1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
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（1）现代汽车车身设计内容
车身结构设计 车身总布置设计 汽车造型设计 碰撞安全性设计 轻量化设计
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
（2）现代汽车车身设计方法
1）设计可行性有限元分析 用有限元方法进行车身计算。首先要把汽车车身转换为有限元计算模型。即把
车身抽象为一组由力学元件构成的模型，在尽可能如实反映车身结构主要力学特性 的前提下，力求用较少的单元和简单的单元形式，给出车身载荷的数学描述，即模 型化。具体方法详见第7章。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
3）优化设计 首先将设计问题按优化设计所规定的格式建立数学模型，选择合适的优化方法及计
算机程序，然后再通过计算机，自动获得最优设计方案。优化设计方法很多，最常用 的是车身结构优化设计，即在给定约束条件下，按某种目标（如重量最轻、成本最低、 刚度最大等）求出最好的设计方案。
度发挥设计师的创造性，将更加注重综合性设计、人性化设计，使汽车车身设计 逐步走向完美。
第1章 车身概论
感谢观看
然后，在具体的车身结构设计同步工程中，进行进一步细化和控制，既避免了后期 由于成本或质量问题而推翻原有设计开发方案，大大降低了项目整体风险，也能保 证在性能、成本和质量等方面具有综合竞争优势。当然，这对整个设计开发体系也 提出了更高要求。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
3. 现代汽车车身设计内容与方法
（6） 生产准备
生产准备主要完成制造确认和批量生产确认工作。经过几轮产品试制和试验 后，设计最终冻结，产品的生产准备开始全面启动。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
实际上，不同车身的开发流程并不是完全相同的，那么有什么差异呢？下面通过案例进 行分析比较。
案例分析
资料表明，目前国内汽车主机厂都建有统一数据库，并大量采用计算机和网络技术，但 由于开发条件的局限性，车身设计开发主要偏重于制造规划的同步工程，车身成本、质 量等关键控制点要等到车身设计数据完全冻结后再进行控制。
一旦车身成本和质量超过预定要求，很可能要把已冻结的设计推翻，返回概念设 计从头开始，造成开发周期延长。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
业务流程再造(BPR)后的车身开发流程
市场调研
车身概念 设计
制造同步 工程目标
设计
车身成本 设计
车身质ห้องสมุดไป่ตู้ 设计
车身结构 设计
制造同步 工程控制
现代轿车的车身概念设计可概括为以车身产品策划为依据，将造型概念和工程结构 有机结合，将创意转化为方案的实现过程。关于概念车，前面已讲述。
第6章 车身结构碰撞安全性
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
（3）技术设计
技术设计是在汽车造型评审通过并冻结后进行的结构方面详细的设计工作。技术 设计包括三维结构设计和二维零件图设计两大方面。
比如建立承载式客车车身骨架及顶盖蒙皮的有限元分析模型，并完成车身结构的参 数优化设计。将车身结构总体积作为优化目标函数，以车身骨架主要型材的截面参数 为设计变量，选择整车扭转刚度及车身低阶固有频率等构成约束条件，优化后对车身 强度和刚度进行校核，以检验优化结果的合理性，确保客车在性能满足要求的前提下 减轻车身自重。
第1章 车身概论
《汽车车身结构与设计》
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
1. 现代汽车开发流程
当前在日趋激烈的竞争中，汽车必须拥有较高的技术含量、上乘的质量且符合法规、 环保要求，按照市场期望的价格投放市场，且具有优秀的产品服务质量，才能真正成 为市场的优势产品。为保障汽车企业具有持久的竞争力，需要合理安排整车开发流程。
车身开发流程可归纳为产品策划、概念设计、技术设计、产品试制、样车试验 和生产准备等几个阶段。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
车身开发流程个阶段内容
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
（1）产品策划
产品策划包括开发调研、立项决策、技术方案、材料应用、工艺分析以及产品的 二次开发等，需要策划团队协作完成 。
1.4 现代汽车车身设计技术及发展趋势
现代汽车车身设计主要技术： 数字化车身设计技术 计算机辅助造型技术 计算机辅助分析技术 虚拟现实技术 空气动力学模拟 计算机技术在车身设计中的应用越来越多，车身设计的整个过程最终可完全在计
算机上实现。 未来汽车车身设计，将在设计师掌握广泛基础知识和高新科技的基础上，最大限
产品策划中的一项重要基础工作是产品对标。根据用户要求和市场调研情况，在 新产品开发初步定位的基础上，确定目标车型和竞争对手车型，对产品进行产品行销、 技术含量、开发目标及产品模块等方面的对比评估和定位。在对标分析的基础上形成 完整的开发建议书和产品描述报告。
（2）概念设计
概念设计是对未来汽车的总体概念进行概括性描述，属于设计的前期工作，包括车 身总布置、车身造型和结构可行性研究三大内容。
优化设计在车身上的应用详见第7章。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
任何新车型的开发或改型设计，其车身都要重新设计，而车身设计又是 决定车型开发成败的关键因素之一。因此，汽车制造公司都非常重视车身设 计，不断扩大设计队伍，增加资金投入，充分应用先进的设计技术和手段。
第1章 车身概论
整车开发流程是指一辆汽车从概念设计经过产品设计、工程设计及制造，最后转化 为商品的整个过程中各业务部门责任和活动的描述。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
整车开发流程主要包括产品管理、概念开发、批量开发、批量准备和批量管理等几个 阶段。其中包含几个环节：产品规划启动 PPS(Product Planning Start)、项目决策 PE(Projekt Entscheidung)、启动认可 LA(Launch Approve)、市场投放 ME(Market Einfuehrung)、终止生产 EOP( End Of Production)。
第6章 车身结构碰撞安全性
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
（5）车身试验
根据试验对象不同，车身试验分为整车试验、白车身试验、系统 试验和零部 件试验；
根据试验对象的制造状态不同，车身试验分为A样车试验、B样车试验和C样 车试验；
根据试验目的不同，车身试验可分为性能试验和可靠性试验。 试验类型不同，试验项目数量、依据、规范和评价标准也不完全相同。
产品管理 PPS 概念开发 PE 批量开发 LF 批量准备 ME 批量管理 EOP
好的流程：把“合适”的产品，在“合适”的时间，以“合适”的价格投放市场。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
2. 现代汽车车身开发流程
汽车的更新换代、改型改装、产品促销等在很大程度上取决于车身，所以汽车 产品开发在很大程度上取决于车身开发。
某车身开发流程
市场 调研
车身 概念 设计
车身 结构 设计
制造 同步 工程
车身 成本 分析
车身 试制 试验
车身 质量 优化
车身 批量 生产
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
车身工程师设计时只考虑性能和制造工艺要求，不仅容易造成设计性能过剩，且 成本很难控制。同时没有质保等相关人员和供应商的同步介入，无法及时获得优 化改进意见，质量很难保证。
车身成本 控制
车身质量 控制
车身试制 试验
车身质量 优化
车身批量 生产
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
从图中可以看出，车身成本及质量设计与控制与性能及时间控制同步进行。在车身 概念设计阶段，组建跨系统的产品开发小组，对车身主要性能、成本和质量目标等 进行同步定义和评估，并选择能满足上述综合目标的供应商参与同步工程，在总体 最优情况下锁定概念设计。
车身三维结构设计需要确定系统、部件总成和零件结构，而二维零件设计是产品设 计的基础。
设计时，必须无条件执行国家有关法规和标准。
（4）产品试制
一项设计优良的汽车其最终投产离不开高技术含量的试制过程。车身试制一般包 括设计试制、试验试制和生产前试制；根据产品材料和工艺不同，车身试制分为白 车身试制和内外饰件试制两大类。通过试制以实现所应达到的各项性能指标、车身 造型、结构合理性等。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
2）设计可靠性分析 由于车身结构受载复杂，为保证车身结构设计的可靠性，通常需要对车身强 度、刚度和模态进行可靠性分析。例如，建立轿车车身三维模型后，将材料属性、 结构尺寸、外载荷等作为随机输入变量，将最大应力、最大位移值等作为输出变 量，利用软件对典型工况下车身强度和刚度可靠性进行分析，通过分析可以确定 哪些变量对车身结构强度和刚度影响较大，主要失效元有哪些，再与实际进行比 较，从而可以为今后车身设计、优化、缩短开发周期、降低开发成本等提供借鉴。 具体可靠性理论与方法可参阅有关文献。
车身结构设计 车身总布置设计 汽车造型设计 碰撞安全性设计 轻量化设计
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
（2）现代汽车车身设计方法
1）设计可行性有限元分析 用有限元方法进行车身计算。首先要把汽车车身转换为有限元计算模型。即把
车身抽象为一组由力学元件构成的模型，在尽可能如实反映车身结构主要力学特性 的前提下，力求用较少的单元和简单的单元形式，给出车身载荷的数学描述，即模 型化。具体方法详见第7章。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
3）优化设计 首先将设计问题按优化设计所规定的格式建立数学模型，选择合适的优化方法及计
算机程序，然后再通过计算机，自动获得最优设计方案。优化设计方法很多，最常用 的是车身结构优化设计，即在给定约束条件下，按某种目标（如重量最轻、成本最低、 刚度最大等）求出最好的设计方案。
度发挥设计师的创造性，将更加注重综合性设计、人性化设计，使汽车车身设计 逐步走向完美。
第1章 车身概论
感谢观看
然后，在具体的车身结构设计同步工程中，进行进一步细化和控制，既避免了后期 由于成本或质量问题而推翻原有设计开发方案，大大降低了项目整体风险，也能保 证在性能、成本和质量等方面具有综合竞争优势。当然，这对整个设计开发体系也 提出了更高要求。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
3. 现代汽车车身设计内容与方法
（6） 生产准备
生产准备主要完成制造确认和批量生产确认工作。经过几轮产品试制和试验 后，设计最终冻结，产品的生产准备开始全面启动。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
实际上，不同车身的开发流程并不是完全相同的，那么有什么差异呢？下面通过案例进 行分析比较。
案例分析
资料表明，目前国内汽车主机厂都建有统一数据库，并大量采用计算机和网络技术，但 由于开发条件的局限性，车身设计开发主要偏重于制造规划的同步工程，车身成本、质 量等关键控制点要等到车身设计数据完全冻结后再进行控制。
一旦车身成本和质量超过预定要求，很可能要把已冻结的设计推翻，返回概念设 计从头开始，造成开发周期延长。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
业务流程再造(BPR)后的车身开发流程
市场调研
车身概念 设计
制造同步 工程目标
设计
车身成本 设计
车身质ห้องสมุดไป่ตู้ 设计
车身结构 设计
制造同步 工程控制
现代轿车的车身概念设计可概括为以车身产品策划为依据，将造型概念和工程结构 有机结合，将创意转化为方案的实现过程。关于概念车，前面已讲述。
第6章 车身结构碰撞安全性
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
（3）技术设计
技术设计是在汽车造型评审通过并冻结后进行的结构方面详细的设计工作。技术 设计包括三维结构设计和二维零件图设计两大方面。
比如建立承载式客车车身骨架及顶盖蒙皮的有限元分析模型，并完成车身结构的参 数优化设计。将车身结构总体积作为优化目标函数，以车身骨架主要型材的截面参数 为设计变量，选择整车扭转刚度及车身低阶固有频率等构成约束条件，优化后对车身 强度和刚度进行校核，以检验优化结果的合理性，确保客车在性能满足要求的前提下 减轻车身自重。
第1章 车身概论
《汽车车身结构与设计》
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
1. 现代汽车开发流程
当前在日趋激烈的竞争中，汽车必须拥有较高的技术含量、上乘的质量且符合法规、 环保要求，按照市场期望的价格投放市场，且具有优秀的产品服务质量，才能真正成 为市场的优势产品。为保障汽车企业具有持久的竞争力，需要合理安排整车开发流程。
车身开发流程可归纳为产品策划、概念设计、技术设计、产品试制、样车试验 和生产准备等几个阶段。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
车身开发流程个阶段内容
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
（1）产品策划
产品策划包括开发调研、立项决策、技术方案、材料应用、工艺分析以及产品的 二次开发等，需要策划团队协作完成 。
1.4 现代汽车车身设计技术及发展趋势
现代汽车车身设计主要技术： 数字化车身设计技术 计算机辅助造型技术 计算机辅助分析技术 虚拟现实技术 空气动力学模拟 计算机技术在车身设计中的应用越来越多，车身设计的整个过程最终可完全在计
算机上实现。 未来汽车车身设计，将在设计师掌握广泛基础知识和高新科技的基础上，最大限
产品策划中的一项重要基础工作是产品对标。根据用户要求和市场调研情况，在 新产品开发初步定位的基础上，确定目标车型和竞争对手车型，对产品进行产品行销、 技术含量、开发目标及产品模块等方面的对比评估和定位。在对标分析的基础上形成 完整的开发建议书和产品描述报告。
（2）概念设计
概念设计是对未来汽车的总体概念进行概括性描述，属于设计的前期工作，包括车 身总布置、车身造型和结构可行性研究三大内容。
优化设计在车身上的应用详见第7章。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
任何新车型的开发或改型设计，其车身都要重新设计，而车身设计又是 决定车型开发成败的关键因素之一。因此，汽车制造公司都非常重视车身设 计，不断扩大设计队伍，增加资金投入，充分应用先进的设计技术和手段。
第1章 车身概论
整车开发流程是指一辆汽车从概念设计经过产品设计、工程设计及制造，最后转化 为商品的整个过程中各业务部门责任和活动的描述。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
整车开发流程主要包括产品管理、概念开发、批量开发、批量准备和批量管理等几个 阶段。其中包含几个环节：产品规划启动 PPS(Product Planning Start)、项目决策 PE(Projekt Entscheidung)、启动认可 LA(Launch Approve)、市场投放 ME(Market Einfuehrung)、终止生产 EOP( End Of Production)。
第6章 车身结构碰撞安全性
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
（5）车身试验
根据试验对象不同，车身试验分为整车试验、白车身试验、系统 试验和零部 件试验；
根据试验对象的制造状态不同，车身试验分为A样车试验、B样车试验和C样 车试验；
根据试验目的不同，车身试验可分为性能试验和可靠性试验。 试验类型不同，试验项目数量、依据、规范和评价标准也不完全相同。
产品管理 PPS 概念开发 PE 批量开发 LF 批量准备 ME 批量管理 EOP
好的流程：把“合适”的产品，在“合适”的时间，以“合适”的价格投放市场。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
2. 现代汽车车身开发流程
汽车的更新换代、改型改装、产品促销等在很大程度上取决于车身，所以汽车 产品开发在很大程度上取决于车身开发。
某车身开发流程
市场 调研
车身 概念 设计
车身 结构 设计
制造 同步 工程
车身 成本 分析
车身 试制 试验
车身 质量 优化
车身 批量 生产
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
车身工程师设计时只考虑性能和制造工艺要求，不仅容易造成设计性能过剩，且 成本很难控制。同时没有质保等相关人员和供应商的同步介入，无法及时获得优 化改进意见，质量很难保证。
车身成本 控制
车身质量 控制
车身试制 试验
车身质量 优化
车身批量 生产
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
从图中可以看出，车身成本及质量设计与控制与性能及时间控制同步进行。在车身 概念设计阶段，组建跨系统的产品开发小组，对车身主要性能、成本和质量目标等 进行同步定义和评估，并选择能满足上述综合目标的供应商参与同步工程，在总体 最优情况下锁定概念设计。
车身三维结构设计需要确定系统、部件总成和零件结构，而二维零件设计是产品设 计的基础。
设计时，必须无条件执行国家有关法规和标准。
（4）产品试制
一项设计优良的汽车其最终投产离不开高技术含量的试制过程。车身试制一般包 括设计试制、试验试制和生产前试制；根据产品材料和工艺不同，车身试制分为白 车身试制和内外饰件试制两大类。通过试制以实现所应达到的各项性能指标、车身 造型、结构合理性等。
第1章 车身概论
1.3 现代汽车车身开发流程与设计方法
2）设计可靠性分析 由于车身结构受载复杂，为保证车身结构设计的可靠性，通常需要对车身强 度、刚度和模态进行可靠性分析。例如，建立轿车车身三维模型后，将材料属性、 结构尺寸、外载荷等作为随机输入变量，将最大应力、最大位移值等作为输出变 量，利用软件对典型工况下车身强度和刚度可靠性进行分析，通过分析可以确定 哪些变量对车身结构强度和刚度影响较大，主要失效元有哪些，再与实际进行比 较，从而可以为今后车身设计、优化、缩短开发周期、降低开发成本等提供借鉴。 具体可靠性理论与方法可参阅有关文献。