汽车车身改装设计................................................................................................ 3 1 绪
论：........................................................................................................... 3 1.1课程设计的目的和意义 ................................................................. 3 1.2课程设计的内容 ............................................................................. 4
2.汽车车身的作用、车身结构、构成部件........................................................ 4
2.1 汽车车身的作用 ............................................................................ 4 2.2 车身结构、车身分类、构成部件 ................................................ 4
3.汽车大包围部分 ................................................................................................ 5
3.1汽车的大包围 ................................................................................. 5 3.2汽车的大包围的分类 ..................................................................... 5 3.3如何选择合适的大包围 ................................................................. 6 3.4汽车的大包围材料的选择 ............................................................. 6 3.5应用CATIA软件设计的大包围模型 .............................................. 6
4 汽车车门部分 ................................................................................................... 7
4.1 汽车车门 ........................................................................................ 7 4.2 汽车车门分类 ................................................................................ 7 4.3 汽车新车车门的检查 .................................................................... 8 4.4 汽车车门实体图和2维草图 ........................................................ 9
5汽车天窗部分 .................................................................................................. 10
5.1 汽车天窗的分类 .......................................................................... 11 5.2 汽车天窗的九大好处 .................................................................. 11 5.3 汽车天窗实体图 .......................................................................... 13
6 汽车尾翼部分 ................................................................................................. 14
6.1 汽车尾翼的定义 .......................................................................... 14 6.2 汽车尾翼的种类 .......................................................................... 15 6.3 汽车尾翼的优缺点 ...................................................................... 15 6.4 汽车尾翼的历史原理 .................................................................. 16
7． 三厢轿车扰流板设计分析 ......................................................................... 17
7.1扰流板的作用 ............................................................................... 18 7.2对提出的几种扰流板方案进行分析设计 ................................... 18 7.3运用空气动力学对所设计的尾翼进行分析 ............................... 20
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8.小结 .................................................................................................................. 23 9.主要参考文献 .................................................................................................. 23
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汽车车身改装设计
1 绪 论：
汽车改装的起源
汽车改装源于赛车运动。参加各种竞技及赛事的车辆必须经过标准严格的改装后才能进入赛场。其目的是，增加车辆安全性，如在撞击、翻滚、失火等事故中保护车手不受伤害；提高比赛能力，如加速性能、转弯稳定性能、刹车性能、通过性能、操控精准性能等；减少自重及风阻系数。
可以说，汽车改装在汽车赛事中是必不可少而且十分重要的环节，在某种程度上，汽车赛事也是一场汽车改装技术水平的较量。
赛车改装最大可能地强化并提升了车辆性能的极限空间，并作为一种汽车文化得到广泛延伸，随着汽车工业的发展以及赛车运动的深入人心，汽车改装也成为普通消费者汽车生活中的组成部分，并渐渐成为一种时尚。
1.1课程设计的目的和意义
“汽车设计”课程设计是在学完专业课程之后，进行的一项重要的而不可缺少的教育环节，目的在于培养学生的汽车设计能力，也是车辆工程学生在大学学习中一次较为全面的综合设计训练。汽车改装是根据汽车车主需要，将汽车制造厂家生产的原型车进行外部造型、内部造型以及机械性能的改动，使车主拥有独一无二的适合自己的车辆。汽车改装在我国还处于起步阶段，但在欧洲与美洲已逐步成为一种追求个性、速度、性能的独特汽车文化。汽车改装的目的是：
1.培养学生综合运用“汽车设计”课程及其他先修课程的理论知识和生产实际知识解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练使所学理论知识得以巩固和提高。
2.学习和掌握一般汽车总成部件的基本方法和程序。
3.进行汽车设计工作基本技能的训练，包括计算、绘图能力及熟悉和运用设计资料（如标注、规范）的能力。
4.激发学生对于汽车工业的兴趣与热爱，培养学生树立正确的设计思想，严肃、任真核科学的治学态度，提高理论联系实际的能力及自学能力。
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1.2课程设计的内容
本课程设计的题目为：XXX款车的车身改装。其中车型为老师给的2~3款车或者别的车型也可以。
车身改装是汽车改装的中的一个重要环节，通常车身改装的方向是降低风阻，提高汽车的经济性和动力性；增加空气下压力，提高汽车的操纵稳定性；提高汽车的乘坐舒适性及汽车的散热及冷却性能；增强感官的效果，美观大方。根据给定车辆完成。
为此，由荀宇皓，和昌强，董刘阳，王海伟这四名同学组成的名为“四驱兄弟”的兴趣小组，一起完成这一次的车身改装设计。由于车身改装囊括了众多部分，涉及的领域也比较广泛还有时间的不充分性，所以我们打算主要研究汽车大包围、汽车天窗、汽车尾翼、汽车车门这四个车身的主要部分。
2.汽车车身的作用、车身结构、构成部件
2.1 汽车车身的作用
汽车车身的作用主要是保护驾驶员以及构成良好的空气力学环境。好的车身不仅能带来更佳的性能，也能体现出车主的个性。 2.2 车身结构、车身分类、构成部件
汽车车身结构从形式上说， 主要分为非承载式和承载式两种。
非承载式车身的汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹性元件联接。车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力，在坏路行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。但这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。
承载式车身的汽车没有刚性车架，只是加强了车头，侧围，车尾，底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。这种承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷。这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，高度低，汽车质心低，装配简单，高速行驶稳定性较好。但由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体，因此噪音和振动较大。
车身分类：非承载式车身和承载式车身按照有无刚性车架划分。什么叫车架，
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是首先要弄清楚的问题。车架就是支承车身的基础构件，一般称为底盘大梁架。发动机、变速器、转向器及车身部分都固定其上，它除了承受静载荷外还要承受汽车行驶时产生的动载荷，因此车架必须要有足够的强度和刚度，以保证汽车在正常使用时受到各种应力下不会破坏和变形。车架有边梁式、钢管式等形式，其中边梁式是采用最广泛的一种车架。
边梁式车架由两根长纵梁及若干根短横梁铆接或焊接成形，纵梁主要承负
弯曲载荷，一般采用具有较大抗弯强度的槽形钢梁。也有采用钢管，但多用于轻型车架上。一般纵梁中部受力最大，因此设计者一般将纵粱中部的截面高度加大，两端的截面高度逐渐减少，这样一来可使应力分布均匀，同时也减轻了重量。
横梁有槽形、管形或口形，以保证车架的扭转刚度和抗弯强度。横梁还用以安装发动机、变速器、车身和燃油箱等。为适应不同的车型，横梁布置有多种型式，如为了提高车架的扭转刚度采用X型布置的横梁。边梁式结构简单，工艺要求低，制造容易，使用广泛。但由于粗壮的大梁纵贯全车，影响整车布置和空间利用率，大梁的横截面高度使车厢离地距离加大，乘客上下车不方便，另外重量也大，整车行驶经济性变差。这些缺点对小客车、轿车是缺点，对于越野车可能就是优点，因为越野车要求有很强的通过性，行驶崎岖路面时要有一定大的离地间隙，而非常颠簸的道路会令车体大幅扭动，只有带刚性车架的承载式车身结构才能抵御这种冲击力。因此越野车上普遍采用非承载式车身。
汽车车身的构成部件主要有发动机盖、车顶盖、行李箱盖、翼子板、前围板。
3.汽车大包围部分
3.1汽车的大包围
大包围(汽车车身外部扰流器)。主要作用是：减低汽车行驶时所产生的逆向气流，同时增加汽车的下压力。使汽车行驶时更加平稳，从而减少耗油量。
3.2汽车的大包围的分类
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大包围基本分为泵把款和唇款两大类，其中泵把款类的包围就是将原来的前后杠整个拆下，然后再装上另一款泵把。而唇款类的包围则是在原来的保险杠上加上半截的下唇，此款包围的质量与安装技术要求极高。
3.3如何选择合适的大包围
怎样为自己的汽车选择合适的大包围：（1）发动机盖：重量轻、强度好，同时能承受高温。最好能把发动机的热量带走。（2）头唇：头唇是最能突出外形个性的AERO PARTS,而安装的车主亦是最多的！（3）前泵把扰流板：目前，大人气的CANARD可算得上是争取车头有多上点DOWN FORCE的最有效AERO PARTS，安装人数日益增长中。（4）GT-WING，主翼与车身的缝隙距离在2CM以下，如果超过这数字的话，主翼两端长度与车门沙板要预留16.5CM（每边）。（5）裙边：装上包围后的车高与地面距离最低不能少于9CM（约一包烟的高度）。而催化遮热板与地面距离不能低于5CM。所以大家应多留意！
3.4汽车的大包围材料的选择
在国内大包围套件的材料主要有:（1）(ABS塑料)此类的产品是以真空吸塑成形，所以厚度较薄、韧性一般。（2）(PU塑料)此类的产品因为它是在低温下注塑成形，所以有极高的柔韧性与强度，同时与车身的密合度亦是最佳的，受命期也较长。是三种材料之中最好的一种。（3）（树脂纤维材料），此类的产品价格较为便宜，款式较多，所以成为众多车主的首选。若要选购这一产品时要注意以下几点：①韧性要好，有抗扭的能力；②耐热不变形；③表面要平滑、重量要轻；④与车身密合度要高；这样你就能选到自己称心如意的包围！
3.5应用CATIA软件设计的大包围模型
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4 汽车车门部分
4.1 汽车车门
车门的好坏，主要体现在，车门的防撞性能，车门的密封性能，车门的开合便利性，当然还有其它使用功能的指标等·防撞性能尤为重要，因为车辆发生侧碰时，缓冲距离很短，很容易就伤到车内人员。
因此，好的车门内至少会有2根防撞杠，而防撞杠的份量是较重的，也就是说，好的车门确实偏重些。但并不能说车门越重就越好。现在的新型汽车，如果在安全性能等能保证的话，设计师都会想方设法减轻车辆包括车门的重量(如用新型的材料)来减少功耗。
4.2 汽车车门分类
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车门按其开启方式可分为以下几种：
顺开式车门：即使在汽车行驶时仍可借气流的压力关上，比较安全，而且便于驾驶员在倒车时向后观察，故被广泛采用。
逆开式车门：在汽车行驶时若关闭不严就可能被迎面气流冲开，因而用得较少，一般只是为了改善上下车方便性及适于迎宾礼仪需要的情况下才采用。
水平移动式车门：它的优点是车身侧壁与障碍物距离较小的情况下仍能全部开启。
上掀式车门：广泛用作轿车及轻型客车的后门，也应用于低矮的汽车。 折叠式车门：则广泛应用于大、中型客车上。
轿车的车门一般由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成。
门体包括车门内板、车门外板、车门窗框、车门加强横梁和车门加强板。 车门附件包括车门铰链、车门开度限位器、门锁机构及内外手柄、车门玻璃、玻璃升降机和密封条。
内饰盖板包括固定板、芯板、内饰蒙皮、内扶手。 车门按其生产工艺可分为以下几种:
整体式车门：内外板由整块钢板冲压后包边而成，该生产方式初次模具投入成本较大，但可相应降低相关检具夹具，材料利用率较低。
分体式车门：由车门框总成和车门内外板总成拼焊而成，门框总成可采用滚压方式生产，成本较低，生产率较高，整体相应模具成本较低，但后期检具夹具成本较高，且工艺可靠性较差。
整体式车门和分体式车门在整体成本方面相差不是很大，主要是根据相关的造型要求确定相关的结构形式。由于目前汽车造型要求较高，且生产效率要求较高，车门整体结构趋向与分体式。
4.3 汽车新车车门的检查
新车车门的检查虽然不像汽车变速器的检查那么重要，但是也不能忽略，毕竟买的新车如果车门处密封性不好，导致下雨时漏水，或者万一曾经是个事故车，那不是很郁闷。
一、新车车门关闭时的检查：
观察新车车门两侧 的缝隙处是否光滑、平整、大小均匀，密合度是否在同一水平线上，因为如果车门安装的有问题，就有可能车门高于或者低于车门的另
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一侧。这一步除了要仔细看，还要用手摸。
二 、新车车门打开时的检查：
多观察新车车门和新车A柱、B柱上的胶条是否正常，因为如果胶条安装不正确，经过车门的多次关闭和挤压，会导致两侧的胶条变形。这样新车的密封性就不会太好，严重的还有可能导致下雨时往新车内灌水。
三、新车车门的检查还要仔细查看新车A柱内侧的零部件是否漆面正常，螺丝是否牢固。不仅是这里的螺丝，其实新车验车时各个位置的螺丝处，都要仔细查看。
四、对每个车门进行多次开关，感觉开关过程中，是否流畅自然，是否有异响。
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友情提示：新车车门的检查操作时，一定要多次的要来回、多方位观察、
动手，这样才能发现问题的所在。新车验车一定不能怕麻烦，并且新车车门的检查不能仅仅体现在一个车门上，要四个新车车门都认真做到，这样才能最大程度的保证质量度。
4.4 汽车车门实体图和2维草图
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汽车车门实体图
5汽车天窗部分
汽车天窗安装于车顶，能够有效地使车内空气流通，增加新鲜空气的进入，
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为车主带来健康、舒适的享受。同时汽车车窗也可以开阔视野，也常用于移动摄影摄像的拍摄需求。汽车天窗可大致分为：外滑式、内藏式、内藏外翻式、全景式和窗帘式等。主要安装于商用SUV、轿车等车型上。从1936年取得第一个汽车天窗专利开始，如今Webasto拥有60多项天窗专利，在汽车天窗领域的市场份额高达65%，已成为优质天窗的代名词。
汽车天窗的用处：每天早晨，许多车主总会匆匆忙忙地驾车上班，专家建议这时需打开天窗。有关专家介绍，车内空气污染，严重影响驾乘者的健康，特别是汽车在经历了一段时间的密闭后，车厢内充斥着装饰用品中的苯、甲醛等有害物质的气体。所以，过夜后上车的第一件事，就是打开汽车天窗，利用它优越的负压换气原理，过滤车内空气，以保护驾乘者的身体健康。
5.1 汽车天窗的分类
内藏式天窗
内藏式天窗指的是滑动总成置于内饰与车顶之间的天窗。其优点是天窗开口大，外型简洁美观。大部分轿车多采用内藏式天窗。但是如果是加装，这种内藏式天窗价钱就相对较高，而且因为要将车顶内饰重新做一遍，所以要求的施工技术也很高。
外掀式天窗
外掀式天窗具有体积小、结构简单的优点，还有手动和电动两种分类。天窗倾斜升高，打开一定角度，但是开口大小很有限。
全景天窗
汽车全景天窗实际上是相对于普通天窗而言。一般而言，全景天窗首先面积较大，甚至是整块玻璃的车顶，坐在车中可以将上方的景象一览无余。全景天窗的优点是视野开阔，通风良好。不过全景天窗也有一些缺点，成本较高；落尘需要清理，否则影响视线；车身整体刚度下降，安全系数降低。但无论怎样，全景天窗超大视野的享受，还是受到众多消费者的青睐。
5.2 汽车天窗的九大好处
1.改变传统换气方式
汽车天窗改变了传统的换气形式，风吹进来形成一股气流，将车厢内的浑浊
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空气抽出去。汽车高速行驶时，空气分别从车的四周快速流过，当天窗打开时，车的外面就形成一片负压区，由于车内外气压的不同，就能将车内污浊的空气抽出，达到换气的目的，让车厢内始终保持清新的空气，让你备感驾驶的乐趣。
2.迅速除却车内雾气
使用天窗除雾是一种快捷除雾的方法。特别是在夏秋两季，雨水多，湿度大。开车的人都知道，如果行车过程中将车的侧窗紧闭，就会增大车内外温差，前风挡玻璃容易形成雾气。虽然大多数车都配备了防雾装置，但有的效果并不那么明显。驾车者只需要打开车顶天窗至后翘通风位置，可轻易消除前风挡的雾气，保证行车安全。使用天窗换气，既不必担心车外恶劣脏污的环境，也不必担心雨水被吹进车内。
3.快速降温节约能源
使用天窗还有节能的功效。在炎热的夏天，车在太阳下曝晒一个小时，车内温度可轻易达到70℃左右。打开车门，一股热浪就会扑面而来，对许多人来说，都是选择马上打开车内的空调降低车内温度。其实，如果你拥有的是一辆天窗版的汽车，只需打开天窗，利用车辆行驶过程中车顶形成的负压抽出燥热的空气就可达到快速换气降温的目的，使用这种方法比使用汽车空调降温的速度快2-3倍，而且还节约汽油。
4.打开天窗的最佳时机
早春时清晨和晚间依然春寒料峭，令人一不留神就会\中招\。这时为了通风而又不损失车内温度，我们需要打开汽车天窗。因为，汽车天窗被安装在汽车顶部，其负压原理将抽出大量盘踞在上的废浊气体，与开启的热空调形成了气体互换，这样既不流失车内温度又可达到良好的通风效果，鱼与熊掌，此时兼而得之。
5.经过暴晒的汽车
当您的爱车经过太阳暴晒之后，你可以打开汽车天窗。最好的车内通风方式是结合使用空调和天窗。实验证明，要想达到车室内温度的均衡，最理想的方式就是打开空调和汽车天窗，暴晒之后的汽车就像是一条搁浅的鲸鱼，需要一个既迅速又柔和的温度调节方式来降低温度，这种状况下打开汽车天窗和车内空调就是最好的选择，节能且快速!
6.堵车时的汽车
在堵车时，所有车辆都处于停滞或慢行状态，汽车尾气将不可避免地比任何时候都密集。这时打开汽车天窗并关闭所有侧窗，可以使您不用担心空气中的尾
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气进入车室。汽车天窗的负压换气会排出车内的废气，不让污浊空气进入车厢。
7.高速公路上的汽车
高速公路上行驶的您是否体会到，汽车暖气一旦开启时间过久，很容易产生昏昏欲睡的现象，如果打开侧窗，又会被侧窗打开时的噪声和侧风所困扰。当车速达到100公里时，引起的噪声可高达110分贝，而如果打开\汽车天窗\却仅仅为69分贝;其次，汽车天窗的通风换气是依靠汽车在行驶过程的负压原理，将污浊空气抽出。
8.其他时候
吸烟时，打开天窗可快速地消除烟味;欣赏音乐时，打开天窗不影响欣赏效果;观赏风景时，打开遮阳帘，可以欣赏到更多的风景，增添出游的乐趣。
9.过夜的汽车
据有关专家透露，车内空气污染严重影响着驾乘者的健康，甚至还是导致癌症的诱因之一，尤其是汽车经过一夜的停泊，密闭的车室内充斥着装饰材料中散发出的气体将严重危害车内人员的健康与安全。所以，过夜后上车的第一件事就应该是打开汽车天窗，利用它优越的负压换气原理过滤车内空气，以保护您和您的家人。
5.3 汽车天窗实体图
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6 汽车尾翼部分
在对汽车的大包围、车门、天窗进行分析研究之后，我们发现虽然汽车的大包围能够利用ＣＡＴＩＡ软件设计出来，但是设计出来的大包围也只是一个个曲面之间的结合，没有具体的厚度，这就给车门还有天窗跟汽车大包围之间的装配带来了非常巨大的麻烦。由于时间有限，再加上我们小组听取了张亮老师的意见之后，我们打算重点研究汽车尾翼的改造部分，再运用空气动力学原理对汽车尾翼进行分析，并且得出一定的研究成果。
汽车尾翼，专业叫法为扰流板，属于汽车空气动力套件中的一部分。主要作用是为了减少车辆尾部的升力，如果车尾的升力比车头的升力大，就容易导致车辆过度转向、后轮抓地力减少以及高速稳定性变差。然而目前安装尾翼已经成为年轻车主彰显时尚个性的一种方式。
6.1 汽车尾翼的定义
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根据car2100权威定义，汽车尾翼的专业名称为“汽车扰流器”。专业的叫法为扰流板，属于汽车空气动力套件中的一部分。尾翼的主要作用是为了减少车辆尾部的升力，如果车尾的升力比车头的升力大，就容易导致车辆过度转向、后轮抓地力减少以及高速稳定性变差。
目前安装尾翼已经成为年轻车主彰显时尚个性的一种方式，安装大气美观的尾翼可以提高车辆的行驶稳定性，然而貌似简单的尾翼安装也有一定的学问。
在我国的一些地方常常将“汽车尾翼”称为“汽车导流板”，其实这种叫法是错误的。“汽车导流板”在轿车上确有其物，只不过是指轿车前部保险杠下方的抛物型风罩，而“汽车尾翼”则是安装在轿车后箱盖上的。国外一些人根据它的形状形象地称它为“雪橇板”，国内也有人称它为“鸭尾”。比较科学的叫法应为“汽车扰流器”或“汽车扰流翼”。
6.2 汽车尾翼的种类
玻璃钢
这类尾翼造型多样，有鸭舌状的、机翼状的、也有直板式的，比较好做造型，不过玻璃钢材质比较脆，韧性和刚性都不大，价格比较便宜。
铝合金
这类尾翼导流和散热效果不错，而且价格适中，不过重量要比其他材质的尾翼稍重些。
碳纤维
碳纤维尾翼刚性和耐久性都非常好，不仅重量轻而且也是最美观的一种尾翼，现在广泛被F1赛车采用，不过价格比较昂贵。
6.3 汽车尾翼的优缺点
优点
安装尾翼除了美观的作用外，更大的作用是高速行驶时可以为车辆提供必要的稳定性。尤其对大功率的车来说，在高速过弯或通过复杂路段时，尾翼可以起到一定的平衡作用。
缺点
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汽车表面的凸出物越少，线条越流畅风阻越小。增加的尾翼毫无疑问会增大风阻，由于大多数轿车以城市道路行驶为主，车辆根本达不到尾翼能够发挥作用的时速，这样体积越大，低速阻力就越大，再加上车身整体重量的增加，也势必会导致油耗的上升。
6.4 汽车尾翼的历史原理
在我国的一些地方常将“汽车尾翼”称为“汽车导流板”，这种叫法是错误的。因为实际上“汽车导流板”在轿车上确有其物，只不过是指轿车前部保险杠下方的抛物型风罩，而“汽车尾翼”则应是安装在轿车后箱盖上的。国外一些人根据它的形状形象地称它为“雪橇板”，国内也有人称它为“鸭尾”。比较科学的叫法应为“汽车扰流器”或“汽车扰流翼”。
从1960年代开始单座位赛车的性能开始因为引进扰流翼而大增。自1968年起，F1车队开始实验以粗糙的空力设备来增进轮胎在赛道上的抓地力。而这些初期的设计是非常简陋的，常常于比赛时自赛车上掉落，还造成许多意外。经过30年长期的发展，现在，空气动力学已是赛车设计中最重要的一个部分，这一点我们可以从1991~1997年的Williams车队与1998~2001年的McLaren车队，他们的赛车都是由同一个人所设计，这个人就是鼎鼎大名的Adrian Newey。
在F1赛车上所使用的扰流翼其实基本原理与飞机的机翼是相同的，后来才被移植于普通汽车上。只不过飞机的机翼是产生向上抬升的力量，而赛车的扰流翼则是要产生向下压制的力量。如图1所示，这是飞机机翼的剖面，当空气流经机翼时，由于通过机翼上方的气流速度较快，下方的气流速度较慢，因此翼面上方的空气压强降低，相对的翼面下方的空气压强较大，所以产生向上抬升的力量，而且速度越快压力差越大。如果把机翼倒过来，就是简单的赛车扰流翼了，效果也就相反，产生向下压制的力量，通常我们称之为下压力(Downforce)。
车在高速行驶时，根据空气动力学原理，我们知道汽车在行驶过程中会遇到空气阻力，围绕汽车重心同时产生纵向、侧向和垂直上升的三个方向的空气动力量，其中纵向为空气阻力。
为了有效地减少并克服汽车高速行驶时空气阻力的影响，人们设计使用了汽车尾翼，其作用就是使空气对汽车产生第四种作用力，即产生较大的对地面的附着力，它能抵消一部分升力，有效控制汽车上浮，使风阻系数相应减小。使汽车
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能紧贴在道路地面行驶，从而提高行驶的稳定性能。目前大多数汽车尾翼都是根据车身的宽度，经过精确计算用玻璃纤维或碳素纤维制成的，既轻巧又坚韧，不宜过大也不宜过小，不然反而会增加轿车的行车阻力或起不到减阻节能的作用。一般情况下，不同形状的车身和不同的行驶速度，造成空气动力压值的差异，故其空气阻力系数也不同。
据德国奥迪公司风洞试验的结果表明：当汽车在时速超过60 km/h，空气阻力就会大量消耗发动机的能量，影响车速。随着高速公路的快速发展，现今汽车的时速已达100 km/h左右，车速越快，阻力越大，升力也就随着增大，其上升气流就会将汽车托起，减少车轮与地面附着力，使汽车飘浮，稳定性变差，易发生交通事故。
汽车尾翼的作用，就是在汽车高速行驶时，使空气阻力形成一个向下的压力，尽量抵消升力，有效控制气流下压力，使风阻系数相应减小，而不是前面例题所解答的那样是为了提供一个向上的升力。
世界各国汽车制造厂商相继致力于研究开发汽车风阻的新技术，一个更趋合理、完美、科学的尾翼时代正降临于世。过去我国在轿车使用中比较忽视尾翼的安装，这是由于当时车速不高，尾翼减阻、省油作用不十分明显。但是近几年，随着我国大批高速公路和许多大中城市高架路、高等级道路的建设及投入使用，车速有了较大的提高，汽车尾翼的作用显得越来越重要。以排气量为1.8 L的一般轿车为例，如果装上尾翼，空气阻力系数降低20%，在一般道路上行驶，耗油量减少或许不明显。如果在高速公路上，以120 km/h的速度行驶，则能省油14%，此时汽车尾翼的作用就很明显了。一个根据车身的宽度，经过精确计算制作而成的尾翼，不但能使车辆在高速行驶时更加稳定和安全可靠，而且能减少汽车在行驶中的空气阻力和提高车速、节省油耗。
7． 三厢轿车扰流板设计分析
汽车的扰流板是安装在车尾上方的附加板。在起着装饰作用的同时，扰流板
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还可以有效减少轿车在高速行驶时的上浮力和节省燃料，保障汽车行驶的稳定性。因此在设计上除了要考虑安装扰流板之后，是否满足空气动力学的要求，还要考虑扰流板的风格与外型总体风格是否一致。扰流板按材质主要分为玻璃钢、铝合金、碳纤维及塑料材质扰流板。塑料因其质量轻、设计自由度大以及易加工等，被广泛应用于普通轿车上。文章以某款轿车为例，完成了扰流板正向设计的开发。
7.1扰流板的作用
扰流板的作用主要是为了减少汽车尾部的升力。如果车尾比车头的升力大，就易导致汽车转向过多、后轮抓地力减小及高速稳定性差。因为车体一般是不规则流线体，空气从汽车四周流过，当流过车顶后，部分空气会向下流动，其流动速度根据车尾的形状决定，如车尾造型比较陡峭，气流速度就会加快，因此就会形成如机翼一样的效果得到向上的升力，而扰流板的作用就是在不增加车体质量的前提下降低某一部分的空气流动速度。
7.2对提出的几种扰流板方案进行分析设计
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前面提到了，由于我们小组发现了车身大包围与车门，天窗，之间的不可结合性，并且结合老师的建议之后，我们打算每位组员重点研究一种方案的汽车尾翼。上述三种方案是我们小组其他三个组员的研究方案，而我的研究方案如下：
首先，将我的设计的汽车尾翼用CATIA软件呈现出来如下图所示：
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根据气体动力学原理分析，我门知道汽车在行驶过程中会遇到空气阻力，这种阻力可分为纵向、侧向和垂直上三个方面的作用力，并且车速与空气阻力平方成正比，所以车速越快，空气阻力就越大。
一般情况，当车速超过60km/h，空气阻力对汽车的影响表现得就非常明显了。为了有效地减少并克服汽车高速行驶时空气阻力的影响，人们设计了汽车尾翼，其作用就是使空气对汽车产生第四种作用力。即对地面的附着力，它能抵消一部份升力，控制汽车上浮，减小风阻影响，使汽车能紧贴着道路行驶，从而提高行驶的稳定性
和飞机机翼的原理是相同的，但是正好是反应用，就是说飞机机翼是提供升力；而跑车尾翼则是将机翼反装，提供下压力，增强与地面摩擦，从而使之尽量不打飘。
7.3运用空气动力学对所设计的尾翼进行分析
尾翼较专业的学名叫扰流板, 最初的汽车尾翼是出现在 F1 赛车上, 而且在它的前后都有这种装置。 尾翼并不是简单的起装饰作用, 而是使汽车在高速驰骋时增加它的抓地力和稳定性, 特别是使汽车在弯道不易于翻倒, 并且可以节省燃油。 那么它是如何起这种作用的呢? 这就需要我们先来了解一下飞机机翼升力机制的空气动力学原理。 飞机在飞行过程中会受到重力、 空气阻力、 推力和升力, 而机翼的作用就是产生升力, 即用来平衡重力而不致使飞机掉下。 图 1 为机翼的侧视图及在高速状态下的气流分布, 可见机翼的侧向截面是顶部弯曲而底部相对较平的形状。 当机翼在空气中穿过时将气流分隔开来, 部分空气从机翼上方流过, 另一部分则从其下方流过。
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空气的流动在日常生活中是看不见的, 但低速气流的流动却与水流有较大的相似性。 日常的生活经验告诉我们, 当水流以一个相对稳定的流量流过河床时, 在河面较宽的地方流速慢, 在河面较窄的地方流速快。 流过机翼的气流与河床中的流水类似, 由于机翼一般是不对称的, 上表面比较凸而下表面比较平, 流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水, 流速较快; 而流过机翼下表面的气流正好相反, 类似于较宽地方的流水, 流速较上表面的气流慢。 根据伯努力方程所得的流体力学基本原理, 在流体的流动中, 压强跟流速有关, 流速 v 大的地方压强 p 小, 流速 v 小的地方压强 p 大。 同理, 空气流动慢的区域大气压强较大, 而流动快的区域大气压强较小, 这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高。 换一句话说, 就是大气施加于机翼下表面的压力( 方向向上) 比施加于机翼上表面的压力( 方向向下) 大, 二者的压力差便形成了飞机的升力, 且流速越大, 这个升力也越大, 这也正是为什么飞机起飞需要一个较大的速度的原因, 因为这是需要升力大于飞机本身的重力。这就是飞机机翼的空气动力学原理了。
说完了飞机机翼的空气动力学，汽车尾翼的空气动力学原理也就不言而喻了，其实汽车尾翼就是飞机机翼的反装。
下面是我对车身曲面曲率的分析：面上曲率分析（Surfacic Curvature Analysis），是在曲面上分析曲率的分布情况。曲率分析需要在【材料模式】下才能起作用。在【Shape Analysis（外形分析）】工具栏中选择【面上曲率分析】，弹出如图所示的对话框。
选择需要进行分析的曲面，出现分析预览，可以在色带显示对话框中编辑调
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整颜色显示，如图1所示，曲面上不同的颜色代表了不同的曲率分布。
在Type（类型）下拉框中列出了曲面分析的5种方式：
Maximum：最大曲率。曲面在一点具有一条法线，通过该法线的平面有无数多个，每一个平面与曲面有一条交线，所有的交线在该点处的曲率的绝对值的最大值就是曲面在该点的最大曲率。最大曲率可正可负。
Minimum：最小曲率。按照制作Maximum的方法求取曲面上一点的所有曲率，其中的绝对值最小的是曲面在该点的最小曲率。最小曲率可正可负。
Gaussian：高斯曲率。其数值按照下述公式求得：，其中G表示高斯曲率，Max表示最大曲率，Min表示最小曲率，Sgn是符号函数，如果变量为负，那么Sgn的值为-1，如果变量为非负，Sgn值为1。
Limited：是用一个曲率半径的数值为边界，将曲面上的曲率划分为两部分。需要在Analysis Options中设置曲率半径的数值。如图17所示。
Inflection Area：如果最大曲率和最小曲率的方向（符号）相同，那么该区域显示为绿色，如果相反，显示为蓝色。
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下面展示顶棚的高斯曲率：
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8小结
通过这一次课程设计，我对汽车车身有了更为深刻的了解，也对汽车设计这一门课程有了全新的认识。对于某些作图软件的还有办公软件的应用更加熟悉了，如CATIA还有WORD等等。但是我也确实认识到了我自身的不足，如我的动手能力有明显的欠缺，我的知识面还不够广泛，对待专业知识的方面做得还不够严肃认真等等。但是一路走来，在董浩存老师和张亮老师的耐心指导还有带领下，我终于克服了种种困难，完成了一次算是可以的课程设计。在此，再次感谢老师们的帮助还有教育。今后，一定会更加努力学习，争取在自己的知识领域方面做得更好。
9.主要参考文献
1.《汽车构造》 2.《汽车理论》 3.《汽车设计》 4.《汽车车身设计》
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5.《机械设计课程设计》
6.中国知网上的各种论文期刊文献等等
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