汽车总布置设计

汽车总布置设计汽车总布置设计2011年03月03日星期四16：11汽车总布置设计汽车整车开发过程是一个包含造型设计(包含油泥模型设计)、总布置设计、车身设计、底盘设计、内饰和附件设计以及试制和试验等内容的复杂工作，这些设计过程尽管在时间上存在先后顺序，但是也重叠进行，并行工作。总布置设计师，高屋建瓴地站在整车开发的起点，全盘控制和协调整个汽车产品开发过程，是汽车设计的关键。只有把握整车开发的各个过程和内容，采用并行工程的思想积极组织和协调整个项目组成员，才能如质如量地完成设计任务。并行工程能将传统的制造技术与计算机技术、系统工程技术和自动化技术有机结合起来，在产品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期的各种因素，力争使产品开发能够一次获得成功。它战在产品设计、制造全过程的高度，打破传统的组织结构带来的部门分割和封闭的观念，强调参与者协同工作的效应，重构产品开发过程。而总布置设计就是要充分发挥这种协同工作和整合工作的组织作用，统领其他部门。在汽车开发整体流程中，总布置持续整个过程。作为汽车设计全过程的协调和监控机制，它逐渐确定设计硬点，直至最后的精确装配，保证所有车身和底盘以及内饰件之间的相互配合关系。从汽车造型效果图设计开始，总布置就必须针对客户提出的需求，收集竞争车型，提供汽车造型的总体设计参数，如总长、总宽、总高、轴距、轮距、车轮大小、接近角、离去角。造型师则按照相关信息进行造型效果图的制作。当效果图评审通过后，便开始油泥模型的制作。通常油泥模型师除了要参考造型效果图和与造型师进行交流外，还必须严格遵守来自总布置设计的关键线图或胶带图。而胶带图和关键线图均是利用上述总体参数，并参考同类车型的外部轮廓和内部空间完成的总体参数控制线图，它是油泥模型师用来制作卡板，实现模型总体参数控制的重要工具。油泥模型评审通过后，就可以进行车身的逆向和结构设计了。与此同时，底盘工作也已经开始。要追求快速开发的效率，自然是利用已有的底盘平台进行变型设计。总布置根据整车的要求，对底盘零部件空间的位置和形状提出要求，并进行一定的计算和匹配。底盘设计组则可以利用这些硬点进行零部件的设计；车身设计主要根据整车设计的刚度和设计要求，以及相关零件如发动机及其附件，底盘零部件的要求设计发动机舱、行李箱和车身结构；内饰的设计也需要根据总布置人机工程(包括可操纵范围校核、视野范围校核和舒适性等)要求，进行相应的造型设计和结构设计。对于整车设计，零部件的配套是重要的一环，总布置要考虑多种零部件的代替方案以及各种方案的可行性分析，并与零部件配套厂家进行紧密的交流与合作，最后实现车身模具、附件、底盘零部件的配套，为进一步完善数模打下基础。同时，总布置设计还是与客户方案交流的窗口，能将产品的成本和结构的工艺性有效地结合在一起。总之，总布置设计在整车整个开发过程中起着举足轻重的作用，只有利用并行工程的思想，才能搞好各个子项目组的协调工作，缩短开发周期，提高工作效率，提高产品开发的成功率。汽车设计的规划和向导：总布置设计在汽车开发项目的设计任务书确定之后，总布置设计(Layout Design或Packaging)的工作就正式开始了。汽车总布置设计是通过对整车设计的总体规划来确立车身、底盘、动力总成等系统之间的配置关系、重量、法规和整车的性能指标。总布置设计首先是确定设计硬点(Hardpoint)。设计硬点是将底盘、车身以及其它零部件之间的协调关系，通过基本的线、面和基准点，以及控制结构和参数来表达。在主要设计硬点确立以后，造型、车身、底盘等设计就有了共同参照的依据和遵循的规范，各个子项目分头展开。整车总布置设计将各运动机构和非运动部件的关系有机的协调，避免零部件之间的运动学干涉。例如,轮胎跳动与轮罩包络图，悬架跳动和转向系统的运动学干涉校核，转向梯形校核等等。在整车设计中，人机工程学和舒适性设计是总布置设计必须要校核满足的条件。例如，人体模型设计，驾驶员视野校核，上车舒适性校核，驾驶员可操作性校核，汽车座椅和头枕校核，前后雨刮器校核，眼椭圆和头廓包络线校核等。整车的总布置设计实现整车性能计算和仿真，进行整车性能匹配和系统优化。例如，制动力匹配，碰撞结构设计和模拟，动力性能计算，燃油经济性能分析，操纵稳定性计算，平顺性能计算，前后悬架刚度和阻尼匹配计算和分析，整车可靠性仿真分析，NVH(振动、噪声和舒适性)分析等总布置设计通过确定关键零部件设计参数，指导设计选型。在设计选型上，设计公司通过和相关厂家合作，确定转向系统设计和选型，悬架设计与选型，发动机和变速箱的选型，电喷和排放系统的匹配，安全带与安全气囊选型和仿真等。总布置设计使整车的项目分组管理和协同开发(Concurrent Engineering)成为可能，让汽车设计在一个科学、计划和合理的条件下进行。早期的汽车总布置设计，采用二维总布置图纸来发布。随着计算机技术的发展，在进入上世纪90年中期，三维发布的总布置设计已经被一些国外先进的汽车公司开始采用并逐渐被推广。这项技术的应用，在很大程度上提高了布置和设计的准确性和精度。目前，国内的整车总布置设计，与底盘及动力系统的状况相似，设计和匹配试验的能力和发达的国家比较，还有一定的差距。建立在成熟底盘基础上进行的车身造型设计和改型设计，是目前绝大多数汽车公司普遍所采用的开发方式。这种开发的模式，使汽车设计的安全和稳定性得到保证，同时大大缩短了开发周期，降低了开发的成本和风险。总布置作为汽车设计的主线，在汽车的开发过程中扮演着总设计师的角色，它的主要作用如下：1、市场调研和情报收集；2、整车的总体布置设计；3、确定整车的设计硬点和设计控制标准；4、整车的所有运动部件的运动干涉检查；5、整车的人机工程设计和舒适性法规的校核与优化；6、整车的性能计算和仿真：实现整车性能匹配和系统优化设计，实现整车的主要性能的优化设计；7、对整车数模进行全数字化装配检查，并协调各部门设计优化；8、协调各部门进行整车试制和对样车进行法规要求的性能试验。整车总布置设计流程我们在对一辆全新整车进行总体布置设计和一辆整车局部改型设计布置时，往往采用不同的方法。以下我们探讨一下全新整车总体设计布置方法。首先，总布置设计人员要确定整车设计思想，即明确设计任务书。在总体设计过程中，需要先确定整车主要尺寸参数、主要性能参数、质量参数以及各系统总成基本型式，选择发动机和轮胎型号等等。这些属于初步的布置与方案设计阶段，即Layout阶段。随着设计工作进行到车身零部件逐步选定或设计逐步完成阶段就进入精细设计阶段，即所谓的精确布置与虚拟装配检查阶段，即packaging阶段。初步确定这些参数是进行整车总布置设计的首要工作。这些尺寸和参数的确定不可能靠精确的公式计算出，一般根据新产品开发计划和性能要求,在大量的市场车型调查和统计分析工作的基础上，参考国内外同类车型，选择相应的样车作为初步确定参数的依据。同时还应注意所确定的参数要符合各种法规和标准的要求。然后，根据总布置设计的基本尺寸和设计要点，由造型设计师设计出各种汽车外形效果图和模型，然后确定汽车的车内设施设计。选定最佳方案后，再交总体设计师进行整车总体布置设计，确定整车总体参数后，进行油泥造型，定稿后再由总布置设计师进行整车总体详细布置设计。整车总体设计尺寸参数主要包括：总长、总宽、总高；轴距、前悬、后悬、轮距(前轮、后轮)；离去角、接近角、最小离地间隙等。一般来说，随着总体设计参数的确定，其车身上的主要尺寸参数也可初步确定。随着整车总体设计参数和车身主要尺寸参数的确定，其它尺寸参数应在布置设计中逐步具体化，并使其满足主要尺寸的要求；反之，初步确定的整车及车身主要尺寸参数在布置设计的不断深化中又能得到反复修正，以致最终被确定出来。整车总布置确立了汽车的长、宽、高、轴距、轮距等的控制尺寸，轴荷分配范围以及水箱、动力总成、前后桥、传动轴和车轮等的轮廓尺寸和位置等后，再参考同类车型有关数据作为借鉴。设计人员即可初步确定前悬和后悬的长度、前后风窗位置和角度、发动机罩高度、地板平面高度、前围板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置角度和操纵机构及踏板的相互位置等。总之，总布置设计是对发动机、驱动装置、悬架机构等总成，电器设备，油箱、备胎等部件、车身内饰总成和部件等的所在位置，以及车身室内空间大小、行李箱尺寸和车身主要技术参数，在满足车身造型要求下进行设计确定的过程。其最终目的就是要在有限的车身外形尺寸内布置所有的总成和部件，并获得最大的室内空间，提高产品的市场竞争力。整车总布置有着与车身、底盘相互制约、相互协调的关系。往往需要反复交叉进行。这种协调工作需要设计者的智慧和经验。在这个过程中，往往有很大一部分精力和时间都花费在修正数据的工作上，这就需要整个设计组把先期的准备工作要做细。由于现今的很大一部分设计是在原有参考车型的基础上改进设计的，即使是开发一种全新车型，也不是重新设计所有部件，而是大量地采用延用件以降低成本、减少风险。但是为了使产品以新的形象出现在用户面前，车身件往往需要重新设计，并对已知发动机和底盘部件的参数进行整车总布置。因此，我们总布置在设计方法中综合了两种设计思想，即底盘及车身同时进行设计