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汽车设计制造研发布置全过程

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天宇 发表于 2014-9-21 16:11:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
       其实汽车设计是一件复杂的事情,并不象其他汽车设计师在香槟和音乐的陪伴下寻找灵感那么纯粹。汽车不是单纯的艺术品,当然它要有漂亮的外表和吸引人的个性特征,同时它还得能安全可靠的行驶,这就需要整个设计过程融入各种相关的知识:车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学知识,当然更少不了诸如绘画、雕塑、色彩感等基本艺术功底。由此不难理解为什么能称得上汽车设计师的人少之又少。从脑子里的一个灵感,到最后得以实现,最简单的估算也是十几个步骤,最后无非是要得到市场的认可,性能优良的内“芯”,再加上一袭新衣包装,才是新车待嫁时。看看如何为一款新车设计“嫁衣”吧
     对于大多数人来说,对车的欣赏基本都是整车,除了性能之外,汽车的外观和内饰是人们谈论最多的话题,因为这是对一辆车最直观的印象,所谓汽车设计,简单的理解是根据一款车型的多方面要求来设计汽车的外观及内饰,使其在充分发挥性能的基础上艺术化。
    A:从脑到手:草图"
何表达。虽然计算机已经非常普及,不过对于设计师来说,最直接的方式还是拿支铅笔把脑子里的想法表现出来,这非常方便。在从脑到手的初级阶段,没必要画的很精致,简洁的线条足以记录脑海中一个个一闪而过的构思。又或者在随手勾画中得到新的灵感。
   B:初步定稿:草图+说明
    当思路比较明确以后可以绘画一张草图,这时候汽车的主体线条和大方向上的细节设计应该都有所表现,在适当的地方加进简单说明,为下一环节做准备。
   C:理念表达:汽车效果图
    当我们看到一些汽车手稿,基本上是处在汽车效果图的阶段,这主要是为了把设计师的思路和理念用更细腻的手法表现出来,加入细节描绘和色彩,通过精致的绘画表达这款车的直观感受和立体效果。这是汽车设计的重要环节之一,就好象时装设计效果图一样,将是决定模型制作的关键。有些效果图是手绘的,马克笔、色粉或者要环节之一,就好象时装设计效果图一样,将是决定模型制作的关键。有些效果图是手绘的,马克笔、色粉或者喷枪都会采用,也有设计师利用电脑绘画。效果图和最后的整车的细节未必完全相同,但是表现出来的气质却是一脉相承。
   D: 内部设计:内厢效果图
与汽车外观效果图同时出来的应该是内饰效果图,详细的描绘车内的各种细节和布局,加上必要的说明,这是未来制作模型的基础。
   E: 观感评估:1/5油泥模型
虽然历经数十年,制作油泥模型依然是汽车设计生产中的必要环节,这是一种类似橡皮泥的黏土,但是更加坚硬,成型后的细节需要用刀刮削才能完成。一般先要制作比例小的油泥模型作为提案,通常由设计师亲自操刀,大约两三个月才能最后完工。4
   F: 改进阶段:1:1油泥模型
经过对提案模型的评估,决策层会选择一个或几个设计方案制作1:1的油泥模型,因为对尺寸,细节等方面要求非常严谨,这种全尺寸模型会有专业的模型师来制作。经过不断的讨论和修改之后,就进入定案阶段。
   G: 测量阶段:三维坐标测量
使用三维坐标测量仪。将模型放在测量台上,测出它表面上足够多点的空间三维坐标,用这些数据就可以在电脑中建立三维模型。
   H 最后阶段:电脑设计把测量出的数据输入电脑,就可以开始进行三维模型的制作,未来这些数据将用于控制数控机床。
   J: 完成终于以辆成型的整车摆在眼前了,当然期间还有底盘和发动机等机械方面的设计,就此略过吧。毕竟从设计到交到消费者手中,车辆还要经历重重考验,有风洞实验,模拟碰撞实验,各种残酷路况的艰路试,实车碰撞实验
等。
汽车设计全过程概述(一)
1.制订产品开发规划
在汽车产品开始技术设计之前,必须制订产品开发规划。首先,必须确定具体的车型,就是打算生产什么样的汽车。其次是进行可行性分析,根据用户需求、市场情况、技术条件、工艺分析、成本核算等,预测产品是否符合需求,是否符合生产厂家的技术和工艺能力,是否对国民经济和企业有利。第三步是拟定汽车的初步方案,
通过绘制方案图和性能计算,选定汽车的技术规格和性能参数o-最后一步是制定出设计任务书,其中写明对汽车的形式、各个主要尺寸、主要质量指标、主要性能指标以及各个总成的形式和性能等具体要求。
产品开发的前期工作,是分析各方面的影口向因素,明确产品开发的目的和工作方向。否则,不经过周密调查研究与论证,盲目草率上马,轻则会造成产品先天不足,投产后问题成堆;重则造成产品不符合需求,在市场上滞销,带来重大损失。在产品开发的前期,企业为了进行各种研究与探讨,概念设计和概念车在近年来逐渐兴起。概念设计,是对下一代车型或未来汽车的总概念进行概括描述,确定汽车的基本参数、基本结构和基本性能的设计。概念设计同样需要研究产品的开发目的、技术水平、企业条件、目标成本、竞争能力等。概念设计可能只停留在图纸上和文件上的描述,称为“虚拟的”概念车;也可能制造出实体的样车供试验和研究。概念设计可能只是一种参考方案或技术储备,也有可能纳入正式的产品开发规划。所以概念设计只供产品开发参考,但也有可能成为正式产品开发规划的重成部分,—成为新一代车型的初步设计。
2.初步设计
汽车初步设计的主要任务是构造汽车的形状设计,主要包括如下内容:
(1)汽车总布置设计总布置设计(又称初步造型),是将汽车各个总成及其所装载的人员或货物安排在恰当的位置,以保证各总成运转相互协调、乘坐舒适和装卸方便。为了保证汽车各部分合理的相互关系,需要定出许多重要的控制尺寸。在这个阶段,需要绘制汽车的总布置图,绘出发动机、底盘各总成、驾驶操作场所、乘员和货物的具体位置以及边界形状;也包括零部件的运动(如前轮转向与跳动)范围校核。经过汽车总布置设计,就可确定
汽车的主要尺寸和基本形状。
(2)效果图是表现汽车造型效果的图画。造型设计师根据总布置设计所定出的汽车尺寸和基本形状,就可勾画出汽车的具体形象。效果图又分为构思草图和彩色效果图两种。构思草图是记录造型设计师灵感的速写画。彩色效果图是在构思草图的基础上绘制的较正规的绘画,需要正确的比例、透视关系和表达质感。彩色效果图包括外形效果图、室内效果图和局部效果图,其作用是供选型讨论和审查.效果图的表现技法多种多样:可采用铅笔、
钢笔,也可采用毛笔(水彩画或水粉画)等,而月前较流行的是混合技法——用麦克笔描画、喷笔喷染以及涂抹、遮挡等同时表现技法。只要效果良好,表现技法可不拘一格。)  
(3)制作缩小比例模型
缩小比例模型是在构架上涂敷造型泥雕塑而成。轿车缩小模型常用1:5的。比例,亦即是真车尺寸的英、美等国采用英制尺寸,模型的比例是3/80造型泥是一种油性混合物,又称油泥,在常温下有一定硬度
(比肥皂硬些),涂敷前须经烘烤。缩小比例模型是在彩色效果图的基础上更进一步表达造型构思,具有立体形比肥皂硬些),涂敷前须经烘烤。缩小比例模型是在彩色效果图的基础上更进一步表达造型构思,具有立体形象,比效果图更有真实感,要求比例严格、曲线流畅、曲面光顺。雕塑一个缩小比例汽车模型,需要从各个角度审视,反复推敲,精工细雕,因而很难在两三天内完成。
(4)召开选型讨论会
经过初步设计,绘制出一批彩色效果图和塑制出几个缩小比例模型,就可以召开选型讨论会。会议的目的是从若干个造型方案中选择出一个合适的车型方案,以便作为技术设计的依据。选型讨论会主要讨论审美问题,但也涉及结构、工艺等方面,故通常由负责人召集造型设计师、结构设计师和工艺师等参加会议。选型讨论会结束,说明选定车型的造型构思基本成熟,汽车的初步设计亦结束。
3.技术设计
技术设计包括确定汽车造型和确定汽车结构两个方面。
(1)确定汽车造型"
1)绘制胶带图。胶带图是用细窄的彩色不干胶纸带粘贴成的1:1(全尺寸)汽车整车图样,可表达零部件形状及
外形曲线。胶带图的外形曲线数据取自选定的缩小比例模型,可用来审查整车外形曲线的全貌。如发现某条曲线不美观或不符合要求,可将胶带揭起重新粘贴,直到满意为止。胶带图完成后,缩小比例模型放大的曲线又经过进一步修订。
2)绘制1:1整车外形效果图。单纯由缩小比例的绘画表达汽车的外形效果尚嫌不够,还需要绘制等大尺度(全尺寸)的彩色效果图。现代造型设计非常重视等大的尺度感。缩习、比例图样和全尺寸图样的真实感是截然不同的。打个比方,雏鸡看上去很小巧可爱,若放大5倍就显得太胖太臃肿。汽车也是一样,缩小比例模型上某些圆角或曲线看上去很小巧雅致,放大5倍后就显得笨拙臃肿。因此,汽车形状的最后确定,不能从缩小比例的图样或模型直接放大,而应经过1:1效果图和1:1模型的修正,以符合等大的尺度感和审美要求。
3)制作1:1外部模型。1:1外部模型是汽车外形定型的首要依据。根据缩小比例模型的放大数据,结合胶带图和1:1效果图的的修订情况,就可以制造1:1外部模型。这个模型是在一个带有车轮的构架上涂敷造型泥而雕塑成的。由于要用数以吨计的造型泥,并雕塑得细致、平整、光顺,所以制造一个1:1外部模型的时间很长,
通常需要几个星期。
4)制作1:1内部模型。1:1内部模型用以审视汽车内部造型效果和检验汽车内部尺寸o 1:1内部模型与1:
1外部模型同时制作,其设计和尺寸相互配合。1:1内部模型的形状、色彩、覆盖饰物的质感和纹理都应制造得十分逼真,使人具有置身于真车室内的感觉。
5)造型的审批。1:1外部模型、内部模型、效果图完成后,需要交付企业最高领导审批,使汽车最终定型。
汽车造型设计是促进汽车销路的重要竞争手段,大公司为了击败对手会采用频繁更换车型的手段,对汽车造型设计的需求就十分迫切,并在整个汽车设计过程中占有愈来愈重要的地位。
6)确定汽车结构
汽车造型审定后,就可以着手进行汽车结构设计。汽车的结构设计,是确定汽车整车、部件(总成)和零件的结构。也就是说,设计师需要考虑由哪些部件组合成整车,又由哪些零件组合成部件。零件是构成产品的最基本的、不可再分解的单元。毫无疑问,零件设计是产品设计的根基。零件设计时,首先要考虑这个零件在整个部件中的作用和要求;其次,为了满足这个要求,零件应选用什么材料和设计成什么形状;最后,零件如何与部件中其他零件相互配合和安装。按照零件所使用的材料,可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料又可分为钢铁(黑色金属)材料和有色金属材料两大类。汽车所采用的非金属材料种类繁多。钢铁是汽车上所使用的最重要的材料,占全车重量的大部分。钢铁的主要优点是强度、刚度和硬度高,耐冲击和耐高温,因而用于汽车上载荷大、高温、高速的重要零件。所谓强度高,就是这种材料可承受较大的力而不被破坏;所谓刚度高,就是这种材料可承受较大的力而变形很小。汽车的零件在工作时,有的零件承受拉力而有伸长的趋势;有的零件承受压力而有缩短的趋势;有的零件承受弯曲力矩而趋于弯曲变形;有的零件承受扭转力矩。事实上,许多汽车零件的受力比上述例子复杂得多。如汽车变速器的轴就同时承受了拉、压、弯、扭多种力。汽车零件不仅是承受静载荷,而且,由于汽车的行驶随路况变化,还要承受十分复杂的动载荷。作为设计师,必须充分考虑零件的受力情况,经过周密的计算,确保零件的强度和刚度的数值在允许的范围内。
确定汽车零件的形状,也要花费设计师许多心血。例如,发动机气缸体的形状就非常复杂,需要设计气缸和水套,考虑与气缸盖、油底壳的接合,安装曲轴、进气管、排气管和各种各样的附属设备,乃至气缸体内部细长的润滑油通道……,所有这些因素都应考虑周全,每个细节均不能遗漏。汽车车身零件的形状就更特别,既不是常见的平面或圆柱体,也不是简单的双曲面或抛物面,而是造型师根据审美要求而塑造的。在确定零件的形状
时,还需要考虑零件的制造方法,例如零件在机床上怎样装夹定位,刀具怎样加工,半成品怎样传送、堆叠等。设计师必须把所设计的汽车结构用图纸表达出来。图纸是设计师与企业中的工艺师、技工和其他人员交流
的“工程语言”。我国颁布了10多项机械制图的国家标准,规定了绘制机械产品图纸的方法。在工科院校还设置专门的课程,训练学生掌握这种标准的工程语言。图纸绘制的方法,是按照投影原理并借助于几个视图、剖面或局部放大等,把产品的立体形状和内部结构详细而清晰地表达出来。图纸应按指定的比例绘制并且写出对产品的技术要求。零件图需要详细地标注出各部分的尺寸。总成图应清楚地表达零件相互装配的关系并标注出相关的装配尺寸。设计一辆汽车,需要绘制数以千计的图纸。一些复杂的图纸,图面的长度竟达3-5m。
在设计时,设计师必须无条件地执行国家制定的有关法规和标准。对于出口的产品,还必须执行外国的标准,如ISO(国际标准化组织)、SAE(美国汽车工程师协会)、JIS(日本工业标准)、EEC(欧洲经济共同体)、ECE(欧洲经济委员会)等标准。图纸绘制成后,需要将部件和零件按照它们所属的装配关系编成“组”及其下属的“分组”号码。每个部件、每个零件及其图纸都给定一个编号,以便于对全部图纸进行管理。
汽车设计全过程概述(二)
汽车设计理论是指导汽车设计实践的;而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的<发展与进步,又使汽车设计理论得到不断的发展与提高。汽车设计技术是汽车产船设计的方法和手段,是汽车设计实践的软件与硬件。由于汽车是一种包罗了各种典型机械元件、零部件、各种金属与非金属;材料及各种机械加工工艺的典型的机械产品,因此其设计理论显然要以机械设计理论为基础,并考虑到其结构特点、使用条件的复杂多变以及大批量生产等情况。它涉及许多基础理论、专业基础理论及专业知识,例如:工程数学、工程力学、热力学与传热量生产等情况。它涉及许多基础理论、专业基础理论及专业知识,例如:工程数学、工程力学、热力学与传热学、流体力学、空气动力学、振动理论、机械制图、机械原理、机械零件、工程材料、机械强度、电工学、工业电子学、电控与微机控制技术、液压技术,液力传动汽车理论、发动机原理、汽车构造、车身美工与造型、汽车制造工艺、汽车维修等。在近百年中,汽车设计技术也经历了由经验设计发展到以科学实,验和技术分析为基础的设计阶段。20世纪60年代中期,在设计中引入电子计算机后又形成了计算机辅助设计(CAD,Computer Aided Design)等新方法,使设计逐步实现半自动化和自动化。经验设计是以已有产品的经验数据为依据,运用一些带有经验常数或安全系数的经验公式进行设计计算的一种传统的设计方法。这种设计由于缺乏精确的设计数据和科学的计算方法,使所设计的产品不是过于笨重就是可靠性差。一种新车型的开发,往往要经过设计-试制-试验-改进设计—试制—试验等二次或多次循环。反复修改图纸,完善设计后才能定型,设计周期长,质量差,消耗大。随着测试技术的发展与完善,在汽车设计过程中引进新的测试技术,和各种专用的试验设备,进行科学实验,从各.方面对产品的结构、性能和零部件的强度、寿命进行测试。同时广泛采用近代数学物理分析方法,对产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究,这样就使汽车设计发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段。电子计算机的、出现和在工程设计中的推广应用,使汽车设计技术飞跃发展1设计过程完全改观。汽车结构参数及性能参数等的优化选择与匹配,零部件的强度核算与寿命预测,产品有关方面的模拟计算或仿真分析,在计算机上进行。这种利用计算机及其外部设备进行产品设计的方法,统称为计算机辅助设计(CAD)。随着计算机在汽车设计中的推广应用,一些近代的数学物理方法和基础理论方面的新成就,在汽车设计中也日益得到广泛应用。现代汽车设计,除传统的方法和计算机辅助设计方法外,还引进了最优化设计、可靠性设计、有限元分析、计算机模拟计算或仿真分析、模态分析等现代设计<方法与分析手段,甚至还引进了雷达防撞、卫星导航、智能化电子仪表及显示系统等商新技术。在产品开发的整个过程中,产品韵先天质量、决定于设计,产品在包括原材料、锻造、使用、维<修等各方面的花费,即广义成本的70%是由设计阶段决定的。因此设计方案的修改尽可能地在产品开发的前期进行,使产品设计一次成功,避免在产品开发后期因改变设计而造成的巨大浪费。  
汽车设计的内容与特点
汽车的设计开发工作,是由根据市场调查及使用要求而制定的设计任务书开始的。
1.汽车设计的内容 -
汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。整车总体设计又称为汽车的总布置设计,其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指标的要求,并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。
2.汽车设计的特点和要求零件标准化、部件通用化和产品系列化
(1)由于汽车出产量大,品种及型号多,设计中实行零件标准化、部件通用化和产品系列化,可化生产,提高
工效,保证产品质量,降低生产成本,减少配件品种,方便维修。
(2)考虑使用条件的复杂多变
为了使所设计的汽车产品;具有竞争力,设计中就要充分考虑。其对复杂多变的使用条件出适应性。特别应
注意热带、寒带等不同的气候条件和高原、山区、丘陵、沼泽、沿海等不同的地理条件,以及燃料供应,维修能
力等不同的使用条件对汽车结构、性能、材料、附件等的特殊要求。
(3)重视汽车使用中的安全、可靠、经济与环保
汽车良好的使用性能是设计者要追求的目标,不同的汽车出使用性能也是不同的(例如:动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、舒适性、通过性以及可靠性、耐久性、维修性和对环境保护的影响性能等);而且在某些性能之间有时是相互矛盾的。因此;要在给定的使用条件下协调各使用性能的要求,优选各使用性能指标,使汽车在该使用条件下的综合使用性能达到最优。特别要重视使用中的安全、可靠、经济与环保。
(4)车身设计既重视工程要求,更注重外观造型汽车车身的外形、油漆及色彩是汽车给人们的第一个外观印象,是人们评价汽车的最直接方面,也是轿车的重.要市场竞争因素,是汽车设计非常重要的内容。车身造型既是工程设计,又是美工设计。从工程设计来看,它既要满足结构的强度要求、整车布置的匹配要求和冲压分块的工艺要求,又要适应车身的空气动力学的要求而具有最小的,空气阻力系数。从美工设计来看,它应当适应时代的特点和人们的爱好,要像对待工艺品那样进行美工设计,给人以高度美感,起到美化环境的作用。
(5)在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身质量和固定的机械设备不同,作为运输用的汽车,其自身质量直接影响其燃油经济性。和单件生产\小批量生产的产品不同。作为大批量生产的汽车,减小其自身质量可节约大量的制造材料,降低生产成本。合理地减小汽车
的自身质量,会对汽车工业和汽车运输业带来巨大的经济效益。最优化设计方法可满足这方面的设计要求。
(6)设计要在有关标准和法规的指导下进行除设计图纸的绘制与标注应按有关国家标准进行外,汽车设计还应遵守与汽车有关的一些标准与法规。中国
汽车工业标准包括与国际基本通用的汽车标准和为宏观控制汽车产品性能和质量的标准,它包括国家标准、行业标准和企业标准。汽车标准又分为强制性标准和推荐性标准。强制性标准主要有:整车尺寸限制标准、汽车安全性标准、油耗限制标准、汽车排放物限制标准及噪声标准。为使我国汽车产品进入世界市场设计时也应考虑到国
际标准化组织汽车专业委员会(ISO/TC22)制订的一些标准和美国标准协会标准(ANSl)、美国汽车工程师学会(SAE)标准、日本工业标准(JIS)、日本汽车标准组织(JASO)标准、日本汽车车身工业协会标准(JABIA)、日本汽车轮胎标准(JATMA)、日本汽车用品工业协会标准(JARP)、日本蓄电池工业协准(SBA)以及欧洲经济委员会(ECE)、欧洲经济共同体(EEC)所制订的汽车法规。
(7)汽车设计是考虑人机工程、交通工程、制造工程、运营工程、管理工程的系统工程: `汽车是由人来驾驶和乘坐的,因此其设计必须考虑这种人车关系,即操纵要方便、乘坐要舒适。汽车是一种交通工具,其设计必须符合交通工程的要求。
汽车设计的设计过程
其任务是选定设计目标,并制定产品设计工作方针及设计原则。
2.总体方案设计
其任务是根据领导决策所选定的目标,及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想提出整车设想,因此又被称力概念设计或构思设计。
3.绘制总布置草图
其任务是确定整车主要尺寸、质量参数与性能指标以及各总成的基本型式。,
4.车身造型设计及绘制车身布置)
其任务是绘制不同外形、方向、色彩的车身外形图;制作相应造型的l:5整车模型;从中选优后再制作1:5或1:1的精确模型。
5.编写设计任务书
其内容包括:任务来源、设计原则和设计依据;产品的用途及使用条件;汽车型号、承载容量、布置形式及主要技术指标和参数,包括空车及满载下的整车尺寸、轴荷及性能参数,有关的可靠性指标及环保指标等;各总成及部件的结构形式和特性参数;标准化、通用化、系列化水平及变型方案,拟采用的新技术、新结构、新装备、新材料和新工艺,维修、及其方便性的要求,续驶里程;生产规划、设备条件及预期制造成本和技术经济预测等。有时也加入与国内外同类型汽车技术性能的分析和对比等。有的还附有汽车总布置方案草图及车身外形方案图。
6.汽车的总布置设计
其任务是根据汽车总体布置及整车性能,提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求;协调整车与总成间、相关总成间、总成与有关部件间的布置关系和参数匹配关系,使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求出整车参数和性能指:
(1)绘制汽车总布置图;
(2)根据总布置设计确定的整车参数和性能指标,提出对各总成和部件的设计要求;
(3)绘制转向车轮跳动等有关部分的运动图;
(4)确定有关总成和部件支承的型式、结构参数与特性等;
(5)确定各总成的质心位置,核算汽车空载和满载时韵轴荷分配及整车质心高度;
(6)耕作模型进行布置空间的校核,通常制作1:1的车身内、外模型来检查驾驶操作及上下车的方便性、视野范围、乘坐空间及舒适性等;
(7)汽车总成、部件及零件韵选型与设计;
(8)设计图纸的工艺审查及必要的修改;
(9)绘制汽车总装配图;
(10)试制、试验、修改与定型。
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wangxiaoweirty 发表于 2015-8-17 20:40:15 | 显示全部楼层
内容好多,有图就好了!!
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ogxrz 发表于 2016-1-1 15:48:57 | 显示全部楼层
顶.支持,路过!
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