第七讲 现代汽车设计与试验

整车撞车试验
整车撞车试验（撞车后）
汽车零部件试验
试验通常是性能、强度、耐久性等内容； 发动机：性能试验主要有功率、怠速、空转特性、 负荷特性、调速特性、起动、机械效率、多缸工作 均匀性、排放和噪声等试验； 发动机的重要零部件(如曲轴、连杆、活塞等运动件 和缸盖、缸体等固定件)应进行强度试验。整机和重 要部件常需进行耐久性试验； 下图为MTS十通道道路模拟机在进行试验。
1：1内部模型（仪表台模型）
2）确定汽车结构
主要确定汽车整车、部件(总成)和零件的具体结构。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。 零件设计是产品设计的根基：包括零件在整个部件中的作用 和要求、选用什么材料和设计成什么形状、与部件中其他零 件相互配合和安装 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”：设计师必须把所设计的汽车结构用图纸表达 出来。按照投影原理并借助于几个视图、剖面或局部放大等 手段，把产品的立体形状和内部结构详细而清晰的表达出来。 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 图和总成图。设计一辆汽车，需要绘制数以千计的图纸
2、工艺性
一个好的设计不仅应使陈品的性能优异，而且应使 产品成本低，达到同类产品中最好的性能/价格比； 结构工艺性：产品结构设计时所考虑的制造、维修 的可行性和经济性；它包括： 机械加工工艺性：标准化、通用化和产品系列化 装配工艺性：按零件→合件→组件→部件→产品考 虑装配单元的划分和装配次序

为满足汽车用途而提出的性能要求，即汽车的动力性、经济 性、机动性、安全性和舒适性；设计人员在确定性能的设计 目标时，应根据国情、使用条件等规定优先次序（例如，高 级轿车的动力性、舒适性和安全性是首要的；微型汽车的经 济性和机动性是首要的；越野汽车机动性和可靠性是设计的 首要目标） 汽车的适应性：设计汽车时要考虑到不同道路、气候条件对 汽车性能的影响，尽可能使汽车在不同使用条件下都满足其 功能性要求。可以通过精心设计，也可以通过选装不同的部 件。 汽车的个性化：满足用户的特殊功能要求 汽车设计要具有更大的灵活性和变通性，以便在同一生产线 上可以装配处定制要求不同的汽车

汽车的设计要求及设计过程


汽车整车性能试验及试验内容
汽车试验场的一般道路设施

汽车风洞
第一节 汽车的设计要求 第二节 汽车的现代设计方法 第三节 汽车试验
一、汽车的设计要求
汽车设计要求大体可归纳为:
功能性 工艺性 技术
规范性
七个方面 使用经济性 循环经济性 艺术性 经济 艺术
和谐性
1、功能性
３、规范性

汽车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（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 标准及噪声标准等）和推荐性标准
侧倾试验
5．平顺性试验 根据乘坐者的舒适程度来评价，其评价方法 通常根据人体对振动的生理感受和保持货物 的完整程度确定； 典型的试验有汽车平顺性随机输入行驶试验 和汽车平顺性单脉冲输入行驶试验； 6．通过性试验 一般在汽车试验场和专用路段上进行
7．安全性试验 试验项目多，耗资大 碰撞安全试验（正面、侧面撞车试验）
总布置图
效果图
构思草图和彩色效果图
3）制作缩小比例模型：是在构架上涂敷造型泥雕塑而成的， 轿车缩小模型常用1：5的比例，要求比例严格、曲线流畅、 曲面光滑
4）召开选型讨论会： 主要讨论审美问题， 但也涉及结构、工 艺等方面，故常召 集造型、结构设计 师和工艺师等参加 会议；
3.技术设计
2.初步设计（确定汽车的主要尺寸和基本形状） 1）汽车总布置设计（初步造型） ：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 括零部件的运动范围校核。 2）效果图：勾画出汽车的具体形象。分为构思草图 和彩色效果图（包括外形效果图、室内效果图和局 部效果图）两种；
现代汽车设计方法
汽车的现代设计理论为汽车设计的创造性过程建立各种数 学模型，而其现代设计方法则针对这些数学模型进行求解， 或者为设计师实施创造性的设计过程提供各种手段。

采用现代设计理论和方法的优点是可以不做或少做实验， 在设计阶段就能预估未来汽车产品的性能、结构和品质，从 而缩短设计周期，提高设计质量。

２.优化设计 基本任务：力求从各种可行方案中选择最优方案 由设计要求确定设计变量、优化准则、优化目标函 数和约束条件等，确定最优
3.系统工程方法
为准确的定性和定量分析，需要系统分析，包括研 究汽车系统结构、系统行为、系统的受控方式、怎 样使汽车系统演化才能达到设计者所期望的目标等 4.可靠性设计

为使中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(ANSI)、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 协会标准(SBA)以及欧洲经济委员会(ECE)、欧洲经 济共同体(EEC)所制订的汽车法规等
（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 (2)绘制1：1整车外形效果图。 (3)制作1：1外部模型：是汽车外形定型的首要依据。在一 个带有车轮的构架上涂敷造型泥经雕塑而成的； (4)制作1：1内部模型： (5)造型的审批，交付企业最高领导审批，使汽车最终定型
第七讲
现代汽车设计与试验
学习目标
重点难点
主要内容 本章小结 思考与练习
一、知道汽车设计的七方面要求；
二、了解汽车开发设计的基本过程，了解现代 汽车的设计方法；
三、熟悉汽车整车性能试验及试验内容，了解 汽车零部件试验的试验内容； 四、了解汽车试验场的作用和我国现有的试验 场，熟悉汽车试验场的一般道路设施，了解汽 车风洞的目的．
5、循环经济性
为了节省资源，减少给环境造成污染的各种废弃物，汽车部 件所用材料的循环经济性（即可回收性）日益受到重视。
6、艺术性
汽车既是代步工具，有实用价值，又是对产品外观造型和内 饰布置等十分讲究、具有艺术观赏价值的工艺品。
车身设计中，艺术家与工程师的作用同等重要；
车型设计、色彩设计、车内装饰设计
汽车设计理论与设计技术的发展
１、汽车设计理论的发展
指导汽车设计实践，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机械产品，因此其 设计理论显然要以机械设计理论为基础 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、工程材料、热力学、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、机械强 度、电工学、工业电子学、电控技术、液压技术、汽车构造、 汽车制造工艺、汽车维修等

几种主要现代设计方法：有限元分析和评价技术、优化设 计、系统工程方法、人工智能和专家系统、疲劳和可靠性设 计、价值工程、反求工程、人机工程和计算机辅助设计技术 等

1.有限元分析
把所需分析的结构离散化，使用最小位能原理或虚 位移原理等力学基本原理，列出计算格式，用计算 机求解。

应用于车身、车架等板梁结构，及对各种零部件、 组合结构等进行强度、刚度、热强度、振动模态、 稳定性等计算分析；
首先，确定具体的车型； 其次，进行可行性分析（根据用户、市场、技术条件、工艺、 成本核算等）； 第三步，拟定汽车的初步方案（绘制方案图和性能计算，选 定汽车的技术规格和性能参数）； 最后一步，制定出设计任务书（写明对汽车形式、各主要尺 寸、主要质量指标、主要性能指标以及各总成形式和性能等 具体的要求）； 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
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三、汽车试验
汽车的设计、制造过程始终离不开试验；在 客户购买了汽车并使用的过程中，车辆交通 管理部门还要定期对车况进行测试，以确保 行车安全。 汽车整车性能试验


汽车零部件试验
汽车试验场

汽车风洞
汽车整车性能试验
1．动力性能试验
最高车速试验的目的是测定汽车所能达到的最高车速，我国 规定的测试区间是1．6km试验路段的最后500m； 加速试验一般包括起步加速、高速档或次高速档从给定初速 加速到给定车速两项试验内容。 爬坡试验包括最大爬坡度（ 20m以上的人造坡道）与爬长坡 （坡度为7％∼10％、长l0km以上的连续长坡）两项试验， 记录爬坡过程中的换挡次数、各档位使用时间和爬坡总时间， 还要观察发动机冷却系统有无过热，供油系统有无气阻或渗 漏等现象
7、和谐性
必须考虑人与车的和谐关系，即操纵要方便、乘坐要舒适； 汽车设计是一门综合考虑人机工程、交通工程、制造工程、 运营工程、管理工程的系统工程。
二、汽车的现代设计方法
汽车的设计过程 汽车设计理论与设计技术的发展 现代汽车设计方法

汽车的设计过程
1.制订产品开发规划（明确开发目的和工作方向）
4、使用经济性
是包括燃油经济性在内的更广泛的一项要求，它包括燃料、 润滑油、轮胎、易损件等的消耗，还包括维修、保养等方面 的费用开支。 20世纪70年代以前，国产汽车的大修里程一般规定为10万 km；现在国产轿车和轻型货车的大修里程一般规定为20万 km左右，大修里程的延长反映了汽车可靠性的提高，从而 大大降低了汽车的运行费用
非接触式汽车性能试验仪
2．燃料经济性试验 通常做道路试验或做汽车测功器（亦即转鼓试验台）试验, 主要测量汽车驱动力、垂直力、车速、燃油经济性及排放等
汽车转鼓试验台
3．制动性能试验
用制动效能和制动效能的稳定性评价，常进 行制动距离、制动效能、热衰退和恢复试验、 浸水后制动效能衰退和恢复试验等 4．操纵稳定性试验 试验类型较多，如用转弯制动试验、转向轻 便性试验、蛇形行驶试验、侧向风敏感性试 验、抗侧翻试验、路面不平度敏感性试验、 汽车稳态回转试验等

２、汽车设计技术的发展
汽车设计的方法和手段，汽车设计实践软件与硬件的总和。 传统-经验设计：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、财力物力消耗大； 现代-以科学实验和技术分析为基础：引进新的测试技术和各 种专用的实验设备进行科学实验，广泛采用近代数学物理分 析方法。计算机辅助设计(CAD） 此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，雷达防撞、卫星导航、 智能化电子仪表及显示系统等高新技术 产品的先天质量取决于设计，产品广义成本的70%由设计阶 段决定
以产品的寿命特征作为主要研究对象的一门综合性 科学，主要包括可靠性预测和可靠性分配等。
5.反求工程
运用专业设计人员的知识、经验和创造性， 对已有产品进行剖析和再设计的过程； 6.人机工程
以工程设计中与人体有关的问题为研究对象， 目的提高人与他所操纵的机构在内的整个系 统的工作效能
7.计算机辅助设计 计算机集成制造系统（CIMS）：CAD与CAM （计算机辅助制造）、CAPP（计算机辅助生 产过程规划）相结合；如车身与覆盖件模具 CIMS技术
现代汽车与汽车文化
2009~2010学年第一学期
课程主要内容


第一讲 第二讲 第三讲 第四讲 第五讲 第六讲 第七讲 第八讲 第九讲
汽车发展史 著名汽车公司及其品牌 现代汽车 汽车造型变迁与色彩 汽车基本构造 现代汽车工业 现代汽车设计与试验 安全行车 赛车运动与著名车展