汽車文化概論 課件 第3章 汽車設計構造

第3章

汽車設計構造

3.1初探汽車設計傳統(tǒng)汽車設計的特點3.1.1新能源汽車的設計思路6.1.13.1.23.1.1傳統(tǒng)汽車設計的特點1．比例協(xié)調比例是汽車設計的基礎。車身長度、寬度、高度以及軸距等參數(shù)的合理搭配，能夠營造出一種穩(wěn)定、大氣的視覺效果。例如，經典的跑車通常具有較長的車頭和較短的車尾，這種比例能夠凸顯其運動性能；而豪華轎車則往往擁有更加修長的車身和寬敞的內部空間，展現(xiàn)出高貴與優(yōu)雅。3.1.1傳統(tǒng)汽車設計的特點2．線條流暢流暢的線條是汽車設計的重要特征之一。線條可以分為曲線和直線，它們共同構成了汽車的外形輪廓。曲線能夠賦予汽車柔和、優(yōu)雅的氣質，如一些豪華轎車的車身線條就充滿了流暢的曲線美；直線則給人以簡潔、硬朗的感覺，許多運動型汽車和SUV常常運用直線來強調其力量感。無論是曲線還是直線，都需要流暢自然，避免出現(xiàn)生硬的轉折和突兀的棱角。3.1.1傳統(tǒng)汽車設計的特點3．細節(jié)精致汽車設計往往在細節(jié)處下足功夫，從車燈的造型到輪轂的設計，從進氣格柵的紋理到車身的鍍鉻裝飾，每一個細節(jié)都精心雕琢。例如，一些高端汽車品牌會采用獨特的車燈設計，如LED燈帶、矩陣式大燈等，不僅提升了照明效果，還增加了車輛的辨識度；輪轂的造型也多種多樣，有的采用復雜的多輻式設計，有的則簡潔大方，不同的輪轂設計能夠為汽車帶來不同的風格。3.1.1傳統(tǒng)汽車設計的特點4．色彩搭配合理色彩是汽車設計中最直觀的元素之一，應選擇適合車型定位和目標用戶群體的色彩搭配。合理的色彩搭配能夠讓汽車更加引人注目，同時也能傳達出不同的情感和個性。一般來說，汽車的色彩可以分為主色調和輔助色調，主色調通常是車身的大面積顏色，輔助色調則用于裝飾和點綴。通常，運動型汽車多采用鮮艷的色彩來突出其活力和激情，而豪華轎車則多采用穩(wěn)重的深色系來彰顯其高貴與典雅。3.1.2新能源汽車的設計思路1．新能源車早期的設計思路新能源車的研發(fā)理念與燃油車存在很大的區(qū)別，由此也影響了設計理念。新能源車有一些共同的設計特點，比如車身形式偏愛SUV或者單廂車、車身尺寸明顯大于同級燃油車、偏愛使用大尺寸輪圈、四輪四角等設計。這是因為補能效率低下帶來的續(xù)航問題使得新能源車制造商更傾向于在自己的產品上安裝更多的電池。但是由于現(xiàn)階段電池的能量密度表現(xiàn)還不盡如人意，所以電池包存在大體積和高重量的弊端。在新能源車發(fā)展初期，由于多采用燃油車平臺進行改造，電池包的發(fā)展也處于不規(guī)范的局面，車企只能在現(xiàn)有平臺上見縫插針地布置動力電池。3.1.2新能源汽車的設計思路有限且不規(guī)則的空間使得車企很難為“油改電”的新能源車布置大容量的電池組，為了解決這一問題，提升車輛續(xù)航，設計師們想到了將電池包布置在車底，如圖所示。3.1.2新能源汽車的設計思路這種方式對于設計造成的直接影響就是，由于電池包的存在侵害了底盤空間，降低了車輛離地間隙。為了不影響車內空間和行駛性能，設計師需要通過壓縮車內空間，提升懸架高度來抵消電池包產生的負面影響。于是，早期的新能源車都好像是踩高蹺的燃油車，其大體設計思路與燃油車沒有明顯區(qū)別，但為了讓車輛整體滿足設計要求，設計師選擇要么讓車底電池包直接暴露在外，要么就用很不協(xié)調的飾板來對其進行遮擋。3.1.2新能源汽車的設計思路2．新一代新能源車的設計思路造車新勢力們入局之后，新能源車的設計思路發(fā)生了變化。首先，就是新勢力的產品幾乎不約而同地選擇SUV車型作為首發(fā)，這是因為SUV車型先天就具有高車身和高離地間隙的特點，在底盤上布置了電池包之后對于車內空間的侵占和行駛性能的影響相對較小。純電平臺的出現(xiàn)和電池模組在結構上的升級使得新一代的新能源車可以在底盤上布置更輕薄的電池包，對于車頂和底盤空間的侵占進一步減小。但同樣受制于電池能量密度的影響，它們仍然達不到燃油車的設計要求。3.1.2新能源汽車的設計思路另外，為了與燃油車進行區(qū)隔，新能源車也采用了很多不一樣的設計理念。由于電動機不再依靠復雜的機械結構進行傳動，大部分新能源車也不需要變速箱，因此設計師對于動力總成的布局有了更自由的選擇。四輪四角的設計就是將電機布置在前后軸上所產生的結果。之所以要這么做也是為了盡可能地充分利用車輛軸距，給車內乘員提供更大的乘坐空間。3.1.2新能源汽車的設計思路很多新能源車在電動機和電池組的部分都采用了主動式散熱方式，因此在燃油車上意義重大的車頭進氣格柵就顯得沒那么重要了。特斯拉率先取消了這一設計，但由于其整體設計仍然具備濃厚的燃油車色彩，單純讓進氣格柵消失之后，其前臉留白部分看上去還是極不協(xié)調，如圖所示。3.1.2新能源汽車的設計思路新勢力們則想到了解決方案，為了讓車頭看上去不是那么奇怪，它們在燈組上做起了文章，但貫穿式的LED日行燈大面積出現(xiàn)還是讓這類車型在設計上趨同，缺乏個性，如圖所示。3.1.2新能源汽車的設計思路在造車新勢力們把目光轉向轎車時，又有一些設計元素集中出現(xiàn)了，首當其沖的就是全景天幕，如圖所示。這種配置以往在燃油車上幾乎只有豪華品牌的高配車型才會采用，但在新勢力這邊幾乎成為標配。3.1.2新能源汽車的設計思路全景天幕出現(xiàn)在新能源車上也跟電池包有關。轎車由于其車身形式的原因，車內縱向空間明顯不如SUV，在SUV車型上表現(xiàn)不明顯的問題到了轎車上就變得有些棘手了。有些廠商的解決方案是全方位地加大車身，使其產品從比例上看基本協(xié)調，但放在同級的燃油車面前就會發(fā)現(xiàn)這類車型成了“四不像”。還有些廠商使用全景天幕取代金屬蒙皮和車頂內飾板，不僅可以實打實地獲得幾公分的空間，還能提升車內乘坐的開揚感。在大眾心目中，全景天幕等同于高端配置，因此這樣的設計也能助力營銷，一舉多得。3.1.2新能源汽車的設計思路新能源車內飾部分也有非常顯著的設計特點，那就是大幅度地縮減物理按鍵，大量應用屏幕。這種簡潔的設計風格也是為了讓車內空間看上去更大。物理按鍵消失之后，其后方也不需要大量線束，這樣就能夠讓儀表臺變得更加輕薄，增加前排乘員的膝部空間。新能源車的座椅也都普遍采用了輕薄造型，一方面是減重需要，另外一方面也是為了拓展空間。3.1.2新能源汽車的設計思路總的來說，當下的新能源汽車設計各有各的風格美，而當新能源大局已定、自動駕駛即將接近現(xiàn)實，汽車設計必須為“無人駕駛時代”做好準備，這將打破傳統(tǒng)汽車轎車、SUV、MPV的固有品類，演化出很多新物種。新物種不僅體現(xiàn)在造型革命上，還將實現(xiàn)運人、運物、家用、商用的有機融合，創(chuàng)造出全新的汽車生態(tài)。從設計作品來看，未來汽車設計將更多應用新材料。在高強鋼的基礎上，鋁材、碳纖維復合材料以及鎂鈦新型塑料，都將出現(xiàn)在未來汽車上。新物種+新材料，這將在一定程度上改變傳統(tǒng)汽車制造流水化、批量化的生產工藝。第3章

汽車設計構造

3.2揭秘汽車構造發(fā)動機3.2.1底盤

車身電氣設備6.1.13.2.23.2.33.2.43.2.1發(fā)動機發(fā)動機是汽車的心臟，總成如圖所示，為汽車的行走提供動力,關系著汽車的動力性、經濟性、環(huán)保性。簡單來說，發(fā)動機就是一個能量轉換機構，即將汽油(柴油)或天然氣的熱能，通過在密封汽缸內燃燒氣體膨脹，推動活塞做功,轉變?yōu)闄C械能。汽車發(fā)動機總成汽油發(fā)動機種類及型號眾多，但其基本結構大體相似，一般由兩大機構和六大系統(tǒng)組成：曲柄連桿機構、配氣機構、進排氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)。而柴油汽車發(fā)動機是沒有點火系統(tǒng)的，這里主要介紹汽油發(fā)動機。3.2.1發(fā)動機（1）曲柄連桿機構曲柄連桿機構是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組，如圖左所示，活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成，如圖右所示。3.2.1發(fā)動機機體組活塞連桿組和曲軸飛輪組（2）配氣機構配氣機構包括進氣門、排氣門、液力挺桿總成、凸輪軸、凸輪軸正時齒輪(由曲軸正時齒輪通過正時皮帶驅動)、氣門彈簧等，如圖所示。發(fā)動機配氣機構是按照發(fā)動機每一氣缸內所進行的工作循環(huán)和點火順序的要求，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門,使新鮮的可燃混合氣進氣時得以及時進人汽缸，壓縮與做功行程時，關閉氣門保證燃燒室的密封，排氣時充分及時的從氣缸中排出廢氣。3.2.1發(fā)動機發(fā)動機配氣機構（3）進排氣系統(tǒng)發(fā)動機進氣系統(tǒng)包括空氣濾清器、進氣軟管、節(jié)氣門體、進氣歧管等，渦輪增壓發(fā)動機還有中冷器等，如圖所示。作用是將新鮮空氣過濾后送入氣缸。3.2.1發(fā)動機發(fā)動機進氣系統(tǒng)發(fā)動機排氣系統(tǒng)包括排氣歧管、氧傳感器、三元催化器、排氣消聲器等，如圖所示，作用是將燃燒生成的廢氣凈化和降噪處理后排出發(fā)動機。3.2.1發(fā)動機發(fā)動機排氣系統(tǒng)（4）潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)包括機油泵、集濾器、限壓閥、潤滑油道、機油濾清器等部件，如圖所示，具有潤滑兼冷卻、清洗、密封、防銹等作用。3.2.1發(fā)動機潤滑系統(tǒng)（5）冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)包括水套、水泵、節(jié)溫器、散熱器、冷卻風扇、儲液罐以及水管等，如圖所示，冷卻系統(tǒng)利用液體循環(huán)將發(fā)動機多余的熱量帶走并散發(fā)掉，確保發(fā)動機的工作溫度正常。3.2.1發(fā)動機冷卻系統(tǒng)（6）燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)包括燃油箱、燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調節(jié)器、噴油器及輸油管等部件組成，如圖所示，作用是向發(fā)動機提供燃油。3.2.1發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)（7）啟動系統(tǒng)啟動系統(tǒng)包括蓄電池、起動機、點火開關和起動繼電器等部件，如圖所示。其作用是驅動曲軸由靜止狀態(tài)發(fā)生初始運轉，以便順利啟動發(fā)動機。3.2.1發(fā)動機啟動系統(tǒng)（8）點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)包括控制模塊、點火線圈、火花塞、高壓線和傳感器等部件，如圖所示，其作用是利用火花塞產生的高壓電火花點燃混合氣。3.2.1發(fā)動機點火系統(tǒng)底盤是由傳動系、行駛系、轉向系和制動系四部分組成，如圖所示，其作用是支承、安裝汽車發(fā)動機及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，承受并接受發(fā)動機動力，使汽車產生運動，保證正常行駛。一個好的底盤，可以保證駕駛者的生命安全。3.2.2底盤①方向盤；②轉向柱；③轉向機總成；④前減震器總成；⑤連桿；⑥橫向穩(wěn)定桿；⑦傳動軸；⑧擺臂；⑨前橋副梁；10后制動油管；11縱向控制臂；12后減震器總成；13后橋副梁3.2.2底盤（1）傳動系汽車發(fā)動機與驅動輪之間的動力傳遞裝置稱為汽車的傳動系統(tǒng)，如圖所示，其基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的動力傳給驅動車輪，保證汽車具有在各種行駛條件下所必需的牽引力、車速，以及保證牽引力與車速之間協(xié)調變化等功能。汽車傳動系3.2.2底盤（2）行駛系輪式汽車行駛系統(tǒng)一般由車架、車橋、車輪和懸架組成，如圖所示。行駛系統(tǒng)的功用是支持全車并保證車輛正常行駛。汽車行駛系3.2.2底盤（3）轉向系汽車轉向系統(tǒng)是用來改變汽車行駛方向的機構，如圖所示。汽車行駛方向的改變是由駕駛員通過操縱轉向系統(tǒng)來改變轉向輪(一般是前輪)的轉向角度實現(xiàn)的。轉向系統(tǒng)不僅可以改變汽車的行駛方向，使其按駕駛員規(guī)定的方向行駛，而且還可以克服由于路面?zhèn)认蚋蓴_力使車輪自行產生的轉向,恢復汽車原來的行駛方向。汽車轉向系3.2.2底盤（4）制動系目前，汽車的行駛速度不斷提高，道路情況越來越復雜，為了在技術上保證汽車的安全行駛，在各種汽車上都設有專用的制動機構，如圖所示，使行駛中的汽車減低速度甚至停車或者使已經停下來的汽車保持不動。①右后轉速傳感器；②左后轉速傳感器；③ABS控制單元；④右前轉速傳感器；⑤制動液儲液罐；⑥制動信號燈開關；⑦制動氣缸；⑧制動助力器；⑨左前轉速傳感器汽車制動系3.2.3車身汽車車身是運送乘客、貨物和駕駛員工作的場所，車身應具備使乘客和貨物免受塵土、雨雪、振動、噪聲、廢氣侵襲、使駕駛員工作便利的條件。車身上的一些結構措施和設備還應有助于行車安全和減輕事故。如圖所示，為現(xiàn)代轎車的車身。汽車車身3.2.4電氣設備如圖所示，現(xiàn)代汽車上所裝電器與電子設備雖然種類繁多、功能各異，但按照功能可分為電源和用電設備兩大類。3.2.4電氣設備（1）電源電源包括蓄電池、發(fā)電機及調節(jié)器。啟動發(fā)動機時，蓄電池是汽車上供給啟動機電流的唯一電源。當發(fā)電機不工作或轉速較低，其電壓低于蓄電池時，由蓄電池向全車用電設備供電；當用電設備接人較多時，可協(xié)助發(fā)電機向外供電。當發(fā)電機達到一定轉速，其電壓高于蓄電池的電壓時，發(fā)電機除了向啟動機以外的全車用電設備供電,還給蓄電池充電，它是汽車運行中的主要電源，其結構如圖所示。為了各種汽車電器都能穩(wěn)定工作，三相交流發(fā)動機必須設置電壓調節(jié)器，使電壓維持在允許的相對穩(wěn)定的合理范圍之內。發(fā)電機3.2.4電氣設備（2）用電設備用電設備包括點火系統(tǒng)、啟動裝置、照明及信號設備、儀表及顯示系統(tǒng)、輔助電器設備及電子控制裝置等。點火系統(tǒng)是汽油機必不可少的組成部分，其功能是按照發(fā)動機工作順序產生高壓電并通過火花塞跳火，保證適時準確的點燃可燃混合氣體，包括蓄電池點火和電子點火兩大類。啟動系統(tǒng)由蓄電池供電,起動機將電能轉化為機械能帶動發(fā)動機轉動。完成啟動任務后，立即停止工作