第六講汽車(chē)造型設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué).

1、一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能第六講 汽車(chē)造型設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué)汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)課程教師：李迪業(yè)：車(chē)輛工程院：交通與車(chē)輛工程學(xué)院2006年11月6日概要汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)行駛時(shí)所受到的氣動(dòng)力和力矩 改善汽車(chē)空氣動(dòng)力性能的措施 汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展階段 整體優(yōu)化法設(shè)計(jì)汽車(chē)造型設(shè)計(jì)/ 汽車(chē)造型設(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程/ 汽車(chē)造型技術(shù)與方法1.汽車(chē)行駛時(shí)所受到的氣動(dòng)力和力矩 質(zhì)41、CG氣動(dòng)力F：將整個(gè)汽車(chē)外表面上壓力合成而得到作用在汽車(chē)上的合力。風(fēng)床中心CP.:合力在汽車(chē)上的作川點(diǎn)。rv3/34CJ.kjf/" f丿迎風(fēng)面積S車(chē)身形狀系數(shù)y /丄汽車(chē)車(chē)扌修徇鳥(niǎo)截針圖6T 汽車(chē)上的坐標(biāo)系和氣動(dòng)力*汽斧

2、周由進(jìn)謹(jǐn)?shù)?洼儀汽生上的坐栩系杠氣幼力b)以0心 (C.G J為甌*的力崑標(biāo)系和代筋力炬氣動(dòng)阻力:側(cè)向分力:”0氣動(dòng)升力：一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能 汽車(chē)車(chē)扌修徇鳥(niǎo)截針4/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能縱傾力矩又稱(chēng)俯俯仰力矩My,（以使汽車(chē)抬頭為正）:My "Ze - Fc = ； pvCDZc - qXQ = ； Pug、式中Xc, Zc風(fēng)壓中心到質(zhì)心的距離;I 征長(zhǎng)度，一般指汽車(chē)軸距; CMv俯仰力矩系數(shù)。橫擺力矩Mz （以汽車(chē)右偏為正）：Mz = F、Xc = -pu2SCyXc =pu2SLCMZ2 2側(cè)傾力矩Mx（以汽車(chē)右傾為正*1 9 1 9M.y 二 FpZ© p

3、u SC7Zc = pirSLCy5/34 2 2汽車(chē)辜才修構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能2.汽車(chē)的空氣阻力Fx = Lpu2SCn正比：空氣阻力系數(shù)C",迎風(fēng)面積S,空氣密度卩及車(chē)速，分為5個(gè)部分：形狀阻力摩擦阻力誘導(dǎo)阻力干擾阻力內(nèi)部阻力2汽車(chē)辜疥修構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針6/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽耳辜身修徇鳥(niǎo)截針8/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能阻力名稱(chēng)產(chǎn)生原因影響因素一般轎車(chē)Cp=O. 15理想型跑車(chē)CD=0. 20形狀阻力汽車(chē)就麻壓 差車(chē)身表面形狀 及其交接處的 轉(zhuǎn)折方式58/.70%縻擦阻力空氣與車(chē)少 摩擦車(chē)身衣面的面 積和光順程度9%20%誘導(dǎo)阻力空氣升力的 縱向分力氣動(dòng)升力7%

4、0于擾阻力擾動(dòng)表面突起和各種附件1加5%內(nèi)部阻力內(nèi)循環(huán)阻力冷卻氣流和車(chē) 內(nèi)通風(fēng)12%5%汽耳辜身修徇鳥(niǎo)截針一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能3.汽車(chē)的空氣升力空氣初M# c壓力大）正比升力產(chǎn)生的原理、 竺上下表面曲率Cz上下表面壓差反映了車(chē)身形狀和位置狀 態(tài)對(duì)升力的影響程度，是 評(píng)價(jià)汽車(chē)升力特性的重要提示：為安全考慮，減小氣動(dòng)升力比降低氣動(dòng)阻力更為重要!汽耳辜身修徇鳥(niǎo)截針8/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽耳車(chē)密件徇鳥(niǎo)說(shuō)針12/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽耳車(chē)密件徇鳥(niǎo)說(shuō)針12/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能龜“力迎角越大，升力越大造型應(yīng)前低后高，產(chǎn)生負(fù)升力更好！汽耳車(chē)密件徇鳥(niǎo)說(shuō)針12/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)

5、力學(xué)性能汽耳車(chē)密件徇鳥(niǎo)說(shuō)針12/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能44疥修徇鳥(niǎo)說(shuō)針9/34汽耳車(chē)密件徇鳥(niǎo)說(shuō)針12/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽耳車(chē)密件徇鳥(niǎo)說(shuō)針12/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能（2）在汽車(chē)前端底部、后端加擾流板44疥修徇鳥(niǎo)說(shuō)針車(chē)型» 一前輪升力 系數(shù)（/忖輪升力豪敬Ck總升力系數(shù)CL“ 十 荃本型0.3010. 1260.427后部裝 疣流板0.3130e 0.070.3201后部和肅部裝擾流板0.2800. 01 61Q. 296（3）車(chē)尾地板向上翹起一個(gè)角度汽耳車(chē)身件徇鳥(niǎo)說(shuō)針一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能（4）汽車(chē)底部板向兩側(cè)略微上翹使底部氣流有一部

6、分流向兩個(gè)側(cè)面。當(dāng)氣流向兩側(cè)疏導(dǎo) 時(shí)加快了底部的氣流速度而使升力下降。（5）斜背加”鴨尾”汽耳車(chē)密件徇鳥(niǎo)說(shuō)針12/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)密修徇場(chǎng)截針14/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能13/34鯊卜6汽車(chē)支僚底力豈響示A羽汽車(chē)車(chē)密修徇場(chǎng)截針汽車(chē)車(chē)密修徇場(chǎng)截針14/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)密修徇場(chǎng)截針14/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能CG= 圖dY從空F動(dòng)力諾龍性蠅A召烷程擺的車(chē)烏外形 > &頭短tft免鼻 S ffrllfcB叫地車(chē) C）坪St片式峠4： d）怏背夂攜車(chē)使風(fēng)壓中心和汽車(chē)重心重合:形心在質(zhì)心之后靠近后輪;質(zhì)心在L（軸距）/

7、2之前;盡量使風(fēng)壓中心和汽車(chē)重心位于同一水平面.汽車(chē)車(chē)密修徇場(chǎng)截針14/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能5.改善汽車(chē)空氣動(dòng)力性能的措施 5.1汽車(chē)外形的設(shè)計(jì)(1)汽車(chē)頭部的平面和側(cè)面形狀輪廓線(xiàn)應(yīng)盡量圓滑汽耳車(chē)扌修徇鳥(niǎo)疲針16/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽耳車(chē)扌修徇鳥(niǎo)疲針16/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能<円心LcL2!bJb)汽耳車(chē)疥修徇鳥(niǎo)疲針15/34 * r ft iy Rr b> ftC>t /. cb ! 48 C»a- 41汽耳車(chē)扌修徇鳥(niǎo)疲針16/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽耳車(chē)扌修徇鳥(niǎo)疲針16/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能(2)車(chē)

8、頭前端應(yīng)盡量低矮汽耳車(chē)扌修徇鳥(niǎo)疲針16/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽耳車(chē)扌修徇鳥(niǎo)疲針16/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能a>II廚6P8王頭思車(chē)頭血Q沱併佯化誠(chéng)繪事b) Q書(shū);迫爲(wèi)匕矗世化046厚.買(mǎi)申 M.4JC為9*蟲(chóng)Wt. K.F,. ”“3 FKM«eAA汽耳車(chē)扌修徇鳥(niǎo)疲針16/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能（3）頭部與前風(fēng)窗下緣的交接處，前風(fēng)窗頂部與頂蓋的交接 處以及前風(fēng)窗兩側(cè)的拐角等過(guò)渡區(qū)域都應(yīng)盡量地圓滑一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能(5)(6)(7)一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能<4）汽車(chē)中部應(yīng)呈腰鼓形，汽車(chē)縱向的最大橫截面

9、不宜過(guò) 分地前移,以降低汽車(chē)的升力系數(shù)值；汽車(chē)的底部形狀最好采用整體平順的底板，減小升力. 汽車(chē)車(chē)身的后部采用逐漸緩慢收縮的長(zhǎng)尾式.注意駕駛室向后部車(chē)廂的過(guò)渡，避免形狀的突變.一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能4 4身修徇鳥(niǎo)截針I(yè)S/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能52利用附加裝置減小風(fēng)阻(1)前部擾流器KJ 4 29 JWJTIU撫卑KIME的希他汽耳皋疥修徇鳥(niǎo)說(shuō)針19/34汽耳皋疥修徇鳥(niǎo)說(shuō)針20/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽耳皋疥修徇鳥(niǎo)說(shuō)針20/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能1-dX汽耳皋疥修徇鳥(niǎo)說(shuō)針20/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)身修徇鳥(niǎo)說(shuō)針21

10、/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)身修徇鳥(niǎo)說(shuō)針22/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)身修徇鳥(niǎo)說(shuō)針22/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能(3)導(dǎo)流罩r心75解政廉弟車(chē)加卡訊即裝&汽車(chē)車(chē)身修徇鳥(niǎo)說(shuō)針22/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)皋身件構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針24/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能隔離裝置是沿汽車(chē)中心線(xiàn)垂直 地安裝在牽引車(chē)和半 掛車(chē)間的平板?？筛纳埔騻?cè)向風(fēng)引汽車(chē)皋身件構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針24/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能圖6-38 利用導(dǎo)流鍛與張肉裝:國(guó)的組合來(lái)年 低奉引梓斗的卞T哄力 丄一導(dǎo)法罩 Z-瑪闋席盤(pán)起的通過(guò)牽引車(chē)和 半掛車(chē)間間隙的水 平氣流；當(dāng)與導(dǎo)流罩連用時(shí), 可穩(wěn)定導(dǎo)流罩的尾 流，從而

11、保證導(dǎo)流 罩的效能。汽車(chē)皋身件構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針24/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)身件構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針23/34汽車(chē)皋身件構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針24/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)皋身件構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針24/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能* : b rt rew q(c一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能6.汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā) 展階段降低氣動(dòng)阻力氣動(dòng)升力及側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性駕駛室內(nèi)流、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻、 空氣動(dòng)力噪聲及消除車(chē)身 上泥土附著等汽車(chē)皋身件構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針24/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能(1)基本形狀造型階段(19001930)汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能注意了空氣動(dòng)力特性

12、，直接將水流和氣流中的合理 用到汽車(chē)上。圖170早按空氣動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)沒(méi)計(jì)的汽車(chē)魚(yú)W形狀外形應(yīng)汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針25/34汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能圖18 1913年問(wèn)Itt的具有乜艇 形狀的阿爾法羅密踐汽車(chē)汽車(chē)車(chē)才件構(gòu)場(chǎng)截針26/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)皋身修構(gòu)場(chǎng)說(shuō)針30/34一、汽

13、車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能S 1-9關(guān)用船形外形的高速敞篷車(chē) (1912 年 N-A-G)汽耳車(chē)身件徇鳥(niǎo)截針27/34汽車(chē)皋身修構(gòu)場(chǎng)說(shuō)針30/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能汽車(chē)皋身修構(gòu)場(chǎng)說(shuō)針30/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能(2) 流線(xiàn)型化造型階段(甲殼蟲(chóng)、船形)降低氣動(dòng)阻力，并獲得了可觀的進(jìn)展。(3) 細(xì)部?jī)?yōu)化階段首先進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，然后對(duì)形體細(xì)部如圓角半徑、曲面弧度、 斜度及擾流器等逐步或同時(shí)進(jìn)行修改，控制以及防止氣流的 分離現(xiàn)象發(fā)生，以降低阻力，稱(chēng)為“細(xì)部?jī)?yōu)化法(detail optimization) (4) 汽車(chē)造型的整體優(yōu)化階段首先確定一個(gè)符合總布置要求的理想的低阻形體

14、，在其發(fā)展成 實(shí)用化汽車(chē)的每一設(shè)計(jì)步驟中，都應(yīng)嚴(yán)格地保證形體的光順性, 在不改變其整體流場(chǎng)的條件下，使其逐步形成具有低氣動(dòng)阻力 系數(shù)的實(shí)車(chē)，稱(chēng)之為形體最佳化(Shape Optimization)<>圖1-27汽車(chē)外形從低R1參數(shù)幵姑的發(fā)展過(guò)程汽耳耳疥猶徇鳥(niǎo)說(shuō)針29/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能AudilOO C3整體優(yōu)化設(shè)計(jì)0.171設(shè)計(jì)基本形體多種縮比模型風(fēng)洞試驗(yàn)。2 改造為基本汽車(chē)外形Cd 值按空氣動(dòng)力學(xué)原理處理局部細(xì)節(jié)，如車(chē)身底部部 ° 25 件、冷卻系前端保險(xiǎn)杠的縫隙等。3 .精制基本模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)的詳細(xì)考慮，使模型車(chē)基本 029 接近于真車(chē)。4試制產(chǎn)品

15、車(chē)1 A尬汽車(chē)皋身修構(gòu)場(chǎng)說(shuō)針30/34汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能41A Mill 1»M III/Jlhtn*卜乍曲刨淪梔4<j匕厲 “PSajij << cm friAWW i»X«t <iN«AA4 /KM> ( i天淪丫的 、namiHM “hiiii* ? n«mm«“W ftttll U*NIFS 護(hù) luttMfalit卞Vi 祈次啊 Ibft <«««> 4 t ffidltMfr ft if的鬣絵“愉M.llOtH.IIU 'ih. no Ih.

16、hmo.ijinolO.IN»?/|.<M)IIMIOI1L HIM0. (Ml.* l»l> .汽車(chē)車(chē)疥修徇鳥(niǎo)說(shuō)針31/34二、汽車(chē)造型技術(shù)與方法1. 汽車(chē)造型設(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程(1) 造型設(shè)計(jì)的原始階段(1950年以前)汽車(chē)造型設(shè)計(jì)作為一個(gè)兼具技術(shù)和藝術(shù)要求的行業(yè)誕生。(2) 造型設(shè)計(jì)的發(fā)展期(1950-1969)(3) 造型設(shè)計(jì)的成熟期(1970-1989)(4) 造型設(shè)計(jì)的輝煌期(1990年以后)(5) 汽車(chē)造型設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀提出車(chē)型平臺(tái)化概念，便開(kāi)發(fā)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)快速和低成本；實(shí)現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)仿真與分析技術(shù)為主體的快速開(kāi)發(fā)，并很快實(shí)現(xiàn)信息和 知識(shí)工程技術(shù)為基

17、礎(chǔ)的虛擬設(shè)計(jì)；繼續(xù)縮短設(shè)計(jì)周期。1999年ford和GM宣布實(shí)現(xiàn)全新車(chē)型開(kāi)發(fā)周期為22 個(gè)月和24個(gè)月，最終目標(biāo)是1218個(gè)月。汽車(chē)車(chē)疥修徇鳥(niǎo)說(shuō)針32/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能二、汽車(chē)造型技術(shù)與方法2. 汽車(chē)造型遵循的原則”滿(mǎn)足汽車(chē)用戶(hù)需求：國(guó)家、地域、民族文化、時(shí)代."法規(guī)需求：與造型有關(guān)的法規(guī)如視野，前后保險(xiǎn)杠，燈具牌 照尺寸和碰撞安全性等.”適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步：造型設(shè)計(jì)通過(guò)數(shù)字化曲面構(gòu)造、數(shù)控加工模型，在數(shù)控模型上少量修改便定型是未來(lái)汽車(chē)開(kāi)發(fā)的主要形式,可以大 大縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和提高開(kāi)發(fā)質(zhì)量.»具有完美的形象；”良好的空氣動(dòng)力性；"良好的工藝性； ”材料的裝飾效果.汽耳車(chē)疥修構(gòu)鳥(niǎo)說(shuō)針33/34一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能一、汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能二、汽車(chē)造型技術(shù)與方法3. 汽車(chē)造型技術(shù)與方法(1)收集資料信息形成造型