摘要:汽车自诞生至今已有百多年的历史,经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车以及楔型汽车等六个阶段的演变。本文详细阐述介绍了各历史时期汽车的风格特点及与经济性的关系和现代汽车车身造型的选择,以便我们在设计汽车车身造型时有所参考并合理想象,从而设计出理想的车型。
关键词:汽车;车身造型;选择; 经济性
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。汽车造型师们把汽车装扮成人类的肌体。例如:汽车的眼睛--前照灯;嘴——进风口;肺--空气滤清器;血管——油路;神经一电路;心脏一发动机;胃--油箱;脚——轮胎;肌肉--机械部分。力图将一个冷冰冰的机械注入以生命,使之具有非凡的艺术魅力,给人以
美感。汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车,楔形汽车等,其中甲壳虫型轿车可以说是一个划时代的产品。
一、 马车型汽车
从19世纪末到20世纪初,世界上相继出现了一批汽车制造公司,除戴姆勒和奔驰各自成立了以自己名字命名的汽车公司外,还有美国的福特公司、英国的劳斯莱斯公司、法国的标致和雪铁龙公司、意大利的菲亚特公司等。当时的汽车外形基本上沿用了马车的造型。因此,当时人们把汽车称为无马的“马车”。1890年,德国奔驰公司生产的维洛牌车首先开始采用橡胶充气轮胎。维洛牌(VELO)小客车(1894年)是奔驰公司初期著名的小客车。1889年,法国的标致研制成功齿轮变速器、差速器,并在1891年首先采用前置发动机后轮驱动。1891年摩擦片式离合器也在法国开发成功。1890年法国的雷诺1号车,采用密闭箱
式变速器、万向节传动轴和伞齿轮主减速器。1902年法国的狄第安采用了流传至今的狄第安后桥半独立悬架。由于法国人的不断改进,使早期汽车的性能大大提高。其次德国在1893年发明了化油器,1896跑车试驾年英国首先采用石棉制动片和方向盘等,也为汽车的改进作出了贡献。 美国农民出身的亨利•福特(1863-1947),在1896年造出第一辆福特车。1908年,福特公司开始生产一种“T”型汽车,以其结构紧凑、坚固耐用、容易驾驶、价格低廉而受到欢迎,并以产量之高而著称于世。福特还首先采用“流水作业法”,大大提高了劳动生产率,并为今天的汽车生产所继承。
二、 箱型汽车
马车型汽车很难抵挡风雨的侵袭,美国福特汽车公司在1915年生产出一种新型的福特T型车,这种车的车室部分很像一只大箱子,并装有门和窗,人们把这类车称为“箱型汽车”。这
种车以其结构紧凑、坚固耐用、容易驾驶、价格低廉而受到欢迎,并以产量之高而著称于世。福特还首先采用“流水作业法”,大大提高了劳动生产率,并为今天的汽车生产所继承。早期的箱型汽车以美国的福特T型车最为著名,年产量达到30万辆,占美国汽车总产量的70%-80%。美国通用汽车公司的雪佛莱部看准用户多样化的要求,于1928年制造出在散热器罩、发动机通风口和轮罩上增加豪华装饰的汽车,从而博得了用户的欢迎。随着生活节奏的加快,人们对车速的要求也越来越高。要想使汽车跑得快,有两条主要途径,一是增大功率,二是减小空气阻力。因此人们开始降低车的高度减小空气阻力。随着车顶高度的降低,前窗不断变窄,影响前方的视野,乘员感到十分憋闷。后来放弃了降低高度提高速度的方法,转而通过提高功率的方法来克服空气阻力。这样一来,发动机由单缸变成四缸、六缸、八缸,而且汽缸是一列排开的,因而发动机罩也随之变长。典型的例子就是意大利1931年生产的阿尔法罗密欧牌汽车的外形。作为高速车来讲,箱型汽车是不够理想的,因为它的阻力大,大大妨碍了汽车前进的速度。所以人们又开始研究一种新的车型--流线型。
三、 甲壳虫型汽车
1934交通违法查询年,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生产的气流牌小客车,首先采用了流线型的车身外形。1936年福特公司在“气流”的基础上,加以精练,并吸收商品学要素,研制成功林肯和风牌流线型小客车。此车散热器罩很精练,并具有动感,俯视整个车身呈纺锤形,很有特。受其影响,以后出现的流线型汽车有:1937年的福特V8型、1937年的菲亚特和1955年的雪铁龙等。 随着生活节奏的加快,人们对车速的要求也越来越高。作为高速车来讲,箱型汽车是不够理想的,因为它的阻力大,大大妨碍了汽车前进的速度。所以人们又开始研究一种新的流线型汽车。流线型车身的大量生产是从德国的“大众”开始的。1933年德国的独裁者希特勒要求波尔舍(1875-1951)设计一种大众化的汽车,波尔舍博士设计了一种类似甲壳虫外形的汽车。波尔舍最大限度地发挥了甲壳虫外形的长处,成为同类车中之王,甲壳虫也成为该车的代名词。由于第二次世界大战的原
因,甲壳虫型汽车直到1949年才真正大批量生产,并开始畅销世界各地,同时以一种车型累计生产超过二千万辆的记录而著称于世。
四、 新款保时捷卡宴船型汽车
美国福特公司经过几年的努力,于1949年推出具有历史意义的新型的福特V8型汽车。这种车型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,不仅仅在外形上有所“突破”,而且还首先把人体工程学应用在汽车的设计上。强调以人为主体的设计思想,也就是让设计师置身于驾驶员及其乘员的位置,来设计便于操纵、乘坐舒服的汽车。船型汽车不论从外形上还是从性能上来看都优于甲壳虫型汽车。而且还解决了甲壳虫型汽车对横风不稳定的问题。这是因为船型车发动机前置,汽车重心相对前移,而且加大了行李舱,使风压中心
位于汽车重心之后的缘故,所以遇到横风就不会摇头摆尾。从五十年代开始一直到现在,不论是美国还是欧亚大陆,不管是大型车或者是中、小型车都采用了船型车身。从而使船型造型成为世界上数量最多的一种车型。
五、 鱼型汽车
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。由于斜背式汽车的背部象鱼的脊背,所以这类车称为“鱼型汽车”。鱼型汽车和甲壳虫型汽车光从背部来看很相似,但仔细观察可以看出鱼型汽车的背部和地面的角度比较小,尾部较长,围绕车身的气流也比较平顺,涡流阻力也较小。另外鱼型汽车基本上保留了船型汽车的长处,车室宽大,视野开阔,舒适性也好,另外鱼型汽车还增大了行李舱的容积。最初的鱼型车是美国1952年生产的别克牌小客车。1964年美国的克莱斯勒•顺风牌和1965年的福特•野马牌都采
用了鱼型造型。自顺风牌以后,世界各国逐渐生产鱼型汽车。鱼型汽车存在的缺点:由于鱼型车后窗玻璃倾斜太甚,面积增加两倍,强度下降,产生结构上的缺陷。鱼型车还有一个潜在的重大缺点,就是对横风的不稳定性。鱼型车发电机前置,车身重心相对前移,一般来讲横风的风压中心和车身重心接近。但由于鱼型车的造型关系在高速时会产生一种升力,使车轮附着力减小,从而抵挡不住横风的吹袭,发生偏离的危险。鱼型车的这一缺点,人们想了许多方法加以克服,例如人们在鱼型车的尾部安上一只翘翘的“鸭尾”,以克服一部分扬力,这便是“鱼型鸭尾”式车型。
六、 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。为了从根本上解决鱼型汽车的升力问题,人们设想了种种方案,最后终于到了一种模型的设计方法。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。1963年司蒂倍克•阿本提第一次设计了楔型小客车,这辆汽车在汽车外形设计专家中得到了极高的评价。楔型车在高速汽车设计方面已接近于理想的造型。“阿本提”诞生于船型车的盛行时代,与通常的外形形成尖锐的对立,因此,未能起到引导车身外形向前发展的作用。直到1966年才被奥兹莫比尔•托罗纳多所继承,1968年又为凯迪拉克高级轿车埃尔多所采用。楔形造型主要在赛车上得到广泛应用。因为赛车首先考虑流体力学(空气动力学七座的商务车)等问题对汽车的影响,车身可以完全按楔形制造,而把乘坐的舒适性作为次要问题考虑。如20世纪80年代的意大利法拉利跑车,就是典型的楔形造型。楔形造型对于目前所考虑到的高速车来说,无论是从其造型的简练、动感方面,还是从其对空气动力学的体现方面,都比较符合现代人们的主观要求,具有极强的现代气息,给人以美好的享受和速度的快捷感。 日本丰田汽车有限公司的MR2型中置发动机跑车(尾部装有挠流板),可以称之为楔形汽车中的代表车。楔型对于目前所考虑到的高速汽车,已接近于理想的造型。现在世界各大汽车生产国都已生产出带有楔型效果的小客车,这些汽车的外形清爽利落、简洁大方,具有现代气息,给人以美的享受。未来小客车的造型必然是在楔型车的基础上加以改进。例如,把前窗玻璃和发动机罩进一步前倾,尾部去掉阶梯状,成为真正的模型。车窗玻璃和车身侧面齐平,形成一个平面,后视镜等将通过合理的造型,以取得最低的风阻力,或者由车内的电视屏幕来代替。
从以上车身造型的变化我们可以知道,车身经历了一系列的变化,但我们看到发展的趋势是流线型。那原因是什么呢?根据汽车理论的知识,汽车在行驶过程中将受到地面的摩擦阻力和空气阻力两种主要的阻力形式,而摩擦阻力与地面和轮胎的摩擦系数及车重有关。因此要想减小行驶阻力更大的方面是减小空气阻力,而空气阻力的大小与汽车车身造型有密切的关系,经过汽车专家多年的研究车身造型越接近流线型,它行驶过程中受到的空气阻力越小,耗油量越小,因此经济性更好。
我们知道了汽车车身造型与汽车经济性有很大的关系后,再设计汽车时就要充分考虑到这些情况。而现代汽车车身造型都在向流线型方向设计,因此鱼型汽车和楔形汽车的车身造型可作为未来车身造型的模型加以改造使之更具流线型。
总之,未来的汽车的造型将更为平滑、流畅。汽车造型的发展为汽车造型的选择提供了跟广阔的思路。未来的汽车是以更好地将空气动力学设计方案与乘坐舒适性恰当地予以结合,在充分考虑到以上两个关键问题的基础上,努力开发人体工程学领域的新技术,以设计、制造出更完美、更优秀的汽车为目标的。总有一天,汽车驾驶室会形成带有优美曲线的“玻璃罩”。与之交相辉映的是具有几何形态的车体,透着浑圆和流线风格。那时,汽车
彩的喷涂将在鲜艳中体现出柔和感和透明感,因而会格外赏心悦目。同时与之适应的将是经济性越来越好,对环境污染越来越小。
参考文献:
1.汽车造型的历史演变 周末画报 2003年6月19日
2.汽车车身造型的演变 新浪汽车 2005年8月3日
3.大众汽车工业世界发展史 中广网长安悦翔v5 2005年12福特汽车历史月5日
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