汽车总体设计的目的和主要内容
汽车开发设计流程如图1.1.1所示, 本章主要介绍图中总体设计的内容.
图1.1.1 汽车开发流程图
图1.1.3 详细设计的IDEF0功能模型
1.1.1 汽车总体设计的目的
总体设计的目的有如下几个方面:
(1) 市场调研和情报收集后, 确定设计计划任务书.
(2) 通过整车的总体设计实现所有设计零部件或选型零部件的合理布置和合理装配,也就是众所周知的总布置设计或总布置图. 英文称为LAYOUT DESIGN 或 PACKAGING DESIGN.从1995年后,全球开始采用三维实体CAD总布置设计,实现了高精度的布置和设计.
(3) 确定设计硬点(HARDPOINT)和设计控制规则, 设计硬点是确定车身,底盘与零部件相互关系的基准点,线,面及控制结构的统称.
(4) 通过整车的总体设计实现所有运动部件的运动学校合, 以便避免零部件的运动学干涉. 例如,悬架跳动和转向系统的运动学干涉校合, 转向梯形校合, 轮胎跳动与轮罩包络图,等等.
(5) 通过整车的总体设计实现人机工程设计和设计舒适性法规的校合和设计优化,如人体模型的三维建模及三维总布置设计,前后视野校合,上车舒适性校合, 雨刷校合,眼椭园, 头廓包络线校合,等等.
(6) 通过整车的总体设计实现整车性能计算和仿真,实现整车性能匹配和系统优化,实现主要性能的优化设计PERFORMANCE OPTIMIZATION.
(7) 通过整车的总体设计实现所有主要零部件的设计参数的确定和设计选型,并完善设计任务书,并为项目协同开发创造条件.
(8) 通过整车的总体设计实现产品零部件的产品描述表的, 爆炸图及零部件明细表的建立.以便实现项目分组管理和协同开发(Collaborative Product Development).
1.1.2 军用悍马h1汽车总体设计的主要工作内容及总结的技术文件, 表1.1.1为汽车开发的总的主要内容, 其中8~总体设计详见表1.1.2内容.
No. | 汽车设计过程 | No. | 汽车设计过程 |
1 | 市场分析、策划和竞争对手分析 | 19 | 外模型详细配置设计 |
2 | 目标计划 | 20 | 外模型 |
3 | 草图 | 21 | 概念车试制 |
4 | 渲染效果图 | 22 | 概念车风洞试验 |
5 | 1:5外粘土模型 | 23 | 内模型表面设计 |
6 | 1:5风洞试验 | 24 | 内模型确认模型设计 |
7 | 1:1外粘土模型 | 25 | 内模型详细配置设计 |
8 | 总布置设计 | 26 | 内模型 |
9 | 主要断面设计 | 27 | 第一轮样车制作上海大众斯柯达 |
10 | 内饰草图 | 28 | 第一轮样车安全试验 |
11 | 1:1内饰主题选择 | 29 | 第一轮样车耐久性试验 |
12 | 1:1内粘土模型 | 30 | 第一轮样车技术问题评价 |
13 | 内模型装配设计 | 科鲁兹发动机31 | 第一轮样车改进图纸 |
14 | 先行车结构详细设计(车身及零部件) | 32 | 第二轮样车试制 |
15 | 先行车试制 | 33 | 第二轮样车安全试验 |
16 | 先行车试验 | 34 | 第二轮样车耐久性试验 |
17 | 外模型表面设计 | 35 | 第二轮样车技术问题评价 |
18 | 外模型表面确认模型设计 | 36 | 第二轮样车改进图纸 |
表1.1.2 总体设计的主要工作内容及应总结的技术报告
序号 | 报告名称 | 工作内容 |
1 | 总体设计总概述报告 | 总体设计总概述 |
2 | 各总成位置总布置及主要控制硬点报告 | 各总成位置总布置及主要控制硬点 |
3 | 造型方案报告 | 造型方案 |
4 | 车轮跳动图与轮罩设计报告 | 车轮跳动图与轮罩设计 |
5 | 风窗玻璃刮水器运动学校合报告 | 风窗玻璃刮水器运动学校合 |
6 | 后视野校核报告 | 后视野校核 |
7 | 脚踏板改进校核报告 | 脚踏板改进校核 |
8 | 上下车方便性校核报告 | 上下车方便性校核 |
9 | 人体坐姿校核报告 | 人体坐姿校核 |
10 | 轴荷分配计算及转弯半径调整校核报告 | 轴荷分配计算及转弯半径调整校核报告 |
11 | 转向系统设计校核报告 | 转向系统设计校核 |
12 | 制动力匹配校核报告 | 制动力匹配校核 |
13 | 吸能式转向管柱结构分析及选用报告 | 吸能式转向管柱结构分析及选用 |
14 | 耐碰撞结构设计方案报告 | 耐碰撞结构设计方案 |
15 | 悬架选型与设计方案报告 | 悬架选型与设计方案 |
16 | 动力性能计算报告 | 动力性能计算 |
17 | 燃油经济性能分析报告 | 燃油经济性能分析 |
18 | 操纵稳定性计算报告 | 操纵稳定性计算 |
19 | 平顺性能计算报告 | 平顺性能计算 |
20 | 前后悬架刚度和阻尼匹配计算分析报告 | 前后悬架刚度和阻尼匹配计算分析 |
21 | 设计任务书 宝马车 | 完善和修改计划任务书 |
22 | 产品描述书 | 一本产品描述报告 |
23 | 产品明细表 | 整车及各总成零部件明细表 |
24 | 产品爆炸图 | 整车主要总成草图 |
25 | 整车成本核算书 | 不同配置的核算书 |
26 | 总体设计有关的三维数模及二维图纸若干项 | 总布置图, 运动学校合图等 |
27 | 主要零部件选型方案及基本性能要求 | 零部件匹配计算及性能指标要求 |
28 | DFMEA设计失效分析报告 | 主要零部件系统的设计潜在失效模式及后果分析DFMEA分析 |
29 | 整车可靠性仿真分析 | 模拟整车使用路谱进行可靠性仿真和优化 |
30 | NVH振动噪声分析 | NVH振动噪声仿真分析和结构优化 |
1.1.3总体设计概述
根据“产品开发计划任务书”的规定，确认设计要求，然后, 进行总布置初步设计和计算。
总布置的基本思路为：为达到有关标准和法规的要求和设计任务书的要求使整车主要尺寸与竞争同类产品对比, 来确定设计任务书和设计要求（详见同类车型设计参数表1.1.3）。
表1.1.3类比产品分析
车型 | 车长/ mm | 车宽/mm | 车高/mm | 发动机容量/L | 最大功率 | 最大扭矩 | 最高车速 | 加速时间 |
现代Trajet | 4695 | 1840 | 1710 | 1.997 | 140ps／6000rpm | 19.0kgm／4500rpm | 172km/h | 大众宝来1.614.7s |
本田odyssey | 塞弗 | 2.254 | 150bhp／5800rpm | 240Nm／4800rpm | 180km/h | 11.2s | ||
三菱 space wagon | 4600 | 1775 | 1660 | 2.35 | 96kw/5000rpm | 210Nm/4000rpm | 175km/h | 13.4s |
东南 富利卡 | 4320 | 1710 | 1830 | 2.0 | 90kw | 167Nm | 135km/h | |
通用 GL8 | 5114 | 1847 | 1729 | 2.98 | 126/5200 | 250/4400 | 168km/h | 16s |
SAIC SH6460 | 4546 | 1710 | 1650 | 1.9 | 156.7km/h | 14.8s | ||
整车主要各总成的情况如下：
(1) 发动机传动系统的布置
发动机总成及附件的布置有几种形式: (a)前置前驱动(纵置和横置两种); (b)前置后驱动(纵置); (c)后置后驱动(纵置和横置两种); (d)中置后驱动(纵置); (d)四轮驱动(纵置和横直两种);多数布置形式的散热器及空调冷凝器布置到前舱中,其优点是发动机散热器及空调冷凝器冷却效果好,而且可以充分利用前舱空间，便于维修保养。
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