现代轿车设计方法步骤和主要考虑因数

一线天

现代轿车设计方法步骤和主要考虑因数汽车设计

    每一种产品的设计都有它的工作步骤，轿车作为高级耐用工业品，更不例外。一辆新型轿车从构思、设计、试验、定型到成批生产，耗费巨大的资金和时间。其中车身开发设计是主要部分，约占整车开发费用和时间的70%，按照传统方式约需5-6年，采用电子计算机辅助设计（CAD/CAM），现在从设计到样车仅需2年时间或者更短。

    确定设计依据，首先要做广泛的市场调查，了解各层次消费者对汽车的需求，分析竞争对手，制定总体方案。根据总体方案制定车身边界参数和总布置方案。车身边界参数是指整车的的长、宽、高、轮距、轴距、最小转弯半径、车厢长、宽、高、驾驶座椅的可调整范围等。初步确定车身的基本技术数据及车内结构，决定总布置设计方案（如轿车是二厢或三厢）、驱动形式（如前置或后置发动机，前轮或后轮驱动）和配置高低。

    开发设计的内容分为基型开发和批量开发两个阶段。通过基型开发确定新车方案及车身边界，目的是试图找出车身外型、总布置设计方案及空气动力学三者之间的最佳关系方案。为简便获得最佳关系方案，采取途径是先绘制相关草图，例如外形草图、内饰草图，在大量草图的基础上经筛选后再绘制出效果图，再根据效果图制作许多一定比例尺寸的外模型和内模型，例如有1:1(内模型)、1:2.5、1:4、1:5等等，其中1:2.5外模型要经风洞试验，择优选择其中一些模型再列出各个模型的设计方案，再试验，比较，再择优选择，从而寻找出最佳方案。

    有些厂家开发某种轿车的模型是采用装配式，即发动机舱盖、车身侧面部件可以分段更换，有多种组合，通过风洞试验选出最佳组合方案，可以减少小模型的数量及工作量。为了降低开发费用，初期开发阶段一般采用小比例模型，经过多次筛选定案，才制作1:1外模型。

    风洞试验是模拟汽车道路行驶的试验，主要解决轿车行驶时的气流、通风、散热特性。通常需要在汽车或模型表面布置密密麻麻的压力传感器。为了布置这些传感器，技术人员得在汽车上钻上千个小孔固定传感器。

    目前世界上各大汽车公司的试验风洞大致分为两大类，一类可测试气流特性，另一类可测试气流及散热特性。第一类风洞中，样车或模型置于可旋转的园台上，四轮置放在4个特殊而精密的大天平上，可测量气动力特性，例如阻力、升力、侧向力等分量，车身表面各点气流压力及周围的气流场。

    第二类风洞中，有模拟自然条件的强光及温湿度控制，可进行样车及模型在各种速度变化下的温度测试。在现代风洞试验中，为了准确快捷，有的公司采用了新技术，例如福特汽车公司采用了一种“压力感应油漆”（PSP）涂抹在被测试车型上，当汽车涂上这种压力感应油漆后，工程师便可以在15分钟内对汽车的空气动力学性能进行一次全面的测试。

    1:1外模型和内模型经过风洞试验，进行工程分析，再进行1:1外模型表面确认，经过几轮全尺寸模型的修改、试验，确定一个模型，进行车身总布置设计及工程分析，作为设计图纸及工装的原始依据，此时进入了批量开发阶段。工程分析包括采用有限元分析、模态分析、模拟台架试验分析、模拟碰撞安全分析等。

    其中有限元分析是近30年随电子计算机发展起来的一种有效工程计算法，它包含离散化、单元分析、整体分析等三步骤计算，无论是车身、梁架、壳体及各种零件的变形和强度都可以通过有限元分析，从而获得用传统计算方法难以得到的理想结果。经过工程分析及风洞试验，进入样车设计和试制阶段，包括样车的风洞试验、道路试验。

    然后进行零件图设计，在计算机系统上建立某一零部件的数字模型。最后进行生产线工装及设备制造，小批试制直至批量生产。

    以上是轿车设计的基本概况。但汽车设计也有简繁之分，汽车制造企业一般按照技术的复杂程度分为三类。第一类是技术复杂程度最高的全新平台式开发，从发动机到底盘，从车身到电气都要全新开发，花费的时间与费用巨大。

    第二种以开发新车身为主，造型、结构及尺寸都会有变化，同时在发动机、底盘、电气方面做继承式改进。第三种是局部改型。即平台基本不动，只改变车身的前后部造型和内外饰件，或增加一些舒适性功能，配置新的动力总成（发动机及变速器）等，时间及费用最少。目前在世界上各大汽车企业，采用第一类设计方式的轿车一般会生产5~6年，但往往每一、两年会进行局部改型，在灯具、饰件、散仍护架上做些变化，然后冠以某某年款车型推向市场。

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