毕业设计重型卡车造型设计

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1、编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）重型卡车造型设计研究专题： 徐工重卡（祺龙系列）产品造型设计研究设计题目： 摘要重型卡车作为汽车家族中的巨无霸，身躯威猛高大，动力强劲持久，外表稳重大气，驾乘舒适安全，常常以其超凡的艺术魅力，吸引了众多的眼球。重型卡车的造型不但拥有汽车造型的共性，也有其自身的特点。随着我经济连续多年的高速发展，尤其是国家对基础设施建设投入的逐年加大，使得载货汽车的生产在前几年呈现了爆发式发展，设计制造水平也在不断提高。但是，从总体上说，我国重型车产品与欧美发达国家相比，不但在整车可靠性、动力性、安全性、舒适性、环保性以及采用电子系统控制等方面仍有很大差距，在外观造型上也

2、存在巨大差异。本课题正是基于一种国际化的高度，以重卡产品的造型为研究对象，结合空气动力学、设计艺术学、品牌学、人机工程学以及国内外优秀的重卡产品，通过对不同知名品牌重卡造型的查阅、分析并归纳，发现其造型的共性和差异，从而设计出一款具有徐工集团产品造型风格特点的重型卡车，以此来探究重型卡车造型设计的规律和方法。关键词：重型卡车；造型设计；人机工程学；审美规律；产品识别AbstractHeavy truck as a giant in the family car, the tall body, powerful and lasting ,stable atmospheric appearance

3、, comfortable safety, always attract a lot of attention with extraordinary artistic charm. Heavy truck not only own common feathers of cars modeling, but also has its own characteristics.With the rapid development of the national economy for many years, particularly national investments in infrastru

4、cture construction increase year by year, which make Chinese truck production showed the outbreak of development a few years ago .However, generally speaking, our heavy trucks compared to developed countries in Europe and America, is still a big gap not only in vehicle reliability, power, security ,

5、comfort, environmental protection and the use of electronic control system ,but is not good about the appearance.This subject is exactly based on the international perspective regards model of the domestic and international heavy-truck products as the research object. we can find generality and diff

6、erence of the model, then obtain law and method of the model according to aerodynamics, art design, brand, ergonomics and excellent heavy truck products at home and abroad ,then Design a heavy truck which has the style of the XCMGs products , so as to explore the heavy truck shape design rules and m

7、ethods.Key words: Heavy Truck; Shape Design; Aesthetics; Ergonomics; Product Identity目录摘要3Abstract4目录5一、 概述1.1研究背景61.2研究目的71.3研究方法7二、 重型卡车车身造型分析2.1简述卡车的发展82.2卡车的定义与分类102.3重型卡车车身构成元素112.4卡车造型的纵向趋势分析132.5卡车造型的横向趋势分析172.6重型卡车造型的未来发展趋势分析22三、 重型卡车空气动力学及人机分析 3.1重型卡车空气动力学分析24 3.2重型卡车人机分析29四、 重型卡车造型设计的美学规律

8、4.1重型卡车造型的形式美32 4.2重型卡车造型的色彩38五、 徐工集团祺龙系列重型卡车造型分析5.1品牌文化与产品识别体系简述415.2徐工集团品牌文化分析455.3徐工重型卡车造型分析475.4祺龙系列重型卡车品牌基因分析50六、 祺龙系列重型卡车造型设计方案 6.1祺龙重卡设计定位6.2祺龙重卡造型设计草图方案6.3设计方案优化及细节完善6.4 最终方案分析6.5 CAD图及版面展示结论参考文献外文翻译致谢第一章 概述1.1研究背景经过三十年的改革开放，中国的经济建设取得了举世瞩目的成就，交通运输是发展国民经济的先行行业，而公路运输是交通运输业的重要组成部分，公路运输与其他运输方式的最

9、大区别在于可以实现门到门的运输服务。近年来，国内一些汽车生产企业及时应对这种趋势，着眼用户需求，依靠科技进步，积极调整产品结构，研究开发适应市场需求的重型车产品并获得了成功，产品结构己经从单一的中卡发展到以重型车为主，兼并各类专用车。中重型车企业普遍走出低谷，市场呈现高速增长的态势。国内物流运输市场的蓬勃发展，促进了中重型卡车市场发生翻天覆地的变化，销量由每年12、13万辆增长到70万辆。改革开放三十年使产品得到极大的丰富，从平板载货车发展到牵引车、自卸车、厢式车、罐式车等各种产品百花齐放;从长头驾驶室为主发展到以平头驾驶室为主;从汽油发动机发展到以柴油发动机为主;从中型为主发展到重型为主;随

10、着国排放的实施，燃油方式由机械控制时代发展到电子控制时代。中国经济的高速发展，使得卡车行业市场竞争日益加剧。卡车造型的差异化和多样化，成了各大制造厂商提高竞争力的重要手段。重型卡车作为一个品牌高端产品，各大品牌在功能设计上专业化趋势明显，造型特征也随之出现分化。当代国际知名品牌重型卡车整体造型风格呈现由粗犷到精致、稳重干练与豪放夸张风格分化的趋势，力求彰显旗舰产品应有的力量与气势，其重卡造型更是基于空气动力学、人机工程学与安全性要求，力求做到造型与功能达到完美结合。跟乘用汽车相比，重型卡车由于使用环境和传统观念的束缚，其设计制造的重视程度远远比不上乘用汽车。以往的卡车设计，往往只考虑到了功能性

11、，而忽视了卡车的外形美感和操作的舒适性等问题，每个品牌的卡车外形上几乎没有什么太明显的区分，造型过于普通，不能形成自己的风格和产品系列。通过查阅大量的资料， 发现现阶段国内厂商卡车制造门槛较低，技术含量要求不高，制造水平参差不齐，与国际品牌还有一定差距，重卡造型设计缺乏造型结合功能共同开发的研究和设计经验，纵观国内品牌的重卡产品，其造型相似度很高，很少有像国外品牌造型符号显著(如斯堪尼亚重卡极具肌肉感的“包裹T”造型)，给人留下深刻品牌印象的创新形态。中国汽车产业正处在一个大发展时期，作为影响汽车销售最重要的因素之一的汽车造型设计是所有国内汽车企业必须认真面对的现实问题。一味的模仿国外汽车造型

12、设计只能使自身的设计随波逐流，弱化自身品牌形象，对汽车品牌的长远发展是不利的。而自主设计又该如何进行呢?面对变幻不定的汽车市场，如何准确的把握市场的外形需求，这需要长远的设计目标和切实可行的设计管理方法。1.2研究目的 产品形象之所以能完成识别过程，很大程度上是产品特征的作用。产品特征就是产品形象中突出的，标志性的，引人注目的元素。产品造型特征是对造型形象中特征的定义，比如可口可乐包装瓶的瘦腰部分，宝马汽车的双肾型进气格栅，都属于产品造型特征的内容。重型卡车的造型设计（本课题以重型牵引车为研究对象）,包括了重型卡车车身的各特征部件，驾驶室造型在这些部件中起到主导作用，所以重型卡车的造型设计主要

13、是指驾驶室的设计，它在重型卡车的设计中有着举足轻重的作用。但是每个组成部分之间又是相互联系，不可分割的，如何将这些具有独特造型设计的元素进行品牌延续，通过品牌基因的进化，设计出具有独特个性、高度审美价值以及具有较高品牌识别度的卡车造型，是我们研究本课题的主要目的。本研究中将以徐工集团祺龙系列重型卡车为研究原型，以造型特征线的分析为线索，通过研究其他品牌重型卡车造型发展趋势及徐工集团重型卡车造型特征进行进化设计实践，结合美学理论、空气动力学理论以及品牌识别体系来研究探索造型元素的相互关系以及对重型卡车外观造型的影响。在此基础上，探索出现代重型卡车合理的外观造型以及流行趋势，为我们现有重型卡车设计

14、及评价提供有效的理论帮助。1.3研究方法在本论文中用到的研究方法主要是：1比较法。各个方向角度的比较。纵向比较:用项目的数据与该项目一系列历史数据相比较，以得出该项目在总体发展中的位置、重要性与变化情况，分析该项目数据是否有发展进步及其发展进步的程度和速度。本研究中利用纵向比较，以历史年代为纵轴研究对比各时期卡车造型特征，以了解卡车历史发展趋势及变化规律。横向比较是指，对同一时期数据资料进行“横剖”研究，探讨数据在特定时期相关程度、关系与变化的方法等。本研究以不同品牌重型卡车造型的横向对比，了解当代重型卡车造型差异性及多样性，以获取徐工重型卡车造型的品牌基因。2实证研究。以实例和实践来阐述理论

15、。实证研究方法具体包括两类:一是案例分析法，通过实例分析，对重型卡车外观造型语言的普遍规律加以揭示、验证和进一步深化;二是实践的方法，将理论探讨与具体实践相结合，对卡车外观造型元素的大量调查研究和思考，为设计理论方法探讨提供了详实的基础资料，成为理论到实践的依据和先导。3观察法观察是科学研究的一种基本方法。在产品设计中，观察的客体主要是产品、使用者、使用环境、市场状况等方面。4询问法询问法是科学研究中的最常用的方法之一。主要包括：“问卷法”和“采访法”。5资料法资料法是指以各种资料作为调查对象的调查方法。所调查的“数据源”是各种资料。第二章 重型卡车车身造型分析2.1简述卡车的发展1895年，

16、现代汽车工业的先驱者之一卡尔本茨(KarlBenz, 1884-1929)设计了世界上第一辆卡车，1896年德国戴姆勒汽车公司制造了第一辆载货汽车（如图2.1-1）。十九世纪初期，卡车只是运货马车、铁路以及海路等运输方式的一种补充形式。随着第一次和第二次世界大战的爆发，科学技术的进步，社会物质需求的不断增加，载货汽车逐渐成为重要的运输工具。和其他汽车一样，由最初功能单一、驾乘简陋、冰冷的运输机器、以“物”为中心的运输工具，逐渐转变为功能完善、驾乘舒适安全、移动的家，以“人”为中心的现代产品。在汽车工业的起步时期(19世纪末到20世纪初)，汽车车身采用马车车箱的形式，外形制作工艺粗糙，各曲面的拼

17、接随意性很大，既不美观又不坚固，一战和二战后，汽车车身外形设计得到了汽车工程师的重视，开始考虑空气阻力和审美学等，并把人体工程学、风洞实验应用到车身设计中，汽车真正成为科学和艺术的结合。 图2.1-1 世界上第一辆卡车从六十年代以来，重型卡车经历了从长头型到目前占市场绝大多数的平头型演变过程。平头卡车，由于其发动机完全伸进驾驶室内部，故可大大缩短整车的长度，装载空间利用率最高，同时驾驶室内视野开阔，成为目前比较受欢迎的车型。到上世纪九十年代，重型汽车性能愈来愈趋于成熟稳定，人们再也不能满足重型车那单调的造型，重型汽车本身的外在美在激烈的竞争中也扮演着越来越重要的角色。我国的卡车生产直到建国后的

18、50年代中期才开始起步，在前苏联的帮助下，建立起了长春一汽汽车厂，开始生产汽车，打破了我国不能生产汽车的历史。如图2.1-2国产解放牌汽车。1960年，以济南汽车制造厂(今中国重型汽车集团有限公司，简称中国重汽)诞生我国第一辆8t重型载货车(“黄河”牌，1963年量产)为标志，我国进入重型汽车产品的初级发展阶段。直到90年代，由于改革开放，我国的汽车生产厂家才逐渐多了以来，卡车的种类和品牌也逐渐增多，设计水平也开始逐步提升。图2.1-2 国产老式解放牌卡车 纵观中国三十年的改革开放历程，中国中重型卡车主要经历了三个阶段: 1、中卡时期（1978一1996年)。在此期间，以载重5t系列的中型车为

19、核心产品，先后经历了长头换型、柴油化、平头化三个技术升级过程。2、准重卡时期（1996一2004年）。在这一时期，用户最强烈的要求是多拉快跑，创造更多的效益，原米拉5t的车，如何能够拉到10t成为汽车企业重点面对的技术难题，经过了加强化、多轴化两个过程充分满足用户超载的需求。中型货车通过不断强化逐渐与重型车接轨，形成了具有中国特色的准重型卡车。3、重卡时期（2004至今）。进入21世纪以来，由于高速公路网络和汽车物流产业的快速发展，全社会公路货运量、货物周转最稳步提高，基础设施建设和房地产开发快速发展等原因，使得载重15t以上的重型货车、自卸车、工程车及拖挂25t以上的牵引车车型高速增长。载货

20、汽车的重型化趋势呈现出了不可阻挡之势。充分的市场竞争也使各企业加快重卡的更新换型步伐。从我国中重型卡车的三个发展阶段我们可以看出，中重型卡车技术水平在改革三十年中取得相当大的进步，通过自我提升、走出国门、引进吸收已经走出了一条具有中国特色的道路，成功的阻挡了WTO后国外中重型卡车企业咄咄逼人的竞争，并且实现了批量出口，参与到国际竞争舞台。中重型卡车作为一种交通运输的工具，必须要满足运输市场的需求，中国中重型卡车技术水平的发展就是本着这一规律一步步发展壮大的大的。2.2卡车的定义与分类 卡车是由英文Truck音译而来，又称载货汽车或者货车(Goods Vehicle)，是一种主要为载运货物而设计

21、和装备的商用车辆，其外形尺寸和功率要比一般商用汽车大。我国从2002年3月1日起，轿车、客车、越野车等熟悉的汽车分类字眼，正式从官方文件中“退出”，替代它们的新名词只有两个:乘用车和商用车。图2.2-1汽车和挂车类型的术语和定义(GB/T3730.1-2001)一货车分类及定义按照国家新颁布实施的汽车分类标准GB/T3730.1-2001汽车和挂车类型的术语和定义，载货汽车分为普通货车、多用途货车、全挂牵引车、越野货车、专用作业车(消防车、救险车、垃圾车、清洁车等特殊工作的车辆)、专用货车(罐式车、乘用车运输车、集装箱运输车等运输特殊物品的车辆)。详细分类见表2.2-1汽车和挂车类型的术语和定

22、义(GB/T3730.1-2001)一货车分类及定义。按照公路运行时厂定最大总质量(GA)，即载重吨位划分: 微型货车(GA1. 8吨)轻型货车(1.8吨GA6. 0吨)中型货车( 6. 0吨 14吨)按驾驶室与发动机相对位置的不同，它又可分为:长头式、短头式、平头式和偏置式。长头载货汽车，其特点是发动机位于驾驶室前部，如美国纳威司达重卡 (如图2.2-2)。短头式载货汽车，其特点是发动机有少部分位于驾驶室内，如SCANIA (如图2.2-3 ) 。平头载货汽车，其特点是发动机位于驾驶室内，如德国man(如图2.2-4)。偏置式汽车，驾驶室偏置在发动机旁的货车称为偏置式，不少军用车辆和矿用车辆

23、采用此种结构方式，如美国卡特793B（如图2.2-5）。图2.2-2纳威司达重卡 图2.2-3 SCANIA 图2.2-4 德国man 图2.2-5美国卡特793B重型卡车(Heavy Truck)，简称重卡，指一种载重吨位在14吨以上，主要为载运货物而设计和装备的商用车辆，具体适用在基础设施建设、港口码头、公路运输等经济建设和商业活动中，发挥物流运输、资源调配等功能的运输工具，分为长头载货汽车、平头载货汽车，半长头载货汽车等。2.3重型卡车车身构成元素 从工程技术学角度，汽车造型是确定汽车的形状，其造型理论属于产品设计的范畴;从市场营销学的角度看，汽车造型必须能够赢得消费者的好感。就此而言，

24、可以认为支撑汽车造型的决定性力量，是技术与美学的结合。正如呼唤中国风一文作者林晓燕女士所说，是“透过面、线的组合分割，以微妙的层次和转折，将极具个性风采和时代感的车身造型艺术与空气动力学完美揉合，艺术与技术浑然天成。”科学与美学，技术与艺术，逻辑思维与形象思维，工程技术人员与市场营销人员的结合，是造型成功的基本条件。汽车造型也即车身造型，整车造型设计分为外观设计和内饰设计两部分。结合工程技术和艺术设计，汽车的造型设计可分为形体构成、线形构成、装饰构成、色彩和面料构成四部分。 1)形体构成，是指汽车的基本形状和整体分块，取决于汽车总布置和车身总布置。经整车总布置设计，可确定汽车各个总成的相对位置

25、和乘客座位以及内部空间尺寸，按照这些总成的外部轮廓并考虑适当的空隙，就可以定出汽车的基本形状。 显然，汽车的总布置与匀称美观的比例之间有一定的距离，既不能使汽车追求完美的比例而严重损害汽车的功能，同样也不能想象在一个尺寸完全不协调的结构上可以塑造出完美的车身形体。在这个阶段中，通常造型设计师集中各方面的意见绘制外形构思草图(数量较多)，并与总布置设计师相互配合，协调汽车各块形体比例划分，使之符合比例规律，解决汽车结构性能与美观的形体之间的矛盾，获得完美的汽车外形。 2)线形构成，是指赋予汽车外形覆盖件具体的形状，既各个总成部分的外轮廓造型设计。它是在总布置设计基本完成之后，进一步使汽车外形获得

26、精确的曲线形状的阶段。 在汽车外形构思草图经过征集意见和讨论之后，选择若干优秀的图样绘成更完整的彩色效果图，并以这些效果图为依据着手制作汽车模型，起先是缩小比例的模型，如有必要，可放大成全尺寸1:1模型，同时，还需要制造1:1内室模型，以便对汽车适用性和室内造型设计进行探讨。 3)装饰构成，是指散热器面罩、保险杠、灯具、车轮装饰罩、雨刷、后视镜、标志、浮雕式文字等的造型设计和位置以及车体VI的设计。4)色彩和面料构成，是指对已经设计完成的造型进行外部色彩设计，并对驾驶室各个部分的表面蒙皮进行色彩、花纹、材质、纹理的设计选配，总体要求色彩内外和谐统一，内饰材料舒适美观。驾驶室设计己经成为提高重卡

27、技术水平的关键一环。重卡驾驶室不仅是不同车型的标志，更包含着越来越多的技术因素。安全性、舒适性、节能性都在驾驶室上有所体现。比如，概念车和量产车。概念车需要的是对新造型、新技术、新材料、新能源的研发利用，设计过程中不必太多的考虑成本、市场、人们的审美观念等因素，车身造型上多是对未来趋势的一种科学大胆的预测;普通量产车受到现有市场、成本、价值观念的影响，必须在求新的同时遵循品牌形象、秉承设计风格，符合市场需求，造型上往往是总体不变，局部变化。再如，客车和载货汽车，同属商用车，客车驾乘空间为整个车身，外部造型为长方体，以载人为主要目的，设计的重点是对乘载空间的合理优化;载货汽车以载货为主要目的，由

28、于几乎全部功能系统都集中在车的前部，后部的装载区(集装箱、挂斗等)为配装件，故设计的重点在驾驶室(俗称车头)的内外造型上，通常我们所说的载货汽车造型设计主要是指车头造型和驾驶室内部造型设计。消费者对重卡驾驶室的关注也在增加。据了解，重汽volov重卡的畅销，离不开沃尔沃驾驶室技术的支持。陕汽德龙F2000采用了德国曼驾驶室技术而使整车成为高端产品。主打高端市场的东风天龙、解放J6H都在驾驶室的开发上下足了功夫。汽车产品是由若干个相关联的功能构件组合而成的，作为汽车造型设计师，应该对汽车造型结构有全面的了解，这样才能确保造型功能的完整，设计方案的可行。图2.3-1 重型卡车的造型元素构成针对重型

29、卡车的外观造型，我们从其结构出发，以重卡车身各个部分为研究对象，将其定义为元素，重型卡车车身造型由若干个元素构成。以东风天龙牵引车为例，其造型元素分为:保险杠、灯具(前大灯、雾灯、顶灯等)、散热器格栅(前面罩格栅、保险杠格栅)、导流装置(导流罩、导流片)、挡泥板、轮罩、车门、A立柱、后视镜组合、挡风玻璃、二级踏步、其它饰件(车体标识、雨刮、遮阳板、汽笛等)。如图2.3-1是重型卡车的造型元素构成。2.4卡车造型的纵向趋势分析纵向趋势分析通过以时间为轴线的纵向特征演变分析，即将品牌历史发展各个时期的造型特征进行比较分析，得出某时期造型特征在品牌造型发展中的位置、重要性与变化情况，即每个造型的“上

30、下文”关系，得到造型演变的轨迹和规律；通过纵向分析，获得该造型特征的进化性发展及其进化的程度和变异速度。纵向趋势研究分为两步，其一是对己有两厢车的发展进行分析归纳，总结其现有演变规律，其二是对当年国际车展中两厢车信息进行分析，了解知名品牌汽车造型的发展趋势，为汽车造型概念生成提供一个“参照系”，同时也是对纵向演变规律的一个补充和限定。这两方面相辅相成，共同构成造型未来发展趋势的预测。汽车的造型设计风格是在不同的时期具有不同的代表和流派。通过扫描拍摄、产品杂志、相关厂商网站等信息来源，收集不同时期的多个卡车车型样本。综合设计专业老师和设计专业学生的讨论意见，基于差异化原则，对车型数量进行筛选和缩

31、减，最后得到比较具有代表性的各时期卡车样本，以分别代表不同的历史时期风格趋势。如图2.4-1、2.4-2。图2.4-2 不同时期卡车车型图2.4-2 不同时期卡车车型通过对不同时期多种车型的小组讨论，确定了以下五款样本，以代表不同时期卡车风格发展状况。如图2.4-3。图2.4-3 不同时期卡车样本根据前面的定性分析，不同时期的汽车造型设计风格的表现很多而且错综复杂，为了找出汽车造型设计风格的基本规律和发展趋势，经过设计专业老师与学生的探讨，把描述词汇定为两个基本词汇:理性，感性，从整体上把握汽车造型设计风格的发展的基本规律，概括各种汽车造型设计风格的倾向性，把复杂多变的问题简单化，清晰化，列表

32、如下:基本描述词汇理性感性图2.4-4 基本描述词汇 将5个样本分别与2个基本描述形容词词汇结合，应用语意差异法制成十一阶评估问卷，由被试对其进行主观评价，由左至右分别给与0到10的评分，评分值为整数。数值10表示该产品最能体现该词汇的含义，0表示该产品完全不能体现该词汇的含义。见下图2.4-5样本1描述词汇010理性感性图2.4-5基本描述词汇评分量表调研结果:通过量表调查得到的数据，通过计算基本描述词评分，得到如下表格:样本一样本二样本三样本四样本五理性8.055.951.805.854.35感性3.554.107.853.756.95图2.4-6样本基本描述词汇平均值根据上面的数据分析，

33、在这些样本中，处在不同时期的汽车造型风格是有一定的偏向性，或者理性，或者感性。同时，理性和感性的程度的强弱不尽相同，有时候表现得比较强，有时候表现得比较弱。造型设计的风格基本上是从感性到理性，再从理性到感性的交替的出现，其实这和艺术和设计发展潮流的原理基本上一致的，当理性占据主导后，人们会渴望感性，反之亦然，但层次却在不断提升。通过之前的分析，可以发现卡车造型风格呈理性与感性风格交替发展趋势，而在整个卡车发展进程中，运动风格始终是其发展趋势。见下图2.4-7。 图2.4-7 卡车纵向趋势分析图 现代汽车造型设计存在着明显的风格，不同的历史时期具有不同的表现，运动风格在汽车造型设计风格历史发展具

34、有重要的体现，尽管每个时代的汽车造型设计风格的具体表现不尽相同，但运动风格一直存在或者隐藏很多的汽车造型设计中。而且，运动风格是目前汽车造型风格发展的一个主流趋势。运动风格中的“运动”更多地表现为一种动势和动感，而非狭义的“运动”，因为造型意义上的“运动”表现为一种动态的“事件”。一件物品的形态可以看作是各种能量的聚集，是力的式样的各种不同的表现。任何一件不动的物体，并不意味着它不具备力量，而是各种力量所达到了暂时的平衡。造型意义的运动表现在车身上是静态的，主要通过人们对形态的运动知觉而产生。运动风格的造型表现在汽车形态之上是通过造型要素对动势和动感理念的释诠释，它是设计师基于对动势理解之上的

35、汽车造型设计表达。2.5卡车造型的横向趋势分析通常在一定时间段内。事物的发展及表象具有一定的共性特征，都具有所谓时代性，汽车造型设计也不例外，造型风格的共性和差异性是汽车造型的时代性和品牌性的重要特征。造型特征横向趋势分析是对造型的共性特征和差异性特征的比较分析，共性特征表达了“时代性”，与整体汽车设计和制造的科技水平密切相关；差异性特征是通过共性特征比较确定的，与企业和品牌密切相关。造型特征横向趋势分析对于研究品牌策略、社会文化及消费者需求、审美倾向具有重要意义。本文将对当代国际主流重型卡车品牌及各款车型进行造型剖析，横向比较各自造型特点，总结出当代重型卡车的“时代性”。具体分析如下：1）由

36、粗犷到精致重型公路卡车重视功能与性能设计，往往在造型设计上表现得简单粗糙。但人们对车辆的附加价值越来越关注，也对新型重型公路卡车提出了更多情感与审美方而的要求。购买重型公路卡车的用户，希望其能够体现出作为公路工者应有的气魄;而制造商也希望通过对高端车型的精心设计，反映产品的自身价值与技术优势。因此，在重型公路卡车的发展换代过程中，我们可以明显看到其车型的造型设计已逐步摆脱了早期车型的简陋形象，也与工程及矿用卡车粗犷皮实的风格有了明显区别，形成了自己精致整洁的特征，在重型公路卡车的传统力量感之外更增添了一份高雅尊贵的气质。见下图2.5-22）稳重干练与豪放夸张两种风格的分化 稳重干练。具有稳重干

37、练的造型风格的工业产品，让人联 图2.5-2部分现代重型公路卡车造型语言的定位与对比 想到具有同样性格的人，以冷静、踏实、可信赖的特征让人心动。这样的风格非常符合重型公路卡车的功能特点:可靠、方便、高效，以顺利完成商务运输为首要目标。 以德国曼与沃尔沃为代表的车型，在整车造型语言上力求简洁干练的稳重风格，将重型公路卡车巨大尺寸给人的压迫感收敛起来，代之以可靠实用的感觉(见图2.5-3)。图2.5-3 德国曼TGX（左）与沃尔沃FH16（右）曼TGX车型采用最传统的方舱驾驶室造型。从进气格栅到头灯再到驾驶侧窗，各种分件轮廓都接近于倒圆角的长方形，驾驶室表而的轮廓线也基本保持垂直或水平状态。整车每

38、个细节都避免了任何具有倾向性的造型线而结构，而代之以宽容友好的造型语言。 沃尔沃的车型则相对活泼，但依然在各个分件上大量采用了倒圆角的封闭图形轮廓。同时整车型而平整简洁，用洗练的分型线恰到好处地打破整而的单调感觉，赋予整车微妙的细节变化。驾驶室带倾角的风窗与上扬的侧窗给尺寸巨大的重型公路卡车增添了一些灵动。沃尔沃的车型在设计上可谓取舍考究，仰仗于精致的做工，充分体现了北欧设计风格中简约而不简单的精髓，给人以很强的亲和力。 豪放夸张。豪放夸张的风格，是近年来汽车造型设计领域发展的趋势，反映了人们彰显个性的诉求。 作为公路上最具份量的角色，重型公路卡车的动势是其他车辆无可匹敌的。逶迤如山的重型公路

39、卡车，张扬着征服自然的力量与自信。在强调张扬开放的价值观上，人们希望通过造型进一步强化这种气势，满足驾驭万物的欲望，同时也给旁观者带来愉悦。同为斯堪尼亚半岛的巨擎，斯堪尼亚（Scania）的车型则体现出与沃尔沃全然不同的造型风格(见图2.5-4)。夸张的进气格栅结构营造了观感的巨大冲击，而大弧度的型而与凹凸有致的棱线，宛如紧绷的青筋爆出的肌肉，给人以极强的力量感。其经典的橙红色涂装让人联想起健美选手占铜色的皮肤。驾驶室侧窗标志性的上扬轮廓创造了前冲的动态特征，黑色的驾驶室A柱让前风挡与侧窗在视觉上连为一体，酷似一副墨镜，赋予整车拟人化的神态。无论是行驶在公路上，还是静止在停车场里，斯堪尼亚的卡

40、车总是彰显着力量的主题，用造型显示自己作为重型公路卡车明星的耀眼地位。图2.5-4 斯堪尼亚R型（左）与江淮格尔发（右）斯堪尼亚树立了夸张霸气造型设计的标杆，也引来国内车厂的竞相模仿。更有厂商原封不动地抄袭斯堪尼亚的驾驶室造型，其行为存在侵犯原著知识产权的嫌疑，但也从侧而反映了富有气魄的重型公路卡车造型，得到了国内使用者的偏爱。 3）力求雄伟的正面型面划分 重型公路卡车正面造型设计中，驾驶舱正面的视觉效果分割最能体现品牌特征，给人留下深刻的第一印象。型面划分细节设计包括平面分割形成的图案样式及图案元素间的位置与比例关系。不同品牌的车型在正面型面划分上个性鲜明，区分显著(见图2.5-5)。图2.

41、5-5 左驰Actros(左)、雷诺Magnum(中)与沃尔沃FH(右)正面型面划分比例比较 现代重型公路卡车正而型而普遍采用上下分体式结构，而分体结构的阶梯状外轮廓，亦可凸显挺拔宏伟的视觉效果。 4)突出力量的倒梯形前脸特征线纵观现代重型公路卡车的前脸设计，倒梯形的前脸型面划分己经成了主流。一般来说，倒梯形特征面从下往上逐渐变宽的分件组成，包括车辆的保险杠踏步槽、进气格栅和前而板分型线等。与传统的垂直划分相比，倒梯形的分型突破四平八稳的沉闷，使卡车前脸显得更加活泼。倒梯形的前脸宛如健美的男性的上半身轮廓，展示出强健的肌肉(见图2.5-6)。图2.5-6 斯堪尼亚R系列车型前脸形态与男性腹部肌

42、肉形态对比 5）强调气势的大嘴化的设计趋势在轿车领域，德席尔瓦引领的大嘴造型进气格栅设计引起了造型设计的变革，各个厂商紧随奥迪，在新车型上体现出“类大嘴化”的设计趋势。图2.5-7 不同品牌的重型公路卡车的大嘴特征而在卡车领域，大嘴造型更有了存在的理由：巨大的进气格栅可以让发动机水箱散热更加迅速。这种造型成了重型公路卡车强大推进力的象征（见图2.5-7），远远看去，重型公路卡车以其可以吞噬一切的气势迎面而来，公路王者的霸气使其不怒自威。6）各具特色的侧面特征线 重型公路卡车驾驶舱的侧面造型设计，能做出类似轿车上的微妙线而变化。但在相对平整的面板上，依然可以通过凹凸变化勾勒出具有动势的轮廓线。当

43、代车型的侧面造型注重与正面设计呼应连贯，风格统一，品牌特征鲜明（见图2.5-8）。图2.5-8 斯堪尼亚R系列(左)与奔驰Actros(右)侧面特征对比2.6重型卡车造型的未来发展趋势分析 概念设计属于产品设计的前期工作，是指从构思产品到确定设计的技术指标、下达产品设计任务书为止的这一设计阶段。一般来说，商家都将汽车开发的重点放在产品车上，这也是立足市场的根本。但另一方面，在产品车之前所作的大量铺垫也是不容忽视的，尤其是概念车。就汽车造型而言，如果说推向市场并获得成功的造型是金字塔尖，概念车则是塔低，小但数量巨大。概念车因为不是大批量生产的商品车，每一辆概念车都可以更多地摆脱生产制造水平方面的

44、束缚，造型也比量产车更加自由、开放，更能体现设计师的灵感，尽情地甚至夸张地层示自己的独特魅力。 图2.6-1 Freightline概念车 图2.6-2 Freightline概念车内饰 不少国际卡车巨头都在根据自己自身的技术特点推出概念车Freightliner也不例外。由设计师Luis Cordoba设计的2032年Freightliner卡车，取名DIRU。从图2.6-1上可以看出，DIRU一改Freightliner长头卡车的风格，变成了平头卡车，发动机盖也变成了历史。DIRU整车的设计充分考虑了空气动力学，尽可能使空气动力最优化。DIRU的发动机当然不像现在的卡车那样“疯狂”地“吃油

45、”了，DIRU将会有8个电动机一起驱动整车，非常环保，完全实现零污染零噪声。驾驶室的前窗设计可使驾驶员视野良好。牵引车和挂车的车轮均采用嵌入式的设计方式，有利于降低空气阻力。DIRU还采用一种超级耐磨的轮胎作为材料，大大降低DIRU的维修成本。车外的设计那么先进，那么车内会是什么样子的呢?也许是一个宽敞的睡觉的地方，一间宽敞的大房子。图2.6-3 Aero概念车由Josh Shercliff设计的2030年美国长距离运输Aero卡车发布。这款车最大的特点是它每一寸的设计都充分考虑到了空气动力学，让车辆在长距离运输中可以节省更多的燃油。整车采用了低风阻的流线型设计，配以类似于弓形设计的车身，这样

46、的设计让车辆即使是在高速公路上高速行驶，抓地力也可以有效保证。这款车驾驶室的前窗设计非常与众不同，驾驶员在这样的驾驶室里几乎可以实现全景视角。这款车的整体设计还仿照了F1赛车的一些概念，所以从图片上看，整车的设计跟传统的美式卡车大相径庭。美国人采用欧洲人的理念设计出这款相当美观的极具空气动力学的未来长距离运输厢式车，不得不让人惊叹。 图2.6-4 沃尔沃“蚂蚁”概念车作为国际上最大的卡车巨头之一，沃尔沃怎么能在概念车的设计上落后?沃尔沃推出了名为“蚂蚁”的概念车。这款车第一眼看上去就能让人想到蚂蚁。“蚂蚁”是一款纯电动重卡，车辆最前方蓝色的部分是放置锂电池组的地方。由于锂电池组在长期运行中容易

47、发热，所以“蚂蚁”在车辆的最前方还设计了一个通风口，可以让锉电池组在运行过程中有效散热。“蚂蚁”的车身很像一颗子弹头，驾驶室前方的材料为透明的含氧硝酸铝。这种新材料的使用和车窗的设计保证了驾驶员有更好的视野，让驾驶变得更安全。“蚂蚁”的底盘采用了大量轻质材料，如玻璃钢薄片和铝等。整个车辆的轻量化程度很高。这款车设计的最大的亮点是车辆里面可以装载微型集装箱，用户可以将微型集装箱的位置租给不同的公司，更好地保证每趟运输都有足够多的货物，避免空载。这款概念车之所以会取名为“蚂蚁”，不仅是因为外形长得像蚂蚁，而且设计师Alex Marz的整个设计灵感就来自于蚂蚁。蚂蚁在互相交流、运输食物等过程中，总是

48、结合在一起，像积木一样。这款概念车也是一样，牵引车和挂车相互连接起来，每一个装货的车厢就像其中一个积木可以装载不同公司的货物。“蚂蚁”的尾部还装配了一个很像蚂蚁尾巴的“空气动力记忆”，这个“尾巴”会根据车辆的运行情况进行形状的变化，来时刻保持车辆在良好的空气动力学下运行。通过观察蚂蚁的行为来为我们的日常生活提供解决方案，真是一个有创意的想法。第三章 重型卡车空气动力学及人机分析3.1重型卡车空气动力学分析1973年的一天，美国国家航天局（NASA)工程师Edwin J. Saltzman骑着自行车，一辆牵引车呼啸而过，他第一次感到空气形成的冲击波将它推向路基，险些撞到路边的大树；当车辆通过后，

49、气流又将自行车反向吸回到车道。国外汽车工程研究表明，一辆重型牵引半挂车，在88.5公里/小时行驶，每行驶1.6公里需要推开大约18吨的空气。在当年车辆技术状况与道路情况下，大多数卡车需要近一半的马力用来克服空气阻力。工程师之后深入思考，决定帮助卡车减轻风阻形成的气流冲击波与尾部的局部真空，已使气流更平顺的通过卡车；同时提高车辆的燃油效率。随后美国宇航局的工程师们开始尝试，将飞机及航天飞机的空气动力学相关领域的研究与经验，用以大型卡车的是设计改造工作。气动最优，是汽车设计的完美追求，用理性的科学塑造感性的艺术，真实而美丽。重型卡车庞大的身躯和特殊的工作环境，决定了不同于轿车的性能要求，空气动力学

50、的造型研究能够美化造型，改善性能，提高效率。其实从20世纪初期，人们开始认识汽车动力特性的同时，就开始关注汽车行驶的气动力影响。对于汽车整体外观，其变化的几个阶段就是考虑了气动性能产生的影响。汽车车速的提高对汽车的性能提出了更高的要求，加上石油价格的上涨，使汽车设计中对如何改善燃油经济性提出了更苛刻的要求。而空气动力学特性直接影响着汽车的驱动特性、稳定性、操作性、燃油经济性、加速性能和噪声特性等方面。 空气阻力是空气动力学中最主要的分支，所谓的空气动力学，研究的是可观察到的在物体周围或通过物体的气流活动的全部过程。卡车在行驶过程中，受到的空气阻力由四部分组成：1：表面阻力，是指气流通过车辆外表

51、面时产生的摩擦阻力，该阻力主要是由车体外形，以及安装在车体外的零部件，如后视镜、车门把手、车灯、车头装饰件等对气流干扰引起的阻力，此阻力会对半挂车和公共汽车等长尺寸车辆产生较大影响。2：压差阻力，压差阻力的大小取决与紊流区的大小，特别是尾部紊流区的大小。在气流变成紊流的点处，会形成部分的真空区，这样就产生了压差阻力。在卡车设计时，设计师需要努力减小紊流表面，从而减小真空区面积。3：诱导阻力，它是作为压差阻力的一部分，是由于车辆行驶过程中顶部和底部的空气压力不同而造成的，压差阻力和诱导阻力在总的空气阻力中所占比例最大。4：车内阻力，是因为气流通过车头内的散热器、发动机等引起的阻力。已知的自然界中

52、，水滴的风阻系数最低，只有0.05；垂直平面物体的风阻系数最高为1.0，卡车通常风阻系数为0.6-0.8左右。风阻系数Cd是物体受空气阻力影响大小的一个标准，车辆风阻系数是通过风洞实验所确定的一个数学参数，用它可以计算出卡车在行驶时的空气阻力。2008年5月30日，在意大利南部著名的Nardo高速环型赛道，一台总重为40吨的新款奔驰Actros 1844 LS半挂车创造了一项新的吉尼斯世界记录：世界上油耗最少的40吨重卡。经过12728公里的测试下来，其百公里平均油耗达到让人惊讶的19.44升。 取得这个惊人的成绩，除了卡车优秀的综合性能以为，良好的空气动力学设计也是主要功臣之一。从图片上可以

53、看出，这台Actros卡车的主要空气动力套件有与挂车货箱几乎平行的车顶导流罩，侧导流罩，侧裙板以及挂车裙板，平滑的复合板货箱也为降低风阻做图3.1-2 奔驰Actros 出了贡献。这些东西的组合让这台半挂Actros车身相当平整，很少有形成紊流区的地方。在欧美厂商卡车设计的过程中，必不可少的一项工作就是风洞实验，通过它能得到知道车辆风阻到底有多大，什么地方会形成紊流，以便于以后的修改，而在国内，相当多的卡车厂家开发新车的时候都去关注整车的可靠性，如何降低生产成本等等大问题去了，而忽略了车辆的空气动力学，这个能有效降低油耗的细节。下图为福莱纳卡车进行风洞实验，强有力的大功率风扇能模拟卡车在高速行

54、驶中所遇到的风力。通过白色烟雾能让设计人员清楚的看清楚气流通过车身时的动向，同时也能在第一时间发现有紊流产生的地方。图3.1-3 卡车风洞实验通常牵引半挂车的空气阻力有四个主要部分：车头迎风区域，牵引车与挂车之间的空隙，挂车底盘部分，挂车尾部。通过安装导流组件，可以改善空气阻力对车辆的影响，这也是非常有效的办法，但卡车导流组件不仅仅是车顶导流罩这么简单。图3.1-4 卡车空气阻力主要部分牵引车通常的导流组件由图3.1-3几个部件组成。国内出厂的车辆由于成本和用户消费能力的考虑，基本上没有车顶导流罩，侧导流板，侧裙板等装置，需要自行改装。还有一些原因，即使安装了导流板，能够具有美观效果，但是功能

55、性不强，更谈不上省油的效果。其实真正的了解导流组件，是一个比较复杂的过程。图3.1-5 卡车主要导流组件卡车导流罩经过多年的使用与改进，受到全世界卡车司机的普遍认可，降低了风阻，节省更多的燃油。发展至今，基本上可以分为整体式，组合式，分流式。图3.1-6 卡车导流罩对卡车空气阻力的影响北美长头卡车热衷于整体式导流组件，由于北美多式联运的运输方式，挂车部分的尺寸相对统一，导流罩可以基本定型设计制造；相似的情况在澳洲的公路列车也同样适用，但澳洲导流罩的使用多与当地气候多风有关。欧盟各国国情不同，对车辆的规格，高度也有差异性，导流罩以组合式为主，高度可以在一定范围内调整。特殊的内藏三角翼弥补了高度调

56、节带来的缝隙。最后一种分流式基本在各国都有应用。分流式具有向上和左右两侧同时分散气流的效果，效率最高，但由于受高度与车型的限制，需要特殊制造，牵引车应用相应受限。但不可否认分流式导流罩具有良好的降低风阻的作用，因此在载货车上得到了很好的使用效果。侧导流板缩短了牵引车与挂车之间的间距，在高速行驶中，气流形成漩涡的机会减少，风阻降低的同时，发动机得到更好的散热。侧导流板对横风的气流导向作用更加突出，这是卡车非常重要的节油措施。2010年上海车展上，北美纳威司达卡车的侧导流板设计独特。长头卡车驾驶室后部的导 图3.1-7 卡车侧导流板流板加装了橡胶延伸部件，使驾驶室与挂车的间隔进一步缩短，以取得低风

57、阻的完美状态。虽然国外牵引车大多数具有鞍座调节功能，但使用条件受到装载承重的受力限制，采用鞍座调节方法需要专业人士指导，并有较大风险性。侧导流板的使用相对就安全的多了。在牵引半挂车空气阻力形成的区域中，挂车底部与尾部的“降阻措施”相对较难。欧洲目前正在研究挂车整体造型的改进可能性，在封闭式运输占目前欧洲绝对地位的条件下，改变挂车顶部的形状，使之更符合空气动力学。见下图3.1-8图3.1-8国外挂车空气动力学新思路油价不断上涨，科学地利用空气动力学对于商用车辆来说越来越重要，多数厂家通过附加设备来改善风阻，而利用空气动力学套件而降低风阻及燃油消耗的卡车将成为以后的发展趋势。3.2重型卡车人机分析

58、 人机工程学是20世纪o年代初迅速发展起来的一门新兴学科，它从人的生理和心理出发，研究人机环境相互关系和相互作用的规律，从而使人机系统工作效能达到最佳。在汽车车身设计中应用人体工程学，就是以人(驾驶员、乘客)为中心，研究车身设计(包括布置和设备等)如何适应人的需要，创造一个舒适的、操纵轻便的、可靠的驾驶环境和乘坐环境，即设计一个最佳的人车环境系统。 人机工程技术在卡车驾驶室产品开发过程中的应用，主要体现在驾驶员和乘员在驾驶和乘坐状态下的舒适性、视野性、手伸及性、操纵方便性等方面。在美国，过去长途卡车司机一般都是人高马大，但是近年来，由于身材较矮小的妇女和拉美人当司机的越来越多，汽车制造商必须让

59、驾驶室能适应不同身材的司机。为此美国的卡车工程师将人体工程技术应用到卡车设计与制造当中，他们利用逼真的虚拟现实仿真系统，研究出能够让不同身高的司机均能获得操作方便，视野开阔的设计。这些根据人体工程技术开发的创新设计（例如能够适应身材矮小、腿短或肚子大的司机的转向盘，可调式刹车，离合器和油门踏板等）最近己经用于正在生产的牵引车上。 重型卡车造型中的人机工程学设计主要体现在驾驶室内部的布置上和踏板以及车的后视镜、前挡风玻璃等部件上。德国曼公司设计的TGA卡车，被称之为卡车中的男子汉。 图3.2-1 曼TGA卡车的车门 图3.2-2曼TGA卡车的后视镜设计和踏板设计作为卡车中最能体现人性化设计的部分，每一款卡车驾驶室都会成为卡车设计师们重点考虑的环节。新款TGA整个驾驶室设计完全融入到曼所倡导的“经济性、运动性、安全性和舒适性“的理念中。新款TGA驾驶室除了可以为驾乘者提供舒适乘坐感觉外，还特别强调驾驶室的安全性。图3.2-3 德国曼TGA内饰首先降低了前挡风玻璃的高度，这样就扩大了驾驶员的视野，避免因为视线被阻挡看不清车前情况而发生的危险。其次，TGA采用新款车侧后视镜