《汽車車身結構與設計》教材同步PPT課件

《汽車車身結構與設計》教材同步PPT課件,汽車車身結構與設計,汽車,車身,結構,設計,教材,同步,PPT,課件 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社1.1.了解汽車造型設計的特點和要求；了解汽車造型設計的特點和要求；2.2.掌握汽車空氣動力學基本知識；掌握汽車空氣動力學基本知識；3.3.了解汽車空氣動力特性在車身造型設計中的應用。了解汽車空氣動力特性在車身造型設計中的應用。知識要點知識要點能力要求能力要求相關知識相關知識汽車造型的特點和要汽車造型的特點和要求求了解汽車造型的特點和要了解汽車造型的特點和要求求汽車造型演變與空氣動力學關系汽車造型演變與空氣動力學關系汽車汽車空氣動力學空氣動力學基本基本知識知識掌握掌握空氣動力學基本概念空氣動力學基本概念空氣阻力、空氣阻力系數(shù)、粘滯現(xiàn)象、空氣阻力、空氣阻力系數(shù)、粘滯現(xiàn)象、流譜流譜空氣動力特性在車身空氣動力特性在車身造型設計中的應用造型設計中的應用了解汽車外形優(yōu)化實例了解汽車外形優(yōu)化實例優(yōu)化方法優(yōu)化方法空氣動力性實驗空氣動力性實驗了解空氣動力性實驗任務了解空氣動力性實驗任務風洞試驗風洞試驗汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社5.1 5.1 汽車汽車造型設計的特點和要求造型設計的特點和要求 汽車造型設計是汽車車身設計的開始，是指汽車總布置和車身總布置基本確汽車造型設計是汽車車身設計的開始，是指汽車總布置和車身總布置基本確定之后進一步使汽車獲得具體形狀和藝術面貌的定之后進一步使汽車獲得具體形狀和藝術面貌的過程過程.1.汽車造型設計的汽車造型設計的特點特點 汽車造型是一個需要綜合結構力學、人機工程學、空氣動力學、造型藝術、汽車造型是一個需要綜合結構力學、人機工程學、空氣動力學、造型藝術、工程材料等多學科知識的綜合性設計問題。工程材料等多學科知識的綜合性設計問題。汽車造型藝術不同汽車造型藝術不同于其它造于其它造型藝術，具有獨特的的藝術特點。型藝術，具有獨特的的藝術特點。汽車產(chǎn)品的造型應具有物質與精神功能的雙重特性。既具有使用價值，又汽車產(chǎn)品的造型應具有物質與精神功能的雙重特性。既具有使用價值，又有藝術感染力，滿足人們的審美要求，是技術與藝術的統(tǒng)有藝術感染力，滿足人們的審美要求，是技術與藝術的統(tǒng)一。一。要充分反映力學、材料學、機構學的新成就，體現(xiàn)最新材料、先進結構、要充分反映力學、材料學、機構學的新成就，體現(xiàn)最新材料、先進結構、先進工藝的特征。先進工藝的特征。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社2.汽車造型設計內容汽車造型設計內容 汽車造型設計包括汽車造型設計包括外形設計和室外形設計和室內設內設計計兩部分。汽車造型設計師的工兩部分。汽車造型設計師的工作是：參與汽車總布置設計和車身總布置設計，繪制效果圖，雕塑模型，作是：參與汽車總布置設計和車身總布置設計，繪制效果圖，雕塑模型，將外形形體上的曲線表達在主圖板上，制定室內造型和覆飾設計方案，將外形形體上的曲線表達在主圖板上，制定室內造型和覆飾設計方案，最后協(xié)同結構設計師將造型具體體現(xiàn)在車身結構上。最后協(xié)同結構設計師將造型具體體現(xiàn)在車身結構上。汽車造型特征重點認知部位 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社3.汽車造型設計要求汽車造型設計要求 1）良好的空氣動力特性）良好的空氣動力特性 汽車具有合理的外形，可以減小空氣阻力，以改善汽車的動力性和提高燃油經(jīng)濟汽車具有合理的外形，可以減小空氣阻力，以改善汽車的動力性和提高燃油經(jīng)濟性；同性；同時具時具有良好的空氣動力穩(wěn)定性有良好的空氣動力穩(wěn)定性。2）良好的適用性）良好的適用性 按照人機工程學的原理使汽車結構合理，保證乘坐的安全性、舒適性、操作方便按照人機工程學的原理使汽車結構合理，保證乘坐的安全性、舒適性、操作方便性及視野良好等要求。性及視野良好等要求。3）應具有完美的藝術形象）應具有完美的藝術形象 汽車的藝術形象應突出國家、地域、民汽車的藝術形象應突出國家、地域、民族特族特點，如美國汽車豪華、舒適、氣派；點，如美國汽車豪華、舒適、氣派；日本汽車簡約、明快；德國汽車精良、實用等。我國汽車的藝術形象表現(xiàn)出樸實、含日本汽車簡約、明快；德國汽車精良、實用等。我國汽車的藝術形象表現(xiàn)出樸實、含蓄、大方的特點蓄、大方的特點。4）車身應具有良好的工藝性）車身應具有良好的工藝性 如合理分塊，盡量減少拉延深度，減少沖壓工序，簡化沖模結構，并使零件具有如合理分塊，盡量減少拉延深度，減少沖壓工序，簡化沖模結構，并使零件具有良好的裝焊工藝性等。良好的裝焊工藝性等。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社5）應考慮材料的裝飾效果）應考慮材料的裝飾效果 汽車車身上采用多種材料，如鋼鐵、有色金屬、玻璃、紡織品、皮革、工程塑料、汽車車身上采用多種材料，如鋼鐵、有色金屬、玻璃、紡織品、皮革、工程塑料、橡膠、木材、紙、油漆等。造型設計師應深入了解各種材料的性能、工藝方式，并橡膠、木材、紙、油漆等。造型設計師應深入了解各種材料的性能、工藝方式，并正確選用，以表現(xiàn)其裝飾效果。正確選用，以表現(xiàn)其裝飾效果。6）對造型人員的要求）對造型人員的要求 汽車造型需要多方面、多領域的知識，至少應有汽車造型需要多方面、多領域的知識，至少應有造型師、色彩花紋設計師、實物造型師、色彩花紋設計師、實物模型師、三維數(shù)字模型師和逆向工程師模型師、三維數(shù)字模型師和逆向工程師等技等技術人員組成。要求他們應具備豐富的創(chuàng)術人員組成。要求他們應具備豐富的創(chuàng)造性、卓越的實施表現(xiàn)能力造性、卓越的實施表現(xiàn)能力、寬、寬廣的知識面、良好的協(xié)作廣的知識面、良好的協(xié)作精神、人精神、人共事的能共事的能力等。力等。各汽車制造公司之間的競爭，汽車一般每年都有局部改進。各汽車制造公司之間的競爭，汽車一般每年都有局部改進。轎車車身每隔轎車車身每隔36年年即進行全部更新?lián)Q型即進行全部更新?lián)Q型(貨車每隔貨車每隔810年年)。車身造型必須充分考慮實際使用價值和滿。車身造型必須充分考慮實際使用價值和滿足人們審美要求，所以車身造型的美足人們審美要求，所以車身造型的美學是學是以汽車特定的使用功能、生產(chǎn)工藝和車身以汽車特定的使用功能、生產(chǎn)工藝和車身一定結構型式為基礎而表現(xiàn)的。一定結構型式為基礎而表現(xiàn)的。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 5.2 5.2 汽車空氣動力學基本知識汽車空氣動力學基本知識 當汽車向前行駛時，與空氣產(chǎn)生復雜的相互作用，需要承受很大的氣動力作當汽車向前行駛時，與空氣產(chǎn)生復雜的相互作用，需要承受很大的氣動力作用，特別是高速行駛的轎車，氣流對轎車的行駛狀態(tài)將產(chǎn)生極大的影響。用，特別是高速行駛的轎車，氣流對轎車的行駛狀態(tài)將產(chǎn)生極大的影響。汽車汽車的空氣動力學特性主要取決于車身造型的空氣動力學特性主要取決于車身造型。汽車造型與空氣動力學的關系，將直。汽車造型與空氣動力學的關系，將直接影響汽車的下列因素：接影響汽車的下列因素：(1)(1)車速；車速；(3)(3)高速行駛的穩(wěn)定性；高速行駛的穩(wěn)定性；(3)(3)在側風作用下，直線行駛的穩(wěn)定性；在側風作用下，直線行駛的穩(wěn)定性；(4)(4)空氣噪音的干擾；空氣噪音的干擾；(5)(5)汽車表面的泥塵污染。汽車表面的泥塵污染。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社5.2.1 汽車汽車空氣動力學的研究內容空氣動力學的研究內容 汽車空氣動力學主要是應用流體力學的知識，研究汽車行駛時，即與空氣產(chǎn)生汽車空氣動力學主要是應用流體力學的知識，研究汽車行駛時，即與空氣產(chǎn)生相對運動時，汽車周圍的空氣流動情況和空氣對汽車的作相對運動時，汽車周圍的空氣流動情況和空氣對汽車的作用力，以用力，以及汽及汽車外車外部形部形狀對空氣流動和空氣動力的影響。狀對空氣流動和空氣動力的影響。汽車空氣動力學研究的重要手段是汽車空氣動力學研究的重要手段是風洞試驗風洞試驗，在原理、方法上和航空、船舶、，在原理、方法上和航空、船舶、火火車的車的空氣動力學風洞試驗有很空氣動力學風洞試驗有很多相多相似之處。似之處。例如在研究空氣動力、壓強場和流場顯示方面有非常相近之處。但是汽車是在例如在研究空氣動力、壓強場和流場顯示方面有非常相近之處。但是汽車是在地面上行駛的鈍頭體，氣動特性介于銳邊的平板和流線體之間，且行駛狀況異常地面上行駛的鈍頭體，氣動特性介于銳邊的平板和流線體之間，且行駛狀況異常復雜，因而，汽車空氣動力學有別于上述分支學科，有其自身的特點。復雜，因而，汽車空氣動力學有別于上述分支學科，有其自身的特點。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社氣動阻力氣動阻力(Drag-Force)（即空氣阻力）（即空氣阻力）氣動側向力氣動側向力(Side Force)氣動升力氣動升力(Lift-Force)側傾力矩側傾力矩Mx俯仰力矩俯仰力矩My橫擺力矩橫擺力矩Mz 5.2.2 汽車的空氣動力汽車的空氣動力 汽車在行駛時，車身外表面會受到汽車在行駛時，車身外表面會受到空氣阻力、升力和側向力空氣阻力、升力和側向力，這三種壓力合成，這三種壓力合成得到作用于汽車上的合力，稱為氣動力。得到作用于汽車上的合力，稱為氣動力。氣氣動阻力動阻力、側、側向力向力和升和升力分別是力分別是沿沿X、Y、Z軸三軸三個坐標方向的分力，其個坐標方向的分力，其實際作用點實際作用點分別是汽車正面、側面和水平面的風壓中心分別是汽車正面、側面和水平面的風壓中心，即正投影、側投影與水平投影的形心。，即正投影、側投影與水平投影的形心。一般情況下，這一般情況下，這三個形心相互不重合三個形心相互不重合，與車輛的重心也不重合與車輛的重心也不重合。這。這三個三個力則會力則會產(chǎn)產(chǎn)生生以以汽車重心為原汽車重心為原點圍繞三點圍繞三個坐標軸的三個力個坐標軸的三個力矩。矩。作用在汽車上的氣動力和氣動力矩與汽車性能密切相關。氣動阻力直接影響轎車作用在汽車上的氣動力和氣動力矩與汽車性能密切相關。氣動阻力直接影響轎車加速性和燃油消耗率；氣動側向力、升力和橫擺力矩直接影響汽車的穩(wěn)定性和直線加速性和燃油消耗率；氣動側向力、升力和橫擺力矩直接影響汽車的穩(wěn)定性和直線行駛能力，影響汽車的操縱性能，從而影響行駛安全性。行駛能力，影響汽車的操縱性能，從而影響行駛安全性。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社1.氣動阻力（即空氣阻力）和空氣阻力系數(shù)氣動阻力（即空氣阻力）和空氣阻力系數(shù) 車速與阻力的關系車速與阻力的關系 當汽車速度達到當汽車速度達到6070km/h時，時，空氣阻力將逐漸增大，超過空氣阻力將逐漸增大，超過100km/h時，功率幾乎全部消耗時，功率幾乎全部消耗在克服空氣阻力上了在克服空氣阻力上了。當一輛轎車以當一輛轎車以80公里小時的公里小時的時速前進時，有時速前進時，有60的油耗是的油耗是用來克服風阻的。用來克服風阻的。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社汽車空氣阻力系數(shù)汽車空氣阻力系數(shù)用于描述汽車空氣動力學特性的系數(shù)，也稱為風阻系用于描述汽車空氣動力學特性的系數(shù)，也稱為風阻系數(shù)，用數(shù)，用 表示，是評價車身外形空氣動力特性的重要指標表示，是評價車身外形空氣動力特性的重要指標。汽汽車車的空氣阻力；的空氣阻力；空氣密度；空氣密度；氣流速度氣流速度(相當于汽相當于汽車車行行駛駛速度速度)；汽汽車車的迎的迎風風面面積積，即正面投影面，即正面投影面積積，該該面面積積包括包括汽汽車車底部零件及底部零件及輪輪胎的前胎的前視視投影面投影面積積。空氣阻力系數(shù)與空氣阻力成正比空氣阻力系數(shù)與空氣阻力成正比，空氣阻力愈大，空氣阻力系數(shù)愈大；，空氣阻力愈大，空氣阻力系數(shù)愈大；與汽車的與汽車的迎風面積成反比迎風面積成反比，還，還與汽車行駛速度和空氣密度有關。因此，減小汽車的迎風面與汽車行駛速度和空氣密度有關。因此，減小汽車的迎風面積可以減小空氣阻力。積可以減小空氣阻力。從汽車正從汽車正面看，首當其沖是降低汽車的高度面看，首當其沖是降低汽車的高度。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社年份年份190019001910191019201920現(xiàn)現(xiàn)代代車車高高/m/m2.72.72.42.41.91.91.41.4車身高度變化情況車身高度變化情況 目前市場上主流的中級轎車風阻系數(shù)目前市場上主流的中級轎車風阻系數(shù) 車車型型三菱三菱翼神翼神本田本田思域思域馬馬自自達達A3A3福特福福特福克斯克斯榮威榮威550550速速騰騰標標致致307307風風阻阻系數(shù)系數(shù)0.290.290.290.290.310.310.310.310.30.30.320.320.330.33 試試驗表明，空氣阻力系數(shù)每下降驗表明，空氣阻力系數(shù)每下降10，燃油就可節(jié)省，燃油就可節(jié)省7左右。曾有人對兩種相同質量，相同尺寸，但具有不左右。曾有人對兩種相同質量，相同尺寸，但具有不同空氣阻力系數(shù)同空氣阻力系數(shù)(分別是分別是0.44和和0.25)的轎車進行比較，的轎車進行比較，以每小時以每小時88公里的時速行駛了公里的時速行駛了100公里，燃油消耗后者公里，燃油消耗后者比前者節(jié)約了比前者節(jié)約了1.7公升。公升。車高與車速的關系車高與車速的關系 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社作用在汽車車身上的空氣阻力一般可分成作用在汽車車身上的空氣阻力一般可分成5個分力：形狀阻力、表面摩擦阻力、誘個分力：形狀阻力、表面摩擦阻力、誘導阻力、干擾阻力和內部阻力。導阻力、干擾阻力和內部阻力。1）形狀阻力：）形狀阻力：轎車前部的正壓力和車身后部的負壓力所產(chǎn)生的壓力差而引起的阻轎車前部的正壓力和車身后部的負壓力所產(chǎn)生的壓力差而引起的阻力力，約占整個空氣阻力的約占整個空氣阻力的60%。典型的靜態(tài)壓力分布及壓力系數(shù)的變化情況典型的靜態(tài)壓力分布及壓力系數(shù)的變化情況 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社2）表面摩擦阻力）表面摩擦阻力：空氣流經(jīng)汽車表面時會產(chǎn)生摩擦力，這個分力通常稱為表空氣流經(jīng)汽車表面時會產(chǎn)生摩擦力，這個分力通常稱為表面阻力，即表層摩擦力。轎車的摩擦阻力約占整個空氣阻力的面阻力，即表層摩擦力。轎車的摩擦阻力約占整個空氣阻力的9%。它取決于。它取決于車身表面的面積和光滑程度。車身表面的面積和光滑程度。3）誘導阻力）誘導阻力：汽車在高速行駛中，由于車身上下兩表面的氣流壓力不同，下汽車在高速行駛中，由于車身上下兩表面的氣流壓力不同，下面所受的氣流壓力比上面大，這種壓力差必然會產(chǎn)生一種向上的升力，汽車的面所受的氣流壓力比上面大，這種壓力差必然會產(chǎn)生一種向上的升力，汽車的升力并非完全垂直于其運動方向升力并非完全垂直于其運動方向，其縱向水平分力稱為誘導阻力其縱向水平分力稱為誘導阻力，車速越快，車速越快，壓力差越大，升力就越大，誘導阻力也越大。轎車的誘導阻力約占整個空氣阻壓力差越大，升力就越大，誘導阻力也越大。轎車的誘導阻力約占整個空氣阻力的力的5%7%。為了減小誘導阻力，就必須減小升力。為了減小誘導阻力，就必須減小升力。4）干擾阻力）干擾阻力：由車身表面突起物引起的氣流相互干擾而產(chǎn)生的阻力。產(chǎn)生這由車身表面突起物引起的氣流相互干擾而產(chǎn)生的阻力。產(chǎn)生這種阻力的構件主要有車輪、車輪罩、后視鏡、門把手、排水槽、雨刷器和前牌種阻力的構件主要有車輪、車輪罩、后視鏡、門把手、排水槽、雨刷器和前牌照等。轎車的誘導阻力約占整個空氣阻力的照等。轎車的誘導阻力約占整個空氣阻力的15%。5）內部阻力）內部阻力：內部阻力又稱為內循環(huán)阻力，是由轎車發(fā)動機冷卻系、車室內內部阻力又稱為內循環(huán)阻力，是由轎車發(fā)動機冷卻系、車室內通風等氣流經(jīng)車體內部時所造成的阻力，一般約為空氣阻力的通風等氣流經(jīng)車體內部時所造成的阻力，一般約為空氣阻力的10%13%。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社車身前部形狀的改變引起的阻力下降車身前部形狀的改變引起的阻力下降 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社5.2.3 空氣阻力空氣阻力與其他因素的關系與其他因素的關系1）與）與車速的關系車速的關系 研究表明，汽車行駛時受到的空氣阻力與風阻系數(shù)、正研究表明，汽車行駛時受到的空氣阻力與風阻系數(shù)、正面投影面面投影面積和車速的積和車速的平方成平方成正比。一正比。一輛時輛時速速193km的的轎車所受到的空氣阻力是一輛時轎車所受到的空氣阻力是一輛時速速96.5km的的轎車的轎車的4倍。倍。2）與加速性能的關系）與加速性能的關系 減小空氣阻力和轎車的重力，可以提高轎車的加速性能，同時，轎車的加速減小空氣阻力和轎車的重力，可以提高轎車的加速性能，同時，轎車的加速能力還與行駛速度有關。當轎車從靜止開始行駛時，其加速度可能為最大；能力還與行駛速度有關。當轎車從靜止開始行駛時，其加速度可能為最大；而當達到最大車速時，加速能力將大為降低。這是因為車速增加使空氣阻力而當達到最大車速時，加速能力將大為降低。這是因為車速增加使空氣阻力大大增加，從而導致加速能力下降。大大增加，從而導致加速能力下降。3）與燃油消耗量的關系）與燃油消耗量的關系 汽車空氣阻力是由發(fā)動機所產(chǎn)生的牽引力來克服的。若能減小空氣阻力，就汽車空氣阻力是由發(fā)動機所產(chǎn)生的牽引力來克服的。若能減小空氣阻力，就可減小發(fā)動機所需功率，從而減小汽車的耗油量。若轎車做勻速直線行駛時，可減小發(fā)動機所需功率，從而減小汽車的耗油量。若轎車做勻速直線行駛時，則百千米油耗為則百千米油耗為 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社行駛100km所消耗的功率kwh 發(fā)動機相應工況的有效油耗量，單位g（kwh）燃油的密度。汽油為0.710.73kg/L，柴油為0.810.82kg/L 實際上，實際上，空氣阻力對燃油消耗量的影響與轎車類型、發(fā)動機特性、車速、空氣阻力對燃油消耗量的影響與轎車類型、發(fā)動機特性、車速、道路狀況和使用情況等因素有關道路狀況和使用情況等因素有關，并不能簡單地用上述公式計算。試驗表明，并不能簡單地用上述公式計算。試驗表明,空氣阻力系數(shù)每降低空氣阻力系數(shù)每降低10%,燃油節(jié)省燃油節(jié)省7%左右。對兩種相同質量，相同尺寸，但左右。對兩種相同質量，相同尺寸，但具有不同空氣阻力系數(shù)具有不同空氣阻力系數(shù)(分別是分別是0.44 和和0.25)的轎車進行比較，以的轎車進行比較，以88 km/h 的時的時速行駛了速行駛了100 km，燃油消耗后者比前者節(jié)約了，燃油消耗后者比前者節(jié)約了1.7 L。奧迪。奧迪100轎車的試驗數(shù)轎車的試驗數(shù)據(jù)表明，空氣阻力系數(shù)值從據(jù)表明，空氣阻力系數(shù)值從0.42降低為降低為0.30，混合循環(huán)時，燃油經(jīng)濟性可以改，混合循環(huán)時，燃油經(jīng)濟性可以改善善9%左右；若以左右；若以150km/h行駛時，燃油經(jīng)濟性則可改善行駛時，燃油經(jīng)濟性則可改善25%。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社2.升力升力 根根據(jù)流據(jù)流體力學原理，當流體體力學原理，當流體運動速度高運動速度高時，其時，其密度低密度低、壓壓力小力?。欢?；而當流體速當流體速度低時，其密度高、壓力大。飛機就是利用這個原理獲得了上升的空氣壓力。度低時，其密度高、壓力大。飛機就是利用這個原理獲得了上升的空氣壓力。汽車底面大都是不平整、不光滑的，汽車底部產(chǎn)生的渦流以及氣流在底面形汽車底面大都是不平整、不光滑的，汽車底部產(chǎn)生的渦流以及氣流在底面形成的附面層，嚴重阻礙著底部氣流的流動，底部氣流受阻塞使得壓力升高，形成的附面層，嚴重阻礙著底部氣流的流動，底部氣流受阻塞使得壓力升高，形成對汽車的升力作用。成對汽車的升力作用。流經(jīng)汽車上表面的氣流流速往往大于流經(jīng)底部的氣流流流經(jīng)汽車上表面的氣流流速往往大于流經(jīng)底部的氣流流速速，產(chǎn)生的，產(chǎn)生的壓力差壓力差使之有一個由下向上的力，這就是升力。使之有一個由下向上的力，這就是升力。汽車的截面形狀與飛機機翼有相近之處，但是同樣的效應放到汽車上則會產(chǎn)汽車的截面形狀與飛機機翼有相近之處，但是同樣的效應放到汽車上則會產(chǎn)生不利影響。轎車的升力會降低輪胎的附著力，從而影響轎車的驅動力、操縱生不利影響。轎車的升力會降低輪胎的附著力，從而影響轎車的驅動力、操縱性和穩(wěn)定性。性和穩(wěn)定性。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 轎車的升力并非完全垂直于轎車的運動方向轎車的升力并非完全垂直于轎車的運動方向，升力與車速有關，隨著車升力與車速有關，隨著車速的增加而上升。速的增加而上升。如某轎車以如某轎車以160km/h的速度行駛時，前軸上所受的速度行駛時，前軸上所受的升的升力占力占轎車質量的轎車質量的20%25%。這將大大降低前輪與地面間的附著力，重量輕特別。這將大大降低前輪與地面間的附著力，重量輕特別是重心靠后的轎車，對前端的升力尤其敏感是重心靠后的轎車，對前端的升力尤其敏感。由。由于前輪失去附著重量，使轎于前輪失去附著重量，使轎車有可能失去控制。尤其在轉彎時或受到側面來的陣風作用時，轎車失控的車有可能失去控制。尤其在轉彎時或受到側面來的陣風作用時，轎車失控的險情會更大。因此，險情會更大。因此，從安全角度考慮，減小升力比降低空氣阻力更為重要。從安全角度考慮，減小升力比降低空氣阻力更為重要。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 升力與車身形狀有關升力與車身形狀有關，通常用，通常用中線和迎角中線和迎角來說明二者的關系。轎車各橫來說明二者的關系。轎車各橫截面的形心的連線稱為中線，中線的最前端和最后端分別稱為前緣和后緣。截面的形心的連線稱為中線，中線的最前端和最后端分別稱為前緣和后緣。前緣與后緣的連線稱為弦。弦與轎車前進方向的夾角稱為迎角。一般規(guī)定前緣與后緣的連線稱為弦。弦與轎車前進方向的夾角稱為迎角。一般規(guī)定前高后低的弦線，其迎角為正，反之為負。前高后低的弦線，其迎角為正，反之為負。正迎角時，迎角越大升力越大正迎角時，迎角越大升力越大，因此，為了減小升力，應設法減小迎角，因此，為了減小升力，應設法減小迎角，盡量使迎角為負值。這也是現(xiàn)代轎車前低后高減小升力的原因。前部低矮盡量使迎角為負值。這也是現(xiàn)代轎車前低后高減小升力的原因。前部低矮而尾部肥厚上翹的轎車造型，可以獲得較大的負迎角，從而減小升力。而尾部肥厚上翹的轎車造型，可以獲得較大的負迎角，從而減小升力。迎角的意義 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社3.側向力側向力 汽車在行駛過程中，常會遇到橫向風，車身會受到側向力、側傾力矩的作用。汽車在行駛過程中，常會遇到橫向風，車身會受到側向力、側傾力矩的作用。側向力可使汽車方向盤抖動，使汽車直線行駛穩(wěn)定性降低，嚴重時甚至會使汽側向力可使汽車方向盤抖動，使汽車直線行駛穩(wěn)定性降低，嚴重時甚至會使汽車失去控制而造成事故。車失去控制而造成事故。實驗表明，風壓中心的位置對轎車的空氣動力穩(wěn)定性影響較大。如實驗表明，風壓中心的位置對轎車的空氣動力穩(wěn)定性影響較大。如風壓中心風壓中心在質心之后，則側向力產(chǎn)生的橫擺力矩在質心之后，則側向力產(chǎn)生的橫擺力矩Mz會削弱側向風的作用，使轎車趨于穩(wěn)會削弱側向風的作用，使轎車趨于穩(wěn)定定。流線型越好的轎車，風壓中心越靠近前部流線型越好的轎車，風壓中心越靠近前部。這也是甲殼蟲轎車。這也是甲殼蟲轎車(風壓中心較靠風壓中心較靠前前)存在橫向不穩(wěn)定現(xiàn)象的原因。因此，存在橫向不穩(wěn)定現(xiàn)象的原因。因此，轎車在造型設計時，應盡量減小轎車前轎車在造型設計時，應盡量減小轎車前部的側面投影面積，同時增加尾部的側面投影面積，使風壓中心靠近后軸部的側面投影面積，同時增加尾部的側面投影面積，使風壓中心靠近后軸。近年來開發(fā)的低矮轎車、圓形轎車車身，對減小側向力有一定能夠效果。近年來開發(fā)的低矮轎車、圓形轎車車身，對減小側向力有一定能夠效果。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 研究汽車的氣動造型問題，僅知道作用在汽車上的氣動力和氣動力矩是不夠的，研究汽車的氣動造型問題，僅知道作用在汽車上的氣動力和氣動力矩是不夠的，因為它們與流過汽車表面氣流的流動過程直接相關。因此，通常還要研究空氣在汽因為它們與流過汽車表面氣流的流動過程直接相關。因此，通常還要研究空氣在汽車周圍流動的物理特性，即汽車流譜問題及表面壓強分布，了解車周圍流動的物理特性，即汽車流譜問題及表面壓強分布，了解汽車表面氣流的流汽車表面氣流的流動機制，以及氣流的分離和尾流動機制，以及氣流的分離和尾流等情況，以利于對氣動現(xiàn)象與機理的分析，以便于等情況，以利于對氣動現(xiàn)象與機理的分析，以便于改進車身造型。改進車身造型。5.2.4 空氣空氣在汽車周圍流動的物理特性在汽車周圍流動的物理特性 1.空氣空氣的黏滯的黏滯現(xiàn)象現(xiàn)象 當當汽車在空氣場中運動時，汽車表面與其相鄰的空氣粒子之間像有無數(shù)只小鉤子汽車在空氣場中運動時，汽車表面與其相鄰的空氣粒子之間像有無數(shù)只小鉤子在相互牽扯，與汽車表面接觸的氣體將受到該表面的阻滯，使相對速度變在相互牽扯，與汽車表面接觸的氣體將受到該表面的阻滯，使相對速度變?yōu)榱?，稱為零，稱為為黏滯現(xiàn)象黏滯現(xiàn)象。鄰近該表面的空氣層也鄰近該表面的空氣層也被黏滯被黏滯摩擦力所阻滯，其相對速度隨著摩擦力所阻滯，其相對速度隨著與汽車表與汽車表面距離的面距離的變化而變化。變化而變化。距距離汽車表離汽車表面越近，空氣粒子的運動面越近，空氣粒子的運動受黏滯受黏滯性的影響越大，氣流速度性的影響越大，氣流速度也越慢也越慢。隨著距離的增加，空氣粒子。隨著距離的增加，空氣粒子受黏滯受黏滯性影響的程度逐漸減小性影響的程度逐漸減小，運，運動得也更快。動得也更快。當與汽車表面距離超過一定數(shù)值時，空氣粒子的運動幾乎不再當與汽車表面距離超過一定數(shù)值時，空氣粒子的運動幾乎不再受黏滯受黏滯性的影響，其性的影響，其速度與外部氣流的速度相等。速度與外部氣流的速度相等。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 附附面層內的速度分布面層內的速度分布 附面層：附面層：圍繞著運動物體的一個相對薄的空氣層內，氣流速度有著急劇的變化，存在圍繞著運動物體的一個相對薄的空氣層內，氣流速度有著急劇的變化，存在著速度著速度梯度，該梯度，該氣流層稱為附面層。氣流層稱為附面層。層流層流:當附面層內的氣流相對運動速當附面層內的氣流相對運動速度變度變化相差不大時，該層內氣流能夠保持化相差不大時，該層內氣流能夠保持平行，平行，相相對運動的狀態(tài)不變對運動的狀態(tài)不變，這，這一邊界層稱為層流。一邊界層稱為層流。湍流湍流:當氣流的相對運動速當氣流的相對運動速度變化較大時，度變化較大時，各層之間的氣流分子出現(xiàn)跨層運動，層流各層之間的氣流分子出現(xiàn)跨層運動，層流形式被破壞，形成湍流。湍流對運動物體表面的黏滯阻力比層流更形式被破壞，形成湍流。湍流對運動物體表面的黏滯阻力比層流更大。大。汽車表面實際上由湍流附面層所覆蓋。汽車表面實際上由湍流附面層所覆蓋。轎車表面的附面層轎車表面的附面層 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 黏滯黏滯阻力的大小與汽阻力的大小與汽車外車外形有關形有關。如果表面平整光滑，沒有局部的凹凸變化，。如果表面平整光滑，沒有局部的凹凸變化，則有助于空氣分子順利以層流的形式滑過。車身表面任何小的凹凸變化則有助于空氣分子順利以層流的形式滑過。車身表面任何小的凹凸變化如后如后視鏡等視鏡等都會形成都會形成湍流，從湍流，從而形成較大的黏滯阻力。而形成較大的黏滯阻力。2汽車周圍的流譜汽車周圍的流譜 汽車表面空氣的流動情況可在風洞中用在汽車表面粘貼汽車表面空氣的流動情況可在風洞中用在汽車表面粘貼絲線（絲線（絲帶法絲帶法）的）的方法方法進行進行觀察；汽觀察；汽車整體的流露通常在煙風洞中進行車整體的流露通常在煙風洞中進行觀察（觀察（煙流法煙流法），），這種風洞按一定這種風洞按一定要求釋放煙流，由煙流流過汽車或模型的過程，可以清晰地觀察到氣流流過汽車完要求釋放煙流，由煙流流過汽車或模型的過程，可以清晰地觀察到氣流流過汽車完整的圖象。整的圖象。風洞中得到的轎車流譜 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 2）汽車尾部流譜）汽車尾部流譜 尾流：尾流：當氣流沿著汽車表面流動到尾部時，氣當氣流沿著汽車表面流動到尾部時，氣流分離而形成尾隨在轎車后面的尾流。流分離而形成尾隨在轎車后面的尾流。尾流中主要是負壓，好像作用于汽車后截面尾流中主要是負壓，好像作用于汽車后截面上的吸力，從而產(chǎn)生運動阻力。上的吸力，從而產(chǎn)生運動阻力。設計時，應設設計時，應設法減小截面面積，以減小尾流負壓，從而減小法減小截面面積，以減小尾流負壓，從而減小車身運動阻力。車身運動阻力。良好的車身造型設計，首先應良好的車身造型設計，首先應避免尾流渦旋造成對路面過大的紊流，以減少避免尾流渦旋造成對路面過大的紊流，以減少塵土飛揚；其次，應考慮引導氣流對后窗玻璃塵土飛揚；其次，應考慮引導氣流對后窗玻璃等部位有一定的沖刷作用，以防止塵土沉積。等部位有一定的沖刷作用，以防止塵土沉積。a)尾流導致后窗易塵土沉積尾流導致后窗易塵土沉積 b)尾流沖刷后窗沉積的塵土尾流沖刷后窗沉積的塵土1）汽車前部流譜）汽車前部流譜汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社“直角后背直角后背”大規(guī)模氣流分離和大規(guī)模氣流分離和“斜背斜背”漩渦的生成漩渦的生成3）汽車底部的流譜）汽車底部的流譜 汽車底部大汽車底部大都不都不平整、不平整、不光滑，光滑，汽車底部產(chǎn)生的渦流以及氣流在底面形成的附面汽車底部產(chǎn)生的渦流以及氣流在底面形成的附面層和地面產(chǎn)生的次生地面附面層，嚴重阻礙著底部氣流的流動層和地面產(chǎn)生的次生地面附面層，嚴重阻礙著底部氣流的流動。底部氣流受阻塞使底部氣流受阻塞使得壓力升高，形成對汽車的升力作用得壓力升高，形成對汽車的升力作用。汽車在行駛時，由于汽車底部和地面之間氣流的粘滯和干擾，在底部形成一種相汽車在行駛時，由于汽車底部和地面之間氣流的粘滯和干擾，在底部形成一種相當復雜的、強烈的渦旋（即湍流），對汽車的氣動力影響很大。當復雜的、強烈的渦旋（即湍流），對汽車的氣動力影響很大。汽車底部流譜的影響因素：汽車底部流譜的影響因素：1）汽車底部與地面的距離；）汽車底部與地面的距離；2）車身造型以及汽車長度、）車身造型以及汽車長度、寬度和高度之比；寬度和高度之比；3）底部的平整光滑程度；）底部的平整光滑程度；4）地板的縱向和橫向曲率。）地板的縱向和橫向曲率。具有光滑底部的轎車，由于其底部減少了湍急的氣流和摩擦損失，所以空氣阻力具有光滑底部的轎車，由于其底部減少了湍急的氣流和摩擦損失，所以空氣阻力將隨離地間隙的增加而減小。轎車地板的合理造型，力求使氣流通暢，將有助于降低將隨離地間隙的增加而減小。轎車地板的合理造型，力求使氣流通暢，將有助于降低氣動阻力和升力。實際上，車身底部由于底盤傳動機構、發(fā)動機底部以及其他機構在氣動阻力和升力。實際上，車身底部由于底盤傳動機構、發(fā)動機底部以及其他機構在底部外露，故很難實現(xiàn)使底部平順。底部外露，故很難實現(xiàn)使底部平順。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社4）汽車側面的流譜）汽車側面的流譜一般情況下，汽車頂蓋上的氣流速度高于底部氣流的流速，而壓力則一般情況下，汽車頂蓋上的氣流速度高于底部氣流的流速，而壓力則低于底部。因此，底部高壓區(qū)的空氣會從底部流出經(jīng)過兩個側面向上運動。低于底部。因此，底部高壓區(qū)的空氣會從底部流出經(jīng)過兩個側面向上運動。該氣流與迎面來的氣流相互作用，會產(chǎn)生旋轉的氣流運動，即渦流。一部分該氣流與迎面來的氣流相互作用，會產(chǎn)生旋轉的氣流運動，即渦流。一部分渦流貼附著車身側面，另一部分則隨氣流向后延伸，呈螺旋狀拖在汽車后面渦流貼附著車身側面，另一部分則隨氣流向后延伸，呈螺旋狀拖在汽車后面形成尾渦形成尾渦。同時，前風窗前的氣流分離區(qū)存在的渦流擴展到前風窗兩側邊緣，又同時，前風窗前的氣流分離區(qū)存在的渦流擴展到前風窗兩側邊緣，又沿車身兩側一直延伸到汽車尾部，尾部的氣流分離區(qū)也可能產(chǎn)生渦流，并延沿車身兩側一直延伸到汽車尾部，尾部的氣流分離區(qū)也可能產(chǎn)生渦流，并延伸到尾流中。這兩對尾流在車尾部合伸到尾流中。這兩對尾流在車尾部合成一對使成一對使汽車阻力增加。汽車阻力增加。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社3.汽汽車內車內部氣流與表面壓強分布部氣流與表面壓強分布 轎車的轎車的內部氣流包括車室內部的通風氣流、發(fā)動機冷卻散熱的氣流內部氣流包括車室內部的通風氣流、發(fā)動機冷卻散熱的氣流。由于車室。由于車室內部通風僅引入少量氣體，因此動量損失較小，從空氣動力學流譜的觀點考慮，可內部通風僅引入少量氣體，因此動量損失較小，從空氣動力學流譜的觀點考慮，可以忽略不計。而發(fā)動機冷卻散熱氣流相當大，氣流通過散熱器后，紊亂曲折地流過以忽略不計。而發(fā)動機冷卻散熱氣流相當大，氣流通過散熱器后，紊亂曲折地流過發(fā)動機和其他機件，最后從位于汽車底部的一系列開口處擴散到外面。由于冷卻系發(fā)動機和其他機件，最后從位于汽車底部的一系列開口處擴散到外面。由于冷卻系的氣流導腔不規(guī)則，各類拐角、障礙使流動方向較多地發(fā)生突然改變，摩擦和動量的氣流導腔不規(guī)則，各類拐角、障礙使流動方向較多地發(fā)生突然改變，摩擦和動量損失相當大，實際上造成了一個附加的損失相當大，實際上造成了一個附加的“內部氣流阻力內部氣流阻力”。例如，前置發(fā)動機可以較好地利用轎車前部氣流來散熱。冷卻氣流可以從前圍面例如，前置發(fā)動機可以較好地利用轎車前部氣流來散熱。冷卻氣流可以從前圍面罩的格柵、保險杠上部與格柵下條之間的間隙，以及保險杠上的開口或保險杠下部罩的格柵、保險杠上部與格柵下條之間的間隙，以及保險杠上的開口或保險杠下部的間隙中進入。通常前圍面罩格柵處的氣流速度較弱，保險杠下部氣流速度最強。的間隙中進入。通常前圍面罩格柵處的氣流速度較弱，保險杠下部氣流速度最強。特別在高速行駛時，該處氣流對冷卻發(fā)動機效果最好。而后置發(fā)動機應加大風扇功特別在高速行駛時，該處氣流對冷卻發(fā)動機效果最好。而后置發(fā)動機應加大風扇功率，強制氣流通過散熱器來散熱。率，強制氣流通過散熱器來散熱。研究車內氣流的目的研究車內氣流的目的在于如何恰當?shù)匾M外部氣流以最有效地完成冷卻、通風后在于如何恰當?shù)匾M外部氣流以最有效地完成冷卻、通風后再排出車外，并使氣流的進出對整車氣動性能的影響最小。再排出車外，并使氣流的進出對整車氣動性能的影響最小。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社轎車的內部氣流與表面壓強分布轎車的內部氣流與表面壓強分布 轎車車內空氣的流向轎車車內空氣的流向 貨車駕駛室換氣情況貨車駕駛室換氣情況 不同車身的表面壓強分布不同車身的表面壓強分布進氣口開設在側面進氣口開設在側面 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社5.3 空氣動力特性在車身造型設計中的應用空氣動力特性在車身造型設計中的應用 實際物體周圍的空氣流譜受到數(shù)不清的因素的影響，實際物體周圍的空氣流譜受到數(shù)不清的因素的影響，使汽使汽車空氣動力學至今車空氣動力學至今還是一門以風洞實驗為基礎的經(jīng)驗性學科，其合理應用是通過測定空氣動力系還是一門以風洞實驗為基礎的經(jīng)驗性學科，其合理應用是通過測定空氣動力系數(shù)，比較并分析車身周圍氣流的流譜來進行的。逐步改善氣流狀態(tài)使之逼近理數(shù)，比較并分析車身周圍氣流的流譜來進行的。逐步改善氣流狀態(tài)使之逼近理想的造型，以減小空氣阻力，降低升力，減少渦流的產(chǎn)生與發(fā)展，控制氣流，想的造型，以減小空氣阻力，降低升力，減少渦流的產(chǎn)生與發(fā)展，控制氣流，降低泥污噴濺的程度。降低泥污噴濺的程度。影響空氣動力特性的主要參數(shù)：影響空氣動力特性的主要參數(shù)：（1）位置參數(shù)：迎角、）位置參數(shù)：迎角、側偏角側偏角和離地間隙。和離地間隙。（2）形狀參數(shù)：車身前部、側部、后部）形狀參數(shù)：車身前部、側部、后部等部等部位特定形位特定形狀。狀。注：注：質心側偏角質心側偏角：汽車質心側偏角是汽車縱向與運動方向，即與汽車旋轉圓切線的夾角。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社車身空氣動力性優(yōu)化設計內容：車身空氣動力性優(yōu)化設計內容：1）光順車身表面的曲線形狀，消除或延遲空氣附面層剝離和渦流的產(chǎn)生。）光順車身表面的曲線形狀，消除或延遲空氣附面層剝離和渦流的產(chǎn)生。調調整迎面和背面的傾斜角度，使車頭、前窗和后窗等造型的傾斜角有整迎面和背面的傾斜角度，使車頭、前窗和后窗等造型的傾斜角有利于減小阻力和升力的產(chǎn)生。利于減小阻力和升力的產(chǎn)生。2）減少凸起物，形成平滑表面。）減少凸起物，形成平滑表面。3）設計空氣動力附件，有效引導氣流，這是改善和控制車身周圍流譜的）設計空氣動力附件，有效引導氣流，這是改善和控制車身周圍流譜的有效措施。有效措施。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社5.3.1 5.3.1 車身車身外形設計的局部優(yōu)化外形設計的局部優(yōu)化 l 車身前端形狀的最佳化車身前端形狀的最佳化 不同剖面的前保險杠前方形成的氣流阻滯區(qū) l 車頭部分形狀的最佳化車頭部分形狀的最佳化 l 前窗傾角的最佳化前窗傾角的最佳化前風窗傾斜（以前風窗下沿為基點）與水平線的夾角為2530時，風阻系數(shù)最低。傾角為負，有利于氣流通過；傾角為負，有利于氣流通過；傾角為正，易造成氣流阻滯而傾角為正，易造成氣流阻滯而使阻力和升力增加。使阻力和升力增加。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社l 車身側面形狀的最車身側面形狀的最佳化佳化前支柱型式對側部渦流的影響前支柱型式對側部渦流的影響 使輪使輪口外部拱起口外部拱起，形成正壓，形成正壓，可控可控制輪口內氣流對側面平制輪口內氣流對側面平順氣流的干擾順氣流的干擾 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社l 頂蓋外形的優(yōu)化頂蓋外形的優(yōu)化 現(xiàn)代轎車的頂蓋一般設計成較平滑、向上鼓的外形，氣流可以較平順地流過車現(xiàn)代轎車的頂蓋一般設計成較平滑、向上鼓的外形，氣流可以較平順地流過車頂，外形表面不易產(chǎn)生渦流，并使氣動阻力系數(shù)降低，但轎車的正投影面積有可能頂，外形表面不易產(chǎn)生渦流，并使氣動阻力系數(shù)降低，但轎車的正投影面積有可能增加。增加。在滿足車室空間要求的同時，應選擇合適的上撓系數(shù)在滿足車室空間要求的同時，應選擇合適的上撓系數(shù) 的值。的值。轎車頂蓋外形對氣動阻力的影響轎車頂蓋外形對氣動阻力的影響 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社l 車身后部形狀的最佳化車身后部形狀的最佳化 后傾角的定義后傾角的定義后窗傾斜增加對尾流的影響后窗傾斜增加對尾流的影響 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社l 車身后部形狀的最佳化車身后部形狀的最佳化 利用后擾流板，控制車后部渦流的形成與發(fā)展，利用后擾流板，控制車后部渦流的形成與發(fā)展，“整理整理”不穩(wěn)定的渦流，不穩(wěn)定的渦流，推遲渦流產(chǎn)生或形成一定方向的小渦流，以填充后窗后部的低壓區(qū)，削減前風推遲渦流產(chǎn)生或形成一定方向的小渦流，以填充后窗后部的低壓區(qū)，削減前風窗和后窗后部分的壓力差。窗和后窗后部分的壓力差。具有后擾流板形狀的后行李箱蓋造型 頂蓋后緣導流板控制局部氣流 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社l 車身底部形狀的最佳化車身底部形狀的最佳化 車身底部平整，避免湍流和升力后翹起形狀對阻力與升力的影響 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社l 后視鏡的位置與形狀后視鏡的位置與形狀對前、側方氣流疏導的外后視鏡造型 l 進氣口和排氣口 前風窗下沿進風口 散熱器框架進風口 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社風洞試驗影響因素總結改進措施制定原有外形的空氣動力學分析5.3.25.3.2車車身外形設計的整體優(yōu)化身外形設計的整體優(yōu)化新外形確定汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 整體優(yōu)化的原則整體優(yōu)化的原則是首先確定一個符合總布置要求的低阻形體，在其是首先確定一個符合總布置要求的低阻形體，在其發(fā)展成實用化汽車的每一設計步驟中，都應嚴格保證形體光順性，使氣發(fā)展成實用化汽車的每一設計步驟中，都應嚴格保證形體光順性，使氣流不從汽車表面分離，稱之為形體最優(yōu)化。流不從汽車表面分離，稱之為形體最優(yōu)化。為了減少空氣阻力系數(shù)，現(xiàn)代轎車的外形一般用圓滑流暢的曲線去為了減少空氣阻力系數(shù)，現(xiàn)代轎車的外形一般用圓滑流暢的曲線去消隱車身上的轉折線。前圍與側圍消隱車身上的轉折線。前圍與側圍,前圍、側圍與發(fā)動機罩，后圍與側前圍、側圍與發(fā)動機罩，后圍與側圍等地方均采用圓滑過渡，發(fā)動機罩向前下傾，車尾后箱蓋短而高翹，圍等地方均采用圓滑過渡，發(fā)動機罩向前下傾，車尾后箱蓋短而高翹，后冀子板向后收縮，擋風玻璃采用大曲面玻璃，且與車頂圓滑過渡，前后冀子板向后收縮，擋風玻璃采用大曲面玻璃，且與車頂圓滑過渡，前風窗與水平面的夾角不宜超過風窗與水平面的夾角不宜超過2533，側窗與車身相平，前后燈具、，側窗與車身相平，前后燈具、門手把嵌入車體內，去掉不必要的裝飾，車身表面盡量光潔平滑，車底門手把嵌入車體內，去掉不必要的裝飾，車身表面盡量光潔平滑，車底用平整的蓋板蓋住，降低整車高度等等，這些措施均有助于減少空氣阻用平整的蓋板蓋住，降低整車高度等等，這些措施均有助于減少空氣阻力系數(shù)。力系數(shù)。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社將風阻系數(shù)做到極致的車型將風阻系數(shù)做到極致的車型汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社5.4 5.4 轎車轎車的空氣動力性試驗的空氣動力性試驗 風洞試驗風洞試驗汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社模型風洞模型風洞實車風洞實車風洞 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社空氣動力及聲學風洞的功用空氣動力及聲學風洞的功用降低汽車風阻，優(yōu)化汽車造型；測試接地負荷流場顯示，測定風壓測試側風穩(wěn)定性 空氣動力噪聲試驗 空調系統(tǒng)試驗 發(fā)動機冷卻試驗 車窗玻璃除霜去霧試驗 汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社道路試驗：道路試驗：轎車在無風的條件轎車在無風的條件下達到下達到高速，使之空檔滑行經(jīng)過水平跑道的特定路段。轎高速，使之空檔滑行經(jīng)過水平跑道的特定路段。轎車滑行的總阻力可由測得的轎車減速度求出，空氣阻力就等于總阻力減去車輪的車滑行的總阻力可由測得的轎車減速度求出，空氣阻力就等于總阻力減去車輪的滾動阻力。滾動阻力。汽車車身結構與設計多媒體教學系統(tǒng)第第5 5章章 汽車造型與空氣動力學汽車造型與空氣動力學汽車車身結構與設計汽車車身結構與設計機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社5.5 汽車汽車造型設計方法造型設計方法 汽車車身設計主要指造型設計，有傳統(tǒng)設計方法和現(xiàn)代設計方法，分汽車車身設計主要指造型設計，有傳統(tǒng)設計方法和現(xiàn)代設計方法，分為汽車外部造型設計和內飾造型設計。在計算機技術應用于造型設計之為汽車外部造型設計和內飾造型設計。在計算機技術應用于造型設計之前，傳統(tǒng)的造型設計一直是很復雜的問題。設計師通過調研采集資料信前，傳統(tǒng)的造型設計一直是很復雜的問題。設計師通過調研采集資料信息，形成造型概念后，通過繪制外形構思圖和大量創(chuàng)意設計方案繪制出息，形成造型概念后，通過繪制外形構思圖和大量創(chuàng)意設計方案繪制出車身布置圖和效果圖，再制作小比例油泥模型、全比例油泥模型，繪制車身布置圖和效果圖，再制作小比例油泥模型、全比例油泥模型，繪制總布置圖，制作車身主模型等完成汽車造型的創(chuàng)作?？偛贾脠D，制作車身主模型等完成汽車造型