论文总字数：22759字

摘 要

自1978年改革开放以来，我国汽车市场经历了巨大的变革，汽车已然从富贵家庭专享的奢侈品转变成普通的消费品。历史的浪潮绝不会停歇，汽车产品的技术与属性也一定会不断地发生改变。以史为鉴，20世纪美国加州市场对于汽车排放的高标准成就了日本的丰田和本田，也淘汰了许多固步自封的汽车厂商。同样的，今天电动化的趋势已然来到，我们必须改变原有的生产方式和技术手段来迎接它。

电动汽车能够减轻我国对石油资源的依赖、缓解环境问题，且由于其独特的优势，车身造型的设计空间更大，智能化、集成化的条件更优越。但是，其续航里程和成本的弊端仍待克服。本文以四门豪华电动轿车入手，研究分析并实践电动汽车车身造型流程。

本文归纳了汽车车身的造型发展过程，并分析了电动汽车未来的造型发展趋势。电动汽车本质上还是汽车，其造型是在传统造型的基础上，充分展示其个性；空气动力学在电动汽车造型过程中发挥着巨大的作用；电动汽车相比传统汽车具有自身的优势与独特性，使得造型的设计空间更大。

汽车可见表面需要达到A级曲面的标准。目前A级曲面的标准各异，本文参照相关论文和经验给出了具体的要求，并阐述了本文进行四门电动轿车车身A级曲面造型的流程。

利用Fluent软件对车身模型进行空气动力学分析，计算出其风阻系数和空气流动情况。

本文进行了基于奥迪e-tron车型的四门电动轿车车身造型实例开发。参考奥迪e-tron车身造型，绘制车身草图并进行建模、分析，最后基于仿真结果进行优化造型。

关键词：电动汽车，车身造型，A级曲面，空气动力学分析，设计流程

Abstract

Since 1978, Automobile has been transformed from luxury goods exclusive to ordinary consumer goods. The tide of history will never stop, and the technique and properties of automobile products will change constantly. As history taught us, In the 20th century, the high standard of automobile emission in California market in the United States made Toyota and Honda great and eliminated many self-contained automobile manufacturers. Likewise, the trend of electric has come, and we must change the original production mode and technical means to welcome it.

Electric vehicles don’t rely on petroleum resources and they can alleviate environmental problems, moreover, because of its unique advantages, the space for design of body styling is larger, and the conditions of intelligence and integration are better. However, the disadvantages of its endurance mileage and cost still need to be overcome. Starting from four door luxury electric vehicles, this paper studies, analyzes and practices the body styling process of electric vehicles.

This paper summarizes the development process of automobile body styling, and analyzes the development trend of electric vehicle styling in the future. In essence, electric vehicles are still cars. Their styling should be based on the traditional styling and fully demonstrate its personality; This paper discusses the relationship between aerodynamics and vehicle styling, and points out some body styling features with ideal aerodynamics; Compared with traditional vehicles, electric vehicles have their own advantages and uniqueness, which makes the design space of modeling larger.

The visible surface of automobile needs to meet the standard of A-class surface. In this paper , the definition and requirements of class a surface, three ways of surface continuity, inspection and evaluation methods of class a surface, and the body modeling process based on aerodynamics are introduced.

Finally, this paper practices a four door electric car body modeling example. The whole process includes the preliminary market background investigation and analysis,conceptual sketch design, three-dimensional modeling creating, aerodynamics analysis, optimization modeling, visual rendering and other processes. On the whole, the development of four door electric car body modeling is completed, and the theory and modeling process based on digitalization studied in this paper are practiced.

Keywords: Electric vehicle, Body modeling, Class-A surface, Aerodynamic analysis, Design process

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景与研究意义 1

1.1.1 课题背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内外发展现状 2

1.3 本文章节安排 3

第二章 电动汽车车身造型发展 4

2.1 传统汽车的造型发展 4

2.2 电动汽车车身造型趋势 7

2.3 车身造型与空气动力学的关系 8

2.3.1 汽车行驶空气阻力 9

2.3.2 符合空气动力学的理想车身造型特征 9

2.4 电动汽车车身造型特点 10

2.5 本章小结 12

第三章 电动汽车A级曲面造型及造型流程 13

3.1 A级曲面 13

3.1.1 定义及要求 13

3.1.2 曲面连续性 13

3.1.3 A级曲面评估方法 14

3.2 基于空气动力学的A级曲面造型流程 15

3.3 本章小结 16

第四章 电动汽车车身造型空气动力学分析 17

4.1 理论基础 17

4.2 汽车车身外流场空气特性 17

4.3 汽车外流场数值模拟 18

4.3.1 建立汽车模型及划分网格 18

4.3.2 边界条件设置 19

4.4 本章小结 20

第五章 四门电动轿车车身造型设计及空气动力学分析 21

5.1 四门电动轿车前景 21

5.2 车身造型设计 22

5.2.1 概念草图设计 22

5.2.2 创建三维模型 23

5.3 空气动力学分析及造型优化 26

5.4 造型渲染 32

5.5 本章小结 35

第六章 总结与展望 36

6.1 总结 36

6.2 展望 36

致 谢 38

参考文献 39

1. 绪论

课题背景与研究意义

课题背景

当前汽车行业正如同当今的国际社会形势，经历着百年未有之大变局。这场变局中，电动化、智能化和共享化已经成为各大车企改型的方向。而“三化”当中电动化是基础，智能化是最终目标，所以这几年市场上关于电动汽车的话题炒得越来越热。甚至于世界第一汽车集团——大众集团都公开宣布全面转型电动化，对传统汽车行业造成了巨大的冲击。

通常所说的电动汽车包括三种类型：纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车^[1]。通常，即使考虑发电方式，相比传统燃油汽车，电动汽车也更加节能和环保。因此，社会普遍认为电动汽车是未来的必然趋势，各大汽车厂商正在积极开展电动汽车的布局。

研究意义

针对我国现有的政策和需求，发展电动汽车可以有效地降低我国对石油资源的依赖程度，同时能够有效减轻我国环境污染的问题。目前中国石油对外依存度超过50%，国家的能源安全和经济运行安全得不到保障。传统燃油汽车对石油的需求巨大，而电动车可以有效减小对石油的需求，同时，电动汽车行驶过程中不产生尾气，即使考虑火力发电产生的污染，相比传统燃油汽车，电动汽车的环保性能也更加优越，可以有效减轻我国目前的空气污染问题。因此，发展电动汽车能够有效地解决我国实现民族复兴过程中的能源问题，还我们国家绿水青山。

然而自诞生以来，电动汽车由于其续航行驶里程短饱受诟病。限制电动汽车发展的是高价格、相对燃油汽车较短的行驶里程及充电不方便的问题。提高行驶里程可以加大动力电池容量，但这一方法无疑会加重电池重量，增大整车质量；同时会增加电池成本，提高电动汽车销售价格。另外一种提高行驶里程的方法便是减小每公里耗电量，通过合理地设计汽车外形，提升风阻系数，可以达到这一目的。

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