汽车造型阶段的工程分析

大家是否发现这样一个现象，某个汽车厂家的概念车的造型棱角分明或大胆夸张非常的漂亮，但是量产车出来后却改动了不少，没有维持概念车的设计。这是因为概念车缺少工程的可行性分析，只是表达造型设计师的理念或意图，而量产车则需要考虑工程因素，需要把车生产出来。

汽车造型阶段考虑的工程因素主要有：尺寸，人机，法规，断面，DTS等内容。这些工程分析内容贯穿造型设计的整个阶段。造型设计一般经过如下几个阶段：效果图、CAS、油泥、A面、铣削模型。每个阶段重点分析的内容不同。在初步定义出整车尺寸后进行效果图制作，然后根据效果图画出初版CAS，这时候就需要进行人机、法规、断面等内容分析。根据分析结果，调整出新一版CAS出来。油泥造型师依据CAS刮出1：1的油泥模型出来。根据油泥模型评审结果，调整出一版A面。这时候还要进行法规、DTS等内容分析，并依据A面进行铣削模型。

一款车定义为什么类型的车，是两箱车、三箱车、多功能车、还是越野车，不同类型的车，车身的比例是不同的。还有就是定义为哪个级别的车，是A00、A0、A、B、还是C级。同一类型，但是不同级别的车，整车的尺寸也是有差异的。一般情况下是根据轴距来划分级别的，A00级别轴距小于2500mm，A0级轴距2500mm-2600mm，A级轴距2600mm-2700mm，B级轴距2700mm-2800mm，C级轴距2800mm以上。不同类型及级别的车，造成整车尺寸上的很大差异，这样就需要匹配不同大小的轮胎。如果匹配不当就会出现小脚穿大鞋，或是大脚穿小鞋的不协调现象。在造型之初，需要产品定义工程师给出初步的整车尺寸，最好能给出某款车作为标杆车。整车尺寸的定义主要是通过研究市场主流车型的尺寸，并根据发展趋势，定义出有竞争力的整车尺寸。主要尺寸包括长、宽、高、轴距、前悬、后悬等内容。造型设计师在整车尺寸的基础上进行创作设计，设计出多个方案的草图，然后再细化成效果图。多个方案效果图完成后供项目组选择，确定某个方案后，再开展下一部工作。

汽车首先是代步工具，是为人服务的，所以要满足人的使用需求，使用起来要方便、舒适等，即要满足人机工程学。首先是驾驶员的坐姿，例如轿车H点到踵点的Z向距离经验值范围是255mm -285mm。靠背角一般定义为22°-27°，躯干角一般定义为95°～99°，膝盖角定义为95°～135°，脚角一般定义为87°。人体确定后就要考虑周边的空间，比如臀部空间，肩部空间，肘部空间，以及头部空间。这些空间定义是根据市场同类车型的尺寸来定义，定义出具有竞争力的内部空间。一般要求臀部空间大于1350mm，肩部空间大于1400 mm，肘部空间大于1420 mm。头部空间H61值大于950mm。乘坐空间最能体现一个车的舒适性。同样还要考虑后排乘客的乘坐空间。这个时候就需要考虑前后排H点之间的距离。一般前后排H点距离大于800mm，这样乘坐比较舒适。空间定义好后要考虑操纵与使用的方便性。例如方向盘倾角轿车一般定义为23°～25°。换挡手柄的布置位置，手球空挡时的最高点距离H点Z向值为160mm～210mm， X向值为360mm～390mm。驻车的布置位置，驻车制动手柄处于松开位置时手柄前端距离H点的X向距离280 mm ～310 mm，锁紧位置时手柄前端距离H点的X向距离170 mm～210 mm。门护板肘靠的宽度一般要求大于80mm，距离H点Z向高度为170 mm ～210 mm。同样副仪表板上肘靠的布置高度也要求在170 mm -210 mm 。车门开启手柄的位置，内关手柄的位置，中控开关的布置位置要在手操作舒适区域。主副仪表板上控制按钮等要在手伸及界面内，便于操作。遮阳板的布置位置在不使用状态下，尽可能的靠上，减小对视野的遮挡。乘客拉手的布置位置，为了方便使用，一般布置在H点之前。地图袋一般要求能够放下A4大小纸，杯托尺寸要满足使用需求，一般要求能够放直径大于80mm饮料。天窗的布置位置，天窗要保证透光率，一般透光边界布置在人体H点前80mm。内部功能确定后还有考虑上下车的方便性。如H点到门槛的宽度一般要求小于530 mm，前后排H点到B、C柱门洞密封条的距离要大于0 mm。车门开启角度，以及车门开启后车门护板与座椅间的距离，方向盘与座椅型面间的高度等都有具体要求。

法规要求也必须要满足，这些法规规定的内容对整车造型都是有影响的。例如前方视野要求前风挡玻璃要满足最小透明区域的要求，满足A柱障碍角小于6 °，驾驶员前方180°范围内的视野范围内除了A柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器等造成的障碍外，不得有其它障碍。

造型设计师在做造型时候，并没有考虑这些法规的内容。这时候就需要工程的介入。确保造型能够满足法规要求，如果不满足法规，则无法上市。

汽车是由零部件组成的，而零部件设计的时间是比较长的。造型CAS阶段，就要进行断面分析，这样做能够缩短开发周期，把零部件设计可能出现的问题提前暴露出来。一般外饰断面50-70个，内断面50-70个，涵盖主要断面以及细节地方的断面。断面主要分析的内容包含零部件自身结构，以及安装结构，同时还要考虑人机空间的等。例如顶棚上乘客扶手附近的断面，要考虑的内容包括顶盖、侧围、顶棚、安全气帘、线束、乘客扶手安装支架，同时还要考虑驾乘人员的头部空间等。一般汽车厂家或设计公司都有断面的数据库。造型CAS出来后，车身部，内外饰部，开始着手做断面分析。做断面的也是做方案的阶段，可以找总布置，工艺部等交流，定下方案。

汽车细节方面也需要进行控制，比如发罩与翼子板之间的间隙面差，车門与车门的间隙、面差等。这些间隙面差的大小对造型也是有影响的，影响整车的细节品质。间隙面差定义是为了后期车子生产出来后进行外观匹配。间隙面差的定义需要根据各公司的生产工艺水平。定义过大则影响外观，定义过小，而工艺满足不了情况下，到时生产出来后会出现干涉等现象。所以造型的A面阶段需要考虑间隙面差的工程因素。

汽车造型阶段的尺寸，人机，法规，断面，DTS等工程分析内容，为量产做好了充分的准备。普通消费者看到的只是某款车的造型，而隐藏在造型背后的是庞大的工程可行性分析。在满足法规的基础上，造型与工程是相互博弈的过程，有时为了满足造型就需要牺牲部分空间，牺牲部分舒适性。这个过程是需要造型与工程相互协商，商量出最优的方案。作为汽车工程技术人员必须了解汽车造型的设计流程，以及在每个阶段所要完成的工作内容。

作者简介：

姓名：郑通本（1983.03.13）；性别：男，籍贯：江苏淮安人，学历：本科，毕业于扬州大学；现有职称：中级工程师；研究方向：汽车工程；