汽車總布置設(shè)計(jì)

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1、汽車總布置設(shè)計(jì) 汽車總布置設(shè)計(jì)2011年03月03日星期四16：11 汽車總布置設(shè)計(jì) 汽車整車開發(fā)過程是一個(gè)包含造型設(shè)計(jì)(包含油泥模型設(shè)計(jì))、總布置設(shè)計(jì)、車身設(shè)計(jì)、底盤設(shè)計(jì)、內(nèi)飾和附件設(shè)計(jì)以及試制和試驗(yàn)等內(nèi)容的復(fù)雜工作，這些設(shè)計(jì)過程盡管在時(shí)間上存在先后順序，但是也重疊進(jìn)行，并行工作?？偛贾迷O(shè)計(jì)師，高屋建瓴地站在整車開發(fā)的起點(diǎn)，全盤控制和協(xié)調(diào)整個(gè)汽車產(chǎn)品開發(fā)過程，是汽車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。只有把握整車開發(fā)的各個(gè)過程和內(nèi)容，采用并行工程的思想積極組織和協(xié)調(diào)整個(gè)項(xiàng)目組成員，才能如質(zhì)如量地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 并行工程能將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，在產(chǎn)品開發(fā)的早期

2、階段全面考慮產(chǎn)品生命周期的各種因素，力爭(zhēng)使產(chǎn)品開發(fā)能夠一次獲得成功。它戰(zhàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造全過程的高度，打破傳統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)帶來的部門分割和封閉的觀念，強(qiáng)調(diào)參與者協(xié)同工作的效應(yīng)，重構(gòu)產(chǎn)品開發(fā)過程。而總布置設(shè)計(jì)就是要充分發(fā)揮這種協(xié)同工作和整合工作的組織作用，統(tǒng)領(lǐng)其他部門。 在汽車開發(fā)整體流程中，總布置持續(xù)整個(gè)過程。作為汽車設(shè)計(jì)全過程的協(xié)調(diào)和監(jiān)控機(jī)制，它逐漸確定設(shè)計(jì)硬點(diǎn)，直至最后的精確裝配，保證所有車身和底盤以及內(nèi)飾件之間的相互配合關(guān)系。 從汽車造型效果圖設(shè)計(jì)開始，總布置就必須針對(duì)客戶提出的需求，收集競(jìng)爭(zhēng)車型，提供汽車造型的總體設(shè)計(jì)參數(shù)，如總長(zhǎng)、總寬、總高、軸距、輪距、車輪大小、接近角、離去角。造

3、型師則按照相關(guān)信息進(jìn)行造型效果圖的制作。 當(dāng)效果圖評(píng)審?fù)ㄟ^后，便開始油泥模型的制作。通常油泥模型師除了要參考造型效果圖和與造型師進(jìn)行交流外，還必須嚴(yán)格遵守來自總布置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵線圖或膠帶圖。而膠帶圖和關(guān)鍵線圖均是利用上述總體參數(shù)，并參考同類車型的外部輪廓和內(nèi)部空間完成的總體參數(shù)控制線圖，它是油泥模型師用來制作卡板，實(shí)現(xiàn)模型總體參數(shù)控制的重要工具。 油泥模型評(píng)審?fù)ㄟ^后，就可以進(jìn)行車身的逆向和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了。與此同時(shí)，底盤工作也已經(jīng)開始。要追求快速開發(fā)的效率，自然是利用已有的底盤平臺(tái)進(jìn)行變型設(shè)計(jì)?？偛贾酶鶕?jù)整車的要求，對(duì)底盤零部件空間的位置和形狀提出要求，并進(jìn)行一定的計(jì)算和匹配。底盤設(shè)計(jì)組則可以利用

4、這些硬點(diǎn)進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)；車身設(shè)計(jì)主要根據(jù)整車設(shè)計(jì)的剛度和設(shè)計(jì)要求，以及相關(guān)零件如發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件，底盤零部件的要求設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙、行李箱和車身結(jié)構(gòu)；內(nèi)飾的設(shè)計(jì)也需要根據(jù)總布置人機(jī)工程(包括可操縱范圍校核、視野范圍校核和舒適性等)要求，進(jìn)行相應(yīng)的造型設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 對(duì)于整車設(shè)計(jì)，零部件的配套是重要的一環(huán)，總布置要考慮多種零部件的代替方案以及各種方案的可行性分析，并與零部件配套廠家進(jìn)行緊密的交流與合作，最后實(shí)現(xiàn)車身模具、附件、底盤零部件的配套，為進(jìn)一步完善數(shù)模打下基礎(chǔ)。同時(shí)，總布置設(shè)計(jì)還是與客戶方案交流的窗口，能將產(chǎn)品的成本和結(jié)構(gòu)的工藝性有效地結(jié)合在一起。 總之，總布置設(shè)計(jì)在整車整個(gè)開發(fā)過程中

5、起著舉足輕重的作用，只有利用并行工程的思想，才能搞好各個(gè)子項(xiàng)目組的協(xié)調(diào)工作，縮短開發(fā)周期，提高工作效率，提高產(chǎn)品開發(fā)的成功率。 汽車設(shè)計(jì)的規(guī)劃和向?qū)В嚎偛贾迷O(shè)計(jì) 在汽車開發(fā)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)書確定之后，總布置設(shè)計(jì)(Layout Design或Packaging)的工作就正式開始了。汽車總布置設(shè)計(jì)是通過對(duì)整車設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃來確立車身、底盤、動(dòng)力總成等系統(tǒng)之間的配置關(guān)系、重量、法規(guī)和整車的性能指標(biāo)。 總布置設(shè)計(jì)首先是確定設(shè)計(jì)硬點(diǎn)(Hardpoint)。設(shè)計(jì)硬點(diǎn)是將底盤、車身以及其它零部件之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，通過基本的線、面和基準(zhǔn)點(diǎn)，以及控制結(jié)構(gòu)和參數(shù)來表達(dá)。在主要設(shè)計(jì)硬點(diǎn)確立以后，造型、車身、底盤等

6、設(shè)計(jì)就有了共同參照的依據(jù)和遵循的規(guī)范，各個(gè)子項(xiàng)目分頭展開。 整車總布置設(shè)計(jì)將各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和非運(yùn)動(dòng)部件的關(guān)系有機(jī)的協(xié)調(diào)，避免零部件之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)干涉。例如,輪胎跳動(dòng)與輪罩包絡(luò)圖，懸架跳動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)干涉校核，轉(zhuǎn)向梯形校核等等。 在整車設(shè)計(jì)中，人機(jī)工程學(xué)和舒適性設(shè)計(jì)是總布置設(shè)計(jì)必須要校核滿足的條件。例如，人體模型設(shè)計(jì)，駕駛員視野校核，上車舒適性校核，駕駛員可操作性校核，汽車座椅和頭枕校核，前后雨刮器校核，眼橢圓和頭廓包絡(luò)線校核等。 整車的總布置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)整車性能計(jì)算和仿真，進(jìn)行整車性能匹配和系統(tǒng)優(yōu)化。例如，制動(dòng)力匹配，碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模擬，動(dòng)力性能計(jì)算，燃油經(jīng)濟(jì)性能分析，操縱穩(wěn)定性計(jì)算，平順性

7、能計(jì)算，前后懸架剛度和阻尼匹配計(jì)算和分析，整車可靠性仿真分析，NVH(振動(dòng)、噪聲和舒適性)分析等 總布置設(shè)計(jì)通過確定關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)參數(shù)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)選型。在設(shè)計(jì)選型上，設(shè)計(jì)公司通過和相關(guān)廠家合作，確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選型，懸架設(shè)計(jì)與選型，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的選型，電噴和排放系統(tǒng)的匹配，安全帶與安全氣囊選型和仿真等。 總布置設(shè)計(jì)使整車的項(xiàng)目分組管理和協(xié)同開發(fā)(Concurrent Engineering)成為可能，讓汽車設(shè)計(jì)在一個(gè)科學(xué)、計(jì)劃和合理的條件下進(jìn)行。早期的汽車總布置設(shè)計(jì)，采用二維總布置圖紙來發(fā)布。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在進(jìn)入上世紀(jì)90年中期，三維發(fā)布的總布置設(shè)計(jì)已經(jīng)被一些國(guó)外先進(jìn)的汽車公司開

8、始采用并逐漸被推廣。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上提高了布置和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和精度。 目前，國(guó)內(nèi)的整車總布置設(shè)計(jì)，與底盤及動(dòng)力系統(tǒng)的狀況相似，設(shè)計(jì)和匹配試驗(yàn)的能力和發(fā)達(dá)的國(guó)家比較，還有一定的差距。建立在成熟底盤基礎(chǔ)上進(jìn)行的車身造型設(shè)計(jì)和改型設(shè)計(jì)，是目前絕大多數(shù)汽車公司普遍所采用的開發(fā)方式。這種開發(fā)的模式，使汽車設(shè)計(jì)的安全和穩(wěn)定性得到保證，同時(shí)大大縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。 總布置作為汽車設(shè)計(jì)的主線，在汽車的開發(fā)過程中扮演著總設(shè)計(jì)師的角色，它的主要作用如下： 1、市場(chǎng)調(diào)研和情報(bào)收集； 2、整車的總體布置設(shè)計(jì)； 3、確定整車的設(shè)計(jì)硬點(diǎn)和設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)； 4、整車的所有運(yùn)動(dòng)部件的

9、運(yùn)動(dòng)干涉檢查； 5、整車的人機(jī)工程設(shè)計(jì)和舒適性法規(guī)的校核與優(yōu)化； 6、整車的性能計(jì)算和仿真：實(shí)現(xiàn)整車性能匹配和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整車的主要性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)； 7、對(duì)整車數(shù)模進(jìn)行全數(shù)字化裝配檢查，并協(xié)調(diào)各部門設(shè)計(jì)優(yōu)化； 8、協(xié)調(diào)各部門進(jìn)行整車試制和對(duì)樣車進(jìn)行法規(guī)要求的性能試驗(yàn)。 整車總布置設(shè)計(jì)流程 我們?cè)趯?duì)一輛"全新整車進(jìn)行總體布置設(shè)計(jì)"和一輛"整車局部改型設(shè)計(jì)布置"時(shí)，往往采用不同的方法。 以下我們探討一下全新整車總體設(shè)計(jì)布置方法。 首先，總布置設(shè)計(jì)人員要確定整車設(shè)計(jì)思想，即明確設(shè)計(jì)任務(wù)書。在總體設(shè)計(jì)過程中，需要先確定整車主要尺寸參數(shù)、主要性能參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)以及各系統(tǒng)總成基本型式

10、，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎型號(hào)等等。這些屬于初步的布置與方案設(shè)計(jì)階段，即Layout階段。隨著設(shè)計(jì)工作進(jìn)行到車身零部件逐步選定或設(shè)計(jì)逐步完成階段就進(jìn)入精細(xì)設(shè)計(jì)階段，即所謂的精確布置與虛擬裝配檢查階段，即packaging階段。 初步確定這些參數(shù)是進(jìn)行整車總布置設(shè)計(jì)的首要工作。這些尺寸和參數(shù)的確定不可能靠精確的公式計(jì)算出，一般根據(jù)新產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃和性能要求,在大量的市場(chǎng)車型調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析工作的基礎(chǔ)上，參考國(guó)內(nèi)外同類車型，選擇相應(yīng)的樣車作為初步確定參數(shù)的依據(jù)。同時(shí)還應(yīng)注意所確定的參數(shù)要符合各種法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。 然后，根據(jù)總布置設(shè)計(jì)的基本尺寸和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，由造型設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出各種汽車外形效果圖和模型，然后確

11、定汽車的車內(nèi)設(shè)施設(shè)計(jì)。選定最佳方案后，再交總體設(shè)計(jì)師進(jìn)行整車總體布置設(shè)計(jì)，確定整車總體參數(shù)后，進(jìn)行油泥造型，定稿后再由總布置設(shè)計(jì)師進(jìn)行整車總體詳細(xì)布置設(shè)計(jì)。 整車總體設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)主要包括：總長(zhǎng)、總寬、總高；軸距、前懸、后懸、輪距(前輪、后輪)；離去角、接近角、最小離地間隙等。一般來說，隨著總體設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，其車身上的主要尺寸參數(shù)也可初步確定。隨著整車總體設(shè)計(jì)參數(shù)和車身主要尺寸參數(shù)的確定，其它尺寸參數(shù)應(yīng)在布置設(shè)計(jì)中逐步具體化，并使其滿足主要尺寸的要求；反之，初步確定的整車及車身主要尺寸參數(shù)在布置設(shè)計(jì)的不斷深化中又能得到反復(fù)修正，以致最終被確定出來。 整車總布置確立了汽車的長(zhǎng)、寬、高、軸距、

12、輪距等的控制尺寸，軸荷分配范圍以及水箱、動(dòng)力總成、前后橋、傳動(dòng)軸和車輪等的輪廓尺寸和位置等后，再參考同類車型有關(guān)數(shù)據(jù)作為借鑒。設(shè)計(jì)人員即可初步確定前懸和后懸的長(zhǎng)度、前后風(fēng)窗位置和角度、發(fā)動(dòng)機(jī)罩高度、地板平面高度、前圍板位置、座椅布置、內(nèi)部空間控制尺寸、方向盤位置角度和操縱機(jī)構(gòu)及踏板的相互位置等。 總之，總布置設(shè)計(jì)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置、懸架機(jī)構(gòu)等總成，電器設(shè)備，油箱、備胎等部件、車身內(nèi)飾總成和部件等的所在位置，以及車身室內(nèi)空間大小、行李箱尺寸和車身主要技術(shù)參數(shù)，在滿足車身造型要求下進(jìn)行設(shè)計(jì)確定的過程。 其最終目的就是要在有限的車身外形尺寸內(nèi)布置所有的總成和部件，并獲得最大的室內(nèi)空間，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 整車總布置有著與車身、底盤相互制約、相互協(xié)調(diào)的關(guān)系。往往需要反復(fù)交叉進(jìn)行。這種協(xié)調(diào)工作需要設(shè)計(jì)者的智慧和經(jīng)驗(yàn)。在這個(gè)過程中，往往有很大一部分精力和時(shí)間都花費(fèi)在修正數(shù)據(jù)的工作上，這就需要整個(gè)設(shè)計(jì)組把先期的準(zhǔn)備工作要做細(xì)。 由于現(xiàn)今的很大一部分設(shè)計(jì)是在原有參考車型的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)的，即使是開發(fā)一種全新車型，也不是重新設(shè)計(jì)所有部件，而是大量地采用延用件以降低成本、減少風(fēng)險(xiǎn)。但是為了使產(chǎn)品以新的形象出現(xiàn)在用戶面前，車身件往往需要重新設(shè)計(jì)，并對(duì)已知發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤部件的參數(shù)進(jìn)行整車總布置。 因此，我們總布置在設(shè)計(jì)方法中綜合了兩種設(shè)計(jì)思想，即底盤及車身同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì) ?