现代设计方法与传统设计方法的区别

现代设计方法与传统设计方法的区别

在汽车设计中的体现

0936105 王贝贝6090810531

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，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。

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，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）。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新技术。

一般地，汽车整车产品开发共有4个大的阶段，即策划阶段、设计阶段、样品试制阶段和小批试制阶段。运用并行设计，可以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。

并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。以模、夹具的开发为例，运用并行工程，其与车身工程设计几乎同时进行，从整个计划第4个月开始介入，在整个开发周期的第22个月完成。而运用串行工程，其在车身工程设计完成后进行，从整个计划第15个月才介入，在整个开发周期的第34个月才完成。运用并行工程开发时间上节约近36%，整个产品开发周期可以缩短

40%～50%。

因此，设计部门不断预发布、评审、输出，相关部门评审、验证意见和建议不断反馈，然后设计不断更改，通过预发布和设计评审、修改若干个循环，这样可以把不必要的失误和不足消灭在设计阶段，同时优化设计。在各系统设计输出评审的时候，相关部门的意见至关重要。在产品开发的早期阶段解决设计问题，所冒的风险和损失最小。

在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复，往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。虚拟设计能实现在产品加工制造之前，建立产品的功能、结构模型，并能对其进行修改和评审，以满足不同客户的要求。它不仅继承了传统CAD设计的优点也具备了仿真技术可视化的特点，更能支持协同工作和并行设计，从而缩短了产品开发周期并通过各先进技术的利用和补充，使产品保持技术上的优势。

机电产品的虚拟设计要以计算机技术(尤其是计算机网络、通信技术)为基础。对机电产品虚拟设计平台的建立应该包括三个层次的内容:一是产品模型的建立以及产品设计的优化;二是对产品(包括各部件)的评价和验证，比如产品性能评价、可制造性的评价;三是产品模型以及相关信息的传输。要实现虚拟设计过程中产品信息的共享，一般采用了STEP(产品模型数据交换标准)的格式。

实际工作中，经常出现某些车辆冲压件成形困难不不返回设计部门更改设计现象，不不牺牲总体性能来解决局部设计问题。解决该问题最好办法是对车辆件设计后立刻进行成形性校核，发现问题及早解决。又如，汽车制造中瓶颈问题之一是车辆模具设计与制造，特别是拉延模设计。为解决这一问题，近十年来国内外汽车模具行业广泛采用了虚拟设计技术，即采用增量分析软件进行冲压过程仿真。

在汽车研发典型流程中，首先利用虚拟产品开发技术和结构分析CAE软件确定产品设计方案，然后进行零部件详细设计、设计文档发放并实施加工过程。首先，车身设计阶段使用One-Step仿真软件进行快速冲压成形性校核，可大大减少设计返回带来巨大损失。其次，模具设计阶段采用Increment仿真软件进行冲压仿真分析，可大大减少模具调试时间。

另外，评价汽车产品质量，有多项考核指标，可靠性是重要指标之一，所谓可靠性设计，就是“以赋予产品可靠性为目的设计技术”。产品可靠性的高低，取决于产品设计和制造的固有可靠性。因而，将可靠性溶入汽车产品过程，是保证产品可靠性水平的关键问题。

可靠性设计可定义为:产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性设计是以概率论为数学基础，从统计学的角度去观察偶然事件，并从偶然事件中找出其某些必然发生的规律，而这些规律一般反映了在随机变量与随机变量发生的可能性(概率)之间的关系。运用可靠性设计方法，从汽车系统、零部件、外购件、人际工程及制造多方面考虑，从而保证汽车使用性能。

总之，现代设计方法在汽车中的体现反映了其较传统方法的诸多优势，将来也会有更大的发展前途。需要说明的是，现代设计方法的引入并不是要推翻常规设计方法，而是使二者相互配合，使汽车设计更趋于完善。