汽車設計理論與設計技術的發展

韓志斌

(黑龍江省公路勘察設計院)

1 汽車設計的內容與特點

1.1 汽車設計的內容

汽車設計的內容包括整車總體設計、總成設計和零件設計。整車總體設計又稱為汽車的總布置設計,其任務是使所設計的產品達到設計任務書所規定的整車參數和性能指標的要求,并將這些整車參數和性能指標分解為有關總成的參數和功能。

1.2 汽車設計的特點和要求零件標準化、部件通用化和產品系列化

(1)由于汽車出產量大,品種及型號多,設計中實行零件標準化、部件通用化和產品系列化,可化生產,提高工效,保證產品質量,降低生產成本,減少配件品種,方便維修。

(2)考慮使用條件的復雜多變。

為了使所設計的汽車產品具有競爭力,設計中就要充分考慮。其對復雜多變的使用條件出適應性。特別應注意熱帶、寒帶等不同的氣候條件和高原、山區、丘陵、沼澤、沿海等不同的地理條件,以及燃料供應,維修能力等不同的使用條件對汽車結構、性能、材料、附件等的特殊要求。

(3)重視汽車使用中的安全、可靠、經濟與環保。

汽車良好的使用性能是設計者要追求的目標,不同的汽車使用性能也是不同的(例如:動力性、燃油經濟性、制動性、操縱穩定性、平順性、舒適性、通過性以及可靠性、耐久性、維修性和對環境保護的影響性能等);而且在某些性能之間有時是相互矛盾的。因此;要在給定的使用條件下協調各使用性能的要求,優選各使用性能指標,使汽車在該使用條件下的綜合使用性能達到最優。特別要重視使用中的安全、可靠、經濟與環保。

(4)車身設計既重視工程要求,更注重外觀造型。

汽車車身的外形、油漆及色彩是汽車給人們的第一個外觀印象,是人們評價汽車的最直接方面,也是轎車的重要市場競爭因素,是汽車設計非常重要的內容。車身造型既是工程設計,又是美工設計。從工程設計來看,它既要滿足結構的強度要求、整車布置的匹配要求和沖壓分塊的工藝要求,又要適應車身的空氣動力學的要求而具有最小的空氣阻力系數。從美工設計來看,它應當適應時代的特點和人們的愛好,要像對待工藝品那樣進行美工設計,給人以高度美感,起到美化環境的作用。

(5)在保證可靠性的前提下盡量減小汽車的自身質量。

和固定的機械設備不同,作為運輸用的汽車,其自身質量直接影響其燃油經濟性。和單件生產、小批量生產的產品不同。作為大批量生產的汽車,減小其自身質量可節約大量的制造材料,降低生產成本。合理地減小汽車的自身質量,會對汽車工業和汽車運輸業帶來巨大的經濟效益。最優化設計方法可滿足這方面的設計要求。

(6)設計要在有關標準和法規的指導下進行。

除設計圖紙的繪制與標注應按有關國家標準進行外,汽車設計還應遵守與汽車有關的一些標準與法規。中國汽車工業標準包括與國際基本通用的汽車標準和為宏觀控制汽車產品性能和質量的標準,它包括國家標準、行業標準和企業標準。汽車標準又分為強制性標準和推薦性標準。強制性標準主要有:整車尺寸限制標準、汽車安全性標準、油耗限制標準、汽車排放物限制標準及噪聲標準。為使我國汽車產品進入世界市場設計時也應考慮到國際標準化組織汽車專業委員會(ISO/TC22)制訂的一些標準和美國標準協會標準(ANSl)、美國汽車工程師學會(SAE)標準、日本工業標準(JIS)、日本汽車標準組織(JASO)標準、日本汽車車身工業協會標準(JABIA)、日本汽車輪胎標準(JATMA)、日本汽車用品工業協會標準(JARP)、日本蓄電池工業協會標準(SBA)以及歐洲經濟委員會(ECE)、歐洲經濟共同體(EEC)所制訂的汽車法規。

(7)汽車設計是考慮人機工程、交通工程、制造工程、運營工程、管理工程的系統工程。

汽車是由人來駕駛和乘坐的,因此其設計必須考慮這種人車關系,即操縱要方便、乘坐要舒適。汽車是一種交通工具,其設計必須符合交通工程的要求。

2 汽車設計的設計過程

2.1 總體方案設計

其任務是根據領導決策所選定的目標,及對開發目標制定的工作方針、設計原則等主導思想提出整車設想,因此又被稱力概念設計或構思設計。

2.2 繪制總布置草圖

其任務是確定整車主要尺寸、質量參數與性能指標以及各總成的基本型式。

2.3 車身造型設計及繪制車身布置

其任務是繪制不同外形、方向、色彩的車身外形圖;制作相應造型的 1∶5整車模型;從中選優后再制作 1∶5或 1∶1的精確模型。

2.4 編寫設計任務書

其內容包括:任務來源、設計原則和設計依據;產品的用途及使用條件;汽車型號、承載容量、布置形式及主要技術指標和參數,包括空車及滿載下的整車尺寸、軸荷及性能參數,有關的可靠性指標及環保指標等;各總成及部件的結構形式和特性參數;標準化、通用化、系列化水平及變型方案,擬采用的新技術、新結構、新裝備、新材料和新工藝,維修、及其方便性的要求,續駛里程;生產規劃、設備條件及預期制造成本和技術經濟預測等。有時也加入與國內外同類型汽車技術性能的分析和對比等。有的還附有汽車總布置方案草圖及車身外形方案圖。

2.5 汽車的總布置設計

其任務是根據汽車總體布置及整車性能,提出對各總成及部件的布置要求和特性參數等設計要求;協調整車與總成間、相關總成間、總成與有關部件間的布置關系和參數匹配關系,使之組成一個在給定使用條件下的使用性能達到最優并滿足設計任務書所要求出整車參數和性能指:(1)繪制汽車總布置圖;(2)根據總布置設計確定的整車參數和性能指標,提出對各總成和部件的設計要求;(3)繪制轉向車輪跳動等有關部分的運動圖;(4)確定有關總成和部件支承的型式、結構參數與特性等;(5)確定各總成的質心位置,核算汽車空載和滿載時韻軸荷分配及整車質心高度;(6)耕作模型進行布置空間的校核,通常制作 1∶1的車身內、外模型來檢查駕駛操作及上下車的方便性、視野范圍、乘坐空間及舒適性等;(7)汽車總成、部件及零件韻選型與設計;(8)設計圖紙的工藝審查及必要的修改;(9)繪制汽車總裝配圖;(10)試制、試驗、修改與定型。