新能源汽車造型及內外飾設計

摘要

汽車造型設計涉及機動車輛或更具體地道路車輛的外觀的發(fā)展, 并且在某種程度上涉及人機工程學?，F代汽車的功能設計和開發(fā)通常由來自汽車工程中許多不同學科的大型團隊完成。汽車設計主要關注的是開發(fā)車輛的視覺外觀或美學, 盡管它也參與了產品概念的創(chuàng)建。汽車設計是由具有藝術背景和工業(yè)設計或運輸設計學位的設計人員實踐的。本文主要對新能源汽車的造型及內外飾設計進行了研究, 并提出了具體的設計方法和原則。

一、設計元素

設計團隊的任務通常分為三個主要方面:外觀設計, 室內設計以及色彩和裝飾設計。平面設計也是汽車設計的一個方面;首席設計師認為這通常是設計團隊共享的。設計的重點不僅在于汽車零部件的外形獨立, 而是集中在形式與功能的結合上, 從車輛包裝開始。
審美價值將需要符合人體工程學的功能和實用功能。特別是汽車電子元件和零部件將給汽車設計人員帶來更多的挑戰(zhàn), 汽車設計人員需要更新與新興車載設備相關的最新信息和知識, 特別是GPS導航、衛(wèi)星廣播、高清收音機、移動電視等移動設備, 如MP3播放器, 視頻播放和智能手機界面。雖然并不是所有新的車載設備都被指定為工廠標準項目, 但其中一些可能是決定任何特定車型未來進程的必要條件。

1.外觀設計

負責車輛外部設計的造型師發(fā)展車輛的比例, 形狀和表面。外觀設計首先由一系列數字或手工繪圖完成。逐漸地, 更詳細的圖紙被執(zhí)行并被適當的管理層所批準。粘土 (工業(yè)橡皮泥) 和/或數字模型是從圖紙開發(fā)而來的。然后使用這些模型的數據來創(chuàng)建最終設計的全尺寸模型 (白色的身體) 。對于三軸和五軸數控銑床, 粘土模型首先在計算機程序中進行設計, 然后使用機器和大量粘土進行“雕刻”。即使在高級3D軟件和動力墻上的虛擬模型的時代, 粘土模型仍然是評估汽車設計的最重要工具, 因此在整個行業(yè)中使用。

2.內部設計

負責車內設計的設計師為儀表板、座椅、車門內飾板、車頂內飾板、支柱飾件等開發(fā)出比例, 形狀、位置和表面。這里強調人體工程學和乘客舒適度。這里的程序與外觀設計 (草圖, 數字模型和粘土模型) 相同。

3.顏色和修剪設計

顏色和裝飾 (或顏色和材料) 設計師負責研究, 設計和開發(fā)車輛上使用的所有內部和外部顏色和材料。這包括油漆、塑料、織物設計、皮革、地毯、頂篷、木裝飾等。顏色、對比度、紋理和圖案必須仔細組合, 賦予車輛獨特的室內環(huán)境體驗。設計師與外部和內部設計師密切合作。
設計師從其他設計學科中汲取靈感, 如工業(yè)設計, 時尚, 家居, 建筑, 有時還包括產品設計。針對未來兩到三年項目設計的全球趨勢進行了具體的研究, 以跟蹤與汽車行業(yè)相關的設計影響。設計師然后使用這些信息來開發(fā)主題和概念, 然后在車輛模型上進行進一步的細化和測試。設計團隊還為諸如徽章, 貼花, 表盤, 開關, 腳踏板或花紋條等各種物品開發(fā)圖形。

4.計算機輔助造型和A級開發(fā)

將草圖和渲染轉換成3D數字表面建模和渲染, 以便在初始階段用數學數據進行實時評估。在開發(fā)過程中, 后續(xù)階段將要求完全開發(fā)3D模型以滿足設計師的美學要求, 以及所有工程和制造要求。完全開發(fā)的CAS數字模型將被重新開發(fā)用于符合涉及技術和美學的A級表面標準的制造。這些數據將由產品工程團隊進一步開發(fā)。這些建模者通常在工業(yè)設計方面有背景知識, 或者在某些A類建模人員的情況下, 有時候會有工具工程的背景。Autodesk Alias和ICEM Surf是A類開發(fā)中使用最廣泛的兩種軟件工具。

二、設計過程

1.樣式開發(fā)周期

幾家制造商在設計汽車時的開發(fā)周期略有不同, 但主要包括的內容如下:設計和用戶研究;概念發(fā)展速寫;A類表面;粘土建模;內部巴克模型;車輛人體工程學;A類表面;顏色和修剪;車輛圖形。

在汽車設計中, 汽車布局描述了車輛上發(fā)動機和驅動輪的位置。在實踐中發(fā)現了許多不同的發(fā)動機位置和從動輪的組合, 并且每個的位置取決于車輛將被使用的應用。影響設計選擇的因素包括成本, 復雜性, 可靠性, 包裝 (乘客艙和保護罩的位置和尺寸) , 重量分布以及車輛的預期操作特性。

設計過程與其他產品工程同時進行, 使設計滿足性能, 制造和安全法規(guī)的樣式數據。從中期開始, 設計師和產品工程師之間的來回交互最終成為制造完成的成品。
除此之外, 工程團隊還在以下領域并行工作:產品工程 (車身白色鈑金設計和塑料工程) 、NVH開發(fā)團隊、原型開發(fā)、動力總成工程、物理車輛驗證、工具和模具開發(fā)和制造工藝設計。

2.開發(fā)團隊

一個特定模型的造型團隊由首席設計師, 外部以及室內設計師組成。在某些情況下, 這三個角色都是由一個設計師完成的。幾位初級設計師也參與了開發(fā)過程, 并由總設計師進行專門的貢獻。除此之外, 顏色和飾邊設計師與其他設計師緊密合作。Clay模型團隊和Digital模型團隊與工作室內的造型團隊密切合作。除此之外還有工作室負責人, 工作室經理和原型工程師, 他們將在工作室的所有團隊中工作。開發(fā)整車的總體規(guī)模通常在25-40人之間, 開發(fā)時間持續(xù)24個月以上, 直至簽訂加工制造。此后, 一個較小的團隊將工作, 直到車輛設計完成。

3.組件

布局大致可以分為兩類:前輪驅動或后輪驅動。四輪驅動車輛也可能具有這種特性, 這取決于車輪的動力分配情況。
汽車的整合涉及將單獨的部件裝配在一起以形成單體式車身或單元, 并將它們安裝到框架, 底盤上。汽車底盤基本上包括以下內容:車身, 形成車輛的骨架;發(fā)動機是車輛的動力裝置, 這在過去大部分是內燃機;傳動系統, 有助于將驅動從發(fā)動機傳遞到車輪。其主要部件是離合器, 變速箱, 主減速器和差速器;懸架系統, 用于將車輪連接至車身或底盤車;操舵;剎車;電子設備底盤本身就是一輛公路車輛。與整車一樣, 它可以驅動和控制自身, 因此在許多電機工作中, 底盤通常在整個車體附著之前在道路上進行測試, 因為底盤本身可以用作推進裝置。

由于動力傳動系統是車輛發(fā)動機艙內的一個單元, 因此不需要為驅動軸隧道或后差速器提供內部空間, 從而增加了乘客和貨物的可用空間。更少的組件通常意味著更低的重量。

由于重量較輕, 提高了燃油效率。整體材料成分更少, 安裝復雜性更低。然而, FF和FR車之間的相當大的MSRP差距不能僅歸因于布局。由于大多數后輪車通常處于運動/性能/豪華類別 (往往更高檔和/或具有更強大的發(fā)動機) , 而FF配置通常是大規(guī)模生產, 生產主流汽車。很少有現代的“家庭”汽車有2009年的后輪驅動, 所以直接的成本比較不一定是可能的。奧迪A4 Front Trak (有FF布局和前輪驅動) 和后輪驅動BMW 3系 (FR) 之間的對比可能略有不同, 這兩者都是緊湊型行政車的分類和使用縱向安裝的發(fā)動機。

與具有類似發(fā)動機和變速箱的后輪驅動車輛相比, 發(fā)動機和變速驅動橋之間的直接連接減少了傳動系的質量和機械慣性, 從而提高了燃油經濟性。動力傳動系統通?？梢宰鳛橐粋€整體進行組裝和安裝, 從而提高生產效率。將傳動系統的質量放置在驅動輪上, 可以使重心向前移動, 而不是像后輪驅動一樣, 從而改善了在潮濕、雪地或冰面上的牽引力和方向穩(wěn)定性。

三、新能源汽車造型設計的發(fā)展

汽車設計在20世紀20年代美國汽車市場開始飽和時達到了一個轉折點。通用汽車公司負責人阿爾弗雷德øPø斯隆 (Alfred P.Sloan Jr.) 提出了年度車型年的設計變更。這一戰(zhàn)略對汽車業(yè)務, 產品設計領域以及經濟發(fā)展產生了深遠的影響。

小型汽車制造商無法保持每年重新造型的速度和費用。頻繁的設計變更也使得有必要使用車身框架, 大多數汽車制造商使用的較輕但適應性較差的單體式設計。
空氣動力學創(chuàng)新幫助推出了新能源汽車的概念。與現代車輛相比, 這是革命性的和激進的。然而, 消費者對于汽車先進外觀的接受程度不足, 迫使對后續(xù)車型進行重新設計。這種營銷經驗使整個行業(yè)都注意到將主要設計進步融入其生產車輛的高風險。

對汽車造型和市場營銷產生重大影響的是Harley Earl, 他將尾翼和其他航空設計從后擋泥板開始引入到汽車設計中。另一位著名的設計師是克萊斯勒集團的設計師維吉爾ø埃克納 (Virgil Exner) , 他開發(fā)了前瞻性設計。Exner也因使用風洞測試證明合并尾氣, 從而使公司遠離四輪驅動的汽車變成更具空氣動力和未來主義的設計。理查德øAø蒂格 (Richard A.Teague) 提出了使用可更換車身面板的概念, 以創(chuàng)建使用相同沖壓件的各種各樣的車輛, AMC Cavalier。蒂格負責獨特的汽車設計, 如雙座AMC AMX肌肉車, 小型Gremlin, 步行者, 斗牛士轎跑車, 以及原始和細分市場創(chuàng)建。

原先, 大多數汽車制造商都關心機械可靠性而不是外觀。后來, 奢侈品和美學成為一種需求, 也是一種有效的營銷手段。來自每個國家的設計都有自己強烈的文化認同, 體現在他們的外部和內部設計上。

在雪鐵龍的大眾銷量汽車中, 推出了具有創(chuàng)新設計和工程技術的汽車, 并且大部分都是從雪鐵龍DS明顯的Flaminio Bertoni的造型中獲益。像雷諾這樣的制造商與Patrick Le Quement等設計師培養(yǎng)了自己強大的設計特征, 開始建立自己的品牌形象。之后, 汽車業(yè)迎合了緊湊型、經濟型、運動型、實用型和豪華型汽車等各個領域。車輛包裝和底盤工程方面的創(chuàng)新加上全球對設計的熟悉意味著汽車在當時被公眾的口味所接受。

四、結語

對于新能源汽車而言, 設計的重點不僅在于內在的動力布置, 還包括汽車的外部造型設計。在新能源汽車不斷發(fā)展的過程中, 其設計也將不斷完善和精細化, 體現出不同于普通汽車的特征。