新能源汽车造型及内外饰设计

摘要

汽车造型设计涉及机动车辆或更具体地道路车辆的外观的发展, 并且在某种程度上涉及人机工程学。现代汽车的功能设计和开发通常由来自汽车工程中许多不同学科的大型团队完成。汽车设计主要关注的是开发车辆的视觉外观或美学, 尽管它也参与了产品概念的创建。汽车设计是由具有艺术背景和工业设计或运输设计学位的设计人员实践的。本文主要对新能源汽车的造型及内外饰设计进行了研究, 并提出了具体的设计方法和原则。

一、设计元素

设计团队的任务通常分为三个主要方面:外观设计, 室内设计以及色彩和装饰设计。平面设计也是汽车设计的一个方面;首席设计师认为这通常是设计团队共享的。设计的重点不仅在于汽车零部件的外形独立, 而是集中在形式与功能的结合上, 从车辆包装开始。
审美价值将需要符合人体工程学的功能和实用功能。特别是汽车电子元件和零部件将给汽车设计人员带来更多的挑战, 汽车设计人员需要更新与新兴车载设备相关的最新信息和知识, 特别是GPS导航、卫星广播、高清收音机、移动电视等移动设备, 如MP3播放器, 视频播放和智能手机界面。虽然并不是所有新的车载设备都被指定为工厂标准项目, 但其中一些可能是决定任何特定车型未来进程的必要条件。

1.外观设计

负责车辆外部设计的造型师发展车辆的比例, 形状和表面。外观设计首先由一系列数字或手工绘图完成。逐渐地, 更详细的图纸被执行并被适当的管理层所批准。粘土 (工业橡皮泥) 和/或数字模型是从图纸开发而来的。然后使用这些模型的数据来创建最终设计的全尺寸模型 (白色的身体) 。对于三轴和五轴数控铣床, 粘土模型首先在计算机程序中进行设计, 然后使用机器和大量粘土进行“雕刻”。即使在高级3D软件和动力墙上的虚拟模型的时代, 粘土模型仍然是评估汽车设计的最重要工具, 因此在整个行业中使用。

2.内部设计

负责车内设计的设计师为仪表板、座椅、车门内饰板、车顶内饰板、支柱饰件等开发出比例, 形状、位置和表面。这里强调人体工程学和乘客舒适度。这里的程序与外观设计 (草图, 数字模型和粘土模型) 相同。

3.颜色和修剪设计

颜色和装饰 (或颜色和材料) 设计师负责研究, 设计和开发车辆上使用的所有内部和外部颜色和材料。这包括油漆、塑料、织物设计、皮革、地毯、顶篷、木装饰等。颜色、对比度、纹理和图案必须仔细组合, 赋予车辆独特的室内环境体验。设计师与外部和内部设计师密切合作。
设计师从其他设计学科中汲取灵感, 如工业设计, 时尚, 家居, 建筑, 有时还包括产品设计。针对未来两到三年项目设计的全球趋势进行了具体的研究, 以跟踪与汽车行业相关的设计影响。设计师然后使用这些信息来开发主题和概念, 然后在车辆模型上进行进一步的细化和测试。设计团队还为诸如徽章, 贴花, 表盘, 开关, 脚踏板或花纹条等各种物品开发图形。

4.计算机辅助造型和A级开发

将草图和渲染转换成3D数字表面建模和渲染, 以便在初始阶段用数学数据进行实时评估。在开发过程中, 后续阶段将要求完全开发3D模型以满足设计师的美学要求, 以及所有工程和制造要求。完全开发的CAS数字模型将被重新开发用于符合涉及技术和美学的A级表面标准的制造。这些数据将由产品工程团队进一步开发。这些建模者通常在工业设计方面有背景知识, 或者在某些A类建模人员的情况下, 有时候会有工具工程的背景。Autodesk Alias和ICEM Surf是A类开发中使用最广泛的两种软件工具。

二、设计过程

1.样式开发周期

几家制造商在设计汽车时的开发周期略有不同, 但主要包括的内容如下:设计和用户研究;概念发展速写;A类表面;粘土建模;内部巴克模型;车辆人体工程学;A类表面;颜色和修剪;车辆图形。

在汽车设计中, 汽车布局描述了车辆上发动机和驱动轮的位置。在实践中发现了许多不同的发动机位置和从动轮的组合, 并且每个的位置取决于车辆将被使用的应用。影响设计选择的因素包括成本, 复杂性, 可靠性, 包装 (乘客舱和保护罩的位置和尺寸) , 重量分布以及车辆的预期操作特性。

设计过程与其他产品工程同时进行, 使设计满足性能, 制造和安全法规的样式数据。从中期开始, 设计师和产品工程师之间的来回交互最终成为制造完成的成品。
除此之外, 工程团队还在以下领域并行工作:产品工程 (车身白色钣金设计和塑料工程) 、NVH开发团队、原型开发、动力总成工程、物理车辆验证、工具和模具开发和制造工艺设计。

2.开发团队

一个特定模型的造型团队由首席设计师, 外部以及室内设计师组成。在某些情况下, 这三个角色都是由一个设计师完成的。几位初级设计师也参与了开发过程, 并由总设计师进行专门的贡献。除此之外, 颜色和饰边设计师与其他设计师紧密合作。Clay模型团队和Digital模型团队与工作室内的造型团队密切合作。除此之外还有工作室负责人, 工作室经理和原型工程师, 他们将在工作室的所有团队中工作。开发整车的总体规模通常在25-40人之间, 开发时间持续24个月以上, 直至签订加工制造。此后, 一个较小的团队将工作, 直到车辆设计完成。

3.组件

布局大致可以分为两类:前轮驱动或后轮驱动。四轮驱动车辆也可能具有这种特性, 这取决于车轮的动力分配情况。
汽车的整合涉及将单独的部件装配在一起以形成单体式车身或单元, 并将它们安装到框架, 底盘上。汽车底盘基本上包括以下内容:车身, 形成车辆的骨架;发动机是车辆的动力装置, 这在过去大部分是内燃机;传动系统, 有助于将驱动从发动机传递到车轮。其主要部件是离合器, 变速箱, 主减速器和差速器;悬架系统, 用于将车轮连接至车身或底盘车;操舵;刹车;电子设备底盘本身就是一辆公路车辆。与整车一样, 它可以驱动和控制自身, 因此在许多电机工作中, 底盘通常在整个车体附着之前在道路上进行测试, 因为底盘本身可以用作推进装置。

由于动力传动系统是车辆发动机舱内的一个单元, 因此不需要为驱动轴隧道或后差速器提供内部空间, 从而增加了乘客和货物的可用空间。更少的组件通常意味着更低的重量。

由于重量较轻, 提高了燃油效率。整体材料成分更少, 安装复杂性更低。然而, FF和FR车之间的相当大的MSRP差距不能仅归因于布局。由于大多数后轮车通常处于运动/性能/豪华类别 (往往更高档和/或具有更强大的发动机) , 而FF配置通常是大规模生产, 生产主流汽车。很少有现代的“家庭”汽车有2009年的后轮驱动, 所以直接的成本比较不一定是可能的。奥迪A4 Front Trak (有FF布局和前轮驱动) 和后轮驱动BMW 3系 (FR) 之间的对比可能略有不同, 这两者都是紧凑型行政车的分类和使用纵向安装的发动机。

与具有类似发动机和变速箱的后轮驱动车辆相比, 发动机和变速驱动桥之间的直接连接减少了传动系的质量和机械惯性, 从而提高了燃油经济性。动力传动系统通常可以作为一个整体进行组装和安装, 从而提高生产效率。将传动系统的质量放置在驱动轮上, 可以使重心向前移动, 而不是像后轮驱动一样, 从而改善了在潮湿、雪地或冰面上的牵引力和方向稳定性。

三、新能源汽车造型设计的发展

汽车设计在20世纪20年代美国汽车市场开始饱和时达到了一个转折点。通用汽车公司负责人阿尔弗雷德øPø斯隆 (Alfred P.Sloan Jr.) 提出了年度车型年的设计变更。这一战略对汽车业务, 产品设计领域以及经济发展产生了深远的影响。

小型汽车制造商无法保持每年重新造型的速度和费用。频繁的设计变更也使得有必要使用车身框架, 大多数汽车制造商使用的较轻但适应性较差的单体式设计。
空气动力学创新帮助推出了新能源汽车的概念。与现代车辆相比, 这是革命性的和激进的。然而, 消费者对于汽车先进外观的接受程度不足, 迫使对后续车型进行重新设计。这种营销经验使整个行业都注意到将主要设计进步融入其生产车辆的高风险。

对汽车造型和市场营销产生重大影响的是Harley Earl, 他将尾翼和其他航空设计从后挡泥板开始引入到汽车设计中。另一位着名的设计师是克莱斯勒集团的设计师维吉尔ø埃克纳 (Virgil Exner) , 他开发了前瞻性设计。Exner也因使用风洞测试证明合并尾气, 从而使公司远离四轮驱动的汽车变成更具空气动力和未来主义的设计。理查德øAø蒂格 (Richard A.Teague) 提出了使用可更换车身面板的概念, 以创建使用相同冲压件的各种各样的车辆, AMC Cavalier。蒂格负责独特的汽车设计, 如双座AMC AMX肌肉车, 小型Gremlin, 步行者, 斗牛士轿跑车, 以及原始和细分市场创建。

原先, 大多数汽车制造商都关心机械可靠性而不是外观。后来, 奢侈品和美学成为一种需求, 也是一种有效的营销手段。来自每个国家的设计都有自己强烈的文化认同, 体现在他们的外部和内部设计上。

在雪铁龙的大众销量汽车中, 推出了具有创新设计和工程技术的汽车, 并且大部分都是从雪铁龙DS明显的Flaminio Bertoni的造型中获益。像雷诺这样的制造商与Patrick Le Quement等设计师培养了自己强大的设计特征, 开始建立自己的品牌形象。之后, 汽车业迎合了紧凑型、经济型、运动型、实用型和豪华型汽车等各个领域。车辆包装和底盘工程方面的创新加上全球对设计的熟悉意味着汽车在当时被公众的口味所接受。

四、结语

对于新能源汽车而言, 设计的重点不仅在于内在的动力布置, 还包括汽车的外部造型设计。在新能源汽车不断发展的过程中, 其设计也将不断完善和精细化, 体现出不同于普通汽车的特征。