现代汽车外形设计的科学与美

现代汽车外形设计的科学与美现代汽车外形设计的科学与美摘要：在汽车发明的一百多年里，汽车的外形经历了多个阶段的演变。而随着科技的发展， 人们生活水平的提高，传统的汽车造型已经越来越无法满足消费者们的需求，因此产品设计 展现出多样化趋势。本文以汽车造型设计为研究对象，对现代汽车外形的科学依据以及美学 进行研究，并对未来汽车造型的发展趋势进行预测。Abstract As the automobile has been invented for more than 100 years, the appearance has evolved multiple stages. But with the development of science and technology, the improvement of peoples living standard, the traditional car styling has become increasingly unable to meet the consumers demand, so the product design show the trend of diversification. Based on the automobile modeling design as the research object, this article researches the automobile shape scientific and aesthetic basis, and predicts the development trend of the future car styling.关键词：汽车造型;科学设计;美学汽车自19世纪末发明以来，已经经历了 10 0余年的风雨历程，它的发明给人类的生产生 活带来了前所未有的巨大变化，至今已成为现代人类生活中不可或缺的一部分。汽车的造型 设计是科学与美学的结合，是科技产品同时也是艺术品，好的汽车应该让消费者、拥有者由 美的享受。伴随着社会的发展以及人民生活质量的提高，人们对消费的态度也发生了很大变 化。人们开始根据自己的身份、性格、个人喜好和经济能力等方面选择性的购买自己适合的 产品，追求个性的消费模式。随着汽车设计在技术层面上的差距缩小，汽车外观造型设计尤 为显得重要。1、汽车造型特点汽车的车身由多种部件构建而成，是一种复杂的机械产品。汽车的造型有着整体性和独 立性的特点，其任何一个部分都可以视为独立的形态实体。不同车型的造型特征有不同的表 现，因此汽车的造型外观应该看作是一个整体。一方面，汽车的外观造型特征包括其结构信 息和功能信息，例如汽车的前引擎盖、裙摆、前大灯，挡风玻璃等。此外，汽车的外观造型 特征体现着设计师的设计意图和经验，是展现汽车造型息的载体。汽车外观造型设计中，通 过调整外观造型特征的“个性”，会设计出具有不同特点的汽车造型。同一车型的设计开发 中，基于相同的车身结构布置，不同处理，来表达不同的设计概念。所以，汽车外观造型特 征直接反应了汽车造型的概念，是汽车造型设计的载体。汽车的类型、风格及品牌在造型上 的体现，都是通过特征这个载体传递的。人们对汽车的认知，在不同的特征表现上产生的注 意和反应是不相同的，往往汽车的整体造型和前脸造型的特征受到的注意最多，是造型设计信息量最大、最集中最重要的部分，是设计汽车外观造型的重点。不同设计师有着不同的设 计理念，因此不同的汽车造型使得人们关注的造型特征也会有所不同。例如，宝马7系最先 受到消费者关注的是其前大灯和进气隔栅的设计，然后再是引擎盖的曲面、侧面腰线以及车 身的整体比例等。这些特征的整合构成了汽车外观造型的风格体现，是汽车外观造型类型、 风格、品牌和消费者识别之间的媒介。2、汽车外形的力学分析汽车在行驶中由于空气阻力的作用，围绕着汽车重心同时产生纵向，侧向和垂直等三个 方向的空气动力量，对高速行驶的汽车都会产生不同的影响。因此轿车的车身设计既要服从 空气动力学，要有尽量低的空阻系数，降低发动机的输出负担，又要采取措施，降低诱导阻 力，以保证轿车的行驶安全。而在现实生活中，我们可以看到各种各样的不同的车型，从经典的轿车到赛场上的F1 赛车，这些车看上去外形大相径庭，然而它们其实都符合一个共同的规律:流线型。流线型， 正是车身设计中服从空气动力学规律，尽量降低空阻系数并降低发动机输出负担的关键所在。本文并不对流体力学以及流线型为什么空阻系数最小做过多的说明，而是主要集中于利 用流体力学的结论对车型的演变进行描述。19世纪末汽车发明初期，人们认为空气对汽车 的阻力主要来自于车头部位，因此当时的汽车的后部一般都是陡峭的，称为箱型车，这种车 的空阻系数为0.8。然而事实并不是如人们所想的那样，空气对汽车的阻力恰恰来自于汽车 尾部形成的尾流。因此在这一阶段汽车的外形并没有符合空气动力规律。从20世纪30年代 开始人们开始将理论应用与实践，开始用空气动力学理论指导汽车外形的制造，人们改造了 箱型汽车的尾部结构，于是产生了甲壳虫型汽车，这种汽车的空阻系数为0.6。20世纪50 一60年代改进为船型，阻力系数为0.45。80年代经过风洞实验系统研究后，又改进为鱼型， 阻力系数为0.3，以后进一步改进为楔型，阻力系数为0.2。90年代后，科研人员研制开发 的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。箱型车甲壳虫型楔形车船型车鱼型车汽车外形在这一个多世纪的历史进程中已经经历了巨大的变化，而不变的是车型在演变过程 中对科学解释与应用的追求，因此未来汽车的发展方向一定是向着更科学、空阻系数更小的 方向发展。3、汽车外形与美学从福特公司的“我只有黑色的汽车”，到马里奥甘地尼设计的兰博基尼和乔治罗亚设 计的大众高尔夫采用的直角造型将流行数十年的曲线美学无情抛到了一边，再到后来汽车时 尚开始觉醒，各个公司各有各的特点，形成“百家争鸣，百花齐放”的局面，汽车的美学可 以说正在历史中演绎着自己的精彩。进入21世纪，人们的生活质量迅速提高，生活节奏也 越来越快，于是汽车开始大规模普及，平民化、大众化已经成了不可逆转的趋势。当汽车不 再是富人们的奢侈品，当汽车的使用性潜力已经被挖掘得日益见底时，人们便把目光转向汽 车外形的美观度上，人们的要求也不再仅仅是实用性，同时也开始注重美观性。现代汽车的造型多种多样，而且日新月异，汽车造型的美学已经成为汽车销售中的一个重要 营销手段。简而言之，汽车造型的美学风格主要有一下四种：3.1、极简主义风格Lexus LF-A概念车就属于典型的极简主义风格，这种风格所追求的是一种简洁干练的 外型，一种在整体形式上能取得高度协调的统一，倡导“简洁便是美”的设计理念。3.2、仿生风格生物的外形是自然进化的产物，具有神奇而美丽的形式，把生物的形式应用到了汽 车设计中能取得一种奇特的效果，能赋予汽车某种生物的灵性。Beetle是大众的一款经典 轿车，其外形就像一只栩栩如生的甲虫，属于典型的仿生风格。3.3、雕刻风格希腊雕塑分为两种风格：崇高伟大风格，即一种表现伟大、静穆、神圣、崇高的风格形 式；优美典雅风格，即一种表现优美、典雅的风格形式。在现代的汽车设计中，这两种风格 得到了广泛的应用。首先，崇高伟大风格表现的是一种伟大、静穆、神圣、崇高的美，如果把这种风格融入 到汽车设计中，便能使这些车具有一种神圣庄重、雄浑有力的形式感，从而使其更加符合审 美的功能性。Chevrolet Camaro概念车通过坚实、健美、有力的车身线条，凹凸有序的块 面关系，传达出一种庄重、雄浑、彪悍的气质。其次，优美典雅风格是借助车体外形上灵动的线条，或是优美的弧线和曲面来得以体现， 突显出一种优美典雅的外形气质，这种风格大量地被用在了轿车和跑车的造型 艺术上。 Porsche Carrera GT的车身就是由优美的弧线和曲面所构成，具有一种优美典雅的特质。3.4、高科技风格伴随着现代 科学 技术的飞速 发展，汽车设计也出现了一种倾向于表现科技，体现未 来的风格，即：高科技风格。这种美学风格不但吸取了雕刻风格的优点，而且在外观上还具 有强烈的未来气息和高科技韵味。Audi RSQ概念车就属于典型的高科技风格，该车在形式 上吸取了优美典雅风格的精髓，加上概念化的夸张外形、银灰的色彩搭配，整车透露出一种 强烈的未来气息和高科技韵味。4、未来车型的预测对于未来汽车的发展，我认为主要有三个方向:气动最优化、个性化、人性化。4.1、气动最优化首先是气动最优化，随着空气动力理论的不断完善与实践，人们一直在追寻的空阻系数 小、稳定性好的车型将不再是梦想。虽然上文也提到人们有望将空阻系数突破0.2，最小可 达0.137，但这个数字仍然停留在电脑模拟的屏幕上，一切都还有待于研究与实践。4.2、个性化现代人对汽车个性化的需求越来越高，不同层次、不同行业、不同种群的人的审美大相 径庭，随着人类物质文化水平的提高和生活环境的变化以及生活方式的多样化，作为大众 化商品的轿车无疑将出现各式各样新颖更奇特的车型。值得一提的是现在越来越多的公司已 经意识到了这一点，开始提出一些概念性的汽车。下图是香奈儿公司设计的概念性汽车。4.3、人性化汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文化。“一堆冰 冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。车身造型设计必须以人为本，体现人机 协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、 保障安全、维护健康。未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等 方面更加注意人性化的发展。结论：汽车造型设计是科学与美学的结合，汽车公司在设计是只有遵循空气动力学规律，并 且满足不同层次消费者的不同个性化需求，才能在未来占有更大的市场。参考文献【1】 香湲张大亮许晓云浅谈汽车造型设计河北工业大学【2】卢梅汽车车身的空气动力学应用北京工业大学【3】张香莎王庆阳汽车个性化外形设计【4】潘峰浅谈汽车车身造型设计中的美学风格【5】图片来源：百度图片