汽车基础知识1：汽车的布局

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一、何谓布局？

??这里所讲的布局，是指如何安排一部汽车的各个组成部分在整车中所处的相对位置，即全车的整体布局。布局方案一般是由总工程师决定的，但对于车身造型设计师，很好地理解甚至具备确定总体布局的能力也十分重要，这是因为与其他工业产品相比，汽车构造的复杂多变性要大得多。以电视机为例，所有电视机的内部结构大多相差无几，大致上都为立方体，造型（即外壳）所要提供的功能也不多，因而电视机外壳的设计就不需要具备什么“布局”观念；但是汽车的内部结构比电视机复杂得多，使用功能的要求很严格（如乘员/载货的空间、人体工程学的要求等），这些构成了很多在造型设计过程中必须遵循的条件。因此，汽车造型设计师必须具备很清晰明确的布局观念，才能设计出具有优秀功能性的汽车外型。事实上很多突破性的布局方案都是由造型设计师在概念设计的阶段构想出来的。

二、布局元素

??一部汽车的布局元素包括发动机、传动系统、座舱、行李舱、排气系统、悬挂系统、油箱、备胎等，其中前三者：发动机、传动系统和座舱是决定布局的三要素，按这“三要素”可将布局方式分为前置引擎前驱（FF）、前置引擎后驱（FR）、中置引擎（MR）及后置引擎（RR）四大类型，确定布局类型后，其它部件可采用见缝插针的原则。一个优秀的布局方案应该在使各部件工作良好的基础上满足应有的使用功能（如载人、运货、越野等）。

下面对各种布局方案作简单介绍：

1）前置引擎后轮驱动（FR）

??如图A，引擎纵置于车头，纵向与变速箱相连，经过传动轴驱动后轮。最早期的汽车绝大部分采用FR布局，现在则主要应用在中、高级轿车。它的优点是轴荷分配均匀，即整车的前后重量比较平衡，因此操控稳定性比较好。据物理原理的计算，后轮作驱动轮时，轮胎的附着利用率要优于前轮驱动，这是中、大型轿车（马力、扭力较大）都采用后轮驱动的主要原因。FR的缺点是传动部件多、传动系统质量大，贯穿坐舱的传动轴占据了坐舱的地台空间。为了容纳传动轴，凡是采用FR的房车，其后座中间座椅的地台都是隆起来的，大大影响了脚部空间和乘坐舒适性，这可以说是FR的最大缺点。


2）前置引擎前轮驱动（FF）

??将引擎横置在车头，经过变速箱直接驱动前轮，就可以免去传动轴，从而解决了FR布局的车厢地台问题。这种方案称为FF布局（图B）。FF是目前绝大部分微、小、中型轿车采用的布局方式。除了车厢地台降低外，FF在操控性方面也具有优势：由于重心偏前且由前轮产生驱动力，FF的汽车在操控性方面具有明显的转向不足特性，这在汽车操控性评价中属于一种安全的稳态倾向，是民用车的理想特性。抗侧滑的能力也比FR强。但之前也提到FF的驱动轮附着利用率较小，上坡时驱动轮的附着力会减小；前轮的驱动兼转向结构比较复杂，引擎和传动系统（变速箱、离合器等）集中在引擎舱内，布局拥挤，局限了采用大型引擎的可能性。这是大型轿车不采用FF的主要原因。针对这个问题，近年来出现了纵置引擎的FF布局（以前FF的引擎都是横置的），从而可以采用较大型的引擎。例如配3.5升V6引擎的本田Legend和2.8升V6的奥迪A6，都属于为数不多的中大型FF轿车。






3）中置引擎后轮驱动（MR）

??即引擎放置在前、后轴之间的布局方式。最大的优点显然是轴荷均匀，具有很中性的操控特性。缺点是引擎占去了坐舱的空间，降低了空间利用率和实用性。因此采用MR的大都是追求操控表现的跑车。
一般的MR布局，引擎是置于座椅之后、后轴之前的，这样的布局在情理之中；近年出现了一种被称作“前中置引擎”的布局方式，即引擎置于前轴之后、乘员之前，驱动后轮。从形式上这种布局应属于FR类型，但能达到与MR一样的理想轴荷分配，从而提高操控性。宝马3系列、本田S2000都属于这种类型。






4）后置引擎后轮驱动（RR）

??早期广泛应用在微型车上，因为其结构紧凑，既没有沉重的传动轴，又没有复杂的前轮转向兼驱动结构。它的缺点是后轴荷较大，在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向，即高速过弯的稳定性差，容易侧滑。现在仍采用RR布局的轿车已经很少。保时捷911是其一，而它极易甩尾的操控特性也是出了名的。







5）四轮驱动

??无论是前置、中置还是后置引擎，都可以采用四轮驱动。由于四个车轮均有动力，附着利用率最高，但重量大、占空间是它的显著缺点。此外动力流失率比单轴驱动大。四轮驱动过去只用于越野车，近年来随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱系统已经能够精确的调配扭矩在各车轮之间分配，所以出于提高操控性的考虑，采用四轮驱动的高性能跑车也越来越多。

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汽车的历史。在一个多世纪的演变过程中，汽车的形状也是经历了几个时代的变迁。从粗糙的“马车”到火柴盒般的箱形汽车，再到很卡通的甲壳虫汽车，还有船型、鱼型、楔型，汽车的身材越来越好看，线条越来越代美。

“马车”的年代
　　从19世纪末到20世纪初，世界上相继出现了一批汽车制造公司，除戴姆勒和奔驰各自成立了以自己名字命名的汽车公司外，还有美国的福特公司、英国的劳斯莱斯公司、法国的标致和雪铁龙公司、意大利的菲亚特公司等。当时的汽车外形基本上沿用了马车的造型。因此，当时人们把汽车称为天马的“马车”。

箱形汽车的年代

　　马车型汽车很难抵挡风雨的侵袭，美国福特汽车公司在1915年生产出一种新型的福特T型车，这种车的车室部分很像一只大箱子，并装有门和窗，人们把这类车称为“箱型汽车”。这种车以其结构紧凑、坚固耐用、容易驾驶、价格低廉而受到欢迎，并以产量之高而著称于世。福特还首先采用“流水作业法”，大大提高了劳动生产率，并为今天的汽车生产所继承。早期的箱型汽车以美国的福特T型车最为著名，年产量达到30万辆，占美国汽车总产量的70%-80%。
　　此外，美国通用汽车公司的雪佛莱部看准了用户多样化的要求，于1928年制造出在散热器罩、发动机通风口和轮罩上增加豪华装饰的汽车，从而博得了用户的欢迎。

流线型汽车

　　随着生活节奏的加快，人们对车速的要求也越来越高。作为高速车来讲，箱型汽车是不够理想的，因为它的阻力大，大大妨碍了汽车前进的速度。所以人们又开始研究一种新的流线型汽车。流线型车身的大量生产是从德国的“大众”开始的。1933年德国的独裁者希特勒要求保时捷（1875－1951）设计一种大众化的汽车，保时捷博士设计了一种类似甲壳虫外形的汽车。他最大限度地发挥了甲壳虫外形的长处，成为同类车中之王，甲壳虫也成为该车的代名词。由于第二次世界大战的原因，甲壳虫型汽车直到1949年才真正大批量生产，并开始畅销世界各地，同时以一种车型累计生产超过二千万辆的记录而著称于世。

船型汽车

　　船型车改变了以往汽车造型的模式，使前翼子板和发动机罩，后翼子板和行李舱罩溶于一体，大灯和散热器罩也形成一个平滑的面，车室位于车的中部，整个造型很像一只小船，所以人们把这类车称为“船型汽车”。这种车是设计者首次把人体工程学应用在汽车的设计上。强调以人为主体的设计思想。船型汽车不论从外形上还是从性能上来看都优于甲壳虫型汽车。而且还解决了甲壳虫型汽车对横风不稳定的问题。从50年代开始一直到现在，不论是美国还是欧亚大陆，不管是大型车或者是中、小型车都采用了船型车身。从而使船型造型成为世界上数量最多的一种车型。

鱼型汽车

　　船型汽车尾部过分向后伸出，形成阶梯状，在高速时会产生较强的空气涡流。为了克服这一缺陷，人们把船型车的后窗玻璃逐渐倾斜，倾斜的极限即成为斜背式。由于斜背式汽车的背部像鱼的脊背，所以这类车称为“鱼型汽车”。鱼型汽车和甲壳虫型汽车光从背部来看很相似，但仔细观察可以看出鱼型汽车的背部和地面的角度比较小，尾部较长，围绕车身的气流也比较平顺，涡流阻力也较小。另外鱼型汽车基本上保留了船型汽车的长处，车室宽大，视野开阔，舒适性也好，另外鱼型汽车还增大了行李舱的容积。鱼型汽车存在的缺点是结构上有一些缺陷，而且对横风的不稳定性。

楔型汽车时代

　　为了从根本上解决鱼型汽车的升力问题，人们设想了种种方案，最后终于找到了一种模型的设计方法。就是将车身整体向前下方倾斜，车身后部像刀切一样平直，这种造型能有效地克服升力。1963年司蒂倍克•阿本提第一次设计了楔型小客车。楔型车在高速汽车设计方面已接近于理想的造型。现在世界各大汽车生产国都已生产出带有楔型效果的小客车，这些汽车的外形清爽利落、简洁大方，具有现代气息，给人以美的享受。未来小客车的造型必然是在楔型车的基础上加以改进。例如，把前窗玻璃和发动机罩进一步前倾，尾部去掉阶梯状，成为真正的模型。车窗玻璃和车身侧面齐平，形成一个平面，后视镜等将通过合理的造型，以取得最低的风阻力，或者由车内的电视屏幕来代替。总之，未来的小客车的造型将更为平滑、流畅。

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好好学习

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