汽车文化：第5章 汽车设计与制造

1、汽车文化,第5章汽车设计与制造,5.1 概述 5.2 汽车设计理论与设计的发展 5.3 汽车设计的内容与特点 5.4 汽车的制造过程 5.5 汽车试验 5.6 汽车试验场 5.7 汽车风洞试验,汽车文化,5.1 概述,汽车作为商品在世界各处都有广阔的市场，又因其生产批量大而给企业带来丰厚的利润。汽车品种的多样性可满足各种生产、生活活动的需求，而且有良好的社会效益。汽车工业的发展，带动了许多相关企业、事业，包括钢铁、石油、橡胶、塑料、机床、道路、汽车销售、售后服务、运输、交通管理、金融业、教育、科研等的发展，因而解决了大批人员的就业问题,汽车文化,汽车设计是一辆汽车开始生产前的第一步，也是一辆汽

2、车的灵魂所在。 每一件伟大的作品后面，都有一个伟大的设计师，不管是过去的哈利厄尔、费迪南波尔舍，还是现在的乔治亚罗、班格尔等，这些设计师总是能超越人车关系的简单对应，而把汽车设计上升到一种哲学和美学的境界。 从七十年代起，计算机辅助设计已经进入了汽车外形设计这一领域，今天更是普遍应用，并已成为目前国内外车厂进行汽车造型设计的常规手段。 CAD的运用不但使人从繁重的劳动解脱出来，缩短了设计周期，而且能够保证设计精度，降低了设计开发的成本,汽车文化,5.1.1汽车设计应满足的基本要求,有动力装置、底盘、车身、电器及仪表等四部分组成的汽车，是用来载送人员和货物的运输工具。 交通工具有在自然环境条件下

3、使用的特点，汽车也不例外。自然环境的变化因素很多，有些还没有规律，而且变化范围大，如温度、湿度、雾、白昼与黑夜、干燥的硬路面与泥泞深浅不定的软路面等等，要求汽车能适应这些环境而且安全地行使，就必须制定有关法规强制企业执行，这也是工程技术人员从事设计工作的依据之一,汽车文化,进行汽车设计工作应满足如下基本要求： 1、汽车的各项性能、成本等，要求达到企业在商品计划中所能确定的指标。 2、严格遵守和贯彻相关法规、标准中的规定，注意不要侵犯专利。 3、尽量大可能地去贯彻三化，即标准化、通用化和系列化。 4、进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。 5、拆装与维修方便,汽车文化,5

4、.1.2汽车开发程序,汽车新产品开发流程,完成新型汽车的开发工作比较复杂，动用的人力、牵涉的部门和单位都很多，用去的时间也很长，除此以外还得有足够的资金保障。各部门、单位以及参加开发工作的全体人员必须协调一致地工作。为此，负责开发工作的组织者要制定新产品开发流程图,汽车文化,新产品开发流程图,汽车文化,概念设计,概念设计是指从产品创意开始，到构思草图、出模型和试制出概念样车等一系列活动的全过程,汽车构思草图,汽车外形美术效果图,概念设计是将商品计划中确定开发的产品定义更具体化，使之达到能进行具体设计的程度,汽车文化,3.目标成本,在概念设计期间，对成本要进行控制，目的是在新开发的汽车投放市场后

5、占有价格方面的优势。根据对市场的分析预测并结合商品的技术定义来去定商品投放时市场能够接受的价格，称之为商品的目标价格，在此基础上扣除增值税、附加税和企业目标利润之后，可获得目标成本。如果实际成本大于目标成本，则利润将减少,汽车文化,4.试制设计,试制设计是在开发新产品时，试制前进行的技术设计工作。总体设计师在此期间要协调总成与整车和总成与总成之间出现的各种矛盾。各总成设计完成后，总体设计师负责将各总成设计结果反映到整车校对图上进行校对，目的是发现问题、解决问题，以减少试制、装车时出现的技术问题。最后要编制包括整车明细表和技术条件在内的整车技术文件,制作模型,汽车文化,5.样车试制和试验 完成试

6、制设计后，进行样车试制，然后对样车进行试验。其目的是：判断根据设计图样制造出来的零部件组装起来之后是否达到预期目标，找出不足，并取得进行修改的依据；评价汽车的可靠性极强度。 6.生产准备阶段 生产准备阶段的工作包括正式投产前的生产准备和小批量试生产，并让是生产车进一步经受用户考验。 7.销售 经过开发和生产试制阶段后，已定型的产品要进行正式批量生产，并投放市场销售和进行售后服务工作,汽车文化,5.2汽车设计理论与设计技术的发展,在汽车发展的一百年多年的历史中，汽车设计技术也经历了由经验设计发展到以科学实验和技术分析为基础的设计阶段,最早的汽车设计是以经验设计为主的。经验设计是以已有产品的经验数

7、据为依据，运用一些带有经验常数或安全系数的经验公式进行设计计算的一种传统的设计方法,20世纪60年代中期，在设计中引入电子计算机后又形成了计算机辅助设计(CAD)等新方法，使设计逐步实现半自动化和自动化，使汽车设计技术飞跃发展，设计过程完全改观,现代汽车设计，除传统的方法和计算机辅助设计方法外，还引进了最优化设计、可靠性设计、有限元分析、计算机模拟计算或仿真分析、模态分析等现代设计方法与分析手段,汽车文化,5.3汽车设计的内容与特点,汽车的设计开发工作，是由根据市场调查及使用要求而制定，从设计任务书开始的,5.3.1汽车设计的内容,整车总体设计,总成设计,零件设计,汽车设计的内容,汽车文化,5

8、.3.2汽车设计的特点,1、汽车产量大 因为汽车的生产都是大批量的，因此设计中应实行零件标准化、部件通用化和产品系列化，提高工效，保证产品质量，降低生产成本，减少配件品种，方便维修。 2、汽车使用条件复杂多变 设计中要充分考虑复杂多变的使用条件。特别应注意热带、寒带等不同的气候条件和高原、山区、丘陵、沼泽、沿海等不同的地理条件，以及燃料供应，维修能力等不同的使用条件对汽车结构、性能、材料、附件等的特殊要求,汽车文化,3、要重视汽车使用中的安全、可靠、经济与环保 汽车良好的使用性能是设计者要追求的目标，不同的汽车其使用性能也是不同的因此；要在给定的使用条件下协调各使用性能的要求，优选各使用性能指

9、标，使汽车在该使用条件下的综合使用性能达到最优。特别要重视使用中的安全、可靠、经济与环保。 4、车身设计既重视工程要求，更注重外观造型 汽车车身的外形、色彩是汽车给人们的第一个外观印象，是人们评价汽车的最直接方面，也是轿车的重.要市场竞争因素，是汽车设计非常重要的内容。车身造型既是工程设计，又是美工设计。从工程设计来看，它既要满足结构的强度要求、整车布置的匹配要求和冲压分块的工艺要求，又要适应车身的空气动力学的要求，而具有最小的空气阻力系数。从美工设计来看，它应当适应时代的特点和人们的爱好，要像对待工艺品那样进行美工设计，给人以高度美感，起到美化环境的作用,汽车文化,5、要在保证可靠性的前提下

10、尽量减小汽车的自身质量 和固定的机械设备不同，作为运输用的汽车，其自身质量直接影响其燃油经济性。和单件生产、小批量生产的产品不同。作为大批量生产的汽车，减小其自身质量可节约大量的制造材料，降低生产成本。合理地减小汽车的自身质量，会对汽车工业和汽车运输业带来巨大的经济效益。最优化设计方法可满足这方面的设计要求。 6、设计要在有关标准和法规的指导下进行 除设计图纸的绘制与标注应按有关国家标准进行外，汽车设计还应遵守与汽车有关的一些标准与法规。中国汽车工业标准包括与国际基本通用的汽车标准和为宏观控制汽车产品性能和质量的标准，它包括国家标准、行业标准和企业标准。汽车标准又分为强制性标准和推荐性标准。强

11、制性标准主要有：整车尺寸限制标准、汽车安全性标准、油耗限制标准、汽车排放物限制标准及噪声标准。 7、汽车设计是系统工程 汽车是由人来驾驶和乘坐的，因此其设计必须考虑人车关系，即操纵要方便、乘坐要舒适。汽车是一种交通工具，其设计必须考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工程、管理工程的要求,汽车文化,5.4汽车的制造过程,5.4.1零件加工,1.铸造,铸造是将熔化的金属浇灌入铸型空腔中，冷却凝固后而获得产品的生产方法。在汽车制造过程中，采用铸铁制成毛坯的零件很多，约占全车重量10左右，如气缸体、变速器箱体、转向器壳体、后桥壳体、制动鼓、各种支架等,汽车文化,2锻造,锻造分为自由锻造和模型锻造。

12、自由锻造是将金属坯料放在铁砧上承受冲击或压力而成形的加工方法(俗称“打铁”)。汽车的齿轮和轴等的毛坯就是用自由锻造的方法加工。 模型锻造是将金属坯料放在锻模的模膛内，承受冲击或压力而成形的加工方法,3冷冲压,发动机油底壳，制动器底板，汽车车架以及大多数车身零件。这些零件一般都经过落料、冲孔、拉深、弯曲、翻边、修整等工序而成形,汽车文化,4 .焊接,焊接是将两片金属局部加热或同时加热、加压而接合在一起的加工方法。在汽车车身制造中应用最广的是点焊。点焊适于焊接薄钢板，操作时，2个电极向2块钢板加压力使之贴合并同时使贴合点(直径为56mm的圆形)通电流加热熔化从而牢固接合。两块车身零件焊接时，其边缘

13、每隔50100mm焊接一个点，使两零件形成不连续的多点连接。焊好整个轿车车身，通常需要上千个焊点,5金属切削加工,金属切削加工是用刀具将金属毛坯逐层切削；使工件得到所需要的形状、尺寸和表面粗糙度的加工方法。机械加工是借助于机床来完成切削的，包括：车、刨、铣、钻和磨等方法,汽车文化,6热处理,热处理是将固态的钢重新加热、保温或冷却而改变其组织结构，以满足零件的使用要求或工艺要求的方法,曲轴热加工,热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等,汽车文化,5.4.2装配,装配是按一定的要求，用联接零件(螺栓、螺母、销或卡扣等)把各种零件相互联接和组合成部件，再把各种部件相互联接和组合成整车,汽车装配,汽车

14、文化,5.5汽车试验,汽车试验的目的是帮助我们深入了解汽车实际使用中各种现象的本质及其规律，探讨解决存在的问题，以及验证解决问题的效果和程度。汽车试验也是推动汽车技术进步的一种极为重要的方法，它是保证产品性能、提高产品质量和市场竞争力的重要手段。 汽车试验是通过某种人为的方法，把汽车被测系统中所某些待测定的参数，用专门的装置，人为的把它激发出来，用某些通用或专用仪器进行测试和数据处理的过程,汽车试验有很多其分类见下表,汽车文化,汽车文化,1.动力性能试验 对常用的3个动力性能指标，即对汽车的最高车速、加速性能和爬坡性能进行实际试验,2.燃料经济性试验 通常做道路试验或做汽车测功器(亦即转鼓试验

15、台)试验，后者能控制大部分的使用因素，重复性好，能模拟实际行驶的复杂情况，能采用各种测量油耗的方法，还能同时测量废气排放,3.制动性能试验 汽车制动性能的优劣直接关系到汽车行驶的安全性，用制动效能和制动效能的稳定性评价。常进行制动距离试验、制动效能试验(测制动踏板力和制动减速度关系曲线)、热衰退和恢复试验、浸水后制动效能衰退和恢复试验等,汽车文化,4.操纵稳定性试验 操纵稳定性试验类型较多，如用转弯制动试验评价汽车在弯道行驶制动时的行驶方向稳定性；用转向轻便性试验评价汽车的转向力是否适度；用蛇形行驶试验来评价汽车转向时的随从性、收敛性、转向力大小、侧倾程度和避免事故的能力；用侧向风敏感性试验来

16、考察汽车在侧向风情况下直线行驶状态的保持性；用抗侧翻试验考察汽车在为避免交通事故而急打方向盘时汽车是否有侧翻危险；用路面不平度敏感性试验来检查汽车高速行驶时承受路面干扰而保持直线行驶的能力；用汽车稳态回转试验确定汽车稳态转向特性等,5.平顺性试验 平顺性主要是根据乘坐者的舒适程度来评价的，所以又叫做乘坐舒适性，其评价方法通常根据人体对震动的生理感受和保持货物的完整程度确定,汽车文化,6.通过性试验 通过性试验一般在汽车试验场和专用路段上进行该试验。 7.安全性试验 安全性试验项目很多，而且耗资巨大，特别是碰撞安全试验，除正面撞车试验外，近来还增加侧面撞车试验,汽车碰撞试验,汽车文化,与实际碰撞

17、相比，电脑模拟汽车碰撞几乎不需要任何成本，而搭建模型、安装碰撞人偶及相关装置、拍摄高速照片，这些都要耗费大量金钱。正由于成本高，只能做有限的实物碰撞试验，而在电脑虚拟环境中，则可以创建各种场景的汽车碰撞事件。在实验室里你通常是没有足够的资金频繁进行这种试验的,电脑模拟汽车碰撞试验,汽车文化,5.6汽车试验场,5.6.1汽车试验场功用,汽车试验场，亦称试车场，它的功用是重现汽车使用过程中遇到的各种道路条件和使用条件，进行汽车整车道路试验。为满足汽车的试验要求，汽车试验场将实际存在的各种道路经过集中、浓缩、不失真地强化形成典型化的道路,农安汽车试验场,汽车文化,5.6.2试验场的道路设施,1、高速

18、环形跑道 按一定的规律铺上各种石块的汽车试验道路。高速环形跑道是平面形状，长度约48km，多数采用两端圆形路和中间直线路的形状，也有椭圆形或其他形状；设有35条车道。这种跑道的设计最高车速通常在每小时200km以上，可供汽车长时间持续高速行驶，以考验汽车的高速性能和零部件的可靠性。 2、高速直线跑道 高速直线跑道是水平直线路，长度约2.5 4km，可供汽车作动力性、制动性和燃料经济性试验。为了节省建设费用，许多试验场将高速直线跑道设置在高速环形跑道的直线部分，两者结合使用。 3、可靠性、耐久性试验道路 模仿汽车使用寿命中在各种好路和坏路上行驶的情况，在汽车试验场内，除了建造沥青路外，也建造沙土路和各种不同的砾石路，以便进行强化试验，使汽车能在较短的行驶里程内就能暴露问题,汽车文化,4、扭曲试验路 汽车在这种道路上行驶时，车身和车架、前后轴、悬架，以及汽车传动系都产生反复扭转，以考验这些部件的性能。 5、坡路 汽车试验场通常还建有各种坡度的坡路，用以检验汽车的爬坡能力，还