汽车总体设计

1 汽车总体设计 经验总结 2 汽车总体设计 汽车作为综合性很高的产品 对汽车设计提出了众多的 彼此有时又相互制约的要求 在设计中要对这众多要求进行协调和按不同层次进行处理 所以需要在设计开发开始阶段进行总体设计 即根据整车设计的总目标 明确各种要求的主次地位 统一协调 使它们和谐组合在一起 形成既先进又合理的方案 达到预期的效果 3 汽车总体设计 4 一 整车总体设计 以下以整车全新开发设计为例 5 整车总体设计主要输入 1 企业产品发展规划包括 产品分工范围 市场需求 技术发展趋势产品设计方针 主要技术经济指标 产品用途 型式 整车性能指标 产品成本 生产纲领等2 整车设计总目标 6 整车总体设计主要输出 1 产品设计原则2 整车设想及方案论证报告3 总体方案草图4 设计任务书5 整车总布置草图 7 整车总体设计主要输出 6 整车外形草图7 总布置尺寸控制图8 运动校核图9 部件设计要求 方案分析报告10 电子样车或汽车总装配图 8 整车总体设计主要输出 11 试制产品分析报告12 性能试验分析与产品改进报告13 产品定型报告 9 整车总体设计的主要任务 选择汽车主要参数和尺寸提出整车设想 总体方案 为各部件设计提供参数和要求对各部件进行布置和运动校核对汽车性能进行精确计算和控制处理整车与部件 部件与部件之间的矛盾处理设计 制造 使用者之间的矛盾考虑变型车 性能 尺寸 10 整车总体设计的工作顺序 制定设计原则进行方案论证 选型编写设计任务书 技术设计总布置设计 制作电子样车或绘制汽车总装配图 试制 试验修改和定型 1 2 3 4 5 造型阶段 规划选型阶段 工程化后阶段 试制阶段 11 制定设计原则 调查研究 企业产品规划 制定设计原则 产品设计方针 技术经济指标 整车设计目标 调查分析报告 设计原则文件 12 进行方案论证 整车设想 方案论证对比寻优 整车设想方案总体方案草图 多种 两种较佳的总体设计方案 13 选型编写设计任务书 选型 编写设计任务书 整车参数表总成配置选型总布置草图 设计任务书 总布置草图与总体方案草图不同 它要对各个部件进行较仔细的布置 并对轴荷分配和质心高度进行计算和调整 比较准确地确定汽车的轴距 总长 总高 离地间隙 货台 或地板 高度等主要尺寸 比较准确地化出各部件的形状和尺寸 确定总布置设计硬点 14 技术设计及总布置设计 绘制尺寸控制图和总布置计算 车身总布置设计 造型阶段进行 造型设计及模型制作 整车总布置图确定汽车的轴距 总长 总高 离地间隙 货台 或地板 高度等控制尺寸 以及动力系统和行走系统的轮廓和位置 15 制作电子样车或绘制汽车总装配图 工程化设计 制作电子样车 绘制汽车总装配图 16 试制 试验 修改和定型 处理试制中暴露的设计问题 处理试验过程中暴露出的问题 17 二 车身总体设计 以下以轿车全新开发设计为例 18 车身开发设计过程 新车方案及车身边界草案 初步车身布置及工程分析 车身总布置设计及工程分析 外形概念草图 外形概念草图 外形效果图 外部效果图 1 5外模型 风洞试验 1 1内模型 概念 内部设计 内部确认模型 1 1外模型直至确认表面 风洞试验 特征截面图 内部布置设计 总布置设计详图或主模型技术及工程分析 优化及细化 样车设计 样车试制 道路试验 工艺及设备设计 Q Q Q Q Q Q Q Q M M M M M 内部设计详图及工程分析 A M M M B 19 车身开发设计过程 续 批量生产的车身线图 零件图设计 主模型 工艺及设备设计 工装及设备制造 小批量试制 批量生产 M M M M Q 以用户眼光检查质量及功能 M 可采用主模型技术 在A或B阶段前 允许反复循环推敲 以便逼近最佳状态 20 轿车车身设计的特点 轿车车身是整车的重要组成部分 与底盘密切相关 因此轿车车身设计不能只考虑本身的条件 还必须在充分考虑整车总布置的情况下进行 同样必须遵循3S和4M的基本原则 3S Standardizayion标准化 Simplification简单化 Specialization专业化 4M Man人和劳力 Machine机器 Material材料 Method工艺方法 21 轿车车身设计的特点 轿车车身无论是在用材 加工 装配 结构 设计乃至使用功能等方面与汽车上的其他总成都有很大的差异 在外形和结构上 轿车车身壳体是由许多具有空间曲面外形的大型覆盖件所组成 对于轿车整车外形来说 整体协调美观 又保证其必要的流线型 在设计大型覆盖件时 对互换性和装配准确度也较严格的要求 必须保证其工艺性要求 因此 要求轿车车身表面的各点 空间坐标 连成的曲线必须在纵向和横向两个截面上反复协调并光顺 传统的设计方法规定车身样图必须采用坐标网格来表示 但也无法单纯依靠图纸准确地将复杂空间曲面完全准确的表达出来 还必须辅实体模型 即采取一整套特殊的实物 外形样板和主模型等 模拟和 移形 模拟量传递 的办法 在产品设计 生产准备和投产等阶段中 实物可以补充样图的不足 保证成套工艺装备 模具和装焊夹具等 之间乃至零部件之间的协调验证 基于这些特点 也决定了轿车车身设计有别于汽车其他总成而自成一套体系的工作方法 22 轿车车身设计的要求 轿车车身设计不仅要求造型美观 更重要的是要实现相应的功能 轿车车身设计的要求主要考虑使用性 人机工程学 节能以及对空气动力学等方面的要求 23 轿车车身设计的要求 造型美观 轿车在造型方面的要求比其他车辆要高得多 轿车不仅是运输工具 也是工业艺术品轿车的外形既要具有民族特色 又要能在满足使用要求的同时符合时代潮流 目前 由于高速公路的迅速发展 车速越来越高 要求轿车具有良好的空气动力学特性的同时 还要具有很强的动感 以满足轿车的美学要求 24 轿车车身设计的要求 性能良好 舒适性 评价在规定条件下 合理乘用时乘员感觉良好与否的标准 影响舒适性的因素 轿车内部空间布置座椅尺寸 形状及其空间与人体接触处的材质软硬度和质感振动频率视野内饰对乘员心理的影响效果乘坐的安全感 25 轿车车身设计的要求 保证舒适性需要做到的几个方面 进行合理的座椅设计和内部空间布置 按人机工程学的观点来考虑座椅的尺寸和形状 即根据国际人体尺寸要求来确定 并且有一定的调节量 形状曲线应最大限度地满足人体支承面积和柔韧性要求 并保证人体起 坐 操作姿势的有效支承 同时还要具有与整车相匹配的振动特性 良好的体压分布 客厢布置合理 宽敞明亮 位置恰当 给乘员以合适的乘坐空间 乘坐空间是指在最经济的外部尺寸条件下 允许乘员有最低限度的活动空间 而不是指日常人们在室内活动所要求的空间 车身内饰的造型与材料应使乘员感到方便 可靠和明亮 内饰色彩既要考虑与车身外部色彩的协调 更要考虑使人感到宁静 悦目 所以内饰色彩以复合色为宜 26 轿车车身设计的要求 保证舒适性需要做到的几个方面 续 车身结构要保证有足够的强度和合适的刚度 车身振动及噪声要达到有关法规的规定 给人以安静舒适感 空气调节系统应能满足人们对乘坐环境的要求 包括湿度 温度空气的清洁度 刺激性气味的多少以及它们的分布状况等 具有良好的密封性 雨雪和灰尘不能进入客厢 并且隔音 隔热性能良好 轿车必须具有必要的仪表 电子通讯设备等 给人以驾驶 工作上的方便 27 轿车车身设计的要求 安全性 车身设计对安全性的考虑有两个方面 既正常行驶的防护措施与发生意外事故时的补救措施 轿车车身设计除了要保证车身有足够的强度和合适的刚度外 还要注意以下几点 设置座椅安全带及安全气囊等乘员保护装置 内饰部件应软化 车门锁 发动机罩锁不能自动开启 锁要设有二档机构或安全钩装置 按国家有关汽车安全性法规及有关标准设计轿车车身 如安全带的配置与使用 安全气囊的控制 方向盘的防撞软化结构 车身客厢部位的骨架加强 吸能保险杠等 28 轿车车身设计的要求 可靠性 车身设计既要保证在常规负荷下的车身结构及其附件的耐用性和有效性 又要考虑到在允许超负荷下的安全性 可靠性并不是允许无限制地超过合理负荷去提高安全性 而是指在可能发生的非正常情况下 结构与机构仍可保证使用性能而言 在车身可靠性保证中 有些是通过附加装置使原来机构发生故障时 仍可在一定时间内 一定程度上保持功能的措施 29 轿车车身设计的要求 视野性 指驾驶员操作时 在不改变操作姿态的状态下对道路及周围环境观察的可见范围 或乘员在正常乘坐状态下对车外环境的可见范围 车身设计时必须保证有良好的视野性 视野的最低限度必须保证驾驶时对一切国家交通法规所规定的路标 信号以及道路情况方便而有效地观察 乘员的视野应以从车厢内向外观望的最佳视野范围和尽可能少地暴露乘客自身为限 30 轿车车身设计的要求 乘坐方便性 是乘员 驾驶员进出车厢和行李装卸方便与否的评价标准 上下车方便性与车门洞的高度 宽度 车门的开度 座椅与立柱的相对位置 驾驶员座椅与各种踏板的相对位置等都有密切的关系 轿车车身设计时必须考虑乘坐方便性 31 轿车车身设计的要求 操纵方便性 是指驾驶员能够清晰地看到仪表上的所有数据和各种显示 仪表的表面不眩目 不会被转向盘 手柄或其它部件所遮挡 驾驶员与方向盘 各种踏板 仪表板 各种操纵手柄 操控按钮等的相对位置要合理 32 轿车车身设计的要求 良好的空气动力特性 轿车的车速提高 对空气动力特性的要求越来越高 空气阻力成为提高车速 降低油耗的主要因素 减少空气阻力一般采用的措施 轿车内部空间布置座椅尺寸 形状及其空间与人体接触处的材质软硬度和质感振动频率视野内饰对乘员心理的影响效果乘坐的安全感 33 轿车车身设计的要求 制造容易 维护 拆装方便 目前车身大多都是钢板冲压焊接而成 在设计时要