汽車設(shè)計流程及相關(guān)設(shè)計軟件

1、汽車設(shè)計類CAD技術(shù)的發(fā)展1、 前言 1963年，麻省理工學(xué)院的研究小組在美國計算機聯(lián)合會會議上發(fā)表了關(guān)于計算機輔助設(shè)計的論文，開始了計算機輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程，時至今日，CAD技術(shù)已經(jīng)歷了40多年的發(fā)展日趨成熟， CCAD技技術(shù)從出出現(xiàn)到現(xiàn)現(xiàn)在大致致經(jīng)歷了了三個歷歷史階段段。 （一一）二維維繪圖階階段，主主要是在在計算機機上表達達二維幾幾何圖素素，并且且圖素之之間缺乏乏聯(lián)系，很很難保持持各階段段設(shè)計的的一致性性。因此此，此時時的CAAD僅僅僅是手工工繪圖板板的替代代工具。另另外，在在硬件支支持系統(tǒng)統(tǒng)的價格格昂貴，限限制了CCAD的的應(yīng)用。 （二二）第二二代CAAD軟件件在二維維造型基基礎(chǔ)上

2、引引入三維維造型，但但也只是是極為簡簡單的線線框模型型。這種種初期的的線框造造型系統(tǒng)統(tǒng)只能表表達基本本的幾何何信息，不不具備表表達幾何何數(shù)據(jù)間間拓?fù)潢P(guān)關(guān)系的能能力，實實體拓?fù)鋼湫畔⒁砸约靶误w體表面信信息的缺缺失使得得CAMM及CAAE均無無法實現(xiàn)現(xiàn)。 （三三）在三三維造型型階段，幾幾何造型型技術(shù)經(jīng)經(jīng)歷了三三次技術(shù)術(shù)革命。由由于線框框系統(tǒng)已已經(jīng)不能能滿足人人們的實實際需求求，法國國的達索索飛機制制造公司司的開發(fā)發(fā)者們，在在二維繪繪圖系統(tǒng)統(tǒng)CADDAM的的基礎(chǔ)上上，開發(fā)發(fā)出以表表面模型型為特點點的自由由曲面建建模方法法，推出出了三維維曲面造造型系統(tǒng)統(tǒng)CATTIA。它它的出現(xiàn)現(xiàn)為人類類帶來了了第一次

3、次CADD技術(shù)革革命。 實實體造型型技術(shù)能能夠準(zhǔn)確確表達零零件的大大部分屬屬性（至至少還不不能表達達零件的的材料信信息），從從CADD系統(tǒng)獲獲得的設(shè)設(shè)計數(shù)據(jù)據(jù)可以用用于CAAM、CCAE等等系統(tǒng)，給給設(shè)計、分分析、制制造帶來來了加大大的便利利?？梢砸哉f，實實體造型型技術(shù)的的普及和和應(yīng)用是是CADD發(fā)展史史上的第第二次技技術(shù)革命命。 創(chuàng)創(chuàng)建PTTC公司司(即參參數(shù)技術(shù)術(shù)公司)的技術(shù)術(shù)精英們們，開始始研制名名為Prro/EE的參數(shù)數(shù)化軟件件，第一一次實現(xiàn)現(xiàn)了尺寸寸驅(qū)動零零件設(shè)計計修改。到到了900年代，參參數(shù)化技技術(shù)開始始逐步走走向成熟熟，充分分體現(xiàn)出出其在許許多通用用件、零零部件設(shè)設(shè)計上簡簡便易

4、行行的優(yōu)勢勢。可以以認(rèn)為，參參數(shù)化技技術(shù)的應(yīng)應(yīng)用主導(dǎo)導(dǎo)了CAAD發(fā)展展史上的的第三次次技術(shù)革革命。 但但是參數(shù)數(shù)化技術(shù)術(shù)并沒有有完全解解決所有有問題。例例如，全全尺寸約約束這一一硬性規(guī)規(guī)定就干干擾和制制約著設(shè)設(shè)計者創(chuàng)創(chuàng)造力及及想象力力的發(fā)揮揮，而變變量化技技術(shù)既保保持了參參數(shù)化技技術(shù)的原原有的優(yōu)優(yōu)點，同同時又克克服了它它的許多多不利之之處。它它的成功功應(yīng)用，為為CADD技術(shù)的的發(fā)展提提供了更更大的空空間和機機遇，驅(qū)驅(qū)動了CCAD發(fā)發(fā)展的第第四次技技術(shù)革命命?？偟恼f來，現(xiàn)現(xiàn)如今的的CADD系統(tǒng)采采用了統(tǒng)統(tǒng)一的數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)和公用用數(shù)據(jù)庫庫，采用用實體造造型技術(shù)術(shù)、參數(shù)數(shù)化技術(shù)術(shù)和特征征造型技技術(shù)，

5、給給設(shè)計人人員帶來來了前所所未有的的便利。2、 CAAD技術(shù)術(shù)對汽車車企業(yè)的的重要性性 汽汽車行業(yè)業(yè)是CAAD技術(shù)術(shù)最先應(yīng)應(yīng)用的領(lǐng)領(lǐng)域之一一，國外外一些著著名的汽汽車公司司很早就就自行開開發(fā)CAAD軟件件。到現(xiàn)現(xiàn)在，CCAD技技術(shù)幾乎乎被所有有汽車公公司所采采用，可可以說CCAD技技術(shù)（包包括計算算機輔助助制造、計計算機輔輔助工程程分析）的的應(yīng)用水水平，已已經(jīng)成為為評價一一個國家家汽車工工業(yè)水平平的重要要指標(biāo)。在在我國，汽汽車企業(yè)業(yè)一直都都作為國國家和地地方的利利稅大戶戶，同時時也是CCAD技技術(shù)應(yīng)用用的先鋒鋒。CAAD技術(shù)術(shù)在企業(yè)業(yè)中的成成功應(yīng)用用，不僅僅帶來了了企業(yè)技技術(shù)上的的創(chuàng)新，同同時

6、帶動動了企業(yè)業(yè)經(jīng)營、管管理舊模模式的變變革。因因此，它它對我國國傳統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的改改造、新新技術(shù)的的興起，以以及汽車車工業(yè)提提高國際際競爭力力等方面面，起到到了巨大大的推動動作用。 傳傳統(tǒng)的汽汽車車身身設(shè)計方方法的整整個過程程是基于于手工設(shè)設(shè)計完成成的，其其特點是是整個過過程是通通過實物物、模型型、圖紙紙、樣板板等來傳傳遞信息息。隨著著計算機機技術(shù)的的發(fā)展，計計算機逐逐步代替替人腦承承擔(dān)起復(fù)復(fù)雜的計計算和分分析，同同時引進進CADD等現(xiàn)代代設(shè)計方方法，幫幫助工程程師們拋拋掉傳統(tǒng)統(tǒng)的手工工方式，既既方便設(shè)設(shè)計，又又能改善善設(shè)計質(zhì)質(zhì)量，縮縮短設(shè)計計周期。因因此，國國外著名名汽車公公司都不不惜花巨巨資實

7、施施CADD技術(shù)，一一方面加加快新車車型上市市的速度度滿足復(fù)復(fù)雜多變變的市場場需求，另另一方面面節(jié)省開開發(fā)成本本，向消消費者提提供物美美價廉、物物超所值值的產(chǎn)品品，從而而提高自自身市場場競爭力力。 CCAD技技術(shù)對于于中國汽汽車企業(yè)業(yè)的重要要性是不不言而喻喻的。盡盡管在220022年，中中國汽車車行業(yè)發(fā)發(fā)生“井噴”，一時時間汽車車成為和和手機、房房子一樣樣炙手可可熱的商商品，中中國汽車車業(yè)就此此迎來了了發(fā)展的的大好時時機。同同時，國國外汽車車企業(yè)看看到了中中國廣闊闊的汽車車市場，紛紛紛在華華投資建建廠，而而國內(nèi)的的汽車公公司趁機機和國外外公司合合資，以以為可以以借助外外國公司司先進的的技術(shù)來來

8、提高自自身的研研發(fā)能力力，可實實際上事事與愿違違。外國國公司并并不愿意意把先進進的技術(shù)術(shù)介紹給給中國的的公司，中中國公司司始終充充當(dāng)著OOEM的的角色，僅僅僅是外外國公司司在中國國的制造造基地，汽汽車研發(fā)發(fā)水平仍仍難有所所提高。 在在20006年，國國家將按按照對WWTO的的承諾取取消汽車車進口配配額。步步入211世紀(jì)的的中國汽汽車工業(yè)業(yè)將受到到來自跨跨國汽車車公司的的巨大生生存壓力力，以及及數(shù)字化化和產(chǎn)品品、技術(shù)術(shù)不斷創(chuàng)創(chuàng)新的嚴(yán)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)戰(zhàn)。因此此，全面面應(yīng)用CCAD技技術(shù)是中中國汽車車工業(yè)發(fā)發(fā)展過程程中的必必由之路路，應(yīng)納納入到各各個汽車車企業(yè)的的發(fā)展戰(zhàn)戰(zhàn)略中。 3、 CAAD技術(shù)術(shù)在汽車車

9、工程領(lǐng)領(lǐng)域的應(yīng)應(yīng)用狀況況 美美國福特特汽車公公司在上上世紀(jì)880年代代初就開開始CAAD系統(tǒng)統(tǒng)的規(guī)劃劃與實施施，到了了19885年有有一半以以上的產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計工作在在圖形終終端上實實現(xiàn)，至至90年年代初其其產(chǎn)品開開發(fā)全面面采用CCAD。早早期的CCAD系系統(tǒng)已自自行開發(fā)發(fā)的PDDGS和和CADD為主，后后來逐步步過渡到到以I-DEAAS為其其核心主主流軟件件。 在在CADD技術(shù)發(fā)發(fā)展初期期，美國國通用公公司就自自主研發(fā)發(fā)以設(shè)計計車身為為目標(biāo)的的 DAAC1系統(tǒng)統(tǒng)，來分分析和綜綜合車身身的三維維曲線設(shè)設(shè)計。到到上世紀(jì)紀(jì)90年年代初，美美國通用用汽車公公司選中中UG作作為全公公司的 CADD/CA

10、AE/CCAM/CIMM主導(dǎo)系系統(tǒng)。經(jīng)經(jīng)過不斷斷的發(fā)展展，公司司已1000%采采用CAAD來進進行設(shè)計計制造，并并取消了了中間過過程，使使計算機機與制造造終端直直接相連連，最終終實現(xiàn)了了系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化。 我我國從上上世紀(jì)770年代代開始研研究和推推廣CAAD，使使得CAAD技術(shù)術(shù)在國內(nèi)內(nèi)得到了了廣泛的的應(yīng)用，并并從中取取得了不不錯的經(jīng)經(jīng)濟回報報。到目目前為止止，國內(nèi)內(nèi)大型制制造型企企業(yè)如汽汽車企業(yè)業(yè)已普遍遍實施了了CADD系統(tǒng)，取取代手工工作業(yè)，一一些大型型汽車企企業(yè)的CCAD應(yīng)應(yīng)用水平平也接近近國際先先進水平平。但由由于我國國CADD軟件自自主研發(fā)發(fā)術(shù)水平平與發(fā)達達國家之之間存在在巨大的的差距

11、，國國內(nèi)一些些研究機機構(gòu)和公公司推出出的CAAD系列列軟件得得不到更更廣泛的的應(yīng)用，市市場占有有率低，尤尤其在CCAD系系統(tǒng)集成成方面還還是剛剛剛起步。隨隨著我國國市場化化程度的的加深，市市場競爭爭的加劇劇，迫使使汽車企企業(yè)必須須改變傳傳統(tǒng)的設(shè)設(shè)計、制制造、管管理、銷銷售模式式，來提提升企業(yè)業(yè)競爭力力和市場場應(yīng)變能能力?？煽梢哉f，實實施CAAD系統(tǒng)統(tǒng)是最有有效的方方式之一一。 3.1 汽車模模具CAAD技術(shù)術(shù) 模模具是能能生產(chǎn)出出具有一一定形狀狀和尺寸寸要求的的零件的的一種生生產(chǎn)工具具，也就就是通常常人們所所說的模模子。模模具生產(chǎn)產(chǎn)具有高高效、節(jié)節(jié)材、成成本低、保保證質(zhì)量量等一系系列優(yōu)點點。我

12、國在對汽汽車新車車型的開開發(fā)上遠遠遠落后后發(fā)達國國家，其其中一個個重要原原因就是是覆蓋件件模具的的設(shè)計效效率低。國國內(nèi)傳統(tǒng)統(tǒng)的模具具設(shè)計方方法已不不能適應(yīng)應(yīng)汽車工工業(yè)的發(fā)發(fā)展需要要，而引引進國外外的覆蓋蓋件模具具產(chǎn)品花花費過高高，而且且會嚴(yán)重重阻礙汽汽車產(chǎn)品品的更新新?lián)Q代。要要解決上上述問題題，就必必須研究究開發(fā)我我國自己己的模具具CADD技術(shù)，同同時在國國外先進進的通用用造型軟軟件基礎(chǔ)礎(chǔ)上進行行二次開開發(fā)無疑疑是一種種必要而而又有效效的手段段。 模模具結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計一一般可分分為二維維設(shè)計和和三維設(shè)設(shè)計兩種種，兩種種方法各各有其優(yōu)優(yōu)、缺點點。計算算機二維維設(shè)計優(yōu)優(yōu)點是設(shè)設(shè)計速度度快、占占用計算算

13、機內(nèi)存存小、對對計算機機硬件配配置要求求不高，使使用成本本低廉；缺點是是設(shè)計錯錯誤不易易被發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，不能能直接用用于分析析和加工工。而三三維設(shè)計計可實現(xiàn)現(xiàn)參數(shù)化化、基于于特征、全全相關(guān)等等，使得得產(chǎn)品在在設(shè)計階階段易于于修改，同同時也使使得并行行工程成成為可能能。另外外，三維維設(shè)計形形象、直直觀，設(shè)設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)是否合合理使人人一目了了然，但但三維設(shè)設(shè)計會導(dǎo)導(dǎo)致計算算機運算算速度低低、軟件件占用硬硬盤和內(nèi)內(nèi)存的空空間大、設(shè)設(shè)計速度度慢等。 國國外汽車車覆蓋件件模具CCAD技技術(shù)的發(fā)發(fā)展已進進入實質(zhì)質(zhì)性的應(yīng)應(yīng)用階段段，不僅僅全面提提高了模模具設(shè)計計的質(zhì)量量，而且且大大縮縮短了模模具的生生產(chǎn)周期期。近些

14、些年來，我我國在汽汽車覆蓋蓋件模具具CADD技術(shù)的的應(yīng)用方方面也取取得了顯顯著的進進步，但但目前依依然存在在著一些些問題，如如設(shè)計效效率低、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化程程度低、專專用性差差、開發(fā)發(fā)手段落落后、用用戶界面面不能滿滿足要求求等，針針對此，模模具CAAD技術(shù)術(shù)主要向向參數(shù)化化、智能能化、集集成化、專專業(yè)化等等方面發(fā)發(fā)展。3.2 汽車車車身CAAD技術(shù)術(shù) 車車身是汽汽車的一一個非常常重要的的總成，占占汽車車車身質(zhì)量量和造價價的400%60%，其設(shè)設(shè)計的好好壞直接接影響著著汽車的的使用性性能。車車身又決決定了汽汽車外形形的美觀觀程度，而而汽車外外形是消消費者在在購車時時首先考考慮的因因素，對對影響消消費者

15、的的決策起起著關(guān)鍵鍵性的作作用。同同時車身身還必須須有足夠夠的強度度和靜剛剛度、良良好的動動力學(xué)性性能指標(biāo)標(biāo)，達到到保證成成員安全全和汽車車壽命，抗抗振抗噪噪，節(jié)約約能源等等目標(biāo)。 車車身CAAD技術(shù)術(shù)以三維維造型為為基礎(chǔ)。在在傳統(tǒng)的的設(shè)計中中，由于于缺乏有有效的輔輔助工具具，開發(fā)發(fā)人員常常常以二二維為基基礎(chǔ)進行行構(gòu)思，然然后擴張張到三維維。CAAD技術(shù)術(shù)在車身身開發(fā)中中的應(yīng)用用，使原原來的舊舊模式有有了徹底底的改觀觀。設(shè)計計人員通通過與CCAD系系統(tǒng)的交交互，將將自己腦腦中的概概念模式式轉(zhuǎn)化為為清晰的的視覺模模式幾何實實體，易易于優(yōu)化化和改進進，提高高了工作作效率和和設(shè)計質(zhì)質(zhì)量。 車車身CA

16、AD技術(shù)術(shù)面向制制造和裝裝配。能能熟練使使用CAAD進行行產(chǎn)品設(shè)設(shè)計的開開發(fā)人員員，主要要集中于于產(chǎn)品的的數(shù)學(xué)建建模，缺缺乏對制制造技術(shù)術(shù)的了解解，而未未考慮設(shè)設(shè)計產(chǎn)生生的數(shù)據(jù)據(jù)對后續(xù)續(xù)加工的的影響。為為了精確確加工產(chǎn)產(chǎn)品，CCAD系系統(tǒng)提供供的數(shù)據(jù)據(jù)應(yīng)該面面向制造造，保證證其完整整性和一一致性，直直接作為為數(shù)控機機床的輸輸入數(shù)據(jù)據(jù)。 在在60年年代初期期，國外外一些汽汽車制造造公司就就開始了了模具CCAD的的研究。例例如DIIECOOMP公公司研制制成功的的模具CCAD系系統(tǒng)，使使整個生生產(chǎn)準(zhǔn)備備周期由由18周周縮短為為6周。目目前我國國已有許許多企業(yè)業(yè)采用模模具CAAD技術(shù)術(shù)，取得得了豐富

17、富的經(jīng)驗驗和技巧巧，使模模具精度度和生產(chǎn)產(chǎn)率大為為提高，但但是由于于多方面面的原因因，盡管管有些企企業(yè)已經(jīng)經(jīng)實現(xiàn)了了無圖紙紙設(shè)計，其其模具CCAD工工作大多多局限于于計算機機畫圖（CCompputeer AAideed DDrafft）和和二維設(shè)設(shè)計，只只有個別別企業(yè)的的汽車模模具設(shè)計計和制造造能力接接近國際際先進水水平。此此外，國國內(nèi)也出出現(xiàn)了一一些擁有有自主版版權(quán)的軟軟件，如如北京航航空航天天大學(xué)華華正模具具研究所所開發(fā)的的CADD系統(tǒng)CCAXAA等，解解決了生生產(chǎn)中的的一些問問題，但但還沒有有得到很很好的推推廣和使使用。 車車身CAAD技術(shù)術(shù)基于PPDM。在在車身部部件的開開發(fā)中，可可能

18、會有有多個車車型設(shè)計計要交替替進行，產(chǎn)產(chǎn)生多種種數(shù)據(jù)版版本，因因此引入入產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)管理理技術(shù)，建建立統(tǒng)一一的CAAD工程程數(shù)據(jù)庫庫，消除除車身開開發(fā)中各各部分內(nèi)內(nèi)部信息息和數(shù)據(jù)據(jù)間的矛矛盾和數(shù)數(shù)據(jù)冗余余，從而而保證開開發(fā)過程程順利進進行。 基基于PDDM的車車身CAAD集成成系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)由用用戶層、應(yīng)應(yīng)用層、系系統(tǒng)層、PPDM系系統(tǒng)集成成層、異異構(gòu)環(huán)境境處理層層組成。其其中用戶戶層由處處在集成成環(huán)境中中各人員員組成包包括設(shè)計計人員、工工藝人員員、制造造人員等等。應(yīng)用用層由CCAX系系統(tǒng)和用用戶界面面組成。PPDM系系統(tǒng)集成成層是整整個系統(tǒng)統(tǒng)的核心心，由具具有數(shù)據(jù)據(jù)管理、數(shù)數(shù)據(jù)操作作的應(yīng)用用性軟件

19、件組成。異異構(gòu)環(huán)境境層提供供了集成成所需的的網(wǎng)絡(luò)平平臺、操操作系統(tǒng)統(tǒng)平臺、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)間數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸與操作作等功能能。 3.3 汽車底底盤CAAD技術(shù)術(shù) 汽汽車總布布置是汽汽車設(shè)計計中重要要的一環(huán)環(huán)，對汽汽車產(chǎn)品品質(zhì)量起起決定性性的作用用?？傮w體布置采采用模塊塊化設(shè)計計，模塊塊之間互互相聯(lián)系系，彼此此間可以以交換數(shù)數(shù)據(jù)。 在在進行布布置設(shè)計計時，都都是在三三維空間間內(nèi)進行行，因此此必須確確定零部部件位置置，這對對建立整整車坐標(biāo)標(biāo)系及總總稱的坐坐標(biāo)系很很有必要要。在已已建立的的坐標(biāo)系系中建立立數(shù)學(xué)模模型，用用坐標(biāo)點點的方法法完成總總稱裝配配。待設(shè)設(shè)計完成成后，要要進行干干涉檢查查，一般般分為位位置干涉

20、涉檢查和和運動干干涉檢查查。汽車車動力性性、操縱縱穩(wěn)定性性、制動動性都是是性能分分析的重重要工作作。 另另外，汽汽車總布布置CAAD系統(tǒng)統(tǒng)是以數(shù)數(shù)據(jù)庫、圖圖形庫為為基礎(chǔ)的的，設(shè)計計過程中中產(chǎn)生的的一系列列數(shù)據(jù)對對于今后后的工作作會有很很大的幫幫助，節(jié)節(jié)省工作作量?？偪偝蓤D形形庫存儲儲的是與與整車總總布置密密切相關(guān)關(guān)的零部部件，其其數(shù)據(jù)包包含了對對總成的的特征結(jié)結(jié)構(gòu)和尺尺寸的描描述?？偪偛贾脭?shù)數(shù)據(jù)庫主主要包含含設(shè)計中中一些中中間參數(shù)數(shù)和數(shù)學(xué)學(xué)模型運運行結(jié)果果，具有有動態(tài)性性。3.4 CADD技術(shù)在在汽車輕輕量化中中的應(yīng)用用 汽汽車減小小自重，不不僅可以以改善汽汽車的各各項性能能，還能能降低油油耗

21、節(jié)省省資源。有有兩種途途徑可實實現(xiàn)汽車車輕量化化，一種種是采用用復(fù)合材材料，另另一種是是減小汽汽車結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸。但但不是為為了保證證汽車具具有較高高的安全全性，采采用縮小小尺寸的的方式必必有一個個界度。盡盡管現(xiàn)如如今復(fù)合合材料已已經(jīng)廣泛泛用于汽汽車上，但但是從整整體上來來說，還還沒有完完全達到到節(jié)省資資源的目目的。一一方面繼繼續(xù)研究究性能更更為優(yōu)越越的輕量量化材料料，另一一方面可可以從設(shè)設(shè)計方面面入手。 目目前CAAD系統(tǒng)統(tǒng)只能表表示實體體的幾何何和拓?fù)鋼湫畔ⅲ荒鼙肀硎静牧狭闲畔?。一一個現(xiàn)代代化的CCAD系系統(tǒng)應(yīng)該該能建立立實體內(nèi)內(nèi)部的材材料信息息，即在在一個實實體內(nèi)有有著不同同的材料料結(jié)

22、構(gòu)。而而許多結(jié)結(jié)構(gòu)部件件要求材材料性能能在零件件內(nèi)部隨隨位置變變化而連連續(xù)變化化，這要要做既能能滿足零零件的性性能要求求，又能能節(jié)省大大量材料料。比如如氣缸，其其內(nèi)部承承受高溫溫，因此此可采用用耐高溫溫材料陶瓷瓷，外部部要求具具有良好好的延展展性，可可采用金金屬，因因此可以以實現(xiàn)陶陶瓷材料料和金屬屬基體間間的雙向向擴散，材材料組成成呈梯度度變化。但但是能夠夠同時進進行幾何何設(shè)計和和材料設(shè)設(shè)計的CCAD技技術(shù)，在在國內(nèi)并并沒有從從理論走走向?qū)嵺`踐，不過過這將會會成為今今后CAAD技術(shù)術(shù)研究的的新亮點點。汽車設(shè)計分分析技術(shù)術(shù)一、剛度和和強度分分析有限元法在在機械結(jié)結(jié)構(gòu)強度度和剛度度分析方方面因具具

23、有較高高的計算算精度而而到普遍遍采用，特特別是在在材料應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變的線線性范圍圍內(nèi)更是是如此。另另外，當(dāng)當(dāng)考慮機機械應(yīng)力力與熱應(yīng)應(yīng)力的偶偶合時，像像ANSSYS、NNASTTRANN等大型型軟件都都提供了了極為方方便的分分析手段段。（1）車架架和車身身的強度度和剛度度分析：車架和和車身是是汽車中中結(jié)構(gòu)和和受力都都較復(fù)雜雜的部件件，對于于全承載載式的客客車車身身更是如如此。車車架和車車身有限限元分析析的目的的在于提提高其承承載能力力和抗變變形能力力、減輕輕其自身身重量并并節(jié)省材材料。另另外，就就整個汽汽車而言言，當(dāng)車車架和車車身重量量減輕后后，整車車重量也也隨之降降低，從從而改善善整車的的動力

24、性性和經(jīng)濟濟性等性性能。（2）齒輪輪的彎曲曲應(yīng)力和和接觸應(yīng)應(yīng)力分析析：齒輪輪是汽車車發(fā)動機機和傳動動系中普普遍采用用的傳動動零件。通通過對齒齒輪齒根根彎曲應(yīng)應(yīng)力和齒齒面接觸觸應(yīng)力的的分析，優(yōu)優(yōu)化齒輪輪結(jié)構(gòu)參參數(shù)，提提高齒輪輪的承載載載力和和使用壽壽命。（3）發(fā)動動機零件件的應(yīng)力力分析：以發(fā)動動機的缸缸蓋為例例，其工工作工程程中不僅僅受到氣氣缸內(nèi)高高壓氣體體的作用用，還會會產(chǎn)生復(fù)復(fù)雜的熱熱應(yīng)力。缸缸蓋開裂裂事件時時有發(fā)生生。如果果僅采用用在開裂裂處局部部加強的的辦法加加以改進進，無法法從根本本上解決決問題。有有限元法法提供了了解決這這一問題題的根本本途徑。二、NVHH分析近年來，隨隨著人們們環(huán)保

25、意意識的增增強，對對汽車提提出了更更高要求求。為此此，國際際汽車界界制定NNVH標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，即即噪音(Noiise)、振動動(Viibraatioon)、平平穩(wěn)(HHarsshneess)三項標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，通通俗稱為為乘坐轎轎車的“舒舒適感”。對NVH標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的一一項試驗驗表明，用用顧客較較喜歡的的轎車作作試驗，在在用水泥泥鋪得較較平坦的的公路上上，轎車車以時速速40公公里的速速度行駛駛，如將將歐洲產(chǎn)產(chǎn)轎車的的NVHH以1000%作作標(biāo)準(zhǔn)，日日本轎車車則為775%，韓韓國轎車車為500%。歐歐洲轎車車懸架技技術(shù)較高高，所以以乘坐舒舒適，日日本轎車車設(shè)計時時將人體體工程學(xué)學(xué)考慮在在內(nèi)，對對提高乘乘坐舒適適感

26、有很很大幫助助。三、機構(gòu)運運動分析析機構(gòu)運動分分析就是是根據(jù)原原動件的的已知運運動規(guī)律律，求該該機構(gòu)其其他構(gòu)件件上某些些點的位位移、軌軌跡、速速度和加加速度，以以及這些些構(gòu)件的的角位移移、角速速度和角角加速度度。通過過對機構(gòu)構(gòu)進行位位移或軌軌跡的分分析，可可以確定定某機構(gòu)構(gòu)件在運運動時所所需得空空間，判判斷當(dāng)機機構(gòu)運動動時各構(gòu)構(gòu)件之間間是否會會互相干干涉，確確定機構(gòu)構(gòu)中從動動件的行行程，考考察構(gòu)件件上某一一點能否否實現(xiàn)預(yù)預(yù)定的位位置或軌軌跡要求求。通過過對機構(gòu)構(gòu)進行速速度分析析，可以以了解從從動件的的速度變變化規(guī)律律能否滿滿足工作作要求，了了解機構(gòu)構(gòu)的受力力情況。通通過對機機構(gòu)進行行加速度度分

27、析，可可以確定定各構(gòu)件件及構(gòu)件件上某些些點的加加速度，了了解機構(gòu)構(gòu)加速度度的變化化規(guī)律。機機構(gòu)運動動分析的的方法很很多，主主要有圖圖解法和和解析法法。四、車輛碰碰撞模擬擬分析汽車作為現(xiàn)現(xiàn)代化交交通工具具，在給給人們的的生活帶帶來便利利與樂趣趣的同時時，也因因其引起起的交通通事故給給人類的的生命和和財產(chǎn)帶帶來極大大的威脅脅和傷害害。因此此，汽車車的安全全性是汽汽車廠商商、消費費者、政政府部門門高度關(guān)關(guān)注的問問題。汽汽車的安安全性可可劃分為為主動安安全性和和被動安安全性。主主動安全全性是指指汽車能能夠識別別潛在的的危險自自動減速速，或當(dāng)當(dāng)突發(fā)的的因素出出現(xiàn)時，能能夠在駕駕駛員的的操縱下下避免發(fā)發(fā)生

28、交通通事故的的性能；被動安安全性是是指汽車車發(fā)生不不可避免免的交通通事故后后，能夠夠?qū)噧?nèi)內(nèi)乘員或或行人進進行保護護，以免免發(fā)生傷傷害或使使傷害降降低到最最小程度度。交通通事故原原因的統(tǒng)統(tǒng)計分析析表明，以以預(yù)防事事故發(fā)生生的主動動安全性性只能避避免5的事故故，因此此提高汽汽車被動動安全性性日趨重重要。五、金屬板板沖壓成成型模擬擬分析由于沖壓成成型材料料利用率率高，產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量穩(wěn)定，易易于實現(xiàn)現(xiàn)自動化化生產(chǎn)，故故這一工工藝方法法在汽車車生產(chǎn)中中得到廣廣泛應(yīng)用用。在傳傳統(tǒng)的沖沖壓生產(chǎn)產(chǎn)過程中中，無論論是沖壓壓工序的的制定、工工藝參數(shù)數(shù)的選取取，還是是沖壓模模具的設(shè)設(shè)計、制制造，都都要經(jīng)過過多次修修

29、改才能能確定。這這種反復(fù)復(fù)的調(diào)試試過程造造成企業(yè)業(yè)人力、物物力和財財力的大大量消耗耗，導(dǎo)致致生產(chǎn)成成本高，生生產(chǎn)周期期難以保保證。沖壓成型過過程數(shù)值值模擬技技術(shù)的出出現(xiàn)為改改變這種種傳統(tǒng)模模式提供供了強有有力的工工具。通通過對沖沖壓過程程模擬分分析得到到最佳模模具結(jié)構(gòu)構(gòu)和工藝藝條件，并并能通過過對板材材沖壓過過程數(shù)值值模擬，在在計算機機上觀察察到模具具結(jié)構(gòu)、沖沖壓工藝藝條件（如如壓邊力力、沖壓壓方向、摩摩擦潤滑滑等）和和材料性性能參數(shù)數(shù)（如皺皺曲、破破裂）的的影響，還還可以提提供最佳佳鈑料形形狀、合合理的壓壓料面形形狀、最最佳沖壓壓方向、以以及分析析卸載和和切邊后后的回彈彈量，并并補償模模具尺

30、寸寸以得到到尺寸和和形狀精精度良好好的沖壓壓件。該該技術(shù)使使試模時時間大大大縮短，從從而減少少制模成成本。六、疲勞分分析傳統(tǒng)的疲勞勞技術(shù)由由許多經(jīng)經(jīng)驗公式式組成。這這些經(jīng)驗驗公式根根據(jù)一些些理論框框架，從從材料、零零件或結(jié)結(jié)構(gòu)的疲疲勞試驗驗數(shù)據(jù)中中擬合而而成。驗驗證產(chǎn)品品的疲勞勞性能一一般需要要進行疲疲勞試驗驗。疲勞勞分析依依賴于準(zhǔn)準(zhǔn)確的試試驗數(shù)據(jù)據(jù)，同時時也需要要得到試試驗驗證證。過去去，常規(guī)規(guī)設(shè)計定定型樣機機疲勞試試驗需要要幾年甚甚至更多多時間來來發(fā)現(xiàn)設(shè)設(shè)計失誤誤、修改改設(shè)計。現(xiàn)現(xiàn)代疲勞勞壽命設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)是以電電子技術(shù)術(shù)（數(shù)字字信息）和和計算機機技術(shù)（數(shù)數(shù)字仿真真）結(jié)合合進入機機械設(shè)計計領(lǐng)

31、域，將將機械強強度壽命命由定性性設(shè)計提提高到定定量設(shè)計計。它立立足于隨隨機、動動態(tài)，整整個受載載過程的的每一實實時信號號都參與與設(shè)計，而而不僅僅僅是一個個最大值值?，F(xiàn)代代疲勞試試驗技術(shù)術(shù)只需在在計算機機上用仿仿真技術(shù)術(shù)，用載載荷譜模模擬和加加載，預(yù)預(yù)測壽命命和反饋饋優(yōu)化。這這可把試試驗時間間壓縮到到原來的的十分之之一、百百分之一一，大大大降低了了開發(fā)成成本，縮縮短了開開發(fā)周期期。根據(jù)疲勞理理論，疲疲勞破壞壞主要由由循環(huán)載載荷引起起。從理理論上說說，如果果汽車的的輸入載載荷相同同，那么么所引起起的疲勞勞破壞也也應(yīng)該一一樣。因因此，可可以在試試車場上上按一定定的比例例混合各各種路面面及各種種事件（

32、如如開門、關(guān)關(guān)門、剎剎車等），重重現(xiàn)這一一載荷輸輸入。這這一載荷荷重現(xiàn)通通常可能能在較短短的時間間里完成成，因此此，可以以達到試試驗加速速的目的的。七、空氣動動力學(xué)分分析汽車空氣動動力學(xué)主主要是應(yīng)應(yīng)用流體體力學(xué)的的知識，研研究汽車車行駛時時，即與與空氣產(chǎn)產(chǎn)生相對對運動時時，汽車車周圍的的空氣流流動情況況和空氣氣對汽車車的作用用力（稱稱為空氣氣動力），以以及汽車車的各種種外部形形狀對空空氣流動動和空氣氣動力的的影響。此此外，空空氣對汽汽車的作作用還表表現(xiàn)在汽汽車發(fā)動動機的冷冷卻、車車廂里的的通風(fēng)換換氣、車車身外表表面的清清潔、氣氣流噪聲聲、車身身表面覆覆蓋件的的振動、甚甚至刮水水器的性性能等方方

33、面的影影響。為了減少空空氣阻力力系數(shù)，現(xiàn)現(xiàn)代轎車車的外形形一般用用園滑流流暢的曲曲線去消消隱車身身上的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折線。前前圍與側(cè)側(cè)圍、前前圍、側(cè)側(cè)圍與發(fā)發(fā)動機罩罩，后圍圍與側(cè)圍圍等地方方均采用用園滑過過渡，發(fā)發(fā)動機罩罩向前下下傾，車車尾后箱箱蓋短而而高翹，后后冀子板板向后收收縮，擋擋風(fēng)玻璃璃采用大大曲面玻玻璃，且且與車頂頂園滑過過渡，前前風(fēng)窗與與水平面面的夾角角一般在在25度度333度之間間，側(cè)窗窗與車身身相平，前前后燈具具、門手手把嵌入入車體內(nèi)內(nèi)，車身身表面盡盡量光潔潔平滑，車車底用平平整的蓋蓋板蓋住住，降低低整車高高度等等等，這些些措施有有助于減減少空氣氣阻力系系數(shù)。八、虛擬試試車場整整車分析析

34、CAE技術(shù)術(shù)的飛速速發(fā)展、軟軟硬件功功能的大大幅度提提高使得得整車系系統(tǒng)仿真真已經(jīng)成成為可能能。美國國工程技技術(shù)合作作公司（EETA）在在ANSSYS/LS-DYAAN軟件件平臺上上二次開開發(fā)推出出的虛擬擬試驗場場技術(shù)（vvirttuall prroviing grooundd, VVPG）就就是一個個對整車車系統(tǒng)性性能全面面仿真實實用軟件件的代表表。VPPG技術(shù)術(shù)是汽車車CAEE技術(shù)領(lǐng)領(lǐng)域中一一個很有有代表性性的進展展。VPG是在在NASSYS/LS-DYAAN軟件件平臺上上二次開開發(fā)推出出的，以以整車系系統(tǒng)為分分析對象象，考慮慮系統(tǒng)各各類非線線性，以以標(biāo)準(zhǔn)路路面和車車速為負(fù)負(fù)荷，對對整車系

35、系統(tǒng)同時時進行結(jié)結(jié)構(gòu)疲勞勞、權(quán)頻頻率振動動噪聲分分析和數(shù)數(shù)據(jù)處理理、以及及碰撞歷歷程仿真真，達到到在產(chǎn)品品設(shè)計前前期即可可得到樣樣車道路路實驗結(jié)結(jié)果的“整整車性能能預(yù)測”效效果的計計算機仿仿真技術(shù)術(shù)。九、焊裝模模擬分析析機器人在車車身焊裝裝工位上上的大量量應(yīng)用提提高了車車身的焊焊接質(zhì)量量，縮短短了生產(chǎn)產(chǎn)加工時時間。但但如何能能夠快速速而準(zhǔn)確確地完成成全部焊焊點的加加工，即即如何規(guī)規(guī)劃機器器人焊接接路徑問問題，是是目前汽汽車制造造企業(yè)迫迫切需要要解決的的問題。傳統(tǒng)的機器器人焊接接路徑規(guī)規(guī)劃方法法是根據(jù)據(jù)設(shè)計人人員提供供的工位位上的焊焊點數(shù)量量和焊接接順序，由由工藝人人員根據(jù)據(jù)經(jīng)驗或或類似工工藝離

36、線線編制機機器人加加工程序序，設(shè)計計加工工工藝。所所編寫的的程序輸輸入到相相應(yīng)設(shè)備備中，在在實驗室室里預(yù)操操作，記記錄下每每次偏差差位置，重重新編程程、設(shè)計計直至滿滿足生產(chǎn)產(chǎn)要求。這這不僅耗耗時、費費力，同同時對于于多機器器人加工工的碰撞撞問題無無法解決決。一旦旦涉及多多機器人人協(xié)同加加工，則則往往在在實驗室室中采用用步進式式逼近方方法配合合專家經(jīng)經(jīng)驗加以以解決，以以免發(fā)生生碰撞，損損壞設(shè)備備。為此，現(xiàn)代代車身焊焊裝模擬擬分析結(jié)結(jié)合虛擬擬制造技技術(shù)，在在仿真環(huán)環(huán)境下，運運用相應(yīng)應(yīng)的優(yōu)化化算法對對車身焊焊裝工位位的機器器人加工工路徑進進行離線線規(guī)劃，并并通過仿仿真加工工進行驗驗證，從從而達到到指導(dǎo)實實際生產(chǎn)產(chǎn)的目的的。虛擬擬制造的的基礎(chǔ)是是采用計計算機支支持