《世界汽车》

年第

期

幸瀚慈棘舞舞漆非撰鑫娜基鑫雍攀落潮撒翼娜辘袭攀

国外整

车设计开发过程

陈小复【摘要】大量米用计葬机技术以提高设计质量缩短周期就福特通用汽车公司的设计开发,,。

、

方案实施过程及设计参数的计算机模拟分析与试验车身系统和底盘系统的分析方法进行介绍并就国外常用软件加以说明。

、

、

、

,

叙词开发周期概况

汽车

设计

过程

车企业,,

以上都用、

轴数控机床加工个别还有,。

国外整车这里主要指轿车和小型客车的设计开发不论欧美还是日本尽管各公司开发阶段的划,

少量小模型用手工进行

同时大量采用了快速制模。

手段主要用树脂纤维纸张等材料模型和样车制

、

分方法不同但总体过程基本上是一致的这说明国,,

造是开发过程中极为重要的组成部分例如,

外积多年的设计开发经验方法已基本成熟成了共,,

年试制种其中,

辆样车一般同时制作,。

同遵循的途径大体上从概念设计到批量投产大约,

。

种作为主要样车一

需要三四年

。

如果加上前期立项审批市场调研等

、

,

福特公司预立项目期在,

开发过程立项前,

大约需要短,

个月左右。

。

对于单一车型开发则可缩,

个月左右

例如

,

年福特开发某车型为,

个月即,

,

首先要。

个月丰田为

个月五十铃某车型仅车型计划为

个月

对竞争车进行分析确定开发的基本目标水平同时成立项目核心组在初期到位工作的有项目经理

年通用公司开发同型号轿车分别为

个月不,

个月和

个月

。

根据国外经,

包括产品规划经理财务经理,

项目总工程师市

验要

,

造型设计从初始构想到概念批准大约需个月在此期间通过三维测量和加工设备将,

场产品计划经理采购总监进度总监设计执行及项目进度人员动力总成经理设计工程总监模型总监一

造型参数转换成泥模同时设计和制作数个模型以便听取修改意见,,,,

总监等

。

根据进展情况一般大约在,。、

概念设计批准后即可从泥。

个月后配套厂代表进入核心组、、、、

模上取得表面数据资料并据此制作结构性样车根据结构样车的验证结果再进行各主要部件的详

细设计制作软模具安装可进行试验的工程样,,

该阶段初步设想条件主要指项目方向产品技

术制造技术出口市场用户制造厂质量计划变型等、。

、

、

初步目标为质量成本定出目标价格基本,、

、

车

。

价格选装件价格,

质量功能商业目标,

、

、

、

分

造型设计和详细设计主要依靠计算机工作站,

,

析时间进度、

。

通用和福特等大公司都已从传统的纸面设计转换到

还要进行战略市场及概念市场研究对市场目

设计基本上都是采用商业化软件如,,

,

标产品要求作出分析提出产品方案草图提出产,

等并都采用高等级的图形工作站,

,

。

初始的,

品性能指标完成设计要求并对技术可能性成本,,

、

概念构想过去是由造型艺术家的纸上画出来的现在已可用一

估计风险预测等做出分析在

、

。

方法进行

。

例如福特公司采用键点、

到,

期间对开发过程做可行,、、

软件在计算机上进行二维效果图的构。

性分析确定构仪表板、

,

种样车的车身动力总成和底盘的关立柱前围顶侧结、、

思并用直接将计算机的效果图通过投影仪放大成,

项其中主要有前窗、

、

图象供专家评审

关于模型制造国外主要汽,

点侧窗玻璃表面转向盘及转向柱

述

笔窦撰怨翁瀚雄娜群熊绷攀韶雏

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驾驶室前壁承载式车身底板后轮空间发动机安装点互换性座椅布置备胎行李箱安全装置视野动力装置中心线空气动力学人体工程学等、、、、、、、

、

、

、

造型主题设计确定后进行高质量的表面设计以尽可能减少重复修改工作,。

、

、

。

经项目核实后在制造准备,

阶段和样车准备

阶段,

在,

十

期间拟定、

个结构截面以便进行、、

阶段投产前。

个月,

确认样

分析主要指后保险杠车身雨刮内饰前保险杠及前围车门加油装置车灯以及有关结构点。、、

、

、

车的零部件设计达到投产指标投产前,

个月为批产准备。

然后达到

此时做安装和空间布置图制作。

、

油泥模并,

批量投产阶段

列出项目总体工作计划立项

通用公司的开发工程方案一,

造型前期和设定方案,

确定项目总体方向型主题在,

。

确定、

种车型

结构及造、、

技术开发及概念开发提出初始方案包括从初,

阶段每一种车型的下述关键点应于、、

始构想。

、

初始概念

到概念批准、

认定、

点转向盘及转向柱座椅布置轮距轴距,。

包括进行市场分析确定市场范围确定技术,。

车门侧车身前围等建立。

个结构截面及相应的可行,

参数与目标价格进行商业性比较确定整车配置和

性分析在此阶段只允许做次要的变动体工作计划及产品计划。

选装件明确假想车或竞争车确定造型。

任命项目

设想图和工作模型完成项目总。

经理开始着手前期工作确定方案方向以便提供批

准同时提出安全标准和相关法规提出竞争车的工程数据,。

在此阶段配套厂代表进入核心组、

根据油泥模型建立数学表面数据修改油泥模空间布置结构和造型征求用户意见项目批准阶段以一组完整的关键点布置图和结构截面最、。

在

。阶段

,

边作外形

和泥模造型设计边,

做内部布置的车架模型,

一

,

同时开始采用。阶段进行,

工程分析和模拟手段对整车和零部件进行先

期综合分析和模拟这项工作大量在同步地贯穿整个设计开发过程中。

但

终确定一种车型和

个造型主题确定风挡和前侧。

窗玻璃设计并提交制造厂试制,

第个造型主题设。

阶段。

,

概念工程和产品开发阶段在,

对于单一车型提出多个不考虑表面造型。

概念批准建立油泥模样车。

后开始第,,

。阶段初期,

计并制作两个内饰造型的油泥模对于结构样车则对各造型主题的进行工艺可行性分析在第。

研究竞争对象确定设计目标结构概建立抗碰撞性设计概念根据设计目标。

念车可行性研究确定最佳尺寸与质量制作结构性表面造型和

结构,

预测整车性能

个月完成消费者对造型反映的调研,。

第、

阶段

,

,

草图设计与试验分析、

允许从不同造型拼凑造出最受欢迎的造型

根据结构样车试验结果进行各主要部件草图设计布置安装工程样车对工程样车试验结果。

选择唯一造型主题根据所选造型主题由核心组和设计委员会作,

与分析结果和设计目标进行比较、

模拟各种试验条、

出评价确定一个主题设计加

快内外表面设计进,,

件进行部件分析整车分析预测安全。

,

和耐、。

度在第。

。

个月时到所有结构确定后试制外表面,,,

久性能对产品性能指标总成配置经济预测工艺设备等方面予以认定工艺流程验证确定产品

、

、

件以油泥模为主的过程结束开始以数学表面数据为主。

第确认造型主题设计根据结构样车的数据资料确认样车对于内,

阶段

一

,

设计认可,

对试验结果和分析结果进行比较研究设计与

性能预测之间的变化解决工程样车试验中暴露的问题建立可接受的工程样车性能解决第。

表面仪表板的外观和手感要求达到投产指标门内,

。

阶段的。

饰板可用试验模具制遗饰板。

,

。

所有设计间题并改进设计制造和装配认可样车,

完成关键部件内表面设计包括仪表板和内通过可行性检验交付试制,。

并试验最终确定设计方案并试制工具,。

确定

首批车投产的要求进行生产性设计建立制造和质量控制计划确定生产厂并进行具体生产准备正式

各有关部门认可样车分析结果

。

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批准投产

。

门分别称为车辆系统综合分析部,。

和高等

批量投产。年代初,

工程部,

,

采用数学分析和模拟工具对整车和。

关于设计参数的计算机模拟国外一些大公司开始应用计算对整,,

零部件进行综合分析即整车综合模拟。

过去

工作落在设计之。

后现在前期工程一般要提前进行先以一个与新开

车参数进行先期模拟称为程序。

发车在结构上很相近的现有车型或竞争车作蓝本进行分析工作例如提高整车稳定性的分析汽,,、

小组一般由分析专家和工程师组成到,

年代这一模拟方法成为新车性能和经济性预测的基本手段预测结果与以后的实际试验数据相比,

车操纵性及悬架分析汽车正撞与侧撞的分析等当新车的计算机模型建立后立即将已做的分析模型,

、

。

精确度可在了

肠一、

以内

。

目前福特公司就已建立

调整到新模型上这样可以加快前期工作的速度该,

。

。余辆整车。

多台发动机和,

多台变速箱

部门的工作目标是进行前期优化设计在产品方向,

的数据库

确定后通过,,

,

对设计目标进行前期分、

为了精确预测必须建立整车及其运行环境的

析包括整车和零部件的结构与性能确定功能指标直接为设计开发工作提供依据同时建立设计知,,

精确数学模型必须了解影响整车性能和经济性从整车质量直到传动系统扭矩损失的各种因素,、。

这样。

识库

。

就可以模拟整车的各种行驶工况并预测其性能、、

例

这项工作大量在初期阶段进行并同步地贯穿,

如在城市循环下的经济性加速状况发动机产生的热量不同坡度时的性能以及对电瓶和发电机的要求等,。

整个设计开发过程中不断地应用,,,

,

手段进行

数学分析和计算机模拟分析如上所述实际上这是

国外大量实践证明

,

的分析结果可,,

个建立数据库或称知识库的过程在初期阶段之前就已对各种竞争车进行持续分析。

靠成为整车设计的重要工具可据此对新车的部件和系统做出定性与定量的结论大大减少了对工程

。

所有的工程分析都还需要通过试验手段进行验证在假想车概念车和样车阶段分别进行以下各方、

判断的依赖性、

。

从模拟角度看整车可分为车辆和动力装,

“

”

“

面分析与试验

。

置附件及轮胎两部分前者涉及车辆本身的特性、

”

,

,

底盘分析为了获得有关悬架特性更深入的工程数据必须建立前后悬架包括动力装置的两个,

诸如质量轴距质心风阻迎风面积总高等等考虑到动力消耗还必须对所用的附件与选装件作出,

、

、

、

、

。

定义如动力转向泵发电机空调压缩机等此外还,,

、

、

模型以便进行悬架的运动分析确定其基本参数,,

。

需要传动比车轮尺寸滚动半径等参数及传动系统

、

、

模型还将用来在有限元分析时输入负载,、

。

中其他损失最后通过模拟得到完整的动力消耗模,

汽车的耐久性负载以及汽车的上下颠簸最大加速

型对于不同市场要求例如经济性优先还是性能优,

。

度制动等都可通过,、

、

模拟进行预测、

。

先可以作出不同动力配置和组合的方案当环境条,

。

建立底盘有限元模型必须建立假想车系统用有限元方法建立悬架轮胎动力装置排

气系、

件改变或采用不同部件时用模拟方法评价其效果,

只需几分钟而在实际样车上更换,。

台发动机可能,。

统燃油系统转向柱以及其他底盘部件的模型要建立梁杆件和有关刚性元件的模型底盘、、。

、

、

。

还

要几个月因此模拟不同的发动机与传动系统匹配,、

能最快地得到最佳经济性与性能方案同样车质量变化轮胎尺寸不同等等都可通过模拟对其影响程,

通过有限元分析确定所有悬架与。

动力装置底盘和车身结合点的振动频率和模式然后将结果与模态分析的经验数据进行比较车身与整车系统分析

度作出判断,

。

一旦建立好整车模型后就可模拟各种行驶循,

环得到稳态城市市郊、

、

、

、

城市

、

高速公,

建立假想车的件如车门舱盖等、。

对称白车身结构模型该,

路等条件下燃油经济性排放状况以及动力性能的

模型包括与结构有关的全部玻璃以及所有的封闭白车身模型还包括所有关键结。

各种数据状况。

。

用模型也能模拟在底盘测功机上的试验。

试验报告可以按秒输出记录

点通过有限元分析或试验得到的关连数据,

对假想

开发过程中的分析与试验通用和福特公司都有力量强大的工程分析部

车白车身的标准模式分析可得到全系统的弯曲和振动频率以及振形。

所得到的结点位置和结果将与

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白车身模态分析结果相关连将,,

。

的范围包括挤压距离冲击冲量构件受力变形以及临界加速度和速度

、

、

、

对称白车身结构模型转成全车身模,。

。

型并加上全部内外饰和非结构性部件然后进行标

国外常用的分析软件碰撞分析。

准模式分析计算弯曲和扭转的系统刚度与频率白车身的标准模式应力刚度和设计敏感性有限元分析可用。、

正面碰撞

、

环偏撞可变形障碍碰撞

碰撞行人侧撞后撞。

进行

。

建立整车系统模型和标准模式,

。

用刚性元件

保护乘员保护动态分析

将动力装置和悬架系统模型与内外饰车身模型连接起来完成整车系统假想车模型通过分析得到全,

系统的弯曲和振动频率以及振形、

。

及结构分析。

。

前后侧向抗碰撞性和

安全性分析对假想车的,、

、

用、、,

。

个非线性

模型作前后。

可压缩不可压缩流体非纷性分析塑料零件分析”。。

。

侧方向模拟碰撞并用碰撞损害模拟程序对前侧向碰撞时乘员受伤情况做出预测

阶段的

模型最多大约需要初级平面单元大约要

个单元第。

,

阶段用

车身及零部件耐久性分析收稿日期一

。

个以上单元分析预测

一

汽油发动机低速工作不正常原因及判断汽油发动机工作中如果出现低速运转不正常,

缸火花塞温度判定

。

火花塞温度比别的缸火花塞温。

故障可能在高速时发动机运转正常也可能在中,,

、

度明显要低的为缺火缸,

高速时都不正常因及判断。

。

下面分别谈一下这,

种故障的原

找出缺火的气缸后再查其火花塞是否积炭电,

、

极烧蚀没有分电器盖有无裂纹分高压线是否插接,

发动机低速时运转不均高速时正常原因。

不牢或接错断电器凸轮磨损是不是不均匀,、、

。

点火系出现故障。

。

发动机低中高速时消声器发出无节妾的突突,、、

判断,

。

检查断电器触点是否烧蚀油污间隙另外可用手捏住分电器轴,

声并冒黑烟原因断。。

,

过小电容器是否良好器轴和衬套磨损过甚

混合气过浓或点火系出现故障。

。

沿轴的垂直方向来回摇动、

,

从而判断是否是分电

判断

采用突然开大节气门的方法进行判,,,

断电器凸轮和小轴配合,

突然开大节气门后发动机瞬时好转为燃料系,

过松,

。

混合气过浓故障可能是化油器进油口针阀关闭不、、

发动机低中高速时消声器发出有节奏的突突声并冒黑烟原因作。。

严浮子室油面调整过高主油孔调整油针旋出过,

多浮子破漏加浓装置失效阻风门不能完全打开,

,

,

点火系出现故障导致少数气缸不工,

或基本处于关闭状态空气滤清器过脏如突然开大,

。

节气门后消声器中突突声加重甚至有时放炮为,

,

,

判断,

。

方法一用螺具将火花塞接线螺母逐,,

点火系故障可能是点火线圈不良电容器漏电断,,,

个搭铁听发动机的运转情况和声音无变化的为缺火缸方法二将分高压线逐个拔掉听发动机的运

电器触点烧蚀脏污断电

器底板搭铁不良分电器

、

,

,

壳体松动

。

转情况和声音无变化的为缺火缸方法三根据各,

邱正阳