很明显的看出来, 甲壳虫的外轮廓、侧窗、车门、轮拱、天线和各处细节都和黄金分割矩形与黄金分割椭圆有密切联系。
图片来源:伊拉姆.设计几何学[M].北京:中国水利水电出版社, 2003:98.
侧面看甲壳虫是很对称的, 拱形的车厢顶, 左右与之结合又是拱形的轮拱, 这和现在最流行的楔形车很不同。从图1可以看到, 甲壳虫车的正面和后面都类似正方形, 各种细节对称, 大众标志位于中心。对称法则来源于自然界物体的属性, 是保持物体外观的均衡感, 以达到形式上的稳定的一种法则。
“比例决定形式”, 对甲壳虫的几何分析和细节观察, 得出它的比例协调, 各部分和整体也是很好的呼应的。这些都决定了甲壳虫可爱的气质和亲切的性格。
1.2 甲壳虫的曲线之美
各种汽车的造型设计源于不同汽车的时代性和使用功能的要求, 不同种类汽车会塑造个性不同的形体。甲壳虫汽车诞生于20世纪30年代流线型兴起的时期, 所以在甲壳虫身上很容易发现曲线元素, 从轮廓线到各处细节都有, 并延续到现在。比如车灯, 甲壳虫的前大灯和尾灯都是位于曲面中的椭圆形。车门的把手凹槽是一个下凹圆。前后轮拱也几乎是同样的正圆造型。车头圆润可爱, 和整车浑圆的风格很协调, 几组圆形元素统一在一起, 又有曲线变化, 甲壳虫就像是一个圆乎乎、充满了趣味的大玩具一样, 吸引了无数年轻时尚的女性, 女性痴迷于beetle的外形风格, 和男性痴迷于汽车性能一样。
甲壳虫造型的数理风格和流线型所表现出来的浪漫的机械色彩相互作用, 并不矛盾, 也使造型上出现了稳定感, 是吸引女性的一个主要方面。
1.3 甲壳虫的仿生之美
甲壳虫流线型风格和造型上的仿生有很大联系, 甲壳虫汽车就是通过自然界的昆虫形象, 把亲切的形象传达给欣赏者, 调整视觉冲突, 改变女性对汽车的机械感受。
在艺术和设计中, 对“动”的再现主要就是靠暗示手法, 甲壳虫就是利用仿生的造型, 使汽车富有生命的活力, 视觉上具有一种亲切感和愉悦感。女性对于汽车的操作把握远小于男性, 所以在心理上对汽车的要求是情感的诉求更多, 而不同于男性渴求功能上的速度感。
甲壳虫的形态是偏重于自然美, 因此新旧甲壳虫的造型区别不是很大, 新甲壳虫依旧朴实无华, 只是较之以往的多了些时代元素, 在技术力量的支持下, 线条更加简洁充满圆弧曲线。如图2为两款不同时代的大众甲壳虫车, 尽管细节处理上有不同, 但是其形态依然在同一造型风格之下。
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2 甲壳虫与女性审美传统印象的男女气质
随着时代的进步以及女性自我意识的提高, 必然导致女性审美能力的提高。犹如现代妇女解放运动最早的权威理论家西蒙·波伏娃所预言的那样:未来有一天, 女性将抛弃“第二性”的包袱, 而成为与男性一样的“第一性”。女性不再单纯是男权社会中的审美客体, 而是确定了自己审美主体的地位。
女性审美心理与男性有很大的差别。男性对汽车主要关心它的配置和驾驶效用。而女性则更注重汽车的外表、情感因素以及细节设计。由品牌和色彩引起的美感或者共鸣是汽车打动女性的关键。相对男性, 女性常常被认为是感性柔弱可爱和富于爱心的。甲壳虫的整体外观对女性极有吸引力, 外形时尚, 流线、动感、轻巧都是女性所追求的。
传统意义上, 理性和情感被认为是男女之间先天的、非生理属性的最大气质差别。关于审美, 从上表的男女气质分析, 可以看出女性思维也偏向于形象, 对于甲壳虫汽车来说, 女性对甲壳虫的喜爱可以从它的造型、色彩、安全性和心理共鸣四个方面来找原因。
2.1 甲壳虫造型与女性审美
汽车对于女性来讲, 不单纯是地位的体现, 更多的是一种自身外在美化的代表。在造型中认为, 直线可表现阳刚之美, 是硬性的线, 具有男子汉的性格特点;曲线可以表现阴柔之美, 是软性的线, 富有女性的性格特征。
图3中新甲壳虫的前脸, 看上去就好像一个微笑的孩童, 充满温暖无邪有亲和力的笑。主要的造型作用在女性身上会产生情感上的喜爱, 会把这辆车当成自己的宠物。男性会把爱车当成伙伴, 而女性很少这样, 甲壳虫是个例外。女性驾驶的甲壳虫会自然的有一种互动的感觉, 互相之间凸显个性气质和精神状态。
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2.2 甲壳虫色彩与女性审美
女性选车如选衣服, 色彩的重要性仅次于外形。女性是视觉动物, 甲壳虫的用色丰富, 与女性的主观感受形成和谐的心理反应, 达到精神上的接近。人们普遍认为亮丽或柔和的色彩适合女性, 男士则偏向深蓝灰。甲壳虫也是如此, 采用的这些色彩更能体现女性特质, 引起女性关注。
2.3 探讨女性与甲壳虫的一些内在共鸣
女性主义认为女性更关爱自然, 而男性气质与自然相反。并以情感的形式表现出来。如曲线、柔线、波线等。女性在情感上与甲壳虫更容易接近。从精神上说, 甲壳虫代表了那个时代对汽车大众化和平等的要求。而那个时代同时也是女性要求自身与男性平等的时期。
正如法国著名符号学家皮埃尔·杰罗所说的, 在很多情况下, 人们并不是购买具体的物品, 而是在寻求潮流、青春和成功的象征。女性喜爱甲壳虫, 就像看到另外的自己一样。
女性和甲壳虫都有曲线特征, 曹植《洛神赋》:“其形也, 翩若惊鸿, 婉若游龙。”就是对女性曲线的赞美, 属于一种生殖崇拜。欧洲对维纳斯的推崇, 又使人们从生殖崇拜上升到精神追求的层面上。由此可见, 对曲线元素的追求正体现文化的追求, 也是工业产品外观设计的最终目的。
女性在心理上是需要安全感的, 德国车保守与理性是相互影响的, 保守带给女性的就是一种安全踏实, 理性增加了女性对汽车的信任和驾驶的自信。甲壳虫的圆润和流线型, 又恰好缓解了机械那种冰冷坚硬的感觉, 在造型语言上更加迎合女性的需要, 女性认为自己可以依赖甲壳虫。
美学家苏珊·格朗认为:“形式和情感在结构上是如此一致, 以至于在人们看来符合于符号表现的意义似乎就是同一种东西——那些相互达到平衡的形状、色彩、线条和体积等, 看上去也都是情感本身, 甚至可以从中感受到生命力的张弛。”
甲壳虫产生出来的性格特征和给予女性的情感体验是它采用具象形态的结果。它凝聚了丰富的意象内涵, 具备女性情感中需要的温和可靠。
3 结 论
汽车是西方工业化的产物, 它的造型在技术力量的支持下不断变化, 同时受西方美学理论指导, 以形式逻辑和几何形态作为流行标志, 比如前面提到的数理规则和德国严谨的设计风格, 有人认为这些过于规矩的东西会限制产品的艺术感, 尤其是汽车这种机械类生活品的代表。但是正如法国作家福楼拜所说:“越往前进, 艺术越要科学化, 同时科学也要艺术化。两者在山麓分手, 回头又在山顶汇合。”两者并不矛盾, 只是需要一个纽带来连接它们, 这大概就是情感的作用。
同时我认为技术和情感的调和与我国的古代思想也有不谋而合的地方。正如《易经》中所说的“形而上者为之道, 形而下者为之器”。甲壳虫车在精神上是代表了灵巧个性的气质, 同时本质它又是一辆性能优越的车, 意识和存在是共存的, 对女性来说没有情感共鸣的车是没有吸引力的。
甲壳虫汽车外观充满了理性的形式美法则, 也充满了由仿生带来的意象美。吸引女性的不单纯是甲壳虫外表的可爱, 还有它身上那些和女性一样的特质, 比如曲线, 灵巧, 追求平等与生命力。女性对甲壳虫的喜爱还包含有一种信任和依赖。
摘要：甲壳虫汽车以它颠覆性的造型特色吸引了无数女性, 本文尝试通过对甲壳虫的造型元素分析, 探讨甲壳虫与女性审美产生的共鸣点。造型上的大量运用曲线弧线元素, 比例符合形式美法则。仿生手法给女性以极大的视觉冲击, 同时激发出女性亲近自然的本性。吸引女性的除了甲壳虫时尚的外形, 还包括甲壳虫中所包含的理念、精神、文化的观念。女性区别于男性的生理与心理特征以及社会地位的局限性, 决定了对于汽车这类机械意味十足的产品, 女性的掌控力要远小于男性, 甲壳虫使女性有了与汽车的感情交流。
基于UG的汽车车体造型设计 篇9
1 车身的实体建模
1.1 确立车身总布置尺寸
本设计的是以“佳宝CA6371”的底盘尺寸为基准, 设计一款微型车。以下是一些主要尺寸参数的确定。
1) 确定底板离地高度。根据相关参数, 确定底板离地高度为246mm;2) 由人体工程学及相关汽车设计资料, 确定车身总高为1 770mm;3) 车体总宽和总长。参考“佳宝CA6371”的车体总宽 (不包括后视镜) 和总长, 总宽 (不包括后视镜) :1 480mm, 总长:3 750mm;4) 车轮选择。选用“佳宝CA6371”的轮胎, 165/70 R13;5) 同时也确定了汽车其他参数为:轴距2 450mm;轮距前/后1 280mm;
轮胎165/70 R13;最高时速105km/h;乘员 (人) 5 (两排坐) ~8 (三排坐) ;
驱动形式4*2后驱动。
1.2 车轮尺寸的计算和设计建模
设计中的轮胎标号为165/70 R13, 通过计算得出:
轮胎直径:13in;
轮辋直径:561.2mm;
轮胎宽度:165mm;
轮胎高度:115.5mm。
1.3 微型车车身造型设计建模
通过以上参数的确定, 最后使用UG建模完成微型车实体效果图, 如图2。
1.4 车灯的设计及组成
在充分把握国家法律规定的基础上, 在微型车上设计有以下几种车灯:
前照灯 (远光灯、近光灯) :2组;
雾灯:2个;
倒车灯:2个;
转向指示灯前:2个;
转向指示灯后:2个;
制动灯:2个;
高位制动灯:1个;
驻车灯:2个;
示廓灯:2个。
2 车身的相关性能分析
2.1 曲面的光顺性分析
对整车产品而言, 汽车车身所负有的美学功能是极其重要的, 其美学功能一方面从车身造型体现出来, 另一方面则从车身表面的光顺程度体现。不难想象一辆表面凹凸不平的汽车给人的印象。同时, 对于汽车这类运动物体的几何外形曲面, 为了减少它们在运动中所受的阻力, 在设计时应使其外形呈流线型。因此工程上对车身曲面的要求非常高。所以检查车身曲面光顺度也是我们必须作的一项工作。如图3所示为微型车的表面光顺性分析, 汽车表面的光顺性设计已达到要求。
2.2 通过性分析
设计的微型车的通过性几何参数。
接近角:30.4°横向通过半径:732mm
离去角:25.5°纵向通过半径:2895mm
表为汽车通过性参数的国家参考值, 可以看出此微型车的通过性参数都达到了要求。
3 结论
文中在阐述了相关理论的基础上, 基于UG软件以“佳宝CA6371”的底盘尺寸设计一款微型车。先后进行了微型车体基本尺寸的确定、三维车体建模、对微型车的相关性能分析和最优化、实体渲染及图像处理五个部分的工作。
文中通过对微型车的分析和优化证明微型车有以下优缺点:
1) 具有良好的风阻外形;
2) 具有很好的行驶通过性;
3) 具有时尚的外观设计;
4) 车的侧窗在追求动感的同时, 对第三排乘客的视线有所影响;
5) 相对其它同类车型, 此微型车的头部采用了较大的弧度, 使制造成本有所增加。
参考文献
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汽车造型 篇10
关键词：汽车造型 数字化设计 手工艺术 逆向设计
前言
我国汽车工业正进行跨越性发展，制造和生产技术在国外硬件设备的保障下基本得到解决，而汽车设计则面临技术手段更新和人才紧缺的局面，特别是自主品牌的设计问题尤为突出。上海乘用车有限公司、吉利汽车研究院、奇瑞汽车设计有限公司等都面临这样的问题。高等院校艺术类工业设计作为汽车设计人才培养的基地，应该重点培养学生的设计能力和手工艺术表達能力，将美学很好地体现在汽车形体上，并结合现有的先进数字化设计方法及加工技术，使设计更具时代性。在汽车设计中动手能力培养主要指逆向设计的油泥模型制作，早期只是手工制作，而先进的制作方法是手工和数控加工技术完美结合，既能体现人的感知，又融合了设备加工的精确性。
1、数字化设计
数字化设计是指将计算机技术应用于产品设计领域，通过基于产品描述的数字化平台，建立数字化产品模型并在产品开发过程应用，達到减少或避免使用实物模型的一种产品开发技术。在汽车数字化设计中主要使用的软件是ALIAS、CATIA和UG，也有少部分使用PRO/E软件设。数字化设计具有以下两个显著优点：（1）造型准确、周期短、减少设计过程中实物模型的制造。传统设计中需经过反复多次的“手工模型-设计论证-修改设计-修改模型”的过程，这不仅耗费物力、财力，还使得产品研制周期延长。数字化设计则在制造物理样机之前，针对数字化模型进行仿真分析与测试，可排除某些设计不合理性；（2）易于实现设计的并行化，缩短设计周期。相对与传统设计过程的串行化，数字化设计可以让一项设计工作由多个设计队伍在不同的地域分头并行设计、共同装配，这在提高产品设计质量与速度方面具有重要的意义。
2、手工艺术
本文说指的手工艺术不是中国传统的剪纸、木雕、纸雕、陶艺、编织、刺绣等手工艺，而是从事产品设计、美术与技术结合的手工艺术。手工艺术在十九世纪下半叶开始发展，艺术家通过手工艺术设计制作出精美的小批量的产品。在现代手工艺术主要体现在雕塑、首饰、陶瓷、玻璃和产品设计初期。目前在工业设计的前期需要手工艺术来表達产品设计的思想，如：手工制作产品的雏形，特别是形体比较复杂的产品，如电动工具、交通工具等。艺术类的高等学校非常重视培养学生的创作思维能力和手工制作技能，一般的课程都有模型制作的要求，材料有木材、金属、塑料和油泥等。早期阶段交通工具设计课程，主要是手工制作阶段，学生测量车辆的实际尺寸，通过市场调研和分析，找到设计点，手绘表達出设计意图，用木材或者密度板制作出模型，只借助最简单的钻铣床，其他全靠手工挫、打磨，学生用手工制作的模型表達了设计思想。手工制作模型的周期太长，最后的效果也不够理想：模型太重、尺寸偏差大、表面不光洁、形体准确性无法把握。这种方法存在的最大问题是计算机辅助设计出数模无法利用，只用于效果图的表達，和所做出的模型有比较大的差异，模型无法准确表達设计者的意图。
3、逆向设计与模型
逆向设计是充分融合手工艺术和数字化设计的优点，发挥了手工艺术的创造性、数字化设计的准确性和快速性。逆向设计过程是指设计师对产品实物样件或者模型表面进行数字化处理（数据采集、数据处理），并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CAD模型（曲面模型重构），并进一步用CAD/CAE/CAM系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。逆向设计通常是应用于产品复杂表面的设计，例如汽车设计、摩托车设计和游艇设计等。对于原创的工业设计产品来说，设计师在逆向设计过程中手工艺术制作模型是非常重要的，模型是数据采集的基础，后期的数字化设计主要是数据上修正和曲面光顺。制作模型的方法有很多，在交通工具方面主要采用油泥模型制作，前期是1：5小比例模型，后期是1：1的等比例模型。
逆向设计的过程：手绘表達出设计意图，通过ps软件设计出三视图，按照三视图的轮廓绘制1：5的AUTOCAD平面图，通过激光切割出轮廓模板，利用高密度泡沫材料制作型芯（如图1），粗敷上油泥，敷贴时要用力适当，既保证油泥层与层之间的贴合又不使整个模型因用力过大而变形，直到敷贴的油泥使模型超出初设计轮廓线2～5mm时为宜。
外形的初步形状通过粗刮完成（如图2），達到造型准确并留有1mm内的余量。精刮要依据个人的主观感受、审美观和视觉差带来的各种艺术效果进行，力求使整个车身表面曲率过渡平稳，表面光滑（如图3），完成车灯、格栅和门线等各个细节。
在油泥模型上贴上对焦的专用MARK点（如图4），利用光学三维测（如图5）将iges文件导入UG等CAD软件，获得截面线和轮廓线，进行曲面建模（如图6）。将3D文件导入渲染软件，设置材质和灯光，渲染效果图（如图7）。
4、油泥切削机加工与模型
一直以来，汽车油泥模型主要依靠的是油泥模型师的手工制作，虽然表现力比较丰富，但缺点在于制作周期较长，曲线不精确，加工精度低，做出的模型左右不对称，逆向设计后的数模没有充分利用，模型比例太小，无法准确评判设计。随着数控技术发展和三维测量技术的改进，出现了大行程的油泥切削机（如图8）。以CNC铣削为原理的油泥模型自动切削机，将三坐标划线测量机与CNC数控技术结合，形成加工尺寸很大的CNC加工设备，其铣削力不大，适宜泡沫和油泥的铣削，其加工精度比较高，能加工大行程量，制作周期比较短，效率高，性价比高，具有手工制作油泥所无法比拟的优势。油泥切削机的加工过程：按照逆向设计后放大到1：1的三维数模，对加工位置和加工余量进行分析，编制加工程序和生成刀具路径，并对各刀具路径进行防碰撞、过切检查和模拟加工，验证路径的正确性，通过后处理生成适合于本机读取的NC代码。首先加工骨架泡沫，一次性完成表面负余量切除，余量一般是-5mm，保证表面油泥的缚贴；泡沫的加工结束，把准备好的油泥缚在加工好的泡沫上，等待油泥变干继续加工；油泥的大进刀量粗加工，在电机功率、机器钢性允许的情况下，采用较大进给量，最大切除多余油泥，表面留0.5mm的余量执行精加工和轮廓线加工程序。如有必要可重复执行精加工程序，提高表面光洁度。油泥在加工完毕后，需要模型师根据加工完成的模型粗糙度进行修改，直到達到要求。利用该设备来制作等比例模型，完善整个逆向设计的过程，实现了传统手工艺术和现代科技相结合。
5、结束语
汽车工业还在不断快速发展，需要尽快提高汽车设计的水平，尤其是融合数字化设计与手工艺术，提高手工艺术创作能力和油泥模型制作能力，提高逆向设计能力、表面进行数字化处理，并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CAD模型，渲染效果图，利用数控加工技术通过油泥切削机完成大比例或者等比例的油泥模型，缩短和世界先进设计水平的差距。
基于三维技术的汽车造型设计研究 篇11
随着世界的快速发展,汽车在人们生活中的地位越来越重要,汽车行业的竞争也日益激烈。汽车造型设计作为一项提升汽车竞争力的重要手段,已被各大汽车生产厂商加以重视。
对于现代汽车造型设计来说,计算机辅助的应用推动了其快速发展。现代计算机辅助应用于汽车造型设计方面的已开发出多种软件,像PRO/E,UG,Solidworks,Catia等软件应用都非常广泛[1]。
1 汽车造型的性质和特点
汽车造型设计属于多学科的交叉领域,主要涉及工程与艺术、技术与美学两大方面[2]。汽车造型设计是对汽车进行全面的系统化的设计,要考虑汽车多方面之间的联系,首要的就是安全,其次是舒适性,最终要与实用美观性达到高度的统一。因此,汽车造型设计是一项综合的复杂的工程,它不仅对美学有很高的要求,同时对空气动力学的要求也很苛刻。
汽车造型设计的复杂性决定在开展这项工程时是一个繁琐细致的过程。传统的汽车造型设计流程是一种局部修形优化的方法,即先由工业设计师提出美学造型方案,再由空气动力学工程师对方案进行仿真和局部优化以确定最终外形[3]。这个方法要花费设计者大量的时间和精力,稍有疏忽就容易出错。
因此,需要通过新的方法来不断改进该工程的设计方式。
2 基于三维技术的汽车造型设计研究
计算机辅助设计为汽车造型设计提供了一个新的方法,为了便于分析,本文以Catia为例,对汽车造型设计进行研究。
2.1 CATIA简介
Catia软件的英文全称是Computer Aided TriDimension al Interface Application,是目前应用广泛的一款计算机设计软件,它是由法国的达索公司所开发,它的风格独特、界面友好、功能强大,能够为汽车造型设计提供良好的服务,为广大汽车生产厂商所欢迎。采用Catia软件能够建立车身精确的3D曲面模型,百分之百地反映出造型师的意图,使造型师设计的复杂、优美、流线型的汽车曲面得以实现[4]。该软件在车辆的生产过程中提供了端对端的一个整体解决方案,因而广泛应用于汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造这些行业的复杂曲面造型设计中。
当代汽车的外观形式复杂,这对计算机辅助软件提出了较高的要求,Catia软件拥有特殊的混合建模技术,其中包括一种树结构,这使得汽车造型设计在进行修改时显得十分方便,解决了其他软件修改不便的弊病。Catia软件的数据平台也与其他软件有所不同,该软件的各个模块是基于同一个数据库,因此设计时各模块间的关联性比较大,便于统筹开展工作。这些特点极大地提高了汽车开发效率,所以,Catia是目前计算机辅助设计中最为专业的软件之一。
2.2 CATIA曲面造型原理
曲面造型是三维中的高级技术,也是逆向造型的基础。无论是简单的空间曲面还是复杂的空间曲面都可以看作是无数点的集合。线源于点而展成面,是“承下启上”的造型元素;面最能表达形态的全部内容[5]。因此在计算机辅助设计中往往由点成线,之后线再成面来辅助设计。为此,选择承上启下的线显得至关重要。在计算机辅助几何设计中,Bezier曲线、B样条曲线都被普遍认为是理想的构造自由曲线和自由曲面的曲线[6]。其中B样条曲线应用较为广泛,图1是B样条曲面。
在图中我们可以看到,在一个方向上设定一些点,然后在该方向上采用相关数学方法不断的逼近,逐步形成一条曲线,这样就形成了B样条曲线,换个方向采用同样的方法也可以形成B样条曲线。在形成B样条曲线时,通过在基函数里采用节点的不均匀分割可以来适应特征顶点或型值点严重不均匀的情况[7]。然后将B样条曲线进行直积就可求得B样条曲面。所生成的该B样条曲面就是我们所要描述的任意复杂空间曲面。其数学表达式为如下所示:
上述表达式说明形成的B样条曲线的多少与实际曲面的相符度是成正比的,B样条曲线越多,随之带来的计算量也会越大,但也越精确,CATIA曲面造型就是运用B样条曲线来进行设计。由于汽车车身外部覆盖件和车厢的内部结构件都是由一些曲率变化不规则的复杂型面组成,因此仅有一张光滑的曲面无法构成汽车的模型,必须由一些大小不一、形状各异的曲面片连接而成。因此,先应生成无数点,然后需要经过拟合、逼近和优化而生成的高级曲线,再者根据不同的控制条件由曲线生成最终的理想曲面,也就是汽车的曲面片。
2.3 汽车车身三维建模
三维模型是物体的三维多边形表示,三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成,从计算机图形学的角度出发,三维建模就是三维几何造型,其本质就是点、线、面和体的集合。汽车车身适合于表面模型,表面模型即为曲面模型。
2.3.1 车身造型设计过程
汽车的车身无论是外表面还是内部的轮廓,虽然看上去很复杂,但是仔细分析,可以发现其是由一些不规则的三维曲面所构成,车身设计是汽车开发设计进程中最为基础也是最为重要的一个环节。汽车设计主要是由车身结构设计和车身造型设计所组成。要对汽车车身曲面进行设计,其主要的过程是:先将车身曲面进行分块,当曲面分块完成后,生成曲线、曲面,然后对单块的曲面进行质量评价,将评价好的曲面拼接起来,再步入车身曲面品质评价,若评价OK,即完成车身造型设计,若NG,返回曲线、曲面的生成,再进行单块曲面的质量评价,曲面的连接,直到整体曲面评价满意为止。为了更直观地展示出车身造型设计的过程,用流程图来表示,如图2所示。
2.3.2 设计车身曲面关键点
由汽车的具体外形可知,要对整个车身进行设计,必须设计出不同的曲面,这样才能形成一个完整的车身。在对车身曲面进行具体设计时需要根据车身尽可能多,尽可能细的去划分特定的曲面,然后将对不同曲面用B样条曲线拟合优化,形成理想的车身曲面。在用B样条曲线进行拟合优化时需根据实际特点设置多条曲线,以使曲面更加切合实际,更加完美。在曲面的划分是也许注意以四边形区域为主。
因此综合考虑以上准则,本文将整个车身曲面分为为四块,首先对车头进行曲面建模,接着对车尾进行曲面建模,然后将车头曲面与车尾曲面连接起来,即采用过渡曲面形成车厢中部的曲面。车顶曲面由曲线放样生成,通过调节曲率使车顶曲面与车身其他曲面之间的连接光滑、平顺、和谐。下面就按照此种曲面分块的方法建立了轿车的车身模型。
2.3.3 车身曲面建模
2.3.3. 1 车头曲面建模
车头的造型具有重要的意义,决定了整车造型的好坏,是整车造型的关键,车头一般都是放置发动机的,从造型角度出发,可将车头分成五个部分:发动机散热罩、发动机盖、保险杠和前左、右翼子板。由于轿车属于流线型,车头造型的曲面形状比较多,曲面构成也最复杂。但引入NURBS曲面通过调整形状可以获得车头模型,由于NURBS具有此种优势,不管多么复杂的外形,通过控制点的调整都能生成需要的曲面形状,这也是本文采用NURBS曲面建模的原因。轿车车头的初始曲面模型即由两块平行的NURBS可控曲面通过它们之间的过渡曲面拼接而成。然后对车头曲面模型进行细部的编辑修改,用曲线剪切曲面的方法生成发动机散热罩、发动机盖、保险杠、前左、右翼子板。如图3所示。
2.3.3. 2 车尾曲面建模
轿车的车尾造型是轿车造型的一个比较重要的部分,它影响到整个汽车的造型,汽车车尾的造型主要是后部的端部形状、尾灯的型式及与牌照之间的相互关系。虽然车尾比起车头制作要简单一些,但其造型也需要与车头的造型相一致,否则将整个汽车的美观。车尾的初始曲面由上下两块平行的曲面形成,再通过修改编辑生成车尾的形状,其建模方法与车头建模方法相类似如图4所示。
2.3.3. 3 整车的三维模型
对车身表面分块造型后,将各部分的曲面模型装配到一起,然后先对车身各部分曲线进行缝合,再对其进行曲面的缝合。为了曲面达到光滑过渡,以及平顺、和谐的效果,对一些区域进行必要的细化处理。最后生成的汽车三维建模如图5所示。
2.3.4 车身曲面品质评价
曲面质量对汽车的外覆盖件起着重要的作用,但是独立曲面连接并不能保证一定生成光顺高质量的整体曲面,因此当车身的曲面拼接后,要对整体曲面进行评价,以确保整体曲面能达到预期的要求,所以曲面光顺性评价在曲面重构过程中有着很重要的作用,是一个必须加以重视的环节。
3 结论
本文在基于三维技术引入CATIA软件对汽车造型设计进行研究,建立了汽车车身三维数学模型。在曲面数学建模中,引入了非均匀有理B样条作为建模的手段。结果表明:CATIA软件的技术为汽车造型的设计提供了先进、方便、快捷的方式,不但能简化整个汽车造型设计的进程,而且在缩短了开发周期的同时保证了开发精度,最关键的是设计开发成本的不断下降,极大地提高了汽车开发效率。
摘要：本文以汽车造型设计为研究对象,阐述了汽车造型的性质和特点。提出了基于三维技术的汽车造型设计,重点利用CATIA软件对汽车进行三维建模。在曲面建模方法中,引入了非均匀有理B样条曲线作为建模的手段。结果表明:CATIA软件的技术为汽车造型的设计提供了先进、方便、快捷的手段,不但能简化整个汽车造型设计的进程,而且在缩短开发周期的同时保证了开发精度,最关键的是设计开发成本的便宜化,极大地提高了汽车开发效率。
关键词：三维建模,汽车造型,CATIA软件
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