汽车现代设计理论与方法
现代汽车设计与理论方法
摘要：据美国国家公路交通安全管理局的统计，虽然夜间行车在整个公路交通中只占1/4，但发生的死亡事故却占了1/2。
而由于夜间视线不良所造成的事故占了70%。
尽管这些年来汽车照明技术取得了不小的进步，但夜间行车的风险仍比白天大得多。
在这背景下，车载红外夜视辅助驾驶系统应运而生。
车载红外夜视辅助驾驶系统，其诞生要追溯到20世纪50年代，不过最早用作军事用途，如安装在坦克、装甲车、雷达车等作战车辆上，后来才逐渐由军用转向民用。
随着科学技术的发展与应用，人们的生活节奏加快，夜间行车已不可避免。
与安全气囊和ABS等这类辅助驾驶系统只有在发生紧急情况下才起到作用相比，汽车夜视辅助驾驶系统可以提前5s提醒驾驶员即将可能要发生危险，为驾驶员争取反应时间，从而能够避免悲剧发生。
关键字：夜间行车，夜视辅助系统，车载红外线1汽车夜视辅助系统有调查显示，一半以上的交通事故发生在夜间及天气不好的情况下，主要是因为驾车的视线比较差，汽车的速度比较高引起的。
尤其是夜间在没有路灯和照明不良的路段行驶，受汽车大灯照射距离的限制，夜间行车有很大的安全隐患。
特别是现在人们生活节奏加快，远距离出行很频繁，节假日为了尽快和家人团聚不得不连夜赶回家。
但是，夜间行车由于视线不良，稍不留神就容易出交通事故，所以比白天行车更加注意力集中。
长距离夜间行驶，在神经绷紧的状态下很容易疲劳，这也是夜间事故频发的原因之一。
在这种背景下，车载红外夜视辅助驾驶系统应运而生。
装配该系统的汽车，犹如拥有一双洞察黑夜的双眼，从此让黑夜和恶劣天气下的行车不在危机四伏。
极大地提高了行车安全系数，降低事故的发生概率。
汽车夜视辅助系统，顾名思义，是汽车在夜间行车时，帮助驾驶人提前识别危险的系统。
夜视辅助系统利用红外线技术能将黑暗变得如同白昼，使驾驶员在晚上看的更远更清楚。
夜视辅助系统由两部分组成，一部分是红外线摄像机，另一部分是光显示屏。
在自然界中，只要是高于—273℃的物体都会辐射出红外线，红外热成像技术正式利用了这一原理。
现代设计理论与方法（最终版）
现代设计理论与方法（最终版）现代设计理论与方法(最终版)现代设计目标：缩短产品设计周期；提高产品质量；降低生产成本。
T缩短产品设计周期Q--提高产品质量C--降低其成本2、传统设计法特点：静态的、经验的、手工式的、（近似计算）现代设计法特点：动态的、科学的、计算机化的、（精确计算）3、现代设计理论与方法的发展分为：（1)直觉设计阶段（2)经验设计阶段（3)半理论半经验设计阶段（4)现代设计阶段4、系统－执行特定功能而达到特定目的，相互联系，相互作用的元素。
具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。
5、系统化设计的特征：由上而下、由总到细。
基本方法：系统的分析和综合。
6、黑箱法定义：把系统看成是一个不透明的，不知其内部结构的“黑箱”，在不打开黑箱的前提下，利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的信息联系,了解其功能的一种方法。
根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。
7、系统化设计的步骤：8、评价的目标内容：（1)技术评价目标可行性，创造性，可靠性（2)经济评价目标成本，利润，市场潜力（3）社会评价目标社会效益和影响9、技术-经济评价法（a)技术价Wt :Wt=(Piqi)/Pmax （Pi-各技术评分值；qi-加权系数；Pmax-最高分值5分或10分）（b)经济价Ww：Ww=Hi/H=0、7Hz/H （Hi-理想成本；H-实际成本）（c)技术-经济综合评价：均值法：W=（Wt+Ww)/2 双曲线法：W= (Wt、Ww )10、产品价值 V=F/C ( F-功能 C-成本)11、寿命周期成本（要会画出它的曲线图，并做分析）C=C1+C2 C1-生产成本 C2-使用成本12、提高V途径（分5种情况讨论）F ↑ /C → =V ↑ 功能F → /C ↓ =V ↑ 成本F ↑ /C ↓ =V ↑ 功能、成本F ↑↑ /C ↑ =V ↑ 功能F ↓ /C ↓↓ =V ↑ 成本第二章机械优化设计1、优化设计的数学模型统一形式描述：min f(x)x=[x1,x2,………xn]T s、t、gi(x)<=0 i=1,2,3…mhj(x)=o j=1,2,……n(p（k）s（k） x（k）第K步迭代点α（k）第K步迭步长 s（k）第K步迭代方向3、终止准则：（1）点距准则：(2)下降准则：(3）梯度准则：4、一维搜索方法: 对一维（也称一元或单变量）目标函数f(x)寻求其最优解x*的过得程称为一维优化，所使用的方法称为一维优化方法。
现代汽车造型设计分析
四、现代汽车造型设计案例分析
以某款新型电动车的造型设计为例，该车的设计理念是“未来主义”和“极 简主义”的结合。在设计过程中，设计师运用了大量的曲线和流畅的线条来塑造 车身的形态，以表达出电动车的环保、速度和现代化等特点。在车灯设计上，运 用了LED矩阵大灯和流线型的日间行车灯，既提高了照明效果，又增加了车辆的 科技感。在颜色选择上，采用了深空灰和白色两种颜色，以表达出车辆的高科技 感和简约风格。
2、智能化驾驶：智能化驾驶技术也将成为未来汽车发展的趋势之一。未来 汽车的造型设计将更加注重对于智能化驾驶的表达，例如通过车身线条和设计源自 优化来提高车辆的自动驾驶性能等。
3、个性化需求：随着消费者对于车辆需求的多样化，未来汽车造型设计将 更加注重个性化元素的融入。例如通过定制化的颜色、内饰和外观来满足消费者 对于个性化需求的追求。
4、颜色设计：颜色是汽车造型设计中的重要元素之一，其设计直接影响到 整车的视觉效果和品牌形象。现代汽车颜色设计注重个性化、品牌识别度以及市 场接受度等元素，如鲜艳的颜色、金属漆等都得到了广泛的应用。
三、现代汽车造型设计手法
1、曲线运用：曲线是汽车造型设计中最重要的元素之一，通过巧妙地运用 曲线，可以创造出更加流畅、动感的汽车造型。例如，运用流线型设计可以使汽 车在行驶过程中减小风阻，提高燃油经济性。
然而，该车也存在一些不足之处。例如，由于过于追求流线型设计，导致车 辆在高速行驶时稳定性有所不足。此外，虽然车灯设计极具科技感，但在夜间照 明效果还有待提高。
五、现代汽车造型设计发展趋势
1、新能源驱动：随着环保意识的不断提高和新能源技术的不断发展，新能 源汽车将成为未来汽车市场的主导。因此，未来汽车造型设计将更加注重对于新 能源技术的融合和表达。
汽车现代设计方法—优化设计
由n个设计变量为坐标所组成的实空间称作设
计空间。记作 Rn
优化设计的数学模型
二、约束条件
1、什么是约束条件？ 一个可行设计必须满足某些限制条件，这些限制条件
称为约束条件，简称约束。 根据性能要求而提
2、（约1束）的按分工类程问题不中针出约对的束性限的能制性要条质求件可，以对分设为计： 性能约束 变量的取值范围加以限制 的约束
优化设计的数学模型
4、优化问题按约束条件分类
无约束优化问题
约束优化问题
在没有限制的条件下
，对设计变量求目标函 数的极小点。
在可行域内，对设 计变量求目标函数的极 小点。
优化设计的数学模型
三、目标函数
价1设、目计什标方么函案是数的目是好标用坏函来，数使记？设作计F得(x以) 优化的函这数函极由何两，数大于特种用-化目F点形它(等标x)？式可价函极有以于数小评目F化(标x，)
2、目标函数有两种表达形式 目标函数极小化 F(x)min
故我们只讨论极小 化的最优化问题。
目标函数极大化 F(x) max 3、目标函数的作用
目标函数的值是评价设计方案优劣的标准。
最优化设计就是要在可行域D集合内寻求一个最优点X* ， 使目标函数值为最优，通常为最小值，亦即
F( X *) min F( X ), X D Rn
的，所以要考虑优化问题解的收敛性及迭代过程的终 止条件。
1、迭代的收敛性
指某种迭代程序产生的序列{xk (k=0,1,2,…)}收敛
于 lim xk1 x相*邻两个设计
k
点的距离已达 两迭代点的坐标
2、通常采用的终止到准充则分小
分量之差
（1）点距准则
解析法 理论上
现代设计理论与方法第7章反求工程设计
验证和评估。
反求工程设计的流程
1 2
数据采集
利用测量、扫描等技术手段获取产品实物数据。
数据处理
对采集的数据进行预处理、降噪、拼接等操作， 得到完整、准确的数据。
3
逆向建模
利用反求工程软件进行逆向建模，生成三维模型。
反求工程设计的流程
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设计需求和创意， 进行产品的创新设计。
03 反求工程设计的方法与流 程
反求工程设计的方法
逆向建模
通过测量和扫描等手段获取产品实 物数据，然后利用反求工程软件进
行逆向建模，生成三维模型。
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设 计需求和创意，进行产品的创 新设计。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优 化等方面的设计，提高产品的 性能和品质。
快速原型制造
现代设计理论与方法第7章反求工 程设计
目录
• 反求工程设计概述 • 反求工程设计的基本原理 • 反求工程设计的方法与流程 • 反求工程设计案例分析 • 反求工程设计的挑战与展望
01 反求工程设计概述
反求工程设计的定义与特点
反求工程设计的定义
反求工程设计是指通过分析、研究已有的产品或模型，获 取其设计参数、设计思想和制造技术，进而开发出相似或 新的产品的一种设计方法。
快速原型制造
利用快速原型制造技术，将设计模型转化为 实物模型，进行验证和评估。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优化等方面的设 计，提高产品的性能和品质。
设计评估与改进
对实物模型进行测试和评估，根据评估结果 进行设计改进和优化。
反求工程设计的软件工具
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法涵盖了多个领域，包括工程设计、外观设计、内饰设计、材料选择等方面。
以下是现代汽车的一般设计流程：
1.市场调查：该阶段会通过市场调查，收集消费者对于车型、样式、动力、价格、功能和安全等方面的反馈，以帮助设计者确定新车型的方向和目标市场。
2.概念设计：该阶段由设计师通过手绘或计算机辅助设计软件，创建能够代表新车型的外观设计草图，以满足市场需求和新技术的要求。
3.三维建模：该阶段设计团队会将概念设计转换为三维立体模型，针对测量、材料和生产的限制进行调整和优化。
4.原型制作：该阶段会制作一些实物样机，与汽车厂工程师和技术专家一起对设计进行调整和验证，进行相应的技术测试。
5.生产制造：生产部门会根据原型图，生产零部件和生产线进行排布，生产出汽车。
6.销售和市场营销：该阶段是新车型上市前的最后一步，汽车厂商会通过市场营销手段来进行宣传、销售和推广，使市场更好地了解新车型。
总之，现代汽车的设计方法是非常综合的，需要整个设计团队的专业技能，以确定车型，并为客户提供最佳的汽车体验。
现代汽车设计方法第三章
二、优化设计一般过程
机械优化设计的一般过程与传统设计方法有所 不同，它是以计算机自动设计选优为其基本特 征的，其过程分为四个阶段。
（1）工程设计问题的提出 （2）建立数学模型 （3）选择优化方法 （4）得出最优设计方案
三、机械优化设计的技术经济效果
近十几年来机械优化设计研究的发展情况表明， 优化设计已愈来愈多地应用于产品设计中．如 零部件的优化设计、机构的优化设计、工艺装 备基本参数的优化设计等，而且取得了显著的 经济效果。
4．优化问题的数学模型
在数学模型的建立中，一方面要应用有关专业 知识，使数学模型能较真实地反映实际的设计 问题，另一方面也要进行必要的简化，避免因 模型过于复杂而难于求解或使计算机工作量增 大。
下面举一个例子来说明建立数学模型的方 法和步骤：
要用薄钢板制造一个体积为20m3的货箱，由 于运输装卸要求其长度不小于4m，不大于7m， 为了使耗费的钢板最少并减轻质量，应该如何 选取货箱的长x1、宽x2 、高x3 ？
Hale Waihona Puke 促进最优化技术迅速发展的主要原因是：
（1）近代科技与生产发展的需要 （2）电子计算机的飞速发展为最优化技术提供了有力的手段 但是，优化设计目前尚未获得广泛的应用，这是因为它不像分析
方法那样，通常总是能够保证有解存在，并且保证解是稳定的。 在优化设计中，即使是原理上能满足约束条件的解，也不能保证 它一定存在，更不用说保证最优解的存在了。就是存在最优解， 因为数值解法往往对初始值十分敏感，有时要经过大量计算和多 次迭代才能收敛，所以，在客观上就存在一个用它所获得的直接 经济效益是否合适的问题。尽管如此，优化方法的社会效益确实 是明显的，它还在继续发展，以寻求既获得稳定解而又快速收敛 的方法。
第10章 汽车现代设计方法
CAD技术在汽车行业中的应用
——汽车行业是最早应用CAD技术的领域之一； ——目前，国外的汽车大约每4年进行一次换代，而新的 乘用车产品的开发周期已缩短至两三年，汽车的每次换 代都力求提高汽车的各项性能指标，使外形美观，增加 新功能，适应有关排气、噪声、安全、燃料消耗等各种 规定指标，应用CAD技术可以有效地解决这类问题。
数字汽车造型设计 数字汽车人机工程学分析
1.人体尺寸和人体模型 2.人体的姿势与布置
3.人体的操纵范围
4.人眼的视觉和视野范围
5.人体头部位置包络线
数字汽车车身设计
10.3 现代设计技术
1.优化设计方法
运用数学方法和系统工程方法对产品结构和性能 进行分析、决策，以获取最优解的设计方法。
优化设计与可靠性设计、模糊设计等方法相结合， 可形成许多新的优化设计方法。
展设计工作的时空维度。
6.反求工程
此种设计方法以先进产品的实物或软件（程 序、图样、文件资料等）作为研究对象，综合运 用现代工程设计的相关理论和方法，进行解剖、 分析和研究，进而开发出同类的先进产品。
7.绿色设计
将产品与环境看作一个系统，充分考虑产品
及其制造系统的，会当水击三千里！
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第10章 汽车现代设计方法
10.1 概述
10.2 数字汽车车身设计 10.3 主要的现代设计方法
10.1 概述
为保证设计质量、加快设计速度、避免和减 少设计失误，并适应科学技术发展的要求，使设 计工作现代化，引发了“现代设计方法”的研究。 设计方法可理解为：设计中的一般过程及解 决具体设计问题的方法、手段。前者可认为是战 略问题，后者是战术问题。 现代设计技术
现代设计技术是根据产品功能要求及市场竞争要素 如质量、成本、服务、环保等方面的要求，综合运用现 代科学技术，通过设计开发人员科学、规范以及创造性 的工作，产生载有相应的文字、数据、图形等信息的技 术文件，制定用于产品制造的设计方案。
现代汽车设计理念和技术创新研究
现代汽车设计理念和技术创新研究一、引言随着人们生活水平和经济水平的提高，汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具之一。
而作为汽车的制造者，汽车设计理念和技术创新水平的提高也变得尤为重要。
本文将主要探讨现代汽车设计理念和技术创新研究的相关问题。
二、国内外汽车设计理念的发展汽车设计理念包括整车造型、车辆空气动力学、座椅舒适性等方面。
在国内和国外，汽车设计理念的发展历程各不相同。
1、国外汽车设计理念的发展早在20世纪初，汽车造型设计已经呈现出不同的风格。
20世纪50年代，欧洲车型逐渐被美国车型所取代。
但是在20世纪70年代以后，欧洲的汽车设计理念又重新占据了主导地位。
现代汽车设计理念的发展也是基于传统车型的改良和突破。
2、国内汽车设计理念的发展中国的汽车设计起步较晚，到20世纪60、70年代才有了国产汽车的设计制造。
但是由于产业链不完善，技术人才不足等因素，中国的汽车设计在形态等方面还比较单一，整车造型上相对较为保守。
三、现代汽车技术创新研究1、动力总成技术在国内，汽车生产厂家越来越注重动力总成技术的研究和开发，力求提高汽车动力性能、降低油耗和排放等。
2、智能化汽车控制技术智能化汽车控制技术是指通过计算机、网络通信等多种技术手段将汽车智能化，使汽车能够实现无人驾驶、智能导航、远程诊断等功能。
3、汽车轻量化技术轻量化技术是指通过优化材料、减少汽车质量等方式降低车辆重量，从而提高汽车的燃油效率和行车性能。
四、结论如今，人们的生活离不开汽车，汽车成为重要的工具。
而在汽车制造业中，汽车设计理念和技术创新研究已成为行业内不可缺少的一部分。
随着中国汽车工业本土创新能力的提高，相信中国汽车在未来的发展中也会和国际汽车同步发展。
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法现代汽车的设计方法是一个复杂而综合性的过程，它涉及到多个方面，包括外观设计、车身结构设计、动力系统设计、内饰设计、人机工程学设计等等。
现代汽车的设计方法主要可分为以下几个步骤：1. 市场调研：在设计一款新车型之前，汽车设计师需要进行市场调研，了解消费者的需求和喜好。
这样可以使设计师更好地把握市场需求和潮流趋势，确保设计的产品能够满足消费者的需求。
2. 概念设计：在进行市场调研后，设计师会进行概念设计，包括外观造型、车身结构、车辆比例等。
概念设计是一个创意过程，设计师需要将市场需求和自己的创意相结合，形成独特而富有吸引力的设计方案。
3. 造型设计：在概念设计确定后，设计师会进行具体的造型设计。
这一过程涉及到外观线条的塑造、曲线的修饰、细节的雕琢等。
设计师需要运用各种设计软件和工具，如CAD、CAM等，来实现设计图纸的绘制和模型的制作。
4. 工程设计：在完成造型设计后，设计师需要进行工程设计，包括车身结构设计、动力系统设计、底盘设计等。
这一步骤需要考虑到安全性、可靠性、乘坐舒适性等方面的要求。
设计师需要与工程师紧密合作，确保设计方案的可行性。
5. 内饰设计：在设计过程中，内饰设计也是非常重要的一环。
内饰设计需要考虑到人机工程学、乘坐舒适性、功能性等方面的要求。
设计师需要和工程师、人机工程学专家等密切合作，确保内饰设计与整车设计相协调。
6. 原型制作：在设计方案确定后，设计师会制作原型车或3D打印模型。
通过原型的制作，设计师可以更好地了解设计方案的实际效果，并进行调整和改进。
原型制作是设计过程中的一个关键环节。
7. 试制和测试：在原型制作完成后，设计师会进行试制和测试。
这一步骤涉及到车辆性能测试、安全性测试等，以确保设计方案的可靠性和安全性。
8. 生产准备：在设计方案得到验证和完善后，设计师需要进行生产准备。
这一步骤涉及到工艺设计、生产工艺准备、供应链管理等。
设计师需要和工程师、生产经理等密切合作，确保设计方案能够顺利投入生产。
《车辆现代设计理论与方法》-太原理工硕士作业
1.自从汽车问世以来，车辆的设计方法经历了变革，请论述你对车辆现代化设计及其本质的理解，给出传统设计和现代化设计间的区别。
（30分）答：现代设计方法是在传统方法的基础上，不断吸收现代理论、方法和技术以及相邻学科最新成就发展起来的。
所以现代设计和传统设计并不是相互对立甚至割裂的，而是对传统是、设计方法的继承和发展。
总的来说，设计方法的区别主要体现在以下几点：设计手段计算机化、设计范畴扩展、设计制造一体化、设计过程智能化、多种手段综合应用、设计寻求最优化、重视产品宜人性、强调产品环保性。
回顾机械设计发展简史，不难发现传统的设计学只是机械学，主要研究运动学，动力学，强度，断裂，摩擦等问题。
而现代设计方法可以描述为以满足应市产品的质量、性能、时间、成本/价格综合效益最优为目的，以计算机辅助设计技术为主体，以知识为依托，以多种科学方法及技术为手段，研究、改进、创造产品活动过程所用到的技术群体的总称。
从以上对于现代设计方法的定义可以看出：现代设计技术有以下两个明显特点：（1）现代设计技术是多学科交叉融合的产物。
就目前现代设计技术所涉及的理论、方法的范畴来看，可以认为它是由现代设计方法学、计算机辅助设计技术、试验设计技术等多种学科的交叉与融合。
而其中每一个具体的设计技术，同样也是若干学科的交叉与融合。
例如计算机辅助设计可以看作是数学建模、计算机软件和硬件技术、工程图学等的有机结合；模糊优化设计是模糊方法与优化技术的结合等等。
在这个现代设计技术群体各学科之间既相对独立又相互联系、相互渗透。
根据设计对象与任务的不同，以及设计各个阶段的特点，宜采用其中某些适宜的、有效的方法和技术，以解决设计中的总体和各个具体问题。
（2）现代设计是传统设计技术的继承、延伸和发展。
从传统设计发展至现代设计，都有着时序性、继承性，并在一定时间和一定的对象中它们共存于一体。
例如，传统的运动学、动力学、机构学、结构力学、强度理论等基本原理与方法是现代设计技术的数学建模及许多分支学科（如可靠性设计、疲劳设计、防断裂设计、健壮设计等）的基础；另外，许多现代设计技术与方法是在吸收了传统设计技术中的思想、观点、方法之精华而发展起来的，如系统设计、功能设计、模块化设计、优化设计、并行设计等。
汽车现代设计理论与方法
汽车现代设计理论与方法汽车现代设计理论与方法试题答案1、用结构框图表示并行工程的一般步骤，列出每一步中涉及到的关键技术。
（1）并行工程的产品开发工程：（2）并行工程的运行模式：（3）并行工程（ce）的关键技术：①多功能内置产品开发团队；②产品开发的过程建模；③产品生命周期数字化建模；④产品数字管理；⑤质量功能配置；⑥面向x的设计；⑦并行工程集成框架。
2、详述动态设计包含的主要内容，动态设计过程使用的建模方式就是什么？主要内容：所谓“动态设计”是指机械结构和机器系统的动态性能在其图纸的设计阶段就应得到充分考虑，整个设计过程实质上是运用动态分析技术、借助计算机分析、计算机辅助设计和仿真来实现的，达到缩短设计周期、提高设计效率和设计水平的目的。
机械系统的动态特性就是指机械系统本身的固有频率、阻尼特性和对应于各阶固有频率的振型以及机械在动载荷促进作用下的积极响应。
机械系统动态设计的主要包含两个方面：１）创建一个切合实际的机械系统动态力学模型，从而为展开机械系统动态力学特性分析提供更多条件；２）挑选有效率的机械系统动态优化设计方法，以赢得一个具备较好的机械系统动态性能的产品结构设计方案。
机械系统的建模方法分为两大类：理论建模法、实验建模法。
(1)理论建模法按机械系统相同而使用相同的技巧，因而存有多种方法（通常主要使用有限元方法和传达矩阵法）；(2)实验建模法是指对机械系统（实物或模型）进行激振（输入），通过测量与计算获得表达机械系统动态特性的参数（输出），再利用这些动态特性参数，经过分析与处理建立系统的数。
3、什么就是平稳设计？平稳设计中主要牵涉了哪些模型和方法？稳健性设计①起源：这种新的设计概念认为：使用最昂贵的高等级、一致性最好的元器件并不一定能组装出稳健性最好的整机，成本最高，并不一定质量最好。
产品抗干扰能力的强弱主要取决于各种设计参数（因素）的搭配。
设计参数搭配不同，输出性能的波动大小不同，平均值也不同。
现代汽车车身设计技术课件(完整篇)
现代汽车车身设计技术课件第一部分：引言汽车车身设计是汽车工业中至关重要的一环，它不仅关系到汽车的外观美感，还直接影响到汽车的空气动力学性能、安全性能和舒适性。
随着科技的进步和消费者需求的不断变化，现代汽车车身设计技术也在不断发展和创新。
本课件将带您深入了解现代汽车车身设计技术，包括设计理念、设计流程、材料选择、制造工艺等方面的内容。
一、设计理念现代汽车车身设计强调以人为中心，注重用户体验和情感共鸣。
设计师们通过研究消费者的需求和喜好，结合汽车品牌的特点和定位，创造出符合时代潮流和审美趋势的车身造型。
同时，设计师们还注重车身设计的创新性和可持续性，力求在满足功能需求的同时，实现环保和节能的目标。
二、设计流程1. 市场调研：了解消费者的需求和喜好，分析竞争对手的产品特点，为车身设计提供依据。
2. 概念设计：根据市场调研结果，设计师们提出初步的设计方案，包括车身造型、颜色、材质等方面的构思。
3. 详细设计：在概念设计的基础上，设计师们对车身各个部分进行详细设计，包括车身结构、车门、车窗、车灯等。
4. 工程设计：工程师们根据详细设计图纸，进行车身结构的强度和刚度分析，确保车身的安全性能。
5. 制造工艺设计：根据工程设计图纸，设计师们制定车身制造的工艺流程，包括冲压、焊接、涂装等环节。
6. 试制和验证：根据制造工艺设计，制造出实车样品，进行各项性能测试和验证，确保设计目标的实现。
三、材料选择现代汽车车身设计在选择材料时，需要考虑材料的强度、刚度、轻量化、耐腐蚀性、可回收性等多个方面的因素。
常用的车身材料包括钢材、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等。
设计师们根据车身各个部位的功能需求，选择合适的材料，以实现最佳的性能和成本平衡。
四、制造工艺现代汽车车身制造工艺包括冲压、焊接、涂装等环节。
冲压工艺用于制造车身的外覆盖件，如车门、车顶、翼子板等；焊接工艺用于将各个冲压件焊接成完整的车身结构；涂装工艺用于提高车身的耐腐蚀性和美观性。
现代汽车设计方法概论
现代汽车设计方法概论计算机学院张洋100610892012年4月23日一、汽车概述1、汽车工业的发展汽车诞生于德国、成长于法国、成熟于美国、发展于欧洲、挑战于日本。
1886年德国人奔茨和戴姆勒发明了汽车后，在欧洲出现了一些生产汽车的公司。
最早成立的汽车公司有德国的奔驰公司、戴母勒公司、法国的标致公司、雷诺公司、英国的奥斯汀公司、意大利的菲亚特公司等，欧洲是汽车工业的摇篮。
德国人发明了汽车，而促进汽车发展的是法国人。
1891年法国人阿尔芒•标致对汽车结构进行了重新设计：发动机前置，后轮驱动，脱离了马车式的设计思路，奠定了传动系的基本构造，汽车制造也从德国移向了法国。
但手工生产，追求豪华，成本高，限制了汽车工业的发展。
●第一次变革（成熟于美国）1903年，亨利•福特汽车公司成立。
1908年推出了大众化的T型车，使家庭轿车的梦想成为现实，在长达20年的T型车生产期间，T型车被称为“运载整个世界”的工具。
1913年福特汽车公司在汽车城底特律市建成了世界上第一条汽车装配流水线，使T 型车成为大批量生产的开端，1915年，福特汽车公司的产量占美国各公司总产量的70％，而德、英、法等欧洲各国的汽车总产量也不过是美国汽车产量的5％。
1908年美国通用汽车公司成立。
由于亨利•福特不注重T型车的改进，使其显得单调、简陋。
1927年带有豪华饰件的通用公司的雪佛兰型汽车赢得了人们的普遍欢迎，击败了独霸世界汽车市场20年的福特T型汽车，使其最终退出了汽车舞台。
●第二次变革（发展于欧洲）欧洲人不甘心美国汽车一统天下，但又无法在规模和价格上与美国竞争，因此，采用了：1、品种多样化利用自己的技术优势，针对美国车型单一、体积庞大、油耗高等弱点开发了多姿多彩的新产品，如发动机前置前驱动，发动机后置后驱动，承载式车身，微型节油车等，尽量适应不同的道路条件、个人爱好等要求，与美国汽车公司抗衡。
2、取消欧盟各国关税20世纪50年代末至60年代初，欧盟取消各国关税，各国汽车可在欧洲自由销售，多样化的设计一下子变成了最大优势，世界工业重心一下子由美国移向西欧。
现代汽车车身设计方法综述
现代车身设计方法综述作为汽车的更新换代关键之一，车身的更新换代显得尤为重要。
只要稍微留意一下,就会发现五颜六色，个性化的汽车越来越多。
可见，车身作为汽车工业中一个最年轻而又发展迅速的分支，对销售和用户心理有着极其重要的影响。
经历了汽车工业的起步时期，汽车车身采用外形制作工艺粗糙，各曲面的拼接随意性很大的马车车箱形式；一战和二战后，汽车车身外形设计得到了汽车工程师的重视，开始考虑空气阻力、审美学等，并把人体工程学、风洞实验应用到车身设计中，汽车真正成为科学和艺术的结合。
在20世纪70年代末以来，随着计算机软硬件技术的迅速发展，出现了专门的二维/三维辅助设计/工程软件，汽车设计迈入了数字化时代，汽车车身设计业步入了现代化设计阶段。
在车身现代化设计过程中，大量使用计算机辅助设计软件（CA TIA、PRO/E、UG等）建立车身的数学模型，并在计算机上进行结构设计、结构分析、有限元分析、外观设计、内饰件设计、虚拟碰撞检测、虚拟装配等工作。
一、在现代车身设计方法中，一般的流程图如右：1、市场调研，确定整车风格即使计算机再先进，也不能自动追踪当前的产品流行风格，不能了解现在高节奏生活下消费者的喜好，这就要求进行周密的市场调研，了解消费者多产品的需求。
设计师在市场调研的基础上，激发个人和团队的灵感来定位整车风格。
2、制作效果图在绘制效果图阶段，可手工绘制也可利用计算机辅助软件绘制，具体根据设计师个人情况而定，但使用计算机绘制可更快捷地构建车身数字模型并使修改工作更方便。
而使用手工绘制再制作缩比例模型和1:1主模型，再以三坐标扫描或激光扫描的方式在计算机中构建车身数字模型，这是更常用的一种方法，因为以这种方式制作模型更能直观地表达出设计师的风格理念。
这实际上就是一个逆向设计的过程。
简单地说，逆向工程就是指将已有的产品模型转化为计算机中的数字化工程设计模型的过程，相当于是一种仿制，具有开发周期短、设计精度较高、便于进行结构设计/ 分析等优点，在车身设计过程中应用很广泛。
北京现代汽车造型设计理念
北京现代汽车造型设计理念北京现代汽车造型设计理念一、简约流畅北京现代汽车注重简约流畅的设计风格。
简约风格强调简洁、清晰的线条和形状，不过分装饰，突出实用性和功能性。
流畅的设计则追求动感和流线的美感，给人以动感和速度感。
二、科技感北京现代汽车注重科技感的设计元素，通过运用先进的材料、工艺和技术来打造具有科技感的汽车外观。
这不仅体现在外形上，还体现在内饰、灯光、仪表盘等细节上。
科技感的设计使得北京现代汽车能够给人一种现代、先进的感觉。
三、品质感北京现代汽车注重品质感的设计理念。
品质感是通过高质量的材料、精细的工艺和优秀的装配来体现的。
北京现代汽车的颜色搭配、内饰材料、品质感的零部件等方面都力求达到高品质的标准，给人以舒适、高档的感觉。
四、个性化北京现代汽车注重个性化的设计风格。
个性化的设计可以满足不同消费者的个性化需求，给消费者带来独特和独特的驾驶体验。
北京现代汽车在外观设计、内饰设计、配置选择等方面都提供了多样化的选择，以满足不同消费者的个性化需求。
五、环保节能北京现代汽车注重环保节能的设计理念。
环保节能是当今社会的重要话题，汽车作为重要的污染源和能耗大户，其设计也要尽量减少污染和能耗。
北京现代汽车在引入新技术、采用轻量化材料、提高动力系统效率等方面都做出努力，以减少对环境的影响。
六、安全感北京现代汽车注重安全感的设计理念。
汽车作为一种交通工具，安全是第一要义。
北京现代汽车在设计上注重提高车辆的安全性能，如采用先进的碰撞测试技术、搭载多项主动安全和被动安全系统等。
安全感的设计给消费者带来信任和放心。
总之，北京现代汽车造型设计理念注重简约流畅、科技感、品质感、个性化、环保节能和安全感。
这些设计理念的融入使得北京现代汽车的产品具备了时尚、现代、安全、环保等特点，满足消费者对汽车外观和内饰的不同需求，提升了北京现代汽车的市场竞争力。
车辆现代设计方法
面饰工艺规程
各种制造、装配、
设
效果图、检验标准 造型、装饰、检 各种工艺学
计
技术文件
验等方法
造型工艺文件
试制 商
品 化
修改
批量生产
第三节 车辆的现代设计
车辆的现代设计方法
(1) 车辆计算机辅助设计CAD; (2) 车辆计算机辅助工程CAE; (3) 车辆优化设计; (4) 车辆可靠性设计; (5) 车辆性能的计算机仿真; (6) 车辆噪声分析及设计; (7) 车辆动态设计。 现代的汽车设计方法并不是各自孤立的，它们既有自己的优势， 又互相渗透，在汽车设计的技术领域中发挥着各自的重要作用。
1.产品规划阶段：决策开发新产 品，为新技术系统设定技术 过程和边界，明确设计任务。
2.原理方案设计阶段：新产品的 功能原理设计。
3.技术设计阶段：新产品最优原 理具体化。
4.施工设计阶段：技术设计的结 果变成施工的技术文件。
第二节 机械产品设计
产品设计一般进程
阶段
步骤
方法
信息集约（技术造型） 产品设计任务
第三节 车辆现代设计
计算机辅助工程CAE
主要内容 目前在汽车设计中，有限元方法普遍地应用于车架和车身的强
度计算、车架和车身的振动特性分析、车身的结构动态特性对车 内噪声的影响分析等。
在发动机的曲轴和连杆、变速器的壳体和齿轮、车桥的壳体 和齿轮、转向系的转向节臂、悬架系的钢板弹簧和导向装置、车 轮的轮辋、制动系的制动毂和制动盘等一些形状复杂的重要零部 件的应力和变形计算中，有限元方法也提供了有力的设计手段。
评价决策方法
系统工程学 形态学 创造学
思维心理学 决策论 模糊数学
第二节 机械产品设计
汽车设计课件：现代汽车设计方法-
应变
应力
节点力
1
12.5 有限元分析法
• 12.5.2 有限元法的分析過程
有限元方法的推導方法有三種：直接法、變分法和加 權餘數法。下麵以直接法為例，說明單元剛度矩陣的推導 過程。
(1) 選擇位移函數 (2) 單元應變運算式
由位移插值函數可導出用單元節點位移表示的單元應 變運算式。應變 可表示為
B e
1
12.5 有限元分析法
• 12.5.2 有限元法的分析過程
• 1. 結構離散化
把實際結構劃分為若干單元，使力學模型變成離散模 型，以代替原來的結構。
• 2. 單元分析
結構離散化之後，進行單元的力學分析，建立各單元
的節點位移和節點之間的關係式。以導出“單元剛度矩
陣”。
虚功方程
节点位移
弹性力学
基本几何方程
• 12.3.2 優化問題的數學模型
• 1．建立數學模型的概念 在汽車的優化設計中，所謂建立數學模型，是指根據
設計對象的要求，運用力學、機械設計的基礎知識和汽車 方面的專業知識，推導出一系列方程式或方程組。
1
12.3 汽車優化設計
• 12.3.2 優化問題的數學模型
• 2．建立數學模型的內容 (1) 設計變數 設計變數是在優化過程中需要不斷進行修改、調整、 一直處於變化狀態的變數。 設計變數可用向量的形式表示：x [x1 x2 ... ... xn ]， 它形成一個設計空間。設計空間的每一個向量就代表一個 設計，即設計空間的一個點就是一個設計。
1
12.4 汽車機構動態仿真
• 12.4.1 仿真概念
仿真是對所研究和設計系統的模型進行試驗的過程。 機械系統的仿真模型可以是一組表示力、結構尺寸和強度 等相互關係的數學方程式。
现代设计理论与方法 (吴军 ,郑离云)
一、Carsim/Trucksim软件介绍MSC（Mechanical Simulation Corporation）成立于1996年,脱离于国际著名的科研机构UMTRI（密歇根大学交通运输研究所），主要创始人是国际知名的车辆动力学专家Thomas D. Gillespie，Michael Sayers和Steve Hann。
CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。
CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。
CarSim软件的主要功能如下：适用于以下车型的建模仿真：轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV；可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性；可以通过软件如MATLAB，Excel等进行绘图和分析；可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果；包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率谱分析模块；程序稳定可靠；CarSim软件可以扩展为CarSim RT, CarSim RT 是实时车辆模型，提供与一些硬件实时系统的接口，可联合进行HIL仿真；先进的事件处理技术，实现复杂工况的仿真；友好的图形用户界面，可快速方便实现建模仿真；提供多种车型的建模数据库；可实现用户自定义变量的仿真结果输出；可实现与simulink的相互调用；多种仿真工况的批运行功能；中型到重型的卡车，客车和挂车动力学特性的仿真和分析。
使用方便软件的所有组成部分都由一个图形用户界面来控制。
用户通过点击“RunMath Model”来进行仿真。
通过点击“Animate”按钮可以以三维动画形式观察仿真的结果。
点击“Plot”按钮可以察看仿真结果曲线。
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汽车现代设计理论与方法试题答案
1、用结构框图表示并行工程的一般步骤,列出每一步中涉及到的关键技术。
(1)并行工程的产品开发工程:
(2)并行工程的运行模式:
(3)并行工程(CE)的关键技术:
①多功能集成产品开发团队;
②产品开发的过程建模;
③产品生命周期数字化建模;
④产品数字管理;
⑤质量功能配置;
⑥面向X的设计;
⑦并行工程集成框架。
2、简述动态设计包括的主要内容,动态设计过程采用的建模方式就是什么？
主要内容:
所谓“动态设计”就是指机械结构与机器系统的动态性能在其图纸的设计阶段就应得到充分考虑,整个设计过程实质上就是运用动态分析技术、借助计算机分析、计算机辅助设计与仿真来实现的,达到缩短设计周期、提高设计效率与设计水平的目的。
机械系统的动态特性就是指机械系统本身的固有频率、阻尼特性与对应于各阶固有频率的振型以及机械在动载荷作用下的响应。
机械系统动态设计的主要包括两个方面:
１)建立一个切合实际的机械系统动态力学模型,从而为进行机械系统动态力学特性分析提供条件;
２)选择有效的机械系统动态优化设计方法,以获得一个具有良好的机械系统动态性能的产品结构设计方案。
机械系统的建模方法分为两大类:理论建模法、实验建模法。
(1) 理论建模法按机械系统不同而采用不同的技巧,因而有多种方法(一般主要采用有限元方法与传递矩阵法);
(2)实验建模法就是指对机械系统(实物或模型)进行激振(输入),通过测量与计算获得表达机械系统动态特性的参数(输出),再利用这些动态特性参数,经过分析与处理建立系统的数。
3、什么就是稳健设计？稳健设计中主要涉及了哪些模型与方法？
稳健性设计
①起源:这种新的设计概念认为:使用最昂贵的高等级、一致性最好的元器件并不一定能组装出稳健性最好的整机,成本最高,并不一定质量最好。
产品抗干扰能力的强弱主要取决于各种设计参数(因素)的搭配。
设计参数搭配不同,输出性能的波动大小不同,平均值也不同。
②目的:稳健设计的目的在于,使所设计的产品质量稳定、波动小,使生产过程对
各种噪声不敏感。
在产品设计过程中,利用质量、成本、效益的函数关系,在低成本的条件下开发出高质量的产品。
③设计思想:把产品的稳健性设计到产品与制造过程中,通过控制源头质量来抵
御大量的下游生产或顾客使用中的噪声或不可控因素的干扰。
数学模型或方法:
稳健性设计包括三个阶段:解决问题、解决方案、应用价值。
系统设计就是基础,参数设计就是核心,容差设计就是为满足其经济性。
其中主要采用正交表及统计等模型方法。
例如:
4、简述绿色设计的主要内容及其关键技术,举例说明绿色设计在汽车领域的应用。
(1)所谓绿色设计,就是减轻环境污染或减少原材料、自然资源使用的技术、工艺或产品的总称。
绿色设计就就是以绿色技术为原则所进行的产品设计。
绿色设计的主要内容:①绿色产品的描述与建模②绿色设计的材料选择与管理③产品的可拆卸性设计④产品的可回收性设计⑤绿色产品的成本分析⑥绿色设计数据
(2)关键技术:绿色设计的关键技术包括以下几个方面:
①绿色产品评价体系、方法的研究;
②绿色设计模型的建立;
③绿色设计数据资料的收集整理与数据库的建立;
④绿色设计方法的系统研究及知识库的建立。
(3)答案合理、结合实例即可。
5、有限元前处理过程包括哪些主要内容？
（1）有限元前处理主要包括:①实体建模:现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模、类似于CAD,ANSYS以数学的方式表达结构的几何形状,用于在里面填充节点与单元,还可以在几何模型边界上方便地施加载荷、但就是,几何实体模型并不参与有限元分析、所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上(节点或单元上)进行求解、由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分②参数化建模③体素库及布尔运算④拖拉、施转、拷贝、蒙皮、倒角等圆形前处理操作⑤多种自动网格划分工具,自动进行单元形态,求解精度检查及修正⑥自由/映射网格划分,智能网格划分,自适应网格划分等方法对模型进行网格划分⑦复杂几何体Sweep映射网格生成及六面体向四面体自动过渡网络:金字塔形,边界层网格划分⑧在几何模型或FE模型上加载:点载荷,分布载荷,体载荷,函数载荷等。
（2）概括来讲,有限元前处理主要包括:实体建模→模型修复与简化→网格划分→网格质量控制→模型约束设置→模型装配接触及求解方法的定义等。
6、结合实例论述汽车整体技术的发展方向及趋势。
主要趋势为智能化、人性化、绿色化、汽车电子安全性等方面,答案不唯一,结合实例言之有理即可。