小型轿车轮毂造型设计研究

摘要

在汽车的发展历程中，车轮轮毂的外观造型、结构、材料和色彩等都发生了一系列的变化。轮毂作为汽车的主要承载部件，其结构设计是否合理对汽车行驶的舒适性、稳定性、安全性和耗油量等都有直接或间接的影响，甚至在一定的程度上都决定了汽车的使用寿命。现如今，汽车成为必不可少的交通工具，人们对车轮轮毂的设计要求不仅仅局限在满足轮毂的使用性能，还很注重轮毂外形上的美观和个性化。本文就以小型轿车为例对轮毂造型设计进行了探索和研究。 本文研究的主要内容有: (1)本文查阅了汽车历史相关资料，对汽车轮毂的外观造型的演变过程进行了系统地分析。按照时间顺序，追溯到十九世纪，探索早期汽车车轮造型;再整理和分析从真正意义上的汽车诞生后，汽车轮毂轮辐的外观造型从单辐变化为双辐、三辐和四辐造型的演变;接着对现代汽车轮毂的造型发展情况做了整理研究，从普通的轮毂，到概念车上使用的前卫轮毂都进行了详细的分析;总结了轮毂由原来的单一色彩，变化为现在的多种色彩的变化过程;轮毂的材料也从早期的钢质轮毂转变为现在的轻合金轮毂。并分析了轮毂演变过程中的三个因素:“注重人性化”、“与汽车车身整体造型相协调”、“高科技的融入”。重点对德国的轿车轮毂造型的特点进行分析，并对德国、美国、日本和韩国的轿车轮毂从形态符号、色彩符号和材质符号三种造型语言的角度进行比较研究。 (2)本文主要以德国轿车轮毂为例，选取其中的不同风格的10款作为具体研究对象，同时以相同的方式搜集描述轮毂的形容词汇。通过EXCEL数据整理和主成分分析的方法，建立消费者的感性意象和轿车轮毂造型要素的对应关系，从而分析出消费者喜欢的轮毂造型要素。 轮毂的造型方法多样，其中标准发射式轮毂造型方法是最简单也是最基本的，本文通过基本型的变化展示出变化构成的轮毂造型过程。 (3)在研究德国轿车轮毂的基础上，本文设计了一款小型轿车轮毂的设计方案。并按照国家标准，使用Pro/Engineer软件建立轮毂的实体模型，然后把模型导入ANSYS Workbench，依据QC/T221-1997标准中的汽车铝合金轮毂的性能要求和试验方法所规定的疲劳试验要求施加载荷。然后进行强度分析，并对轮毂的弯曲疲劳寿命进行可靠预测。 (4)通过对不同概念轮毂的论述总结，分析和预测出未来几十年内轮毂的发展方向。 总之，论文的主要研究成果为按照时间顺序，对汽车轮毂的色彩、材质、外观等造型要素的演变进行分析;在此基础上，运用主成分分析法建立数据分析模型，得到消费者对于德国轿车轮毂造型的偏好和样本轮毂外形设计的对应关系，构建轮毂的造型法则;并依据标准发射式轮毂造型方法和轮毂结构有限元分析进行设计实践。

目录

摘要

1 引论

1．1 选题背景

1．1．1 汽车的发展历程

1．1．2 车型分类

1．1．3 现代汽车的设计方法

1．2 国内外研究现状

1．3 本课题研究方法与内容

1．3．1 研究方法

1．3．2 研究内容

1．4 研究的目的及意义

2 汽车轮毂的外观造型的演变

2．1 汽车车轮的雏形

2．2 汽车诞生早期的车轮

2．2．1 “自行车式”轮辐的车轮

2．2．2 钢质轮毂

2．3 铝合金轮毂

2．4 现代铝合金轮毂的迅速变革

2．4．1 常见铝合金轮毂的造型

2．4．2 新铝合金轮毂的造型

2．4．3 现代铝合金轮毂的色彩

2．4．4 现代汽车轮毂的材质

2．4．5 新概念汽车轮毅的出现

2．5 汽车轮毂的演变因素

2．5．1 重视人性化设计理念

2．5．2 与轿车车身的外观造型相协调

2．5．3 高科技的融入

2．6 本章小结

3 轿车轮毂的造型设计

3．1 轿车轮毂造型设计的组成要素

3．2 工业产品的造型语言符号

3．2．1 形态符号

3．2．2 色彩符号

3．2．3 材质符号

3．3 轿车轮毂造型设计中的形式美法则

3．3．1 变化与统一

3．3．2 节奏与韵律

3．3．3 比拟与联想

3．4 轿车轮毂造型设计的感性认知

3．4．1 轿车轮毂样本和形容词汇的选择

3．4．2 样本分析结果

3．5 轿车轮毂外观造型设计

3．5．1 轿车轮毂造型设计概述

3．5．2 轿车轮毂造型设计要求

3．5．3 轿车轮毂造型设计方法

3．6 本章小结

4 轿车轮毂的结构分析

4．1 轿车轮毂结构分析

4．1．1 轿车轮毂的主要参数

4．2 德国轿车轮毂分析

4．2．1 德国轿车轮毂的特点

4．2．2 德国轿车轮毂与美国、日本的比较分析

4．2．3 德国大众Golf轿车轮毂

4．3 有限元法在轮毂设计中的应用

4．3．1 有限元法简介

4．3．2 轿车轮毂的静力学性能分析

4．3．3 轿车轮毂的动态分析

4．5 本章小结

5 轿车轮毂造型设计实践

5．1 市场分析

5．2 目标人群

5．3 车型定位

5．4 市场定位

5．5 设计的实施方案

5．5．1 造型设计

5．5．2 设计草图

5．5．3 设计方案效果图

5．6 结构有限元分析

5．6．1 轮毂弯曲疲劳试验概述

5．6．2 轮毂弯曲疲劳试验的有限元数值模拟

5．6．3 求解并查看结果云图

5．6 本章小结

6 未来汽车轮毂概念设计

6．1 汽车轮毂的发展方向

6．2未来汽车轮毂概念设计

6．2．1 概念一：“赛车式”轮毂

6．2．2 概念二：材料、制造工艺多样，造型“三维立体化”轮毂

6．2．3 概念三：“专利”轮毂

6．2．4 概念四：应用高科技轮毂

6．2．5 概念五：造型独特的轮毂

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 研究总结

7．2 创新点

7．3 展望

致谢

参考文献

附录

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