《汽车设计》PPT课件

汽 车 设 计徐 家 川交 通 学 院 车 辆 工 程 系Tel:13668649668E-mail: 2/45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 3/45 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 4/45 汽 车 工 业 的 发 展 分 为 四 个 时 期 ： 1、 诞 生 时 期 (1886 1900年 ) 1886年 ,戴 姆 勒 一 号 车 为 世 界 上 第 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 1 2马 力 ， 只 能 乘 坐 2 3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 5/4519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 6/45 1 汽 车 工 业 的 发 展 与 现 状 2、 汽 车 工 业 的 创 建 期 （ 1900 1920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 。 7/451901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 。 8/45 1 汽 车 工 业 的 发 展 与 现 状 3、 汽 车 产 品 的 发 展 时 期 （ 1920 1950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 。 9/45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 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 。 10/45 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 。 11/4520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 ， 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 。 12/45 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 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。 13/45 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 能 。 汽 车 正 在 向 自 动 化 和智 能 化 发 展 。 14/45 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 15/45 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 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 16/45 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 507万韩 国 172万 284万 311万 318万 347万 17/45 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 。 18/45 3 我 国 汽 车 工 业 的 发 展 1958年 后 ， 国 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 。 19/45 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 。 20/45 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 。 2000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 。 21/45 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 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 。 22/45（ 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 23/45 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 ， 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 。 24/45（ 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 。 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 25/45 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 计 的 特 点 和 要 求 26/45（ 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 27/45 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 ： 28/45 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 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 。 29/45 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 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 。 30/45 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 。 31/45 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 。 32/45 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 、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 。 33/45 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 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 。 34/45 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 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 。 35/456、 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 ； 36/45(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 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 。 37/457、 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 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 。 38/452、 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 ： 39/45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 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 ： 40/453、 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 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 ： 41/454、 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、 未 来 汽 车 发 展 对 汽 车 设 计 的 要 求 ： 42/455、 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 ： 43/45 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 。 而 智 能 化 自 动 收 费 系 统 （ ETC） 在 未 来 58年 内 也 将 开 始 投 入 实 用 。 此 外 ， 将 来 的 汽 车 还 将 具 备 可 以 自 动 存 取 物品 的 自 动 仓 库 的 功 能 。 预 计 ， 这 种 相 关 技 术 在 未来 510年 内 可 能 实 用 化7、 未 来 汽 车 发 展 对 汽 车 设 计 的 要 求 ： 44/45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 45/45 8 本 课 程 的 任 务1 学 会 分 析 ， 评 价 汽 车 及 其 各 总 成 的 结 构和 性 能 ， 合 理 选 择 结 构 方 案 及 有 关 参 数 。2 学 会 一 些 主 要 零 部 件 的 设 计 。3 学 会 汽 车 总 体 设 计 的 一 般 方 法 ， 为 毕 业设 计 及 从 事 汽 车 技 术 工 作 打 下 基 础 。 46/45学 习 要 求 及 方 法 ：熟 悉 相 关 课 程 ： 构 造 、 理 论 等活 学 活 用 ， 放 入 工 程 背 景 中 去 。本 书 偏 重 结 论 ， 过 程 可 参 看 一 版 汽车 设 计 47/45参 考 书 目 ：汽 车 技 术 -7274、 77汽 车 百 科 全 书汽 车 工 程 手 册现 代 汽 车 大 全 杂 志 ：汽 车 工 程 、 汽 车 技 术 、 国 外 汽 车 、 汽车 之 友 等 。此 外 ， 还 可 上 网 查 阅 大 量 资 料 图 片 。 48/45 49/45 50/45 51/45 52/45 53/45 54/45 55/45 56/45 57/45 58/45 59/45 60/45 61/45 62/45 63/45 64/45 65/45 66/45 67/45 68/45 69/45 70/45 71/45 72/45 73/45 74/45 75/45 76/45 77/45 78/45 79/45 80/45 81/45 82/45 83/45 84/45 85/45 86/45 87/45