汽车车身设计与结构-汽车车身结构与设计

汽车造型随着时代的发展而不断变化，从最早的马车形车身到20世纪初的厢形车身，再到30年代中期的甲壳虫形车身、50年代的船形车身、80年代的楔形车身，直至今日多样化的车身。由此可以看出，汽车造型设计具有明显的历史时代风格。若从某一历史横断面来看，则各汽车公司的汽车造型设计又呈现着独特的品牌特征。汽车造型设计一方面呈现出统一的时代感，另一方面又呈现出多样性，其发展和演变的历史就是设计师不断开发新资源、采用新技术，并按照审美的规律进行创造的过程。在这一发展过程中，设计师不断协调着材料、结构、工艺、技术与造型美及形式之间的矛盾关系，使设计出的汽车既符合功能要求，又符合人的审美要求。

1.马车形车身

人类使用车辆已有4000多年的历史。在漫长的岁月中，车辆一直由人力或畜力推动行驶。1765年，英国的詹姆斯·瓦特发明了蒸汽机，拉开了工业革命的序幕。1769年，法国炮兵工程师尼古拉斯·古诺把蒸汽机装在一辆木制的三轮车上，制成了世界上最早的机动车，也是世界上最早的机动交通工具，成为古代交通运输（用人力、畜力或风帆驱动）与近代交通运输（用动力机械驱动）的分水岭。

1876年，德国工程师尼古拉斯·奥托制成了四冲程的内燃机，为机动车提供了一种轻巧强劲的动力装置。1885年，德国工程师卡尔·本茨发明第一辆三轮汽车并于1886年取得专利。同年，德国工程师哥特里布·戴姆勒也制成了一台内燃机并将其安装在一辆改装后的马车上。世界上第一辆汽车由马车转变而来，是“马”与“发动机”两个动力源互换的产物。它的车身与马车的形状没有区别，因此还无外形设计可言。直至19世纪末，汽车的车身一直沿用马车的样式，将发动机装在座椅底下，还沿用马车的车轮、钢板弹簧、转向架和制动器等构件，其结构和造型与马车十分相似。

2.厢形车身

经历了马车形的造型后，为了提高汽车的行驶速度，发动机的尺寸变得越来越大，座位下面已经无法容纳，只能布置在汽车的前面。同时，为了提高乘坐舒适性，在车身上加装了挡风板、挡泥板等构件，并把车身封闭起来。后来，简陋的帆布篷车身逐渐发展为带有木制框架的车身，车身看上去像一个四方形的箱子，因此称为厢形车身。福特公司于1908年推出的T型车就是这一时期厢形车身的典型代表，其外形方正，车身各部分界线明显，车灯、门铰链、备胎等暴露在外，前翼子板、踏脚板、后翼子板连在一起并占据了汽车的左右两侧。T型车的出现，完成了汽车工业的两大突破：一是汽车上的一万多个零件全部标准化；二是采用了流水线装配的生产方式。这奠定了汽车工业发展的基础，也成为汽车车身造型设计的开端。厢形车身造型一直延续到20世纪30年代。

3.流线形车身

随着汽车行驶速度的提高，厢形汽车空气阻力大、无法适应高速行驶的缺点越发明显，因而面临被淘汰的境遇。20世纪20年代，汽车空气动力学的研究工作逐渐兴起，汽车的形状得以改进。1934年，美国密歇根大学的雷依教授用汽车模型做风洞试验，测量出了各种车身造型的空气阻力系数，随后更多的研究被应用于汽车设计中，流线型汽车随之产生。

1934年，美国克莱斯勒汽车公司推出了著名的气流牌（Airflow）汽车。该车发动机舱盖前部倾斜，前后翼子板与车身紧贴，前照灯、备胎等隐入车身内，前风窗玻璃分成向侧面倾斜的左右两块。该车型虽然由于造型过于前卫而销量不佳，但却宣告了汽车造型新时代的开始，对以后若干年的汽车造型产生了很大的影响。

流线型汽车中最具代表性、产量最大、影响最大的是1937年德国大众汽车公司开始生产的“甲壳虫”。它的造型符合当时的流线型原理且别具一格。该车采用卧式对置4缸的后置发动机，由后轮驱动，发动机、变速器和差速器组成一体，省去了传动轴，使地板变得平坦，而车身蒙皮采用整体冲压，既轻便又坚固，工艺性好且容易维修。这种流线型的“甲壳虫”与厢形车相比，乘员活动空间明显变狭小，特别是后排乘员，头顶上几乎没有空间，有一种压迫感。另外，“甲壳虫”遇到横向风具有不稳定性，受横向风作用后，车身前部易随风偏离原来的行驶路线。到20世纪50年代，甲壳虫的全盛时期基本结束，但是由于其造型极具魅力，因此至今仍在生产。截至2009年，“甲壳虫”累计销量已超过2200万辆。

4.船形车身(www.xing528.com)

第二次世界大战后，福特汽车将人机工程学引入车身设计中，推出了具有历史意义的新车型V8。该车将整个车室置于前后两轮之间，前部为发动机舱，后部为行李舱，这样的设计非常接近于船的造型，因此被称为船形车身。这种造型明显地将车身分为发动机舱、乘客舱和行李舱三个部分，成为现代三厢轿车的鼻祖。

船形汽车将发动机前置，汽车重心相对前移，而且加大了行李舱，增加了车身纵横面积，使风压中心移位于汽车重心之后，因此解决了甲壳虫汽车横向风不稳定的问题。另外，船形汽车的前翼子板与发动机舱盖形成一体，后翼子板与行李舱也成一体，车身侧面从前到后成为一个面，从而减小了侧面的形状阻力。同时在不增加车宽的情况下，扩大了车内空间，也改变了后方视野。船形汽车不论从外形上，还是从性能上都优于流线型汽车，因此一经推出，就像一股强劲的旋风般迅速蔓延，成为当时车身造型的主流。

我国的红旗轿车就是船形车身造型的典型代表。

5.鱼形车身

为了减小空气阻力，提高车速并节省燃料，厢形车演变为甲壳虫形车；为了解决狭小的乘坐空间，考虑到舒适性、视野及行李舱等因素，甲壳虫形又逐渐演变为船形。但是船形车的尾部过分地向后伸出，并形成阶梯状，虽然不如厢形车那么严重，但是高速时也会产生空气涡流。于是，人们尝试逐渐加大船形车后窗的倾斜角度以弱化阶梯状，倾斜的极限即为苗条的鱼形。现在所说的快背式（或斜背式）就是鱼形车的典型代表。最早的鱼形车是通用汽车公司于1952年生产的别克牌轿车。1964年，克莱斯勒公司的顺风牌轿车和福特公司的野马牌轿车都采用了鱼形造型。

鱼形车身与甲壳虫形车身都是流线型的，从背部来看也很相近，但二者还是存在很大的区别。首先，甲壳虫形是从厢形进化而来的，车身高，前后翼子板和两侧车门处的踏板部分产生涡流的因素较多；而从船形车进化来的鱼形车，车身低，没有阶梯，前后翼子板与车身几乎形成一体，且斜背式的倾斜比较平缓，尾部较长，围绕车身的气流也比较平顺，不易产生涡流。其次，斜背式汽车的后座处于后桥的前方，后座的摇摆小，同时由于后座低，后方视野也好；而甲壳虫形的滑背式，后座较窄，位置处于后桥的上方，摇摆大，后座高，后方视野差。此外，鱼形的斜背式用一个平滑的曲面将车顶后缘与行李舱盖连接起来，增大了行李舱的容积。

6.楔形车身

鱼形车身的侧面形状接近飞机机翼的断面形状，高速行驶时容易产生很大的升力，导致汽车的行驶稳定性和操纵性变差。人们为了解决升力问题想过各种方法，但都不能从根本上解决。为了从根本上解决因采用鱼形结构而带来的升力问题，人们进行了反复的探索，最后终于找到了楔形造型；车身前部呈尖形且向下倾斜，高速行驶时的空气流可在前轮产生向下的压力，防止前轮发飘；车身尾部如同刀切一样平直，可减小车顶以后部分的负压，防止后部飘起。这种造型最大限度地解决了升力问题。

最早的楔形汽车是1963年生产的意大利司蒂培克·阿本提轿车，遗憾的是它诞生于船形汽车兴盛时期，因此在当时并未起到引领车身造型发展的作用。到了20世纪70年代，楔形车开始流行起来，它解决了稳定性问题的同时也解决了升力问题，因此成为高速轿车的基本造型，如富康轿车就属于楔形造型。

当前，楔形造型仍然是汽车造型的潮流，只不过没有那么典型了，而且现代设计将船形、鱼形糅合进楔形造型中，形成了多种形式的复合型造型。