汽车设计课件

1、汽车设计,Tel: E-mail:,1,PPT学习交流,汽车设计 绪论,1 汽车工业的发展与现状 2 汽车的保有量 3 我国汽车工业的发展 4 汽车设计的特点和要求 5 汽车设计技术的发展 6 汽车的设计过程： 7 未来汽车发展对汽车设计的要求： 8 本课的任务,2,PPT学习交流,对于汽车生产企业来说，没有产品设计能力，往往意味着没有进食能力。当然，设计是为技术发展服务的，人类技术发展的日新月异，使汽车的设计风格和人们的生活方式不断地发生改变。,1 汽车工业的发展与现状,3,PPT学习交流,汽车工业的发展分为四个时期： 1、诞生时期 (18861900年) 1886年,戴姆勒一号车为世界上第

2、一辆汽车，后置发动机，后轮驱动，后轮比前轮大一倍，利用转向杆转向，时速10Km左右。同一时间，Benz与Dailmler成立了奔驰戴姆勒汽车公司。后又相继出现了一批汽车制造公司，美国的福特，英国的罗尔斯，法国的雪铁龙，意大利的菲亚特等. 到1900年，世界上共有8个国家生产汽车，共有1万多辆汽车。生产方式是手工生产。发动机功率仅有12马力，只能乘坐23人，并且设有门窗，车蓬等。这个时候的汽车只是供绅士贵族娱乐的工具。,世界汽车发展回顾,4,PPT学习交流,19世纪末汽车刚诞生时，不过是在马车上装配一个汽油发动机，外形相当简陋，没有车身，没有底盘，车灯挂在座椅旁边,5,PPT学习交流,1 汽车工

3、业的发展与现状,2、汽车工业的创建期 （19001920年） 这个时期，汽车的需求量增大，车速变快。美国的亨利福特创立了流水线的生产方式，使生产效率大大提高，成本下降。到1920年，汽车保有量达200万辆。主打产品为小轿车。,6,PPT学习交流,1901年 ，设计师威廉迈巴赫开发的梅赛德斯轿车率先背离了以前的“马车原理”，并以低重心、长轴距和可识别的车身设计开辟了汽车发展的新天地。 1908年，亨利福特发明的T型车成为现代汽车的标准雏形：有了车篷和驾驶室，发动机安装在车体前面，车灯被设计在进气孔旁边。T型车的廉价使其成为当时美国保有量最大的车型，也影响了未来汽车的设计风格。,7,PPT学习交流

4、,1 汽车工业的发展与现状,3、汽车产品的发展时期（19201950年） 这个时期里出现了第一次经济危机，汽车产品出现了供大于求的情况，汽车工业不景气，开始开发新产品。如：大客车，载重汽车，军用车等。这期间，发展很快的通用汽车公司的发展超过了福特汽车公司。特别，1939年爆发了第二次世界大战，促进了军用车，越野汽车的发展。 到1950年，汽车产品性能趋于完善，机构趋于成熟，已经成为系列。我们讲的汽车的传统结构就是指50年代的汽车结构。,8,PPT学习交流,汽车步入厢式车时代。由于采用大功率的发动机成为时髦，汽车的速度越来越快，人们已经无法忍受在恶劣的环境中驾驶“漏洞”百出的汽车了。有了挡风玻璃

5、和车门，以及轮罩和保险杠，最早的汽车安全意识开始萌芽。如高速公路刚出现,国产车老出问题。 作为20世纪30年代的主流设计风格，以甲壳虫和克莱斯勒“气流”车型为代表的流线型汽车，让美国产生了狂热的流线型热潮，汽车车身、底盘和发动机的现代布局已经形成。流线型汽车引发了汽车工程学的革命。,9,PPT学习交流,1 汽车工业的发展与现状,4、汽车技术的进步时期 （1950至今） 50年代出现了高速公路，促进了汽车工业的再发展，且和其它学科紧密结合，如： 电子学科，人体工程学科，非金属材料等，并应用于汽车技术中。,10,PPT学习交流,20世纪50年 代，全人类都沉浸在太空旅行的狂想中。由于太空潮流的盛行

6、，通用汽车的设计师们开始把火箭的形态应用于汽车造型上。凯迪拉克的车头和车尾被设计成尖角形，夸张而又怪异，被人们称为“尾翼怪物”。由于太空旅行的属性和配备都是银色的，所以银色也成为那个时代的特定颜色 。 虽然美国人没能坐上“汽车飞行器”，却引发了一场汽车的速度革命，力量型轿车和小型V8发动机的应用迅速成为主流。,11,PPT学习交流,1 汽车工业的发展与现状,几个大的技术突破： 1 转子发动机：经济性好，体积小，转速高。 2 根据柴油机的燃烧规律，采用了增压技术。力求做到：污染少，质量轻，噪声小，从而出现了电子控制燃料供给系统。 3 高速公路的发展，使的车速提高，促进了汽车性能的提高，主要是安全

7、性能的提高：制动系统加制动力调节装置和电子防抱死系统，防碰撞系统，自动调节悬架。空气动力学的发展，促进了车速的提高，空气阻力的下降。电子计算机应用到汽车的设计和制造，CAD和CAM。,12,PPT学习交流,1 汽车工业的发展与现状,70年代，由于中东战争，出现了石油危机。油价的上升，人们关心的是省油，价廉。日本的丰田汽车公司率先推出了省油型，小排量汽车，并占领了美国市场，而且日本国汽车的年产量位居世界第一位，美国次之。并且，出现了代用燃料：甲醇，氢气，天然气，太阳能，电动汽车等。 由于汽车中越来越多地引进微处理机，传感器，调节袋，汽车结构由单一的机械系统转变为机电仪一体化系统，并逐步具有人工智

8、能。汽车正在向自动化和智能化发展。,13,PPT学习交流,2 世界汽车保有量,1900年 1万辆 1920年 200万辆 1960年 1.2亿辆 1970年 2.4亿辆 1980年 4.1亿辆 1988年 6亿辆,14,PPT学习交流,2主要的汽车生产国汽车年产量,1983年 1992年 1999年 2000年 2003年 2004年 日本 1111万 1249万 990万 1014万 1028万 1051万 美国 920万 977万 1302万 1281万 1207万 1211万 德国 438万 519万 528万 520万 556万 550万 法国 333万 376万 318万 335万

9、362万 366万 俄罗斯212万 145万 117万 120万 127万 138万 英国 129万 154万 197万 182万 184万 185万,15,PPT学习交流,2主要的汽车生产国汽车年产量,1983年 1992年 1999年 2000年 2003年 2004年 西班牙 127万 220万 285万 303万 303万 301万 加拿大 150万 198万 274万 235万 255万 271万 意大利 157万 168万 170万 173万 132万 114万 巴西 100万 109万 135万 167万 183万 221万 中国 106万 180万 201万 444万 507万

10、 韩国 172万 284万 311万 318万 347万,16,PPT学习交流,3 我国汽车工业的发展,在刚刚过去的一个世纪里，中国汽车工业从无到有、从小到大，走过颇不平凡的道路。 1951年，中国批准设计了仿吉尔150，年产量三万。 1953年，中国第一汽车制造厂破土动工兴建，中国的汽车工业诞生了。 1956年7月15日，第一辆汽车CA10开下装配线。“解放”牌共生产了30多年，车型由CA10发展到CA10B、CA15、CA141。设计生产从刚开始的年产量3万。到1985年的年产量10万，其中CA141达到了国外70年代的水平。,17,PPT学习交流,3 我国汽车工业的发展,1958年后，国

11、家又相继建立了很多汽车厂，如：南京汽车厂（代表车型NJ130），北京汽车厂（代表车型BJ130），济南汽车厂（代表车型JN150），上海汽车厂（代表车型SH760）。这时中国的汽车工业处于仿制阶段。 1965年到1981年，中国汽车工业处于闭门造车的阶段。相继出现了中国第二汽车制造厂，陕西汽车厂，四川汽车厂等。年月日，在湖北十堰的第二汽车制造厂，“东风”系列的第一个基本车型吨越野车正式投产。,18,PPT学习交流,3 我国汽车工业的发展,1981年到现在，处于产品更新换代时期一汽，CA10B发展到CA141，全部37个系列品种。 1987年，国家批准一汽成为我国三大轿车生产基地之一。 1984

12、年月15日，首家中外合资汽车企业中美合资北京吉普汽车有限公司开业，生产当时的美国汽车公司切诺基系列轮驱动越野车。整车企业较大规模地引入外资，标志着中国汽车工业的全面开放。紧随北京吉普之后的上海大众、一汽大众、神龙、上海通用、广州本田等轿车项目，南京依维柯、江铃、庆铃、金杯等轻型车项目的成功，使合资企业成为中国汽车工业的重要组成部分。,19,PPT学习交流,3 我国汽车工业的发展,1994年月12日，国务院批准中国第一部、到目前为止也是中国唯一一部产业政策汽车工业产业政策。 在20世纪的最后几年时间里，德国大众、日本本田、美国通用等跨国公司，通过在中国的合资企业大兴销售服务体系的建立与规范。 2

13、000年，中国汽车产量预计首次超过万辆。中国跻身世界汽车十强之列。汽车产量在年、年、年和年分别突破万辆、万辆、万辆和万辆。 2003年，中国汽车产量超过4万辆。,20,PPT学习交流,4 汽车设计的特点和要求,（1）零件标准化、部件通用化和产品系列化： 由于汽车出产量大，品种及型号多，设计中实行零件标准化、部件通用化和产品系列化，可化生产，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）考虑使用条件的复杂多变： 为了使所设计的汽车产品；具有竞争力，设计中就要充分考虑。其对复杂多变的使用条件出适应性。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

14、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。,21,PPT学习交流,（3）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，不同的汽车使用性能也是不同的；而且在某些性能之间有时是相互矛盾的。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 汽车设计的特点和要求,22,PPT学习交流,4 汽车设计的特点和要求,（4）车身设计既重视工程要求，更注重外观型： 汽车车身的外形、油漆及色彩是汽车给人们的第一个外观印象，

15、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。,23,PPT学习交流,（5）设计要在有关标准和法规的指导下进行： 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。 汽车标准分为强制性标准和推荐性标准

16、。强制性标准主要有：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。,4 汽车设计的特点和要求,24,PPT学习交流,为使我国汽车产品进入世界市场设计时也应考虑到国际标准化组织汽车专业委员会(ISO/TC22)制订的一些标准和美国标准协会标准(ANSI)、美国汽车工程师学会(SAE)标准、日本工业标准(JIS)、日本汽车标准组织(JASO)标准、日本汽车车身工业协会标准(JABIA)、日本汽车轮胎标(JATMA)、日本汽车用品工业协会标(JARP)、日本蓄电池工业协会标准(SBA)以及欧洲经济委员会(ECE)、欧洲经济共同体(EEC)所制订的汽车法规。,4 汽车设

17、计的特点和要求,25,PPT学习交流,（6）汽车设计是考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工程、管理工程的系统工程： 汽车是由人来驾驶和乘坐的，因此其设计必须考虑这种人车关系，即操纵要方便、乘坐要舒适。汽车是一种交通工具，其设计必须符合交通工程的要求。,4 汽车设计的特点和要求,26,PPT学习交流,5 汽车设计技术的发展,汽车设计技术的发展分为四个阶段： 1 经验设计阶段 2 以科学实验，技术分析为基础的设 计阶段 3 计算机辅助设计阶段 4 CAD/CAE/CAM 一体化的现代汽车设计 阶段：,27,PPT学习交流,5 汽车设计技术的发展,1 经验设计阶段： 经验设计是以已有产品的经验数

18、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。 这种设计由于缺乏精确的设计数据和科学的计算方法，使所设计的产品不是过于笨重就是可靠性差。 一种新车型的开发，往往要经过设计-试制-试验-改进设计试制试验等二次或多次循环。反复修改图纸，完善设计后才能定型，设计周期长，质量差，消耗大。,28,PPT学习交流,5 汽车设计技术的发展,2 以科学实验，技术分析为基础的设计阶段： 随着测试技术的发展与完善，在汽车设计过程中引进新的测试技术，和各种专用的试验设备，进行科学实验，从各方面对产品的结构、性能和零部件的强度、寿命进行测试。 同时广泛采用近代数学物理分析方法，对

19、产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究，这样就使汽车设计发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段。,29,PPT学习交流,5 汽车设计技术的发展,3 计算机辅助设计阶段 计算机辅助设计阶段出现在70年代以后。 初级阶段：电子计算机主要是协助技术人员进行工程计算和技术分析。 半自动和全自动设计 ： 半自动化设计(CAD)：将资料和数据输入计算机，计算机给出数据或外形，通过人机对话，达到设计要求。 全自动设计(CD):计算机自动给出最优结果。,30,PPT学习交流,3 我国汽车工业的发展,在刚刚过去的一个世纪里，中国汽车工业从无到有、从小到大，走过颇不平凡的道路。 1951年，中国批准设计了仿

20、吉尔150，年产量三万。 1953年，中国第一汽车制造厂破土动工兴建，中国的汽车工业诞生了。 1956年7月15日，第一辆汽车CA10开下装配线。“解放”牌共生产了30多年，车型由CA10发展到CA10B、CA15、CA141。设计生产从刚开始的年产量3万。到1985年的年产量10万，其中CA141达到了国外70年代的水平。,31,PPT学习交流,5 汽车设计技术的发展,CAD/CAE/CAM 一体化的现代汽车设计阶段： 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，甚至还引进了雷达防撞

21、、卫星导航、智能化电子仪表及显示系统等新技术。 在产品开发的整个过程中，产品的先天质量、决定于设计，产品在包括原材料、锻造、使用、维修等各方面的花费，即广义成本的70%是由设计阶段决定的。因此设计方案的修改尽可能地在产品开发的前期进行，使产品设计一次成功，避免在产品开发后期因改变设计而造成的巨大浪费。,32,PPT学习交流,5 汽车设计技术的发展,汽车虚拟环境系统： 过去工程师设计一辆汽车，需要在制图板上画上成千上万张设计图，再经锻造工程师制造出车壳，然后配上发动机，最后还需检验整车的各项性能。自汽车虚拟环境系统出现以后，这一过程已被大大简化。 虚拟现实技术可为设计人员提供一种新的手段来理解和

22、解决品牌造型开发方向、结构限制以及工程制造等方面的问题，进而可降低对制作粘土模型的需求。,33,PPT学习交流,5 汽车设计技术的发展,越来越多地采用数学模型来实现验证模拟设计，并确认汽车空气动力学、耐冲撞性能、燃烧效率、可成型性以及可制造性，进而可缩短汽车开发时间。 采用基于数学原理的计算机工具，无需制作物理原型就能组装、观察和模拟汽车的性能及其相关制造工艺，进而缩短汽车开发时间。 许多人希望拥有与众不同富有个性的汽车款式，这对汽车设计提出更高的要求。以前汽车的型式有限，所以可供选择的样式太少。而现在可以生产各式汽车，将汽车零件互相搭配，并配以汽车虚拟环境系统，根据不同客户的要求，很轻松地进

23、行改装。只需戴上特制的头盔和手套，就能在3米高的显示屏上，设计出符合客户要求的理想车型。,34,PPT学习交流,6、汽车的设计过程：,所做工作包括： (1)绘制汽车总布置图； (2)根据总布置设计确定的整车参数和性能指标，提出对各总成和部件的设计要求； (3)绘制转向车轮跳动等有关部分的运动图； (4)确定有关总成和部件支承的型式、结构参数与特性等； (5)确定各总成的质心位置，核算汽车空载和满载时韵轴荷分配及整车质心高度；,35,PPT学习交流,(6)制作模型进行布置空间的校核，通常制作1：1车身内、外模型来检查驾驶操作及上下车的方便性、视野范围、乘坐空间及舒适性等； (7)汽车总成、部件及

24、零件韵选型与设计； (8)设计图纸的工艺审查及必要的修改； (9)绘制汽车总装配图； (10)试制、试验、修改与定型。,36,PPT学习交流,7、未来汽车发展对汽车设计的要求：,1、外部设计：安全第一 为适应时代潮流，今天的汽车设计越来越体现个性化，追求一种能让家人分享的乐趣和情感。社会学研究和文化研究显示，人们希望汽车能够体现他们自身，即这种汽车能适应周末、假日的需要、这就要求设计师将汽车用于工作同用于周末、假日结合起来。 同时，安全性是设计车型时首先要考虑的因素。出于安全考虑，必须抬高汽车的防护罩，在防护罩和坚硬部件之间留出空隙。因此，越来越多的汽车呈现车身一体化的设计。 最后，汽车制造者

25、们似乎重新趋向于生产设计比较紧凑的汽车，即倾向于优先考虑汽车外部尺寸与内部空间的关系。,37,PPT学习交流,2、内部结构：空间变大 经过了增加操纵程序的时代之后，汽车进入了“简化”时期。这不仅意味着要重新考虑操纵装置的设计和人体工程学，而且意味着应改变“人机关系”。到2010年左右，为了改善舒适性以及车内的生活质量，仪表盘与车内环境将被“减负”，调节和净化空气的技术也会有新发展，个性化则可以通过新型材料和颜色的使用来表现。,7未来汽车发展对汽车设计的要求：,38,PPT学习交流,出于增加内部空间的需要，要求设计者减少汽车的悬臂，但出于安全性的考虑，设计者又必须增加悬臂，于是产生了求助于技术的

26、想法。 根据这种前景，电控汽车技术将会普及开来。去掉操纵装置和其它构件(发动机、方向盘、刹车等)之间的所有机械连接，就能使人们自由地安装各种部件，节省内部空间，减轻汽车重量，降低车上人员胸部受伤的风险。 面对如此大的挑战，惟一需要克服的是心理障碍。设计思路是否可以考虑：采用没有踏板结构、没有转向管柱（方向盘柱）的汽车，或者考虑让坐在后排的孩子来控制方向。,7、未来汽车发展对汽车设计的要求：,39,PPT学习交流,3、仪表盘：日益智能化 人们将可以在汽车上接通互联网，收发电子邮件。为了简化操纵，汽车上将安装语音识别系统。同时汽车还将配备遥控维护系统、驾驶员监视辅助装置、智能速度调节器、障碍探测雷

27、达、夜视镜、视频屏幕和安装在后座上的电子游戏机。自动点火装置、雨水传感装置和倒车雷达将成为汽车上的寻常之物。,7、未来汽车发展对汽车设计的要求：,40,PPT学习交流,4、发动机：技术更先进 汽车制造商在发动机方面可能还得处理一些难题。汽车重量的增加使制造商不得不提高发动机的功率以保证相关性能。然而，发动机功率的提高也导致能源消耗增加。虽然制造商在致力于根本性的研究，但通向“零排放”的道路依然布满难题。 汽车将继续使用传统的碳氢燃料。新的电子操纵系统的推广、可变进气阀的安装、汽油的直接喷射和柴油的微粒过滤器都可以使汽车技术出现明显的进步。但是，电动汽车、混合动力汽车和氢汽车的普及将加快。,7、

28、未来汽车发展对汽车设计的要求：,41,PPT学习交流,5、自动化汽车出现 未来几年，将出现自动化汽车，其特点是： a、“防止冲撞前方障碍物”。在视线不好的转弯处，如果路上有从前面车上掉下来的障碍物或停在路上的汽车等，设在路旁的摄像机和传感器会立刻察觉，把信息传递给后面的汽车驾驶员。在必要时操作系统会使后面的汽车紧急停下来。 b、“防止弯道事故”。在进入弯道前，系统会把到弯道的距离，弯道的形状告诉行驶中的汽车，提供警报和操作支持。 c、“防止汽车驶出车线”。,7、未来汽车发展对汽车设计的要求：,42,PPT学习交流,d、“防止在交叉路闪侧面相撞”，提供信息，紧急操作; e、“防止右转弯相撞”。防止在交叉路口右转弯车和直行车相撞。 f、“防止在转弯处的人行道上碰撞步行者”。 g、“运用道路及路面信息（雨、雾等）保持车间距”。 未来的汽车将起到一个移动式电脑终端的作用