第6章 汽車設(shè)計工程

1、汽車工程概論汽車工程概論第第6章章 汽車設(shè)計工程汽車設(shè)計工程6.1 汽車的設(shè)計要求汽車的設(shè)計要求 對于汽車這樣復(fù)雜的機電產(chǎn)品，其設(shè)計要求是多方面、對于汽車這樣復(fù)雜的機電產(chǎn)品，其設(shè)計要求是多方面、多層次、互相關(guān)聯(lián)、互相制約的。多層次、互相關(guān)聯(lián)、互相制約的。 汽車設(shè)計要求大體可歸納為功能性、工藝性、規(guī)范性、汽車設(shè)計要求大體可歸納為功能性、工藝性、規(guī)范性、使用經(jīng)濟性、循環(huán)經(jīng)濟性、藝術(shù)性、和諧性等七個方面。使用經(jīng)濟性、循環(huán)經(jīng)濟性、藝術(shù)性、和諧性等七個方面。1.功能性功能性 功能性要求是為滿足汽車的運輸用途而提出的性能要求，功能性要求是為滿足汽車的運輸用途而提出的性能要求，即動力性、經(jīng)濟性、機動性、安全

2、性和舒適性等等。即動力性、經(jīng)濟性、機動性、安全性和舒適性等等。2.工藝性工藝性 汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時所考慮的制造、維修的可行性和經(jīng)汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時所考慮的制造、維修的可行性和經(jīng)濟性稱為結(jié)構(gòu)工藝性。濟性稱為結(jié)構(gòu)工藝性。 零件的機械加工工藝性和零部件的裝配工藝性是結(jié)構(gòu)工零件的機械加工工藝性和零部件的裝配工藝性是結(jié)構(gòu)工藝性的重要內(nèi)容，其中特別要提到標準化、通用化和產(chǎn)品系藝性的重要內(nèi)容，其中特別要提到標準化、通用化和產(chǎn)品系列化的意義。列化的意義。3.規(guī)范性規(guī)范性 汽車設(shè)計要在有關(guān)標準和法規(guī)的指導(dǎo)下進行。除設(shè)計圖汽車設(shè)計要在有關(guān)標準和法規(guī)的指導(dǎo)下進行。除設(shè)計圖紙的繪制與標注應(yīng)按有關(guān)國家標準進行外，汽車設(shè)

3、計還應(yīng)遵紙的繪制與標注應(yīng)按有關(guān)國家標準進行外，汽車設(shè)計還應(yīng)遵守與汽車有關(guān)的標準與法規(guī)。守與汽車有關(guān)的標準與法規(guī)。4.使用經(jīng)濟性使用經(jīng)濟性 汽車的功能性要求中已有燃油經(jīng)濟性一項，而使用經(jīng)濟汽車的功能性要求中已有燃油經(jīng)濟性一項，而使用經(jīng)濟性是包括燃油經(jīng)濟性在內(nèi)的更廣泛的一項要求，它包括燃料、性是包括燃油經(jīng)濟性在內(nèi)的更廣泛的一項要求，它包括燃料、潤滑油、輪胎、易損件等的消耗，還包括維修、保養(yǎng)等方面潤滑油、輪胎、易損件等的消耗，還包括維修、保養(yǎng)等方面的費用開支。的費用開支。5.循環(huán)經(jīng)濟性循環(huán)經(jīng)濟性 為了節(jié)省資源，減少給環(huán)境造成污染的各種廢棄物，汽為了節(jié)省資源，減少給環(huán)境造成污染的各種廢棄物，汽車部件所

4、用材料的循環(huán)經(jīng)濟性（即可回收性）日益受到重視。車部件所用材料的循環(huán)經(jīng)濟性（即可回收性）日益受到重視。 6.藝術(shù)性藝術(shù)性 汽車既是代步工具，有實用價值，又是對產(chǎn)品的外觀造汽車既是代步工具，有實用價值，又是對產(chǎn)品的外觀造型和內(nèi)飾布置等十分講究，具有藝術(shù)觀賞價值的藝術(shù)品。型和內(nèi)飾布置等十分講究，具有藝術(shù)觀賞價值的藝術(shù)品。 而在色彩的設(shè)計上，要考慮到包括社會潮流、時尚、愛而在色彩的設(shè)計上，要考慮到包括社會潮流、時尚、愛好、安全、合理等要素，尤其是大眾的審美觀。好、安全、合理等要素，尤其是大眾的審美觀。 在車內(nèi)裝飾方面，室內(nèi)的美術(shù)設(shè)計要求與汽車的等級和在車內(nèi)裝飾方面，室內(nèi)的美術(shù)設(shè)計要求與汽車的等級和用戶

5、群特點相一致，例如年輕人喜好的跑車需要輕快感的美用戶群特點相一致，例如年輕人喜好的跑車需要輕快感的美術(shù)效果，而高級豪華車需要莊重感的美術(shù)效果。術(shù)效果，而高級豪華車需要莊重感的美術(shù)效果。 實際上，對于同一時期的汽車，其性能差異并不太大，實際上，對于同一時期的汽車，其性能差異并不太大，而決定銷售量的因素往往是其外形是否使人感到賞心悅目。而決定銷售量的因素往往是其外形是否使人感到賞心悅目。從這一點看，藝術(shù)性對汽車特別是轎車來說至關(guān)重要。從這一點看，藝術(shù)性對汽車特別是轎車來說至關(guān)重要。 在車身設(shè)計中，藝術(shù)家的作用與工程師的作用同等重要。在車身設(shè)計中，藝術(shù)家的作用與工程師的作用同等重要。造型設(shè)計師要使車

6、型具有時代感、創(chuàng)新風(fēng)格以及與環(huán)境的適造型設(shè)計師要使車型具有時代感、創(chuàng)新風(fēng)格以及與環(huán)境的適配性。配性。7.和諧性和諧性 汽車是由人來駕駛和乘坐的，是以人為核心并為人服務(wù)汽車是由人來駕駛和乘坐的，是以人為核心并為人服務(wù)的交通工具。因此，其設(shè)計必須考慮人與車的和諧關(guān)系，即的交通工具。因此，其設(shè)計必須考慮人與車的和諧關(guān)系，即操縱要方便、乘坐要舒適。操縱要方便、乘坐要舒適。 汽車設(shè)計是一門綜合考慮人機工程、交通工程、制造工汽車設(shè)計是一門綜合考慮人機工程、交通工程、制造工程、運營工程、管理工程的系統(tǒng)工程。程、運營工程、管理工程的系統(tǒng)工程。6.2 汽車設(shè)計理論與設(shè)計技術(shù)汽車設(shè)計理論與設(shè)計技術(shù) 6.2.1汽車

7、設(shè)計理論與設(shè)計技術(shù)的發(fā)展汽車設(shè)計理論與設(shè)計技術(shù)的發(fā)展 汽車設(shè)計理論是指導(dǎo)汽車設(shè)計實踐的，而汽車設(shè)計實踐汽車設(shè)計理論是指導(dǎo)汽車設(shè)計實踐的，而汽車設(shè)計實踐經(jīng)驗的長期積累和汽車生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與進步，又使汽車設(shè)經(jīng)驗的長期積累和汽車生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與進步，又使汽車設(shè)計理論得到不斷的發(fā)展與提高。汽車設(shè)計技術(shù)是汽車設(shè)計方計理論得到不斷的發(fā)展與提高。汽車設(shè)計技術(shù)是汽車設(shè)計方法和手段的結(jié)合，也是汽車設(shè)計實踐軟件與硬件的結(jié)合。法和手段的結(jié)合，也是汽車設(shè)計實踐軟件與硬件的結(jié)合。 100多年來，汽車設(shè)計技術(shù)也經(jīng)歷了由經(jīng)驗設(shè)計發(fā)展到以多年來，汽車設(shè)計技術(shù)也經(jīng)歷了由經(jīng)驗設(shè)計發(fā)展到以科學(xué)實驗和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的設(shè)計階段。科學(xué)實

8、驗和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的設(shè)計階段。 隨著計算機在汽車設(shè)計中的推廣應(yīng)用，一些近代的數(shù)學(xué)物隨著計算機在汽車設(shè)計中的推廣應(yīng)用，一些近代的數(shù)學(xué)物理方法和基礎(chǔ)理論方面的新成就，在汽車設(shè)計中也日益得到廣理方法和基礎(chǔ)理論方面的新成就，在汽車設(shè)計中也日益得到廣泛應(yīng)用。泛應(yīng)用。 現(xiàn)代汽車設(shè)計，除傳統(tǒng)的方法和計算機輔助設(shè)計方法外，現(xiàn)代汽車設(shè)計，除傳統(tǒng)的方法和計算機輔助設(shè)計方法外，還引進了最優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元分析、計算機模擬還引進了最優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元分析、計算機模擬計算和仿真分析、模態(tài)分析等現(xiàn)代設(shè)計方法與分析手段，甚至計算和仿真分析、模態(tài)分析等現(xiàn)代設(shè)計方法與分析手段，甚至還引進了雷達防撞、衛(wèi)星導(dǎo)航

9、、智能化電子儀表及顯示系統(tǒng)等還引進了雷達防撞、衛(wèi)星導(dǎo)航、智能化電子儀表及顯示系統(tǒng)等高新技術(shù)。高新技術(shù)。6.2.2現(xiàn)代汽車設(shè)計技術(shù)現(xiàn)代汽車設(shè)計技術(shù)1.有限元分析有限元分析 在汽車設(shè)計中，有限元分析（在汽車設(shè)計中，有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）除應(yīng)用于車身、車架等板梁結(jié)構(gòu)外，還用來對各）除應(yīng)用于車身、車架等板梁結(jié)構(gòu)外，還用來對各種零部件、組合結(jié)構(gòu)等進行強度、剛度、熱強度、振動模態(tài)、種零部件、組合結(jié)構(gòu)等進行強度、剛度、熱強度、振動模態(tài)、穩(wěn)定性等各種計算分析。穩(wěn)定性等各種計算分析。圖圖6-1 汽車車身有限元分析汽車車身有限元分析 有限元分析方法對設(shè)計輕量、安全、合

10、理的車身結(jié)構(gòu)，有限元分析方法對設(shè)計輕量、安全、合理的車身結(jié)構(gòu)，提高乘坐的舒適性，減少樣車試驗的數(shù)量，降低開發(fā)風(fēng)險，提高乘坐的舒適性，減少樣車試驗的數(shù)量，降低開發(fā)風(fēng)險，縮短開發(fā)時間等有重大的影響，有限元分析方法現(xiàn)已成為汽縮短開發(fā)時間等有重大的影響，有限元分析方法現(xiàn)已成為汽車公司新車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的規(guī)范計算分析內(nèi)容。車公司新車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的規(guī)范計算分析內(nèi)容。2.優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計無論是汽車外形設(shè)無論是汽車外形設(shè)計、總體設(shè)計，還計、總體設(shè)計，還是零部件設(shè)計，汽是零部件設(shè)計，汽車設(shè)計師總是力求車設(shè)計師總是力求從各種可行方案中從各種可行方案中選擇最優(yōu)方案，這選擇最優(yōu)方案，這就是優(yōu)化設(shè)計的基就是優(yōu)化設(shè)

11、計的基本任務(wù)。過去工程本任務(wù)。過去工程設(shè)計中盡管沒有設(shè)計中盡管沒有“優(yōu)化優(yōu)化”這一詞匯，這一詞匯，但在實際設(shè)計過程但在實際設(shè)計過程中往往通過直覺判中往往通過直覺判斷、試驗比較，對斷、試驗比較，對產(chǎn)品進行優(yōu)勝劣汰。產(chǎn)品進行優(yōu)勝劣汰。圖圖6-2 汽車外形的優(yōu)化設(shè)計汽車外形的優(yōu)化設(shè)計汽車優(yōu)化設(shè)計理論和方法已應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的諸多環(huán)節(jié)，如汽車優(yōu)化設(shè)計理論和方法已應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的諸多環(huán)節(jié)，如汽車整車動力傳動系統(tǒng)優(yōu)化和匹配、汽車的發(fā)動機、底盤、汽車整車動力傳動系統(tǒng)優(yōu)化和匹配、汽車的發(fā)動機、底盤、車身各主要總成的優(yōu)化設(shè)計、機械加工的優(yōu)化設(shè)計、汽車車車身各主要總成的優(yōu)化設(shè)計、機械加工的優(yōu)化設(shè)計、汽車車身身CAD

12、CAECAM一體優(yōu)化技術(shù)等，使汽車產(chǎn)品的性能一體優(yōu)化技術(shù)等，使汽車產(chǎn)品的性能和水平得到提高，生產(chǎn)的科學(xué)管理得到加強。汽車優(yōu)化設(shè)計和水平得到提高，生產(chǎn)的科學(xué)管理得到加強。汽車優(yōu)化設(shè)計是一種有著廣泛應(yīng)用領(lǐng)域和良好經(jīng)濟效益的先進技術(shù)。是一種有著廣泛應(yīng)用領(lǐng)域和良好經(jīng)濟效益的先進技術(shù)。3.系統(tǒng)工程方法系統(tǒng)工程方法 對于像車輛整體這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)，無法簡單地定義為對于像車輛整體這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)，無法簡單地定義為一個最優(yōu)化設(shè)計問題。這時，為了能在設(shè)計階段進行較為準一個最優(yōu)化設(shè)計問題。這時，為了能在設(shè)計階段進行較為準確的定性和定量分析，需要采用系統(tǒng)工程方法（確的定性和定量分析，需要采用系統(tǒng)工程方法（syste

13、m engineering analysis），其中主要內(nèi)容為系統(tǒng)分析。），其中主要內(nèi)容為系統(tǒng)分析。 汽車的系統(tǒng)分析除研究汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)行為外，還汽車的系統(tǒng)分析除研究汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)行為外，還要研究汽車系統(tǒng)的受控方式，研究怎樣使汽車系統(tǒng)演化才能要研究汽車系統(tǒng)的受控方式，研究怎樣使汽車系統(tǒng)演化才能達到設(shè)計者所追求的目標。達到設(shè)計者所追求的目標。 用系統(tǒng)分析的方法，可以預(yù)先研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)性，用系統(tǒng)分析的方法，可以預(yù)先研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)性，可以通過建模和仿真進行模擬研究，所以它能在設(shè)計階段事可以通過建模和仿真進行模擬研究，所以它能在設(shè)計階段事前處理問題，提高了設(shè)計開發(fā)過程的質(zhì)量和效率。

14、前處理問題，提高了設(shè)計開發(fā)過程的質(zhì)量和效率。圖圖6-3 通過建模和仿真進行系統(tǒng)分析通過建模和仿真進行系統(tǒng)分析4.可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 可靠性理論（可靠性理論（reliability theory）是以產(chǎn)品的壽命特征）是以產(chǎn)品的壽命特征作為主要研究對象的一門綜合性科學(xué)。作為主要研究對象的一門綜合性科學(xué)。 可靠性設(shè)計（可靠性設(shè)計（reliability design）主要包括可靠性預(yù)測）主要包括可靠性預(yù)測和可靠性分配等。在汽車設(shè)計初期，通過可靠性設(shè)計可以了和可靠性分配等。在汽車設(shè)計初期，通過可靠性設(shè)計可以了解汽車中各零部件可靠度的相互關(guān)系，找出提高汽車可靠度解汽車中各零部件可靠度的相互關(guān)系，找出提

15、高汽車可靠度的有效途徑。的有效途徑。 5.反求工程反求工程 反求工程（反求工程（RE，Reverse Engineering)，也稱逆向工程、，也稱逆向工程、反向工程、反求設(shè)計，是指用一定的測量手段對實物或模型進反向工程、反求設(shè)計，是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的CAD（Computer Aided Design，計算機輔助設(shè)計）模型的，計算機輔助設(shè)計）模型的過程，是一個從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型，并在此基礎(chǔ)上過程，是一個從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型，并在此基礎(chǔ)上進行產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)的全過

16、程。進行產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)的全過程。 反求工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產(chǎn)品實物幾何外形的反求工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產(chǎn)品實物幾何外形的數(shù)字化、數(shù)字化、CAD模型重建、產(chǎn)品或磨具制造。模型重建、產(chǎn)品或磨具制造。 另外，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（另外，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）系統(tǒng)也是不可或缺的重要組成部分。逆向工程作為掌）系統(tǒng)也是不可或缺的重要組成部分。逆向工程作為掌握技術(shù)的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短握技術(shù)的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短40以上，極大以上，極大地提高了生產(chǎn)率。地提高了生產(chǎn)率。圖圖6-4 反求工程流程圖反求工程流程圖 將反求工程用于汽車設(shè)計時，

17、三坐標測量機是必不可少將反求工程用于汽車設(shè)計時，三坐標測量機是必不可少的重要設(shè)備。三坐標測量機的重要設(shè)備。三坐標測量機 (Coordinate Measuring Machine，CMM) 是指在一個六面體的空間范圍內(nèi)，能夠進是指在一個六面體的空間范圍內(nèi)，能夠進行幾何形狀、長度及圓周分度等測量并保全數(shù)據(jù)的儀器，又行幾何形狀、長度及圓周分度等測量并保全數(shù)據(jù)的儀器，又稱為三坐標測量儀或三次元。稱為三坐標測量儀或三次元。圖圖6-5 三坐標測量機三坐標測量機三坐標測量機三坐標測量機 6.人機工程人機工程 人機工程（人機工程（Ergonomics，Human Factors）又稱人體）又稱人體工程學(xué)，是

18、工程學(xué)，是20世紀世紀50年代前后迅速發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。年代前后迅速發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。它以工程設(shè)計中與人體有關(guān)的問題為研究對象，目的在于使它以工程設(shè)計中與人體有關(guān)的問題為研究對象，目的在于使設(shè)計更好地適應(yīng)人體的各種要求，從而提高人機系統(tǒng)，亦即設(shè)計更好地適應(yīng)人體的各種要求，從而提高人機系統(tǒng)，亦即人與他所操縱的機構(gòu)在內(nèi)的整個系統(tǒng)的工作效能。人與他所操縱的機構(gòu)在內(nèi)的整個系統(tǒng)的工作效能。 汽車車身及附件與人的關(guān)系十分密切，例如，設(shè)計中要汽車車身及附件與人的關(guān)系十分密切，例如，設(shè)計中要考慮人的最小活動空間、手伸界限；考慮能適應(yīng)不同人體的考慮人的最小活動空間、手伸界限；考慮能適應(yīng)不同人體的座椅

19、及其可調(diào)裝置；考慮人在車內(nèi)如何減少車外視野中的盲座椅及其可調(diào)裝置；考慮人在車內(nèi)如何減少車外視野中的盲區(qū)以提高安全性；考慮人體最敏感的頻率范圍，使懸架設(shè)計區(qū)以提高安全性；考慮人體最敏感的頻率范圍，使懸架設(shè)計避開這一頻率區(qū)域；考慮儀表指示和報警信息如何使人最易避開這一頻率區(qū)域；考慮儀表指示和報警信息如何使人最易覺察又不致干擾其它操作和不引起疲勞；考慮車身在碰撞事覺察又不致干擾其它操作和不引起疲勞；考慮車身在碰撞事故中如何保護人體不受或減少傷害等。故中如何保護人體不受或減少傷害等。 人機工程涉及到人體尺寸、心理學(xué)、心理生理學(xué)、運動人機工程涉及到人體尺寸、心理學(xué)、心理生理學(xué)、運動生理學(xué)、生物工程和醫(yī)學(xué)

20、等許多復(fù)雜課題，屬于跨學(xué)科的邊生理學(xué)、生物工程和醫(yī)學(xué)等許多復(fù)雜課題，屬于跨學(xué)科的邊緣科學(xué)領(lǐng)域。緣科學(xué)領(lǐng)域。圖圖6-6 人體尺寸人體尺寸 在汽車人機工程學(xué)上，人體模型是個很直觀的數(shù)據(jù)化模在汽車人機工程學(xué)上，人體模型是個很直觀的數(shù)據(jù)化模型，其中胯點（型，其中胯點（HipPoint，簡稱，簡稱H點，）是最關(guān)鍵點，它是點，）是最關(guān)鍵點，它是人體模型尋找各種坐姿的基準點。人體模型尋找各種坐姿的基準點。 而人機布置的起始步驟，就是從制動踏板來確定而人機布置的起始步驟，就是從制動踏板來確定H點位置，點位置，進而使人體模型在坐姿、視野、頂部空間、腿部縱向空間與進而使人體模型在坐姿、視野、頂部空間、腿部縱向空間

21、與膝部空間、垂直高度等方面實現(xiàn)合理協(xié)調(diào)。膝部空間、垂直高度等方面實現(xiàn)合理協(xié)調(diào)。圖圖6-7 胯點（胯點（HipPoint，簡稱，簡稱H點）點）圖圖6-8 坐姿（駕駛員座椅狀態(tài)）坐姿（駕駛員座椅狀態(tài)） 圖圖6-9 頂部空間頂部空間 圖圖6-10 腿部縱向空間與膝部空間腿部縱向空間與膝部空間 圖圖6-11 垂直高度垂直高度 7.計算機輔助設(shè)計計算機輔助設(shè)計 在現(xiàn)代汽車開發(fā)工作中，就計算機輔助設(shè)計而言，其核心在現(xiàn)代汽車開發(fā)工作中，就計算機輔助設(shè)計而言，其核心是以產(chǎn)品設(shè)計和繪圖為主體的是以產(chǎn)品設(shè)計和繪圖為主體的CAD系統(tǒng)、汽車性能和結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)、汽車性能和結(jié)構(gòu)分析為主體的析為主體的CAE（Computer

22、 Aided Engineering，計算機輔，計算機輔助工程分析）系統(tǒng)、模型及其模具制造的助工程分析）系統(tǒng)、模型及其模具制造的CAM（Computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造）系統(tǒng)以及造型設(shè)計，計算機輔助制造）系統(tǒng)以及造型設(shè)計的的CAS（Computer Aided Styling，計算機輔助造型）系統(tǒng)。，計算機輔助造型）系統(tǒng)。 在許多國內(nèi)外的大公司中，從整車到各大總成的開發(fā)工作在許多國內(nèi)外的大公司中，從整車到各大總成的開發(fā)工作現(xiàn)已全面使用了現(xiàn)已全面使用了CAX技術(shù)，最具典型的是汽車車身的開發(fā)工技術(shù)，最具典型的是汽車車身的開發(fā)工作，從概念設(shè)計階段到模具制造的全

23、過程都采用了串行和并行作，從概念設(shè)計階段到模具制造的全過程都采用了串行和并行的混合開發(fā)過程，較全面地實現(xiàn)了的混合開發(fā)過程，較全面地實現(xiàn)了CADCAECASCAM技術(shù)集成。技術(shù)集成。 在汽車規(guī)劃和布置設(shè)計中，使用在汽車規(guī)劃和布置設(shè)計中，使用CAD及相關(guān)的性能和參及相關(guān)的性能和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計軟件去預(yù)測新車型的性能和確定設(shè)計參數(shù)、進行法數(shù)優(yōu)化設(shè)計軟件去預(yù)測新車型的性能和確定設(shè)計參數(shù)、進行法規(guī)校核、提出最佳的設(shè)計圖和方案圖，合理地進行汽車布置，規(guī)校核、提出最佳的設(shè)計圖和方案圖，合理地進行汽車布置，方便有效地進行系列化車型設(shè)計。方便有效地進行系列化車型設(shè)計。圖圖6-12 車身造型設(shè)計車身造型設(shè)計圖圖6-1

24、3 車身覆蓋件設(shè)計車身覆蓋件設(shè)計8.虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù) 虛擬現(xiàn)實（虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）是一種全新的人機界）是一種全新的人機界面，它通過計算機構(gòu)造出形象逼真的三維模型，從而生成一面，它通過計算機構(gòu)造出形象逼真的三維模型，從而生成一種具有三維視覺效果的特殊環(huán)境。種具有三維視覺效果的特殊環(huán)境。 圖圖6-14 虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù) 簡單的形容就是運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡單的形容就是運用虛擬現(xiàn)實技術(shù) ，汽車制造商可以在，汽車制造商可以在虛擬的環(huán)境中碰到在真實世界中可能碰到的所有問題。虛擬的環(huán)境中碰到在真實世界中可能碰到的所有問題。 虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅僅局限于車型開發(fā)，它可以

25、提供給汽虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅僅局限于車型開發(fā)，它可以提供給汽車制造商以下方面的模擬數(shù)據(jù)：市場調(diào)查、工程研究、數(shù)字車制造商以下方面的模擬數(shù)據(jù)：市場調(diào)查、工程研究、數(shù)字化制造及產(chǎn)品模擬、測試、制造、產(chǎn)品支持、數(shù)據(jù)管理及再化制造及產(chǎn)品模擬、測試、制造、產(chǎn)品支持、數(shù)據(jù)管理及再使用、商業(yè)推廣計劃等。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以進行汽車使用、商業(yè)推廣計劃等。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以進行汽車碰撞試驗，不必使用真的汽車便可顯示出不同條件下的碰撞碰撞試驗，不必使用真的汽車便可顯示出不同條件下的碰撞后果。后果。 圖圖6-15 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)9.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Artificia

26、l Neural Network，ANN）是一）是一門活躍的邊緣性交叉學(xué)科，涉及生物、電子、計算機、數(shù)學(xué)和門活躍的邊緣性交叉學(xué)科，涉及生物、電子、計算機、數(shù)學(xué)和物理等多學(xué)科。物理等多學(xué)科。 車輛工程中模糊、非車輛工程中模糊、非線性、不確定系統(tǒng)都可以線性、不確定系統(tǒng)都可以用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論加以解決。用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論加以解決。如輪胎的動力學(xué)特性模型如輪胎的動力學(xué)特性模型辨識、基于模糊理論和人辨識、基于模糊理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的車工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的車輛懸架系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控輛懸架系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。制等。 另外，車內(nèi)噪聲控制預(yù)測、故障診斷、汽車牌照識別、操另外，車內(nèi)噪聲控制預(yù)測、故障診斷、汽車牌照

27、識別、操縱性能預(yù)報、發(fā)動機性能模型的建立、發(fā)動機燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化縱性能預(yù)報、發(fā)動機性能模型的建立、發(fā)動機燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化等也可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。等也可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 6.3 現(xiàn)代汽車開發(fā)流程現(xiàn)代汽車開發(fā)流程6.3.1 汽車開發(fā)的一般流程汽車開發(fā)的一般流程 汽車從構(gòu)思到投放市場需要一個較長的時間過程，發(fā)展汽汽車從構(gòu)思到投放市場需要一個較長的時間過程，發(fā)展汽車工業(yè)需要有戰(zhàn)略的眼光和思想。每個汽車企業(yè)都要有自己的車工業(yè)需要有戰(zhàn)略的眼光和思想。每個汽車企業(yè)都要有自己的發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的一切經(jīng)營活動都是以向市場提供適銷對路的發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的一切經(jīng)營活動都是以向市場提供適銷對路的

28、商品車為目的，通過實現(xiàn)商品車的銷售而實現(xiàn)企業(yè)的利益和社商品車為目的，通過實現(xiàn)商品車的銷售而實現(xiàn)企業(yè)的利益和社會的效益。會的效益。 產(chǎn)品規(guī)劃就是基于以上思想，使社會環(huán)境、市場要求和企產(chǎn)品規(guī)劃就是基于以上思想，使社會環(huán)境、市場要求和企業(yè)現(xiàn)實條件相協(xié)調(diào)，保證企業(yè)不斷推出適銷對路的商品車的一業(yè)現(xiàn)實條件相協(xié)調(diào)，保證企業(yè)不斷推出適銷對路的商品車的一項計劃和管理工作。項計劃和管理工作。 產(chǎn)品規(guī)劃分兩類：一是在一定時期內(nèi)（如產(chǎn)品規(guī)劃分兩類：一是在一定時期內(nèi)（如5年、年、10年）涉年）涉及汽車企業(yè)所有產(chǎn)品系列的整個企業(yè)規(guī)劃，即汽車企業(yè)規(guī)劃；及汽車企業(yè)所有產(chǎn)品系列的整個企業(yè)規(guī)劃，即汽車企業(yè)規(guī)劃；二是按每一個單獨汽

29、車產(chǎn)品制定方案的單個產(chǎn)品規(guī)劃，包括產(chǎn)二是按每一個單獨汽車產(chǎn)品制定方案的單個產(chǎn)品規(guī)劃，包括產(chǎn)品計劃、概念設(shè)計、確定汽車的市場目標、性能、成本等。品計劃、概念設(shè)計、確定汽車的市場目標、性能、成本等。 為了保證實現(xiàn)汽車的順利開發(fā)，按時投放市場，還需要為了保證實現(xiàn)汽車的順利開發(fā)，按時投放市場，還需要編制產(chǎn)品開發(fā)計劃、生產(chǎn)準備計劃和銷售計劃。汽車新產(chǎn)品編制產(chǎn)品開發(fā)計劃、生產(chǎn)準備計劃和銷售計劃。汽車新產(chǎn)品開發(fā)的流程如圖開發(fā)的流程如圖6-17所示。所示。圖圖6-17 汽車新產(chǎn)品開發(fā)的流程汽車新產(chǎn)品開發(fā)的流程6.3.2現(xiàn)代汽車開發(fā)流程實例現(xiàn)代汽車開發(fā)流程實例圖圖6-18 豐田量產(chǎn)車設(shè)計開發(fā)流程豐田量產(chǎn)車設(shè)計開

30、發(fā)流程6.4 概念車與概念設(shè)計概念車與概念設(shè)計6.4.1 概念車概念車 設(shè)計新穎、造型別致的概念車（設(shè)計新穎、造型別致的概念車（Concept Car）是汽車）是汽車設(shè)計領(lǐng)域中概念設(shè)計的產(chǎn)物，也是汽車展覽會上的焦點。設(shè)計領(lǐng)域中概念設(shè)計的產(chǎn)物，也是汽車展覽會上的焦點。 由于企業(yè)之間激烈的相互競爭以及產(chǎn)品頻繁地更新?lián)Q代由于企業(yè)之間激烈的相互競爭以及產(chǎn)品頻繁地更新?lián)Q代的需要，企業(yè)必須對下一代產(chǎn)品甚至更長遠的產(chǎn)品進行提前的需要，企業(yè)必須對下一代產(chǎn)品甚至更長遠的產(chǎn)品進行提前研究與開發(fā)，概念設(shè)計和概念車便應(yīng)運而生。研究與開發(fā)，概念設(shè)計和概念車便應(yīng)運而生。 概念設(shè)計是對下一代車型或未來車型進行概括描述，確定

31、概念設(shè)計是對下一代車型或未來車型進行概括描述，確定汽車的基本參數(shù)、基本結(jié)構(gòu)和基本性能的初步設(shè)計。汽車的基本參數(shù)、基本結(jié)構(gòu)和基本性能的初步設(shè)計。 概念設(shè)計針對現(xiàn)有車型的生產(chǎn)、使用、銷售等情況，對比概念設(shè)計針對現(xiàn)有車型的生產(chǎn)、使用、銷售等情況，對比競爭企業(yè)的同類產(chǎn)品，擬定更適用、更先進的車型方案。競爭企業(yè)的同類產(chǎn)品，擬定更適用、更先進的車型方案。圖圖6-19 概念車概念車6.4.2 概念車設(shè)計的目的概念車設(shè)計的目的1.提高企業(yè)和產(chǎn)品的形象、聲譽提高企業(yè)和產(chǎn)品的形象、聲譽2.增強產(chǎn)品的競爭力增強產(chǎn)品的競爭力3.推進高科技在生活和生產(chǎn)的應(yīng)用推進高科技在生活和生產(chǎn)的應(yīng)用4.創(chuàng)造舒適美好的環(huán)境創(chuàng)造舒適美好

32、的環(huán)境5.促進節(jié)能環(huán)保和綜合利用促進節(jié)能環(huán)保和綜合利用6.促進各學(xué)科的協(xié)作與技術(shù)革新促進各學(xué)科的協(xié)作與技術(shù)革新6.4.3經(jīng)典概念車經(jīng)典概念車1.奧迪概念車奧迪概念車Cross Coup quattro 奧迪奧迪Cross Coup quattro概念車在混合車型領(lǐng)域開創(chuàng)概念車在混合車型領(lǐng)域開創(chuàng)了一個全新細分市場，它將高級跑車的設(shè)計與動感、四座運了一個全新細分市場，它將高級跑車的設(shè)計與動感、四座運動多功能車動多功能車SUV的寬敞和多功能性完美融合在一起。的寬敞和多功能性完美融合在一起。圖圖6-20 奧迪概念車奧迪概念車Cross Coup quattro2.雷諾四座運動型雷諾四座運動型概念跑車概

33、念跑車Fluence3.福特福特iosis X概念車概念車4.法國雪鐵龍超級概念車法國雪鐵龍超級概念車C-Metisse法國雪鐵龍超級概念車法國雪鐵龍超級概念車C-Metisse歐歐翼式前后車門同時打開時，如雄鷹翼式前后車門同時打開時，如雄鷹展翅，又像邀人入座，充滿了絕妙展翅，又像邀人入座，充滿了絕妙想象力。想象力。C-Metisse采用了碳纖維的輕量采用了碳纖維的輕量化車身，六速手自一體變速器以化車身，六速手自一體變速器以及獨特的前后分離四驅(qū)系統(tǒng)。及獨特的前后分離四驅(qū)系統(tǒng)。 前輪由最高輸出功率達前輪由最高輸出功率達208hp的的3.0L V6 HDi柴油發(fā)動機驅(qū)動，后柴油發(fā)動機驅(qū)動，后輪驅(qū)動

34、則配置了兩臺電動機，再輪驅(qū)動則配置了兩臺電動機，再加上雙高扭矩電子牽引，將性能加上雙高扭矩電子牽引，將性能和環(huán)保有效地合二為一。和環(huán)保有效地合二為一。5.Buick Riviera 概念車概念車上海通用汽車和泛亞汽車技術(shù)中心推出的一款具有非凡意義上海通用汽車和泛亞汽車技術(shù)中心推出的一款具有非凡意義的別克品牌全球概念車，命名為的別克品牌全球概念車，命名為Buick Riviera（別克未來）。（別克未來）。圖圖6-26 Buick Riviera 概念車概念車6.奇瑞奇瑞Shooting Sport Shooting Sport概念車簡約、硬朗的線條概念車簡約、硬朗的線條 Shooting Sp

35、ort的內(nèi)部設(shè)計的內(nèi)部設(shè)計 Shooting Sport寬敞的內(nèi)部空間寬敞的內(nèi)部空間 7.長安概念車長安概念車CV8 CV8以舒適的駕乘感以舒適的駕乘感受和全方位乘員保護為設(shè)受和全方位乘員保護為設(shè)計理念。計理念。 整體造型秉承德系車整體造型秉承德系車典雅、大氣的風(fēng)格，內(nèi)部典雅、大氣的風(fēng)格，內(nèi)部空間寬敞，內(nèi)飾豪華、工空間寬敞，內(nèi)飾豪華、工藝精湛，色彩搭配極富層藝精湛，色彩搭配極富層次感，從外到內(nèi)每個細節(jié)次感，從外到內(nèi)每個細節(jié)都洋溢著時尚、科技和奢都洋溢著時尚、科技和奢華的韻味。華的韻味。6.5 汽車的設(shè)計過程汽車的設(shè)計過程6.5.1制訂產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃制訂產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃 在汽車產(chǎn)品開始技術(shù)設(shè)計之前，必

36、須制訂產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃。在汽車產(chǎn)品開始技術(shù)設(shè)計之前，必須制訂產(chǎn)品開發(fā)規(guī)劃。 首先，必須確定具體的車型，就是打算生產(chǎn)什么樣的汽首先，必須確定具體的車型，就是打算生產(chǎn)什么樣的汽車。車。 其次是進行可行性分析，根據(jù)用戶需求、市場情況、技其次是進行可行性分析，根據(jù)用戶需求、市場情況、技術(shù)條件、工藝分析、成本核算等，預(yù)測產(chǎn)品是否符合需求，術(shù)條件、工藝分析、成本核算等，預(yù)測產(chǎn)品是否符合需求，是否符合生產(chǎn)廠家的技術(shù)和工藝能力，是否對國民經(jīng)濟和企是否符合生產(chǎn)廠家的技術(shù)和工藝能力，是否對國民經(jīng)濟和企業(yè)有利。業(yè)有利。 第三步是擬定汽車的初步方案，通過繪制方案圖和性能第三步是擬定汽車的初步方案，通過繪制方案圖和性能計算

37、，選定汽車的技術(shù)規(guī)格和性能參數(shù)。計算，選定汽車的技術(shù)規(guī)格和性能參數(shù)。 最后一步是制定出設(shè)計任務(wù)書，其中寫明對汽車的形式、最后一步是制定出設(shè)計任務(wù)書，其中寫明對汽車的形式、各個主要尺寸、主要質(zhì)量指標、主要性能指標以及各個總成各個主要尺寸、主要質(zhì)量指標、主要性能指標以及各個總成的形式和性能等具體要求。的形式和性能等具體要求。6.5.2 初步設(shè)計初步設(shè)計1.汽車總布置設(shè)計汽車總布置設(shè)計 總布置設(shè)計總布置設(shè)計(又稱初步造型又稱初步造型)，是將汽車各個總成及其所，是將汽車各個總成及其所裝載的人員或貨物安排在恰當?shù)奈恢?，以保證各總成運轉(zhuǎn)相裝載的人員或貨物安排在恰當?shù)奈恢?，以保證各總成運轉(zhuǎn)相互協(xié)調(diào)、乘坐舒適

38、和裝卸方便。互協(xié)調(diào)、乘坐舒適和裝卸方便。 為了保證汽車各部分合理的相互關(guān)系，需要定出許多重為了保證汽車各部分合理的相互關(guān)系，需要定出許多重要的控制尺寸。要的控制尺寸。 經(jīng)過汽車總布置設(shè)計，就可確定汽車的主要尺寸和基本經(jīng)過汽車總布置設(shè)計，就可確定汽車的主要尺寸和基本形狀。形狀。 在這個階段，需要繪制汽車的總布置圖，繪出發(fā)動機、在這個階段，需要繪制汽車的總布置圖，繪出發(fā)動機、底盤各總成、駕駛操作場所、乘員和貨物的具體位置以及邊底盤各總成、駕駛操作場所、乘員和貨物的具體位置以及邊界形狀；也包括零部件的運動界形狀；也包括零部件的運動(如前輪轉(zhuǎn)向與跳動如前輪轉(zhuǎn)向與跳動)范圍校核。范圍校核。2.效果圖效果

39、圖 效果圖是表現(xiàn)汽車造型效果的圖畫。造型設(shè)計師根據(jù)總效果圖是表現(xiàn)汽車造型效果的圖畫。造型設(shè)計師根據(jù)總布置設(shè)計所定出的汽車尺寸和基本形狀，就可勾畫出汽車的布置設(shè)計所定出的汽車尺寸和基本形狀，就可勾畫出汽車的具體形象。具體形象。圖圖6-34 效果圖效果圖 效果圖又可進一步分為構(gòu)思草圖和彩色效果圖兩種。構(gòu)效果圖又可進一步分為構(gòu)思草圖和彩色效果圖兩種。構(gòu)思草圖是記錄造型設(shè)計師靈感的速寫畫。思草圖是記錄造型設(shè)計師靈感的速寫畫。構(gòu)思草圖（右后部）構(gòu)思草圖（右后部） 構(gòu)思草圖（車內(nèi)）構(gòu)思草圖（車內(nèi)） 3.制作縮小比例模型制作縮小比例模型 縮小比例模型是在構(gòu)架上涂敷造型泥雕琢而成的縮小比例模型是在構(gòu)架上涂敷造

40、型泥雕琢而成的,亦稱油泥模型。轎亦稱油泥模型。轎車縮小模型常用車縮小模型常用1：5的比例，亦即是真車尺寸的的比例，亦即是真車尺寸的15。造型泥是一種油。造型泥是一種油性混合物，又稱油泥，在常溫下有一定硬度性混合物，又稱油泥，在常溫下有一定硬度(比肥皂硬些比肥皂硬些)，涂敷前須經(jīng)烘，涂敷前須經(jīng)烘烤?？?。圖圖6-37 制作縮小比例模型制作縮小比例模型4.召開選型討論會召開選型討論會 經(jīng)過初步設(shè)計，繪制出一批彩色效果圖和雕琢出幾個縮經(jīng)過初步設(shè)計，繪制出一批彩色效果圖和雕琢出幾個縮小比例模型，就可以召開選型討論會。會議的目的是從若干小比例模型，就可以召開選型討論會。會議的目的是從若干個造型方案中選擇出

41、一個合適的車型方案，以便作為技術(shù)設(shè)個造型方案中選擇出一個合適的車型方案，以便作為技術(shù)設(shè)計的依據(jù)。計的依據(jù)。 選型討論會主要討論審美問題，但也涉及結(jié)構(gòu)、工藝等選型討論會主要討論審美問題，但也涉及結(jié)構(gòu)、工藝等方面，故通常由負責(zé)人召集造型設(shè)計師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師和工藝方面，故通常由負責(zé)人召集造型設(shè)計師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師和工藝師等參加會議。選型討論會結(jié)束，說明選定車型的造型構(gòu)思師等參加會議。選型討論會結(jié)束，說明選定車型的造型構(gòu)思基本成熟，汽車的初步設(shè)計亦宣告結(jié)束?；境墒?，汽車的初步設(shè)計亦宣告結(jié)束。 6.5.3技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計 技術(shù)設(shè)計包括確定汽車造型和確定汽車結(jié)構(gòu)兩個方面。技術(shù)設(shè)計包括確定汽車造型和確定汽車結(jié)構(gòu)兩個方面。1.確定汽車造型確定汽車造型1)繪制膠帶圖繪制膠帶圖 膠帶圖是用細窄的彩色不干膠紙帶粘貼成的膠帶圖是用細窄的彩色不干膠紙帶粘貼成的1:1(全尺寸全尺寸)汽車整車圖樣，可表達零部件形狀及外形曲線。汽車整車圖樣，可表達零部件形狀及外形曲線。 膠帶圖的外形曲線數(shù)據(jù)取自選定的縮小比例模型，可用膠帶圖的外形曲線數(shù)據(jù)取自選定的縮小比例模型，可用來審查整車外形曲線的全貌。如發(fā)現(xiàn)某條曲線不美觀或不符來審查整車外形曲線的全貌。如發(fā)現(xiàn)某條曲線不美觀或不符合要求，可將膠帶揭起重新粘貼，直到滿意為止。膠帶圖完