概念電動(dòng)車(chē)的造型設(shè)計(jì)①

吉 明，李彥龍

(上海同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院，上海 201804)

0 引言

汽車(chē)作為一種商品，首先向人們展示的就是它的造型，電動(dòng)汽車(chē)的造型是否受到消費(fèi)者的喜歡直接關(guān)系到其未來(lái)的命運(yùn).汽車(chē)的造型設(shè)計(jì)，是根據(jù)汽車(chē)整體設(shè)計(jì)的多方面要求來(lái)塑造最理想的車(chē)身造型，結(jié)合電動(dòng)車(chē)的技術(shù)特點(diǎn)，在造型上有巨大的空間突破傳統(tǒng)車(chē)的造型.汽車(chē)造型設(shè)計(jì)是汽車(chē)外部和車(chē)廂內(nèi)部造型設(shè)計(jì)的總和.它不僅僅是對(duì)汽車(chē)的簡(jiǎn)單裝飾，而是運(yùn)用藝術(shù)的手法、科學(xué)地表現(xiàn)汽車(chē)的功能、材料、工藝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電動(dòng)車(chē)作為新時(shí)代的產(chǎn)物，在工藝材料上有有別于傳統(tǒng)車(chē).汽車(chē)造型的目的是以美去吸引和打動(dòng)觀者，使其產(chǎn)生擁有這種車(chē)的欲望.汽車(chē)造型設(shè)計(jì)雖然是車(chē)身設(shè)計(jì)的最初步驟，是整車(chē)設(shè)計(jì)最初階段的一項(xiàng)綜合構(gòu)思，但卻是決定產(chǎn)品命運(yùn)的關(guān)鍵.汽車(chē)的造型已成為汽車(chē)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)最有力的手段之一，對(duì)于電動(dòng)車(chē)同樣也是如此［1］.

1 概念電動(dòng)車(chē)的造型設(shè)計(jì)

1.1 車(chē)身定義

根據(jù)任要求定義電動(dòng)的基本參數(shù)為:

(1)長(zhǎng)×寬×高:3700×1700×1500 mm

(2)軸距:2600 mm

(3)尺寸變化范圍:寬 ±50mm，長(zhǎng)、高 ±100mm

(4)成員數(shù):2－4人

(5)車(chē)輪數(shù)量:4

(6)車(chē)門(mén)數(shù)量:4

(7)采用接近兩廂式車(chē)身的設(shè)計(jì)格局采用分布式驅(qū)動(dòng)

1.2 創(chuàng)新因素

創(chuàng)新是為了增強(qiáng)電動(dòng)車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)電動(dòng)車(chē)的發(fā)展.創(chuàng)新因素主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:理念的創(chuàng)新、形體的創(chuàng)新以及技術(shù)與功能的創(chuàng)新.

1.3 草圖階段

針對(duì)上面整理歸納的設(shè)計(jì)創(chuàng)新因素，接下來(lái)就著手與草圖階段，在此階段仍需要不斷的進(jìn)行探索、整理、總結(jié)，繼續(xù)探索不斷得循環(huán)，直到滿(mǎn)意的創(chuàng)意出現(xiàn)為止.

1.3.1 初期探索

造型發(fā)展的初期，發(fā)展盡可能多的草圖，收集創(chuàng)意.

圖1帶有分布式驅(qū)動(dòng)的特征元素，但整體造型趨近于傳統(tǒng)車(chē)造型，車(chē)頭處突出了充電接口以強(qiáng)調(diào)電動(dòng)車(chē)的特點(diǎn).

圖1 基于傳統(tǒng)兩廂式轎車(chē)的風(fēng)格

圖2內(nèi)藏式A柱B柱，使得車(chē)身的上半部分擋風(fēng)玻璃與側(cè)窗顯得一體化.結(jié)構(gòu)更接近Smart式的兩座車(chē).

圖2 內(nèi)藏式A柱B柱的兩廂車(chē)風(fēng)格

圖3完全脫離現(xiàn)實(shí)的，集中強(qiáng)調(diào)分布式驅(qū)動(dòng)特性的概念設(shè)計(jì)，但其中仍然可以看到Pivo的影子.

圖3 超未來(lái)感的概念設(shè)計(jì)

1.3.2 概念整理

由于初期的草圖方案繪制了相當(dāng)多，每到一個(gè)階段就需要適時(shí)得進(jìn)行整理，下面是經(jīng)過(guò)整理的示意圖.主題一的設(shè)定比較接近目前的兩廂式傳統(tǒng)車(chē)，前臉部分帶有分布式驅(qū)動(dòng)的特征以此強(qiáng)調(diào)起電動(dòng)車(chē)的特點(diǎn).

主題二的設(shè)定主要通過(guò)車(chē)擋風(fēng)側(cè)窗一體化的造型特點(diǎn)來(lái)強(qiáng)調(diào)其未來(lái)感，其余部分也同樣接近于傳統(tǒng)的微型車(chē)或緊湊型車(chē).

主題三的設(shè)定完全無(wú)視傳統(tǒng)車(chē)的結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)追求造型上的突破，車(chē)身造型接近于魚(yú)雷型，下部由四個(gè)獨(dú)立的球式車(chē)輪支持.

1.3.3 創(chuàng)意總結(jié)

對(duì)自己的設(shè)計(jì)概念整理完后需要向指導(dǎo)老師尋求指導(dǎo)，總結(jié)這一階段的工作成果，以進(jìn)行下一步深入探索.

首先要對(duì)三大主題進(jìn)行定位:

主題一過(guò)于傳統(tǒng)，并不能很好的突顯出電動(dòng)車(chē)這一作為新時(shí)代的汽車(chē)產(chǎn)品所應(yīng)擁有的未來(lái)感.

主題三科幻氣息過(guò)于濃重，并且完全舍棄汽車(chē)的基本結(jié)構(gòu)，對(duì)于汽車(chē)的安全性等方面都是個(gè)未知的挑戰(zhàn)，就目前而言其量產(chǎn)化的肯能也是微乎其微.

主題二則取以上二者之間的過(guò)渡形態(tài)，前衛(wèi)又不失傳統(tǒng)，保守卻又有突破創(chuàng)新.起造型基本符合目前傳統(tǒng)車(chē)的框架，在細(xì)節(jié)處又做創(chuàng)新，對(duì)于目前的電動(dòng)車(chē)也是十分適合的.

所以總結(jié)過(guò)后下一步的設(shè)計(jì)方向應(yīng)該是在主題二這方面逐步進(jìn)行深化.

圖4 主題定位

圖5 深化設(shè)計(jì)一

1.3.4 繼續(xù)深化

在確定的主題二的發(fā)展方向后，接下去就繼續(xù)做深化探討，在這一階段需要逐步開(kāi)始考慮車(chē)身細(xì)節(jié)的處理，車(chē)燈的大致描繪，以及裝飾上的設(shè)計(jì).

圖5在窗沿上繼承了之前主題二車(chē)窗上的線(xiàn)條風(fēng)格，沒(méi)有設(shè)計(jì)車(chē)門(mén)，而是靠掀起整個(gè)車(chē)窗駕駛員直接跳入汽車(chē)，這種進(jìn)車(chē)方式與其動(dòng)感的造型風(fēng)格想呼應(yīng).

圖6又是在前兩個(gè)方案的思路上取了個(gè)折中的辦法，保持深化一的動(dòng)感要素，同時(shí)也帶有深化二的未來(lái)感.

圖6 深化設(shè)計(jì)二

最終確定了方案是以本田飛度的車(chē)型為藍(lán)本進(jìn)行局部的造型設(shè)計(jì).

圖7 最終方案

圖8 建立Y0曲線(xiàn)

1.4 效果圖的制作

最終方案確定好之后，就是使用軟件開(kāi)始繪制效果圖，繪制效果圖的目的是為了在建數(shù)模與實(shí)物模型之前再一次對(duì)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行審核，并且在這一階段還能對(duì)之前忽略的汽車(chē)裝飾以及一些細(xì)節(jié)上進(jìn)行描繪.

2 電動(dòng)概念車(chē)建模實(shí)例

2.1 建立Y0曲線(xiàn)

根據(jù)電動(dòng)概念車(chē)的側(cè)視圖，建立Y0曲線(xiàn).在建立曲線(xiàn)的過(guò)程中要按不同的部件分多根曲線(xiàn)建立，有些復(fù)雜的部分可以先進(jìn)行不必要的省略.建立線(xiàn)框模型不需要對(duì)曲線(xiàn)有過(guò)高的連續(xù)性要求，可以采用多Span的曲線(xiàn)，只要滿(mǎn)足形體的要求即可.等線(xiàn)框模型建立完畢后，可以根據(jù)建立曲面的要求來(lái)對(duì)線(xiàn)框模型的曲線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化或者重建［2］.

2.2 創(chuàng)建車(chē)側(cè)部、頭部及尾部曲線(xiàn)

車(chē)側(cè)部、頭部、尾部曲線(xiàn)的建立及調(diào)節(jié)與普通的搭建曲線(xiàn)的方法相同，但是由于沒(méi)有完整的三視圖，所以對(duì)于車(chē)身寬度的把握上需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，調(diào)節(jié)曲線(xiàn)過(guò)程中也會(huì)帶來(lái)一定的麻煩，這時(shí)可以根據(jù)效果圖，或者通過(guò)對(duì)截面線(xiàn)的研究逐步確定方案.

圖9 側(cè)部、頭部、尾部曲線(xiàn)

建立側(cè)部、頭部、尾部曲線(xiàn)時(shí)，可以建立一些輔助曲線(xiàn)來(lái)將相對(duì)獨(dú)立的曲線(xiàn)聯(lián)系起來(lái)，這樣比較容易形成整體的概念，也便于后期調(diào)節(jié)曲線(xiàn)及曲面的建立.

2.3 細(xì)節(jié)部分的曲線(xiàn)創(chuàng)建

細(xì)節(jié)部分主要包括一些車(chē)身的外飾件、車(chē)輪的曲線(xiàn).對(duì)于外飾件的曲線(xiàn)不需要強(qiáng)調(diào)很高的空間正確性，因?yàn)檫@部分曲面主要是在后期靠對(duì)主要曲面的剪裁來(lái)實(shí)現(xiàn)的.而對(duì)車(chē)輪部分的曲線(xiàn)要保證軸距要求，并且不能與已建的曲線(xiàn)模型發(fā)生干涉.

圖10 線(xiàn)框圖

2.4 整體調(diào)節(jié)

因?yàn)槠?chē)造型大多數(shù)是對(duì)稱(chēng)的，所以在建模的時(shí)候只需要建立一半的模型即可.而所謂的Y0曲線(xiàn)就是整個(gè)汽車(chē)造型的中截面線(xiàn)，它決定了汽車(chē)在XZ平面上的最大投影面積.有了準(zhǔn)確的Y0曲線(xiàn)后就可以開(kāi)始逐步建立車(chē)身上的曲面.

2.4.1 主要大面的構(gòu)建

車(chē)身的主要大面包括車(chē)頂、前后風(fēng)窗、車(chē)身側(cè)面、前、后蓋、前后保險(xiǎn)杠等等.在構(gòu)建這些曲面時(shí)，最考驗(yàn)建模能力的就是如何分面.

圖11 對(duì)稱(chēng)面的構(gòu)建

面構(gòu)建完后都要檢查斑馬線(xiàn)來(lái)檢驗(yàn)面與面之間銜接是否光順，或者靠檢查高光線(xiàn)也能更直觀得看出曲面的平滑程度.

圖12 檢查斑馬線(xiàn)與高光線(xiàn)

建立其他面之后同樣需要通過(guò)斑馬線(xiàn)與高光線(xiàn)來(lái)檢驗(yàn)面的質(zhì)量，并完全車(chē)身的主體大面的構(gòu)建.

圖13 大面的構(gòu)建

2.4.2 輪拱處的曲面處理

整個(gè)車(chē)身建模的最大難點(diǎn)就在于輪拱出的曲面銜接處理，同時(shí)也是車(chē)身基礎(chǔ)曲面建立中最最耗時(shí)的一個(gè)階段.

圖14 前后輪包的處理

2.4.3 細(xì)節(jié)處的處理

車(chē)身上仍有許多小細(xì)節(jié)的曲面需要處理，如:雨刷槽、窗沿、車(chē)燈、車(chē)輪和裝飾等等.這些面基本都不需要考慮其連續(xù)性，只需后期倒角過(guò)程中將其與車(chē)身的連接做光滑即可，如下圖.

圖15 整車(chē)展示

2.5 硬件渲染

Alias的渲染功能雖然不是十分強(qiáng)大，但是靠?jī)?nèi)置的硬件渲染依舊能夠給人一個(gè)完整直觀的展示.下面是渲染后的效果展示:

圖16 渲染圖1

圖17 渲染圖2

3 總結(jié)

本次設(shè)計(jì)所做的概念電動(dòng)車(chē)造型設(shè)計(jì)，由于其電動(dòng)車(chē)的特點(diǎn)在造型上相對(duì)于傳統(tǒng)車(chē)有一定量的創(chuàng)新，而這些創(chuàng)新無(wú)論對(duì)汽車(chē)的整體感還是氣動(dòng)阻力都有一定的影響.但是由于車(chē)身各項(xiàng)法規(guī)制約的存在使得車(chē)身的創(chuàng)新無(wú)法有更大的突破，車(chē)身整體上很大程度仍然需要借鑒傳統(tǒng)車(chē)的造型設(shè)計(jì)，比如車(chē)門(mén)的位置、腰線(xiàn)的高度以及ABC柱的分布.而也正是由于這點(diǎn)使得在分布式驅(qū)動(dòng)上尋找創(chuàng)新點(diǎn)變得十分困難，因?yàn)檫@會(huì)影響到引擎蓋的設(shè)計(jì)以及者車(chē)門(mén)打開(kāi)時(shí)的問(wèn)題.所以最終設(shè)計(jì)方案整體造型比較類(lèi)似于現(xiàn)在的傳統(tǒng)車(chē)［10］.

［1］魏強(qiáng)，韓懋豪，劉晶波，等.Autodesk AliasStudio汽車(chē)設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)手冊(cè)［M］.北京:中共建筑工業(yè)出版社，2009:326.

［2］歐陽(yáng)波.Alias產(chǎn)品設(shè)計(jì)使用教程［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2010:263.

［3］傅立敏.汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006:151.

［4］Geoff Wardle.H －Point:The Fundamentals of Car Design＆Packaging［M］.Design Studio Press，2009:224.

［5］賈可.中國(guó)汽車(chē)調(diào)查［M］.上海:上海交通大學(xué)出版社，2005:338.

［6］李卓森.現(xiàn)代汽車(chē)造型［M］.北京:人民交通出版社，2005:141.

［7］杜子學(xué).汽車(chē)造型［M］.北京:人民交通出版社，2005:166.

［8］蘇建寧，江平宇，朱斌，等.感性工學(xué)及其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究［J］.西安:西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2004.

［9］李彥龍.汽車(chē)造型設(shè)計(jì)還需要什么［J］.造型天地，2004，38(1):7 －10，113.

［10］李彥龍.概念車(chē)與自主開(kāi)發(fā)［C］.第十五屆全國(guó)汽車(chē)車(chē)身技術(shù)研討會(huì)論文集，2006:102－107.