《汽车总体设计》PPT课件

1 汽车总体设计经验总结 2 汽车总体设计汽车作为综合性很高的产品，对汽车设计提出了众多的、彼此有时又相互制约的要求。在设计中要对这众多要求进行协调和按不同层次进行处理，所以需要在设计开发开始阶段进行总体设计，即根据整车设计的总目标，明确各种要求的主次地位、统一协调，使它们和谐组合在一起，形成既先进又合理的方案，达到预期的效果。 3 汽车总体设计汽车总体设计整 车 总 体 设 计 车 身 总 体 设 计 4 一、整车总体设计以 下 以 整 车 全 新 开 发 设 计 为 例 5 整车总体设计主要输入n 1、企业产品发展规划 包 括 n 产 品 分 工 范 围 、 市 场 需 求 、 技 术 发 展 趋 势n 产 品 设 计 方 针 、 主 要 技 术 经 济 指 标 ： 产 品 用 途 、 型 式 、 整 车 性 能 指 标 、 产 品 成 本 、生 产 纲 领 等n 2、整车设计总目标 6 整车总体设计主要输出n 1、产品设计原则n 2、整车设想及方案论证报告n 3、总体方案草图n 4、设计任务书n 5、整车总布置草图 7 整车总体设计主要输出n 6、整车外形草图n 7、总布置尺寸控制图n 8、运动校核图n 9、部件设计要求、方案分析报告n 10、电子样车或汽车总装配图 8 整车总体设计主要输出n 11、试制产品分析报告n 12、性能试验分析与产品改进报告n 13、产品定型报告 9 整车总体设计的主要任务n 选 择 汽 车 主 要 参 数 和 尺 寸n 提 出 整 车 设 想 (总 体 方 案 )n 为 各 部 件 设 计 提 供 参 数 和 要 求n 对 各 部 件 进 行 布 置 和 运 动 校 核n 对 汽 车 性 能 进 行 精 确 计 算 和 控 制n 处 理 整 车 与 部 件 、 部 件 与 部 件 之 间 的 矛 盾n 处 理 设 计 、 制 造 、 使 用 者 之 间 的 矛 盾n 考 虑 变 型 车 （ 性 能 、 尺 寸 ） 10 整车总体设计的工作顺序制定设计原则进行方案论证选型编写设计任务书技术设计总布置设计制作电子样车或绘制汽车总装配图试制、试验修改和定型1 2 34 5 造 型阶 段规 划选 型阶 段工 程 化后 阶 段 试 制阶 段 11 制定设计原则调 查 研 究企 业 产 品 规 划 制 定 设 计原 则产品设计方针技术经济指标整车设计目标调查分析报告设计原则文件1、主要技术经济要求（对技术先进性、工艺性、继承性、生产成本和零部件通用化的要求）2、需要考虑哪些变型3、追求价值的顺序（各种使用性能中优先保证等 级次序）4、当使用、经济和制造等要求发生矛盾时，进行技术经济分析（价值分析、功能成本分析等）1、资料收集、整理分析2、产品的使用调查3、生产调查（生产设备、能力）4、参考车性能调查 12 进行方案论证整 车 设 想 方 案 论 证对 比 寻 优1、根据设计原则确定的整车设计方向提出整车设想。 2、绘制多幅总体方案草图整车设想方案总体方案草图（多种）1、对方案进行功能成本分析等价值分析2、多方案对比分析两种较佳的总体设计方案 13 1、选择汽车的布置型式2、确定整车尺寸、主要性能和质量参数以及各总成基本型式3、总布置硬点设计4、画总布置草图选型编写设计任务书选 型 编 写 设 计 任 务 书整车参数表 总成配置选型总布置草图设计任务书为以后设计、试验和工艺准备提供指导和依据。包括：1、任务来源；2、产品用途、使用条件；3、设计依据、设计原则和技术论证意见；4、产品型号、整车布置型式及主要技术规格和参数（尺寸、质量、性能）、使用可靠性、寿命和环境适应性等；5、各主要总成部件的结构型式和特性参数；6、同类产品技术性能的统计分析和对比；7、拟用的新技术、新材料、新工艺及设计方法；8、系列化及变型、标准化和通用化水平；9、生产量纲、生产方式、设备条件、预期的制造成本和技术经济分析；10、维修和保养的方便性、续驶里程。11、总布置设计硬点。附有总布置草图和外形图。设计任务书总布置草图与总体方案草图不同：它要对各个部件进行较仔细的布置、并对轴荷分配和质心高度进行计算和调整；比较准确地确定汽车的轴距、总长、总高、离地间隙、货台（或地板）高度等主要尺寸；比较准确地化出各部件的形状和尺寸；确定总布置设计硬点。 14 技术设计及总布置设计绘 制 尺 寸 控 制 图 和 总 布 置 计 算1、精确确定各部件的位置2、确定各部件的支承连接方式3、给出各部件的控制尺寸和控制质（重）量4、对各相对运动的零部件进行运动校核，绘制多种运动校核图5、绘制总布置控制尺寸图6、对各部件提出具体的设计要求 7、提供准确的整车有关尺寸和数据以及设计载荷。车 身 总 布 置 设 计造型阶段进行造 型 设 计 及 模 型制 作整车总布置图确定汽车的轴距、总长、总高、离地间隙、货台（或地板）高度等控制尺寸；以及动力系统和行走系统的轮廓和位置。 15 制作电子样车或绘制汽车总装配图工 程 化 设 计 制 作 电 子 样 车绘 制 汽 车 总 装 配 图进行电子样车装配或图面装配核算和标注汽车外形尺寸和总布置的各项尺寸链；进行运动干涉分析为整车性能CAE分析、装配工艺CAE分析等提供基础 16 试制、试验、修改和定型处 理 试 制 中 暴 露 的 设 计 问 题处 理 试 验 过 程 中 暴 露 出 的 问 题 17 二、车身总体设计以 下 以 轿 车 全 新 开 发 设 计 为 例 18 车身开发设计过程新车方案及车身边界草案初步车身布置及工程分析车身总布置设计及工程分析外形概念草图外形概念草图外形效果图外部效果图1/5外模型风洞试验1/1内模型(概念)内部设计内部确认模型1/1外模型直至确认表面风洞试验特征截面图内部布置设计总布置设计详图或主模型技术及工程分析优化及细化 样车设计样车试制道路试验工艺及设备设计QQ QQ QQQQMMM MM内部设计详图及工程分析A MM MB 19 车身开发设计过程(续)批量生产的车身线图、零件图设计主模型工艺及设备设计工装及设备制造小批量试制 批量生产M M MM Q-以用户眼光检查质量及功能M-可采用主模型技术在A或B阶段前，允许反复循环推敲，以便逼近最佳状态。 20 轿车车身设计的特点n 轿 车 车 身 是 整 车 的 重 要 组 成 部 分 ， 与 底 盘 密 切相 关 ， 因 此 轿 车 车 身 设 计 不 能 只 考 虑 本 身 的 条件 、 还 必 须 在 充 分 考 虑 整 车 总 布 置 的 情 况 下 进行 。n 同 样 必 须 遵 循 3S和 4M的 基 本 原 则 ： 3S-Standardizayion标 准 化 、 Simplification简 单 化 、Specialization专 业 化 ； 4M-Man人 和 劳 力 、Machine机 器 、 Material材 料 、 Method工 艺 方 法 。 21 轿车车身设计的特点n 轿 车 车 身 无 论 是 在 用 材 、 加 工 、 装 配 、 结 构 、 设 计 乃 至 使用 功 能 等 方 面 与 汽 车 上 的 其 他 总 成 都 有 很 大 的 差 异 ： 在 外 形 和 结 构 上 ， 轿 车 车 身 壳 体 是 由 许 多 具 有 空 间 曲 面 外 形 的 大 型覆 盖 件 所 组 成 。 对 于 轿 车 整 车 外 形 来 说 ， 整 体 协 调 美 观 、 又 保 证 其 必要 的 流 线 型 。 在 设 计 大 型 覆 盖 件 时 ， 对 互 换 性 和 装 配 准 确 度 也 较 严 格的 要 求 ， 必 须 保 证 其 工 艺 性 要 求 。 因 此 ， 要 求 轿 车 车 身 表 面 的 各 点（ 空 间 坐 标 ） 连 成 的 曲 线 必 须 在 纵 向 和 横 向 两 个 截 面 上 反 复 协 调 并 光顺 。 传 统 的 设 计 方 法 规 定 车 身 样 图 必 须 采 用 坐 标 网 格 来 表 示 ， 但 也 无法 单 纯 依 靠 图 纸 准 确 地 将 复 杂 空 间 曲 面 完 全 准 确 的 表 达 出 来 ， 还 必 须辅 实 体 模 型 ， 即 采 取 一 整 套 特 殊 的 实 物 （ 外 形 样 板 和 主 模 型 等 ） 模 拟和 “ 移 形 ” （ 模 拟 量 传 递 ） 的 办 法 。 在 产 品 设 计 、 生 产 准 备 和 投 产 等阶 段 中 ， 实 物 可 以 补 充 样 图 的 不 足 ， 保 证 成 套 工 艺 装 备 （ 模 具 和 装 焊夹 具 等 ） 之 间 乃 至 零 部 件 之 间 的 协 调 验 证 。 基 于 这 些 特 点 ， 也 决 定 了轿 车 车 身 设 计 有 别 于 汽 车 其 他 总 成 而 自 成 一 套 体 系 的 工 作 方 法 。 22 轿车车身设计的要求n 轿 车 车 身 设 计 不 仅 要 求 造 型 美 观 ，更 重 要 的 是 要 实 现 相 应 的 功 能 。轿 车 车 身 设 计 的 要 求 主 要 考 虑 使用 性 、 人 机 工 程 学 、 节 能 以 及 对空 气 动 力 学 等 方 面 的 要 求 。 23 轿车车身设计的要求1. 造 型 美 观n 轿 车 在 造 型 方 面 的 要 求 比 其 他 车 辆 要 高 得 多 ；轿 车 不 仅 是 运 输 工 具 ， 也 是 工 业 艺 术 品n 轿 车 的 外 形 既 要 具 有 民 族 特 色 ， 又 要 能 在 满 足使 用 要 求 的 同 时 符 合 时 代 潮 流 。n 目 前 ， 由 于 高 速 公 路 的 迅 速 发 展 ， 车 速 越 来 越高 ， 要 求 轿 车 具 有 良 好 的 空 气 动 力 学 特 性 的 同时 ， 还 要 具 有 很 强 的 动 感 ， 以 满 足 轿 车 的 美 学要 求 。 24 轿车车身设计的要求2. 性 能 良 好 舒 适 性 评 价 在 规 定 条 件 下 ， 合 理 乘 用 时 乘 员 感觉 良 好 与 否 的 标 准 。影响舒适性的因素1.轿车内部空间布置2.座椅尺寸、形状及其空间与人体接触处的材质软硬度和质感3.振动频率4.视野 5.内饰对乘员心理的影响效果6.乘坐的安全感 25 轿车车身设计的要求保证舒适性需要做到的几个方面1.进行合理的座椅设计和内部空间布置，按人机工程学的观点来考虑座椅的尺寸和形状，即根据国际人体尺寸要求来确定，并且有一定的调节量，形状曲线应最大限度地满足人体支承面积和柔韧性要求，并保证人体起、坐、操作姿势的有效支承。同时还要具有与整车相匹配的振动特性，良好的体压分布。2.客厢布置合理，宽敞明亮，位置恰当，给乘员以合适的乘坐空间。乘坐空间是指在最经济的外部尺寸条件下，允许乘员有最低限度的活动空间，而不是指日常人们在室内活动所要求的空间。 3.车身内饰的造型与材料应使乘员感到方便、可靠和明亮。内饰色彩既要考虑与车身外部色彩的协调，更要考虑使人感到宁静、悦目。所以内饰色彩以复合色为宜。 26 轿车车身设计的要求保证舒适性需要做到的几个方面（续）4.车身结构要保证有足够的强度和合适的刚度，车身振动及噪声要达到有关法规的规定，给人以安静舒适感。5.空气调节系统应能满足人们对乘坐环境的要求，包括湿度、温度空气的清洁度、刺激性气味的多少以及它们的分布状况等。6.具有良好的密封性，雨雪和灰尘不能进入客厢，并且隔音、隔热性能良好。7.轿车必须具有必要的仪表、电子通讯设备等，给人以驾驶、工作上 的方便。 27 轿车车身设计的要求 安 全 性 车 身 设 计 对 安 全 性 的 考 虑 有 两 个 方 面 ，既 正 常 行 驶 的 防 护 措 施 与 发 生 意 外 事 故 时 的 补 救 措 施 。轿车车身设计除了要保证车身有足够的强度和合适的刚度外，还要注意以下几点：1.设置座椅安全带及安全气囊等乘员保护装置。2.内饰部件应软化。3.车门锁、发动机罩锁不能自动开启，锁要设有二档机构或安全钩装置。 4.按国家有关汽车安全性法规及有关标准设计轿车车身，如安全带的配置与使用、安全气囊的控制、方向盘的防撞软化结构、车身客厢部位的骨架加强、吸能保险杠等。 28 轿车车身设计的要求 可 靠 性 车 身 设 计 既 要 保 证 在 常 规 负 荷 下 的 车 身结 构 及 其 附 件 的 耐 用 性 和 有 效 性 ， 又 要 考 虑 到 在 允 许 超负 荷 下 的 安 全 性 。可靠性并不是允许无限制地超过合理负荷去提高安全性，而是指在可能发生的非正常情况下，结构与机构仍可保证使用性能而言。在车身可靠性保证中，有些是通过附加装置使原来机构发生故障时，仍可在一定时间内、一定程度上保持功能的措施。 29 轿车车身设计的要求 视 野 性 指 驾 驶 员 操 作 时 ,在 不 改 变 操 作 姿 态 的 状态 下 对 道 路 及 周 围 环 境 观 察 的 可 见 范 围 ,或 乘 员 在 正 常 乘坐 状 态 下 对 车 外 环 境 的 可 见 范 围 。车身设计时必须保证有良好的视野性,视野的最低限度必须保证驾驶时对一切国家交通法规所规定的路标、信号以及道路情况方便而有效地观察。乘员的视野应以从车厢内向外观望的最佳视野范围和尽可能少地暴露乘客自身为限。 30 轿车车身设计的要求 乘 坐 方 便 性 是 乘 员 、 驾 驶 员 进 出 车 厢 和 行 李 装卸 方 便 与 否 的 评 价 标 准 。上下车方便性与车门洞的高度、宽度、车门的开度、座椅与立柱的相对位置、驾驶员座椅与各种踏板的相对位置等都有密切的关系。轿车车身设计时必须考虑乘坐方便性。 31 轿车车身设计的要求 操 纵 方 便 性 是 指 驾 驶 员 能 够 清 晰 地 看 到 仪 表 上的 所 有 数 据 和 各 种 显 示 ， 仪 表 的 表 面 不 眩 目 ， 不 会 被 转 向盘 、 手 柄 或 其 它 部 件 所 遮 挡 ； 驾 驶 员 与 方 向 盘 、 各 种 踏 板 、仪 表 板 ， 各 种 操 纵 手 柄 、 操 控 按 钮 等 的 相 对 位 置 要 合 理 。 32 轿车车身设计的要求3. 良 好 的 空 气 动 力 特 性轿 车 的 车 速 提 高 ， 对 空 气 动 力 特 性 的 要 求 越 来 越 高 。空 气 阻 力 成 为 提 高 车 速 、 降 低 油 耗 的 主 要 因 素 。减少空气阻力一般采用的措施：1.轿车内部空间布置2.座椅尺寸、形状及其空间与人体接触处的材质软硬度和质感3.振动频率 4.视野5.内饰对乘员心理的影响效果6.乘坐的安全感 33 轿车车身设计的要求4. 制 造 容 易 ， 维 护 、 拆 装 方 便目 前 车 身 大 多 都 是 钢 板 冲 压 焊 接 而 成 ， 在 设 计 时 要 注 意部 件 必 须 符 合 冲 压 及 焊 接 的 工 艺 要 求 。车 身 设 计 时 必 须 考 虑 一 切 需 要 经 常 维 修 和 保 养 的 零 部 件及 总 成 的 可 及 性 和 方 便 性因此：1.要进行合理的车身分快；2.运用通用化、标准化、系列化的设计方法；3.结构处理应容易焊接，力争满足双面点焊的要求，尽量避免单面点焊，以保证车身的强度； 4.结构设计要能适应现代化生产中的机器人焊接工艺技术。5.车身上的易损件应拆卸方便，维修容易。6.车身要保证维修人员容易接近损坏的零部件，以便进行维修、保养及拆装工作。 34 n 待 续