东风汽车公司科技信息研究所 马力 陆尧
轿车车身历来被认为是一种具有特定功能和优美造型的艺术品。现代轿车车身在进一步强调艺术造型的前提下,日益重视综合运用空气动力学、人体工程学和汽车工程技术这“三要素”,
而且更加重视提高舒适性、安全性和可靠性,以及改善车辆行驶稳定性和燃油经济性等方面的要求。以下从外型、结构及内饰等几方面,谈谈国外轿车车身近几年来发生的一些新变化。
外形
轿车车身是一个复杂、庞大的刚性体,由于计算机技术的广泛运用而在外观设计上更注重科学合理、安全性与轻量化。车身造型中大量应用的计算机辅助设计、辅助制造和辅助造型(即CAD、CAM和CAS)等技术,使车身造型不断突破传统观念,形态各异的造型特点达到了艺术与功能的和谐统一。
90年代以来,国外轿车车身仍以流线型、大圆角的造型居多。两厢式或三厢式轿车的厢与厢之间,多用圆滑流畅的曲线过渡。此外,前围与侧围、前围与发动机罩、发动机罩与侧围也采用圆滑曲面过渡。
这样的造型大大减小了空气阻力。目前有些车型的风阻系数(cd值)已降至0.3以下。试验表明,风阻系数从0.5降到0.3,可节省燃油14%。
从日本、美国和西欧近两年上市的新产品来看,有些车型采用了整体流线型与局部棱角型相结合的设计方法。据分析,这是一种新的发展趋势。
结构
自70年代石油危险以来的20年中,汽车节能工作日益受到广泛重视。为减轻整车重量,从而达到降低油耗的目的,车身结构也与汽车的其它总成一样,不断得到改进。近年来所出现的一些新变化主要体现在,在保证及提高抗碰撞能力的同时想方设法减轻车身质量。
欧洲汽车设计人员预测,在今后10年中,轿车自身质量还将减轻20%。目前,减轻质量的方法主要有两种:一是尽量减少零件数量(有些车型的车身骨架零件数已由400个减到了75个,质量减轻30%);二是大量采用复合材料及轻质材料。据有关资料介绍,奥迪A8系列新车型采用铝制车身后,减小质量15%,与此同时,油耗下降了5~8%。
由亚洲、欧洲和北美地区32家钢铁生产企业组成的钢铁公司联合体,联合研制新型钢质车身。力争尽快开发出一种质量小于目前钢质和铝质车身且结构更加优异的超轻型钢质车身。
目前,日、美、欧轿车所采用的车身结构,主要有独立式钢质车身、组合式钢质车身、钢质立体框架和铝质立体框架等几种型式。分析表明,在未来的十余年间,车身结构会得到进一步的改进。
其重点将是减轻质量、提高效率及降低成本。今后,小批量生产的车型将主要采用钢质立体框架和铝质立体框架。大批量生产的车型将主要采用模压钢质框架。
内饰
为了不断提高轿车的乘坐舒适性,日、美、欧各大汽车公司比以往更重视应用人体工程学的研究成果,更强调以驾驶人员和乘客的心理、生理等要求为前提条件进行内饰设计,更讲究利用内饰材料的质感和色彩来创造赏心悦目、气氛宜人的驾乘环境。与此同时,装饰性、实用性和居住性等也有进一步提高。这主要体现在基本内饰件更加完善,附加内饰件有所增多等方面。
近年来,仪表板和转向盘的装饰性倍受重视,强调新颖别致、造型美观,追求样式及色彩与整个内饰格调的协调性。此外,车顶内衬、车门内板及地板等,在保持装饰性的同时,隔热、隔音、阻燃及防振性能均有较大改进。
在汽车上,座椅是与人体接触最密切的部件。如今的汽车座椅不但要乘坐舒适,而且要设计美观。轿车座椅的装饰性已上升到与舒适性同等重要的地位,两者均已成为直接影响消费者购车的关键因素。目前,能适应各种身材、体型和满足各种驾乘姿态的、久坐不乏的多功能座椅已在各类轿车上普及。操纵方便、使用灵活的电动座椅,应用范围日益扩大。当前,轿车座椅正朝着式样美观、色泽悦目、功能多样、调节灵活的方向发展。
就总体状况而言,轿车内饰件现阶段多采用质地柔软、手感良好和色泽淡雅的材料制作。在各种内饰材料中,塑料的用量依然较大。内饰“软化”是当今的主要潮流。目前,各类轿车特别是小、中型轿车的内饰布置,正在向高级豪华、方便实用的方向发展。
纵观日、美、欧轿车车身技术的总体发展情况,可以看出,随着计算机技术的迅猛发展,特别是高速图形处理终端及工作站出现以后,计算机几何图形处理技术得到了进一步的完善,从二维、三维线框已发展为三维实体造型。
已形成一体化的CAD/CAM集成系统,使车身造型直接在计算机上完成,模型加工精度大大提高,并且实车碰撞试验得以用模拟方式进行。有限元技术使车身结构设计由复杂变得简单,并可对车身结构的性能进行测定、分析。
事实证明,这些现代化的产品开发手段,有效地缩短了车身开发周期,而且极大地提高了车身设计。此外,先进的生产工艺和高自动化的加工设备,也极好地保证了车身的制造质量。如今,轿车产品之间的竞争,从某种意义上说,主要体现在车身造型的变化方面。更新快、造型美的车型,会为产品在竞争中取胜奠定坚实的基础。
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