重卡驾驶室设计思路与机制.pdf

嗣 DOI 1 0 3 9 6 9 j is s n 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 4 0 6 0 4 0 重卡驾驶室设计思路与机制 张永宁 林琳 胡睿 黄建国 云南省机械研究设计院 云南省机电一体化应用技术重点试验室 云南省先进制造技术研究中心 云南昆明 6 5 0 0 3 1 摘要 结合国内外先进的产品开发技术 建立了重型汽车驾驶室开发思路与机制 通过高原型重型汽车驾驶室开发的实践 形 成与流程模型统一协调的驾驶室开发思路与机制 关键词 重型汽车 驾驶室开发 思路与机制 中图分类号 U 4 6 3 8 1 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 4 0 6 0 1 4 9 0 3 Th e He a v y Tr u c k Ca b De s ig n I d e a a n d M e c ha n is m Z HANG Yo n g n in g L I N L in HU Ru i HUANG J i a n g u o Y u n n a n Ma c h i n e r y R e s e a r c h a n d D e s ig n I n s t it u t e Y u n n a n P r o v i n c e K e y L a b o r a t o ry o f e l e e t r o m e c h a n ic a l i n t e g r a t io n T e c h n o l o g y A d v a n c e d Ma n u f a c t u r i n g T e c h n o lo g y R e s e a r c h C e n t e r o f Y u n n a n P r o v i n c e K u n m in g 6 5 0 0 3 1 C h i n a Abs t r a c t Co mb in e d wit h t h e p r o d u c t d e v e lo pme n t o f do me s t ic a n d f o r e ig n a dv a nc e d t e c h n o lo g y a h e a v y d u t y c a r c a b d e v e lo p me n t id e a a n d me c h an is m is p u t f o r wa r d Th r o u g h t h e p la t e a u t y p e h e a v y t r u c k d r iv in g p r a c t ic e lo o m d e v e lo pme n t t o f o r ma t t h e c a b d e v e lo p me n t id e a a n d me c h a n is m wh ic h b e u n ifi e d a n d c o o r d in a t e d wit h t h e p r o c e s s mo d e 1 Ke y wo r h e a vy t r u c k c a b d e v e lo p me n t id e a an d me c h a n is m 0引言 汽车驾 驶室 总 成作 为汽 车重 要零 部件 是 汽 车 的控制 枢纽及 指挥 中心 其对 安全 节 能 和环保等技术要求高 2 0 1 2 年 我国汽车产销 量双超 1 9 0 0 万辆 产销量世界第一 但我国汽 车开发能力和技术水平需要提升 特别是重型 汽 车 的驾驶 室多数 通过 技术 引进 合作 开发 或 仿 制 缺 乏 完 整 的 自主开 发 和创 新 能 力 因 此 在开发 高原 型重 型汽 车驾驶 室过 程 中 通 过学习消化 国际先进开发技术 充分运用现代 设计手段与技术进行综合设计 建立企业的驾 驶 室 开发机 制与 流程 自主研发 高档重 型载 货 汽车驾驶室 形成了企业创新能力和产品的竞 争力 进一步推动企业建立和完善 自主创新 的 组织体系和运行机制 1 重型汽车驾驶室的开发 目标 1 1 技术 目标 1 外观以线型大圆角造型为主的现代风 格 形成独特 新颖 美观的具有现代理念和创 意汽车驾驶室外观形状 2 室 内舒适 性 坐姿 舒适 性 操纵 方便 性 视野性对标国内先进水平 3 车内噪声和驾驶室整体隔声能力达到国 家标准 4 风阻系数 0 5 8 仿真值 5 气密封性 7 5 0 In h 车身密封间隙 保 证密封性符合在喷淋压力 7 0 1 5 0 k P a 和受试时间 1 5 分钟的条件下 车身的门 窗 侧围 行李舱 等不得有渗 漏水现象 6 车门的开闭力 平顺性不低于 国内大型 主流厂家同类产品同等水平 7 室内热舒适性 坐姿舒适性 操纵方便 性 视野性对标国内先进水平 1 2目标控制 1 经济 目标控制 成本 进度和用户要求 市场需求 国家科技支撑计划项目 编号 2 0 1 3 B A F 0 2 B 0 2 收 稿 日 期 圈 重 璧 与开发 2 技术 目标控制 技术 指标 设计质量 工艺设计质量 制造质量 2 设计思路与机制 要达到以上 目标 在设计时就要采用现代设 计方法 通过实施 以下几点 完成 目标任务 一 是通过计算机仿真和模拟技术进行技术支撑 二 是建立科学的设计机制与流程 三是建立科学开 发平台 2 1 计算机仿真和模拟技术 应 用 C A E C o m p u t e r A id e d E n g in e e r in g 计 算 机辅助验证 技术进行驾驶室的龙骨框架结构及 白 车身结构静态分析 结构动态分析 安全性分析 和 疲 劳 分 析 应 用 C A S C o m p u t e r A id e d S t y lin g 计算 机 辅 助 造 型 技 术 和 D MU D is t a l Mo c k U p 数字原型 技术创建 出驾驶室的造型方案 结构和 驾驶室壳体及外饰 图 应用 c F D c 0 m p u t a t i 0 n a l F l u i d D y n a n m i c s 计算流体动力学 分析模拟车辆 行驶状态的风洞试验 应用 V R Vir t u a l R e a li t y 虚 拟现实 技术 实现驾驶 室 内热舒适性 坐姿舒适 性 操纵方便性 视野性 等 并进行 冲压成型分 析 P a mS t a m p 软件 应用 2 2设计机制 尽管汽车驾驶室只是汽车的一个部分 但开 发新驾驶室动辄上千万 甚 至上亿元 对汽车新 产品是牵一发而动全身 科学的设计机制与流 程 是保证汽车新产品高效高质量的开发关键 尽管企业实现了信息化 但是多数企业 特 别 是民营企业 技术信息资源人为或管理上造成 自 愿 交换 信息不完全 开发过程 中设计与工艺 制造等信息不共享 风险控制机制不完善 前期 规划 立项 设计质量等控制不力 开发机构定 位 职责不细 这些都会造成开发过程延迟 浪 费资源 甚至开发不成功 而这些资源的合理利 用 才能使产品开发达到既定目标 1 跨职能开发的组织机构 设立跨 职能开发团队矩阵式机构 并明确职 责 形成一个能够使机构 中各领域技术人员同时 合作的并行环境 在这一环境下 开发人员之 间 一 起并行协同工作 对产品设计 工艺 制造等 上下游各方面进行 同时考虑和并行交叉设计 及 时地交流信息 2 开发流程管理体系 1 形成汽车驾驶室开发的科学管理制度 形成 有效的控制体系 通过科学的方法与流程进行新 产品创意和构思 的搜集 筛选和优化 再 由控制 体系进行管理 评估 保证汽车驾驶室开发不偏 离设定 的各种 目标 其 中最重要 的是 人员的激 励机制与培养机制 开发前期工作 的管理 风险 管理 进度管理和质量控制管理 2 3 设计 流程 2 3 1 市场与技术分析 对未来卡车发展趋 势与市场前 景进行研究 将新车型的一些重要参数和市场与技术定位确定 下来 整车与驾驶室 形成新车型设计 目标任务 书 一是要 明确新车型的形式 功能以及技术特 点 二是描述要产 品车型的最终定位 最后提出 驾驶室设计 目标任务书 2 3 2 概念设计与总体初步设计 2 3 2 1 汽车总布置草图 根据新车型设计 目标任务书及整车性能要求 提 出对 驾驶室各总成及部件 的布置要求和特性参 数等设计要求 协调驾驶室与整车及相关总成间 的布置关 系和参数 匹配关系 确定硬点尺寸和初 步布置方案 驾驶 室性能达到最优并满足设计 目 标任务书要求 的整车参数和性能指标的汽车 2 3 2 2造型设计 在基本尺寸的基础上进行造型设计 这是至 关重要的环节 包括外形和内饰设计两部分 对 比同类 车型进行 造型上 的 比较 确定 设计 的主 题 一是建立效果 图 二是建立 3 维数 字模型 并用 v R和 C F D在虚拟的环境 中 对数学模型进 行仿真分析 虚拟评价 外形修改和优化 2 3 2 3 油泥模型的制作 通过 3 维数字模 型然后 由铣 削机铣削 出多个 小 比例油泥模 型 或 3 D打印出小 比例油泥模型 然后经油泥模型师进行细节调整 从 中选出最终 的设计方案 进行 1 1 比例油 泥模型 的制作 进 行评审 并最终确定造型方案 冻结油 泥模型 并进行 曲面光顺与高光检查形成驾驶室数模 2 3 3 结构设计与工程化 2 3 3 1 总布置设计 在前面总布置草 图的基础上 深人细化总布 张永宁 等 重卡驾驶室设计思路与 机制 研究与 置设计 准确的描述各部件的尺寸和位置 为各 零部 件分配准确 的布置空间 形成 内饰 布置图 外饰布置图以及电器布置图 2 3 3 2 结构设计 对驾驶室拆分 进行结构设计 运用C A E 等 对驾驶室车身结构进行车身静态仿真分析 联接 件结构静态仿真分析 结构动态仿真分析 冲压 成 型仿真分析 通过分析对结构进行优化 使驾 驶室结构强度 刚度 安全性达到预定 目 标 2 3 3 3白车身工程设计 运用虚拟样机技术 进行驾驶 室人机工程性 能分析与评价 驾驶室安全性与舒适性分析与评 价 确定车身结构方案 对各个组成部分进行详 细设计 使用完成的3 维数模 进行运动干涉分 析 拆装模拟分析 零部件之间干涉性分析等工 艺性分析 完成装配关 系图及车身焊点图 2 3 3 4内外饰工程设计 用 3 维数模进行内外饰工程设计 外装件的 主要设 计包 括前保 险杠 玻 璃 车 门防撞装 饰 条 进气格栅 后视镜 车 门机构及 附件 以及密 封条 内饰件主要设计包括仪表板 方向盘 座 椅 安全带 安全气囊 地毯 侧壁内饰件 遮 阳板 扶手 车内后视镜等 2 3 3 5电器工程设计 对雨刮系统 空调 系统 各种仪表 整 车开 关 前后灯光以及车 内照明系统进设计选型 2 3 3 6 技术文件 编制详细的产品技术说明书以及详细的零部 件清单列表 验证法规 2 3 4 样机试制与试验 通过快速模具制造出快速试验样车模具 并 将驾驶室数模发给模具制造厂制作模具 试验需 要制作各种试验样车 进行试验场测试 道路测 试 风洞试验 碰撞试验等 对 出现 的各种问题 进行改进设计 2 3 5 同时制作驾驶室焊接卡具和驾驶室焊装生产 线 经调试 小批量生产 生产出合格驾驶室 2 4 开发平台 为缩短研发时间 需建立必要的开发平 台 1 建立计算机及知识库支持的协同开发平 台 支持 1 2 2 4 小时同时工作 支持产学研开 发 完 善设 计标准化 零部件标准化 模块化 建立工艺标准化 2 建立虚拟支持支持产品和工艺开发虚拟 产品平 台 实 现市场 分析 概念设计 及工 程设 计 工艺设计试验 产品及产品试验的虚拟化 减少开发过程中的实物模型数量 3 建立合适 的快速试验样车模具系统 3 结束语 在重型汽车驾驶室开发和整车开发 中 新技 术应用和设计机制 的建立是关键的环节 通过这 次高原型重型汽车驾驶室过程 应用先进的驾驶 室开发技术与和虚拟现实等开发技术有机地结合 起来 初步建立了一套开发设计与机制与流程 效果比较好 实践证证明可以缩短开发周期 提 高开发产品的质量 参考文献 1 郭茂林 中国汽 车工程 学会 2 0 0 3学术年 会论文集 C 北京 机械 v l k出版社 2 0 0 3 2 孙建兵 全数 字化汽车设计开发流程 与方法 E B O L h t t p w w w u g s t o m 2 0 0 6 3 宁汝新 郑轶 虚拟装配技术的研究进展及发展趋势 分 析 J 中 国 机 械 工 程 2 0 0 5 1 6 1 5 1 3 9 8 1 4 0 4 4 刘盛强 王善坡 王登峰 等 重型汽车驾驶室开发 流程建模及 应