汽車設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

韓志斌

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容與特點(diǎn)

1.1 汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容

汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括整車總體設(shè)計(jì)、總成設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)。整車總體設(shè)計(jì)又稱為汽車的總布置設(shè)計(jì),其任務(wù)是使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī)定的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的要求,并將這些整車參數(shù)和性能指標(biāo)分解為有關(guān)總成的參數(shù)和功能。

1.2 汽車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和產(chǎn)品系列化

(1)由于汽車出產(chǎn)量大,品種及型號(hào)多,設(shè)計(jì)中實(shí)行零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和產(chǎn)品系列化,可化生產(chǎn),提高工效,保證產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,減少配件品種,方便維修。

(2)考慮使用條件的復(fù)雜多變。

為了使所設(shè)計(jì)的汽車產(chǎn)品具有競爭力,設(shè)計(jì)中就要充分考慮。其對(duì)復(fù)雜多變的使用條件出適應(yīng)性。特別應(yīng)注意熱帶、寒帶等不同的氣候條件和高原、山區(qū)、丘陵、沼澤、沿海等不同的地理?xiàng)l件,以及燃料供應(yīng),維修能力等不同的使用條件對(duì)汽車結(jié)構(gòu)、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(jīng)濟(jì)與環(huán)保。

汽車良好的使用性能是設(shè)計(jì)者要追求的目標(biāo),不同的汽車使用性能也是不同的(例如:動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性、舒適性、通過性以及可靠性、耐久性、維修性和對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響性能等);而且在某些性能之間有時(shí)是相互矛盾的。因此;要在給定的使用條件下協(xié)調(diào)各使用性能的要求,優(yōu)選各使用性能指標(biāo),使汽車在該使用條件下的綜合使用性能達(dá)到最優(yōu)。特別要重視使用中的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保。

(4)車身設(shè)計(jì)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(gè)外觀印象,是人們?cè)u(píng)價(jià)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(shè)計(jì)非常重要的內(nèi)容。車身造型既是工程設(shè)計(jì),又是美工設(shè)計(jì)。從工程設(shè)計(jì)來看,它既要滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(yīng)車身的空氣動(dòng)力學(xué)的要求而具有最小的空氣阻力系數(shù)。從美工設(shè)計(jì)來看,它應(yīng)當(dāng)適應(yīng)時(shí)代的特點(diǎn)和人們的愛好,要像對(duì)待工藝品那樣進(jìn)行美工設(shè)計(jì),給人以高度美感,起到美化環(huán)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(zhì)量。

和固定的機(jī)械設(shè)備不同,作為運(yùn)輸用的汽車,其自身質(zhì)量直接影響其燃油經(jīng)濟(jì)性。和單件生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品不同。作為大批量生產(chǎn)的汽車,減小其自身質(zhì)量可節(jié)約大量的制造材料,降低生產(chǎn)成本。合理地減小汽車的自身質(zhì)量,會(huì)對(duì)汽車工業(yè)和汽車運(yùn)輸業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可滿足這方面的設(shè)計(jì)要求。

(6)設(shè)計(jì)要在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的指導(dǎo)下進(jìn)行。

除設(shè)計(jì)圖紙的繪制與標(biāo)注應(yīng)按有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外,汽車設(shè)計(jì)還應(yīng)遵守與汽車有關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)。中國汽車工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括與國際基本通用的汽車標(biāo)準(zhǔn)和為宏觀控制汽車產(chǎn)品性能和質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),它包括國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。汽車標(biāo)準(zhǔn)又分為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)主要有:整車尺寸限制標(biāo)準(zhǔn)、汽車安全性標(biāo)準(zhǔn)、油耗限制標(biāo)準(zhǔn)、汽車排放物限制標(biāo)準(zhǔn)及噪聲標(biāo)準(zhǔn)。為使我國汽車產(chǎn)品進(jìn)入世界市場設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮到國際標(biāo)準(zhǔn)化組織汽車專業(yè)委員會(huì)(ISO/TC22)制訂的一些標(biāo)準(zhǔn)和美國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(ANSl)、美國汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE)標(biāo)準(zhǔn)、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)、日本汽車標(biāo)準(zhǔn)組織(JASO)標(biāo)準(zhǔn)、日本汽車車身工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(JABIA)、日本汽車輪胎標(biāo)準(zhǔn)(JATMA)、日本汽車用品工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(JARP)、日本蓄電池工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(SBA)以及歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE)、歐洲經(jīng)濟(jì)共同體(EEC)所制訂的汽車法規(guī)。

(7)汽車設(shè)計(jì)是考慮人機(jī)工程、交通工程、制造工程、運(yùn)營工程、管理工程的系統(tǒng)工程。

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

2 汽車設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程

2.1 總體方案設(shè)計(jì)

其任務(wù)是根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)決策所選定的目標(biāo),及對(duì)開發(fā)目標(biāo)制定的工作方針、設(shè)計(jì)原則等主導(dǎo)思想提出整車設(shè)想,因此又被稱力概念設(shè)計(jì)或構(gòu)思設(shè)計(jì)。

2.2 繪制總布置草圖

其任務(wù)是確定整車主要尺寸、質(zhì)量參數(shù)與性能指標(biāo)以及各總成的基本型式。

2.3 車身造型設(shè)計(jì)及繪制車身布置

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

2.4 編寫設(shè)計(jì)任務(wù)書

其內(nèi)容包括:任務(wù)來源、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)依據(jù);產(chǎn)品的用途及使用條件;汽車型號(hào)、承載容量、布置形式及主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù),包括空車及滿載下的整車尺寸、軸荷及性能參數(shù),有關(guān)的可靠性指標(biāo)及環(huán)保指標(biāo)等;各總成及部件的結(jié)構(gòu)形式和特性參數(shù);標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化水平及變型方案,擬采用的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新裝備、新材料和新工藝,維修、及其方便性的要求,續(xù)駛里程;生產(chǎn)規(guī)劃、設(shè)備條件及預(yù)期制造成本和技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測等。有時(shí)也加入與國內(nèi)外同類型汽車技術(shù)性能的分析和對(duì)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(shè)計(jì)

其任務(wù)是根據(jù)汽車總體布置及整車性能,提出對(duì)各總成及部件的布置要求和特性參數(shù)等設(shè)計(jì)要求;協(xié)調(diào)整車與總成間、相關(guān)總成間、總成與有關(guān)部件間的布置關(guān)系和參數(shù)匹配關(guān)系,使之組成一個(gè)在給定使用條件下的使用性能達(dá)到最優(yōu)并滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書所要求出整車參數(shù)和性能指:(1)繪制汽車總布置圖;(2)根據(jù)總布置設(shè)計(jì)確定的整車參數(shù)和性能指標(biāo),提出對(duì)各總成和部件的設(shè)計(jì)要求;(3)繪制轉(zhuǎn)向車輪跳動(dòng)等有關(guān)部分的運(yùn)動(dòng)圖;(4)確定有關(guān)總成和部件支承的型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)與特性等;(5)確定各總成的質(zhì)心位置,核算汽車空載和滿載時(shí)韻軸荷分配及整車質(zhì)心高度;(6)耕作模型進(jìn)行布置空間的校核,通常制作 1∶1的車身內(nèi)、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(shè)計(jì);(8)設(shè)計(jì)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(yàn)、修改與定型。