內飾總布置的設計及優化方法淺析

金賢鎮，尚偉，陳鴻運

(北京現代汽車有限公司造型設計部，北京 101300)

0 引言

隨著汽車行業的飛速發展，總布置設計成為整車開發中不可缺少的部分。在新能源汽車、高新技術、智能網聯成為行業焦點和主流趨勢的背景下，越來越多的新系統、新部件、新技術需要適用在整車上，而這些離不開總布置的設計工作。

本文作者將結合某公司的業務分工，簡要說明總布置業務范疇，借鑒參與過的開發項目中的內飾布置成功案例，闡述內飾總布置設計及優化方法。

1 總布置概要

總布置從概念上可定義為針對汽車各個零部件的布置，包括人機工程方面校核及優化的一系列設計工作；總布置作為整個開發過程的主線，扮演著總設計師的角色，通過設計、校核及優化和協調各部門之間的工作，使車輛達到最優狀態，引導項目順利推進。

整車開發中的總布置業務可分為以下4個主要階段[1]：

(1)產品企劃階段。根據市場趨勢及消費者需求、競爭車對標及技術分析，輸出總布置概念方案。

(2)造型設計階段。基于造型CAS面和設計需求，以最大限度上確保造型自由度和工程設計可行性為原則，進行多次造型結構研討，協調造型和工程設計之間存在的問題，直至造型凍結。

(3)工程設計階段。校核并改善詳細設計階段的各種“疑難雜癥”。

(4)設計驗證階段。在試制車、小批量生產等階段，通過DMU( Digital Mock-Up)等技術手段、實車驗證及評價，驗證設計合理性。

2 總布置業務分工

總布置業務劃分沒有絕對的基準，但是相互之間有著緊密的關聯性。某公司的總布置可劃分為平臺總布置、外飾總布置、內飾總布置及人機工程等，主要業務如圖1所示。

該公司的整車總布置主要分為上述四大部分，但沒有完全、明確的業務界限，尤其是內飾總布置及人機工程方面。如在設定駕駛員坐姿時，必須要考慮乘坐舒適性、手伸及性及操作性等人機方面的因素，所以往往內飾總布置和人機工程方面的研討及校核是同步進行的。

圖1 總布置業務分類及業務范疇

2.1 平臺總布置設計

平臺總布置設計主要由機艙部件和底盤部件構成，如圖2所示。在進行平臺總布置研討時，需要綜合考慮靜態布置和動態Geometry校核。

圖2 平臺系統的構成示意

2.2 外飾總布置設計概述

外飾總布置涵蓋基礎總布置，并與造型緊密相關。在校核外飾布置設計時，首先要根據造型，校核整車基礎參數，如全長、全寬、全高及軸距等；校核各部件的狀態是否滿足法規要求及行業標準等，如發動機艙蓋是否滿足行人保護要求等；校核各部件的性能要求，如有效散熱面積等；校核主要特征及布置是否合理，如Belt Line及DLO等，Belt Line是影響側方造型的重要特征線，也影響DLO，如若Belt Line過于傾斜，可能會導致DLO過于狹小，從而導致后排乘員感受到開放感不良的問題。設計外飾總布置時，在滿足法律法規和設計要求等的前提下，要盡可能地賦予造型自由度，從而使外觀造型達最佳狀態[2]。

2.3 內飾總布置設計及人機工程

室內部件都屬于內飾總布置范疇。在進行內飾總布置設計時，要以滿足工程設計要求為目標，最大限度優化人機方面指標。

人機工程是從人的生理、心理特點及需求出發，分析人、機、環境的相互關系，實現最優人機工程設計。人機工程不僅要考慮坐姿舒適性、上下車性、操作性、可伸及性、儲物性等主觀因素，還要校核視野性、安全性等法規要求[3]。

以上是該公司關于布置設計的區分及其概述。總之，總布置設計是一門綜合性非常強的工作。

3 內飾總布置設計優化的案例分析

總布置設計時既要考慮單品，還要考慮周邊其他部件；既要確保靜態要求，還要確保與運動件的動態運動包絡的安全間隙。其中，內飾總布置設計還要考慮人機工程方面的因素。將通過兩個電動車開發項目中的后出風口相關的案例，簡要闡述內飾總布置設計及優化方法。

3.1 基于部品斷面進行優化的案例分析

Y電動車的后出風口與副駕駛座下方的線束接口間隙略小，而該接口是座椅調節的隨動部件。通過DMU校核及斷面分析發現，后出風口末端與該接口滑動運動包絡間隙只有11 mm，無法滿足設計要求(設計SPEC為15 mm)。為了優化后出風口布置問題、確保出風量，采取了后出風口斷面高度減薄5 mm、后出風口末端采用梯形設計加寬其寬度的優化措施。詳細斷面分析如圖3所示。

為了驗證改善后的后出風口的出風性能，CAE進行后出風口流體仿真分析，其仿真結果如表1所示。

圖3 后出風口空間校核及改善方案示意

表1 Y電動車的后出風口改善前后對比

分析仿真結果發現：后出風口的出風速度和風道內平均風速也得到了一些改善，所以最終確定上述改善方案。

3.2 基于路徑布置優化的案例分析

S電動車開發項目中，在布置后出風口時，出現了影響前排乘員腳部空間的問題。如圖4所示，布置有后出風口的部位與地毯主要型面有13 mm的斷差，形成了凸起形狀，進而影響乘坐舒適性。

尤其是乘員內側的腳處于放平狀態時，由于高度為13 mm的凸起形狀，腳跟處于抬起狀態，舒適感極差。經反復研討，最終通過優化后出風口路徑的方式改善腳部空間不足的問題。改善前后的情況如表2所示。

上述兩個關于后出風口的案例為兩種不同類型的問題，其改善方法和效果也有所不同。后出風口看似和人機方面毫無關系，但實際上確實影響了腳部的舒適性。在越來越重視人機工程的大趨勢下，在進行車輛開發布置時，需要時刻關注和重視影響人機因素。

圖4 后出風口問題示意

表2 S電動車的后出風口改善前后對比

4 總結

根據某公司的情況，簡單梳理了總布置的概要及業務分工，并通過內飾總布置案例分析，闡述了內飾總布置設計及優化方面的意見。總布置是介于設計部門和造型部門等多個部門之間，以中立的態度，有時擔起設計職能和技術支持職能，有時起到管理及引導的作用。所以總布置要求工程師不僅懂得人機工程分析及DMU等技術手段，還要具備掌控及協調管理的能力。總而言之，總布置的作用變得越來越重要，這也要求總布置業務及流程更加規范化、系統化。