【正文】 1 第 1章 緒 論 立題的背景及意義 汽車是重要的現(xiàn)代交通運輸工具，汽車工業(yè)已成我國的支柱產(chǎn)業(yè)。汽車工業(yè)的規(guī)模及其產(chǎn)品的質(zhì)量已成為衡量一個國家技術水平的重要標志之一。 我國汽車工業(yè)今后的發(fā)展方向，著重在于提升行業(yè)的集中度，提升自主品牌的市場地位；通過兼并重組，形成兩至三家產(chǎn)銷規(guī)模超過 200 萬輛的大型企業(yè)集團，培育四至五家產(chǎn)銷規(guī)模超過 100 萬輛的汽車企業(yè)集團，產(chǎn)銷規(guī)模占市場份額90%以上的汽車企業(yè)集團數(shù)量由目前的 14 家減少到 10 家以內(nèi)。同時，支持汽車企業(yè)通過兼 并重組整合產(chǎn)品資源，開發(fā)新產(chǎn)品，鼓勵汽車企業(yè)聯(lián)合開發(fā)制造；提升自主品牌乘用車國內(nèi)市場份額至 40%以上，其中轎車達到 30%，自主品牌汽車出口占銷量的比例約為 10%。 汽車總布置設計是新車型開發(fā)的第一道工序，而新車型總體方案的確定是總布置設計的第一步。 全套圖紙，加 153893706 首先通過充分準備和綜合分析，選擇一個合理的整車方案，并經(jīng)過一定的程序?qū)⑵涠ㄏ聛?。方案確定后，進行準確布置和計算，并為各總成下一步開展的工作打好基礎、準備條件、提出要求并與各專業(yè)組協(xié)同完成全部的設計，共同實現(xiàn)整車的總目標。 一種新車型的投產(chǎn)，除產(chǎn)品開發(fā)過程外，還要做大量的生產(chǎn)準備工作，如投入資金設備廠房、人員及制定一整套相關工藝等。這些都是為了保證整車能夠穩(wěn) 2 定的大量的投入生產(chǎn)，并確保其整車性能和質(zhì)量能被客戶接受，所 以整車總體方案和全部設計內(nèi)容，也直接決定著工廠的投入。因此，總布置工作 ——方案選擇、布置、和計算，都是非常重要的，而且是不可缺少的。 做好整車設計工作，必須做好以下兩點：第一、要能準確地分析市場形勢、了解客戶的心理狀態(tài)、車輛使用特點，熟悉工廠的生產(chǎn)條件，以便真正確定出合理的整車方案；第二、要有獨立工作的能力。因為方案確定后，實現(xiàn)該方案的所有布置、計算及整車的開發(fā)工作，基本上是由一個人來完成，所以要求設計者工作不應該有任何失誤，否則會造成反工和浪費，甚至失掉搶占市場的機會。因此要求設計者必須具有嚴謹、認真、細 致、負責的精神，在整個開發(fā)過程中能協(xié)調(diào)和解決各方面問題和矛盾，使設計產(chǎn)品質(zhì)量達到設計要求。 總布置工作雖然以完成全部圖紙及技術文件資料來標志著階段性的結(jié)束，但還應該進行整車裝配圖的校核工作，即利用已完成的全部圖紙或三維數(shù)模進行全面的細致的整車裝置的圖面及運動校核，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，使設計中存在的問題消除在試制和試裝車之前。 總布置設計在整車 設計 開發(fā)過程中，占有非常重要的位置，必須認真做好這項工作。 國內(nèi)外研究概況 概況簡述 汽車設計包括整車總體設計、總成設計和零件設計。其中汽車總體設計又 稱汽車總布置，它是汽車設計中重要的一環(huán)，它對汽車的設計質(zhì)量、汽車的性能和產(chǎn)品的生命力有著決定性影響，它不僅貫穿整個設計過程而且為各總成、部件的設計構建框架。總體設計是根據(jù)整車設計總目標明確各種要求的主次關系，協(xié)調(diào)統(tǒng)一，形成整車設計方案的過程，傳統(tǒng)設計方法是經(jīng)驗設計，通過手工查閱國內(nèi)外類似汽車獲得設計參數(shù)，繪制出總布置圖和總成部件圖，初步得出整車參數(shù)和性能指標。其設計周期長，準確性差，費力又費時。作者李軍求等針對汽車總布置設計的特點，用 Visual C++610 作為界面設計語言，運用 ObjectARX 開發(fā)工具Auto CAD20xx 進行二次開發(fā)，進行了汽車底盤總布置設計。 Object ARX 是在ARX 基礎上發(fā)展起來的第二代面向?qū)ο蟮?C++編程環(huán)境。目前使用的是 Object ARX 310 版。 Object ARX 應用程序具有可封裝性、可繼承性以及多態(tài)性等特點，其開發(fā)的 CAD 軟件模塊具有性能好、獨立性強、連接簡單、內(nèi)部功能高效 、 代碼可重用性強等優(yōu)點，并支持 MFC 類庫，能簡潔高效地實現(xiàn)許多復雜功能 [1]。 由于總體設計中牽涉的變數(shù)多，因此開發(fā)新車型不僅對設計師自身的經(jīng)驗和 3 能力有較高的要求而且必須用先進的技術輔助設 計師合理決策、優(yōu)選參數(shù)、優(yōu)化設計，以應對汽車市場激烈的競爭。隨著計算機技術的不斷應用與發(fā)展和 CAD技術在工程機械各領域的不斷滲透，汽車的設計必然要與計算機結(jié)合。在國外，用于汽車開發(fā)的 CAD/CAE/CAM 軟件已日益成熟，并提出了計算機集成制造思想。國內(nèi)汽車設計人員在利用計算機繪圖及性能計算方面取得了顯著的成績，但在總體設計階段還是利用經(jīng)驗方法，這不僅影響了設計質(zhì)量也增加了設計時間。因而總體設計亟待引進先進的計算方法和先進的繪圖軟件。作者黃曉云等針對此種情況，提出了以參數(shù)化繪圖技術和專家系統(tǒng)技術為基礎，結(jié)合數(shù) 據(jù)庫技術建造了基于參數(shù)化和專家系統(tǒng)技術的汽車總體設計 CAD 系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以以人機交互的方式完成整車方案設計的全過程，最終給出符合設計目標的總布置圖的三維模型，并且作者給出了該系統(tǒng)的總體結(jié)構，簡述了設計參數(shù)選擇專家系統(tǒng)模塊的實現(xiàn)方法和功能，詳述了基于 UGII，利用其二次開發(fā)工具開發(fā)的各參數(shù)化圖庫的功能和建造方法 【 2】 。 汽車車身的設計是從車身總布置開始的，車身總布置是汽車總布置設計的重要組成部分，而車身總布置是以駕駛員座椅位置的布置為中心進行的。對汽車駕駛員位置進行合理地布置是提高整車適宜性、駕駛乘坐舒適性及 安全性的關鍵措施。車身總布置的好壞，在很大程度上決定著車身設計的成敗。只有當駕駛員座椅位置的布置工作完成后，才能進行車身造型，所以駕駛員座椅位置的布置是車身設計的首要環(huán)節(jié)。作者吳濤在實車開發(fā)工作中提出通過 UG 等 CAD 軟件、模糊綜合評判等方法，對已確定的汽車駕駛員手掌掌心、踵點及 H 點位置的合理性進行了分析驗證，通過這些點預測了汽車駕駛員的駕駛姿態(tài)。并利用 CAD 技術，建立了布置汽車駕駛員位置的實用性很強的方法，在實開發(fā)工作中進行了驗證，該方法可大幅度地縮短車身內(nèi)部布置所需的時間，使整車開發(fā)成本得以降低。布置 方法的建立有望為設計單位提供高效的設計手段。并且使以計算機技術為核心的 CAD /CAM /CAE 一體化產(chǎn)品開發(fā)技術在車身設計領域得到廣泛應用 【 3】 。 汽車視野設計使汽車總布置車身設計中的一個重要環(huán)節(jié)。汽車視野性的好壞直接到汽車行駛的安全性，使汽車 安全認證的主要項目之一。英聯(lián)邦法規(guī)FMVSS、歐洲 ECC 法規(guī)、日本 “道路運輸車輛保安標準 ”、 我國國標都在視野方面制定了相應的法規(guī)和標準。作者任金東等詳細介紹了基于 CATIA 平臺的汽車視野設計系統(tǒng)，該系統(tǒng) —汽車人體工程學的基本理論為指導，依據(jù)的標準是 SAE和國標，將提 煉之后的專家知識與 CAD 技術相結(jié)合，進行高效地指導汽車視野設計。并且該系統(tǒng)以 CATIA 為開發(fā)平臺，以 C 語言和 CATIA 接口 GII 為主要開發(fā)工具。程序具有與主平臺完全一致的 Motif 交互式界面，使用非常方便 【 4】 。 4 在進行汽車總布置設計時，必須對車輪的運動進行校核，防止發(fā)生運動干涉。此校核的目的是確定車輪運動至極限位置時占用的空間 (對于前輪應同時考慮上跳及轉(zhuǎn)向至極限位置時的情況 )，從而檢查車輪與輪罩、縱梁之間的運動間隙是否足夠，并由此決定前后輪罩設計的最小尺寸邊界。作者馬紅榮在 20xx 年發(fā)表的《車輪跳動與輪罩 設計校核》中對某型車前、后輪跳動情況進行了詳細分析，并對其空間布置情況進行如何校核，如何為輪罩、擋泥板的設計提供依據(jù) 【 5】 。 汽車產(chǎn)品設計必須滿足客戶及市場需求 , 也要體現(xiàn)工程及制造要求 , 還要體現(xiàn)政府法規(guī)及安全要求。這些要求需要有一個合適的托付物來體現(xiàn)。作者趙尚義提出的典型截面就是設計、制造要求、人員、安全因素及法規(guī)的多功能區(qū)的交流格式，它是以圖形的方式表現(xiàn)這些設計要求的載體，內(nèi)容包括車身，五門一蓋，內(nèi)外飾，電器及人機要素的 “最佳截面 ”，以及動力總成及底盤截面。典型截面標準應該在總布置經(jīng)理的管控之下，具體 的典型截面信息數(shù)據(jù)庫維護由技術研發(fā)部門總布置組負責 【 6】 。 在汽車總體布置設計中，經(jīng)常涉及到軸荷的分配和整車質(zhì)心位置的設計、計算和調(diào)整。最常用的方法是根據(jù)力矩平衡原理通過計算來完成。計算法有其準確、可靠的一面，亦存在數(shù)據(jù)收集處理繁瑣復雜、計算過程不直觀、調(diào)整數(shù)據(jù)不便等缺憾。作者林春旭提供一種幾何作圖的方法，可以非常直觀地求得汽車的質(zhì)心和重力，直接求得汽車的質(zhì)心位置及軸荷，無須數(shù)學計算，調(diào)整和變動各部件的位置、質(zhì)量也很方便，可簡化汽車總布置設計時軸荷和質(zhì)心的設計計算過程。有關質(zhì)心位置和軸荷分配的計算過程。應用 計算機輔助設計，此法將更快捷可靠 【 7】 。 汽車的設計開發(fā)，必須圍繞以人為中心的人性化前提展開。因此，在汽車的開發(fā)設計中，人機工程設計與車內(nèi)空間的確定占有重要地位，必須根據(jù)新產(chǎn)品的實際情況，進行合理的布置設計。汽車人機工程設計的任務就是開發(fā)出使駕駛者感到操縱方便、高效、不易疲勞，使乘坐者感到舒適、安全的汽車產(chǎn)品，這不僅關系到有效利用車內(nèi)空間及提高乘用舒適性，而且會影響整車、內(nèi)外造型和尺寸參數(shù)，進而會影響整車性能和市場競爭力。而要獲得人性化并貼近用戶的最優(yōu)化設計結(jié)果，就必須運用人機工程的設計方法程序。在我國，由 于沒有合適的人體數(shù)據(jù)及工具且缺乏設計經(jīng)驗，尚未形成清晰有效的汽車人機工程設計方法。但作者張冰在 20xx 年發(fā)表的《人機工程在汽車總布置設計中的應用》中探討總結(jié)了人機工程在汽車總布置設計的應用，同時闡述了汽車總布置中的一些概念和定義，并給出了相關的標準和參考值， 也可以 為新產(chǎn)品的開發(fā)和技術改進提供參考和幫助 【 8】 。 作者廖林清提出了以汽車行駛的能量利用率最高、加速時間盡可能短為目標 5 函數(shù)，建立了在給定汽車底盤參數(shù)、整車性能參數(shù)和汽車行駛條件下的汽車發(fā)動機性能指標優(yōu)化數(shù)學模型，對汽車發(fā)動機的最大功率廈其相應轉(zhuǎn)速、最大 轉(zhuǎn)矩及其相應轉(zhuǎn)速和發(fā)動機排量等參數(shù)進行優(yōu)選，為汽車總布置設計中發(fā)動機的選型提供了依據(jù) 【 9】 。 概況分析 擬解決的主要問題： （ 1） 改善汽車的技術效果。改善或達到高于競爭對手的裝載能力、動力性、舒適性、可靠性、燃料經(jīng)濟性等技術性能，降低污染，提高安全和方便程度等。這些都可以用硬指標作為考核標準，通常是重要的設計目的。 （ 2） 改善汽車的藝術效果。改變舊的形式，創(chuàng)造新穎美觀的形式，這是汽車在競爭中至關重要的特性，也常是設計目的。 （ 3） 改善汽車的經(jīng)濟效果。調(diào)整汽車在產(chǎn)品系列中的檔次，調(diào)整其成本和售價， 以改善汽車在市場上的競爭地位。 （ 4） 改善汽車的形象。若舊車型由于種種原因在用戶中形象不佳，則需要使產(chǎn)品以全新的形象出現(xiàn)于市場。 研究內(nèi)容及方法 本次設計主要是通過查閱近幾年來有關國內(nèi)外總體設計的文獻資料，結(jié)合所學專業(yè)知識進行設計。通過比較不同方案和方法選取最佳方案進行設計，計算整車的性能結(jié)構參數(shù)并對其進行校核計算；同時對離合器、變速器、驅(qū)動橋等結(jié)構元件進行總體布置。然后利用計算機輔助繪圖畫出總布置圖，并輔之以說明書。 研究技術路線 6 圖 研究技術路線圖 第 2 章 總布置設計的準備 汽車從構 思到投放市場需要一個較長的時間過程，發(fā)展汽車工業(yè)需要有戰(zhàn)略眼光和思想。每個汽車企業(yè)都要有自己的發(fā)展戰(zhàn)略，企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃就是一定時期內(nèi)發(fā)展戰(zhàn)略的文字載體。在企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃中，商品規(guī)劃是核心內(nèi)容。企業(yè)的一切經(jīng)營活動都是以向市場提供適銷對路的商品為目標，通過實現(xiàn)商品的銷售而實現(xiàn)企業(yè)的利益和社會效益。任何商品都有一定的壽命周期，因此，企業(yè)要不斷改進產(chǎn)品和開發(fā)新產(chǎn)品，以滿足市場的要求，從而保證企業(yè)的生存和 更快更好 的發(fā)展。 商品規(guī)劃就是基于上述認識，使社會環(huán)境、市場要求和企業(yè)實際條件相協(xié)調(diào)， 7 保證企業(yè)不斷推出適銷對路商品 的一項計劃和管理工作。 根據(jù)時間區(qū)段和任務的不同，商品規(guī)劃分為兩類。一是在一定時期內(nèi)（如 5年 、 10 年）涉及企業(yè)所有商品系列的整個商品規(guī)劃，即商品發(fā)展規(guī)劃。二是按每一個商品制定方案的單個商品規(guī)劃，它包括作為商品開發(fā)第一步，給商品下個大致定義的商品計劃，以及在商品計劃基礎上進行的概念設計。商品計劃包括確定商品市場目標、性能目標、成本目標及投產(chǎn)目標等；概念設計的任務主要是，提出產(chǎn)品應具有的基本結(jié)構、基本尺寸，應達到的性能和質(zhì)量目標等。車輛總布置的任務是，把概念設計確定的基本結(jié)構和部件進行空間布置，使其達到最佳組合 ，以保證實現(xiàn)概念設計中確定的目標。 為了保證實現(xiàn)商品計劃的目標，保證及時完成開發(fā)的任務，使商品按時投放市場，還需要編制產(chǎn)品開發(fā)計劃、生產(chǎn)準備計劃和銷售計劃。 市場調(diào)研 市場調(diào)查是制定商品規(guī)劃的前提和基礎，企業(yè)為了獲取對外部環(huán)境的認識，需要設置專門機構，不斷地進行認真、細致和規(guī)范的市場調(diào)查和預測。 首先要認真編寫調(diào)研提綱、調(diào)查項目、思考提出問題、地區(qū)條件、使用要求、用戶的基本情況、貨源和貨物的種類等，最重要的是列出技術難點，進行重點調(diào)研，以求解決辦法。 調(diào)研工作可以分為市場普查和專項調(diào)查。 （ 1） 市場 普查：可參與產(chǎn)品規(guī)劃或情報部門每年進行的市場情況調(diào)查，包括國內(nèi)外制造廠家的產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)銷售國家政策地方規(guī)定、社會車輛運轉(zhuǎn)情況統(tǒng)計、營運費用、管理維修、車輛性能、可靠性、壽命及備件供應等，從而掌握國內(nèi)外市場情況、變化規(guī)律、發(fā)展趨勢、用戶的使用和需求狀況，及時發(fā)現(xiàn)市場需求和預測未來。 （ 2） 專項調(diào)查：參加為開發(fā)某車型而專門進行的市場調(diào)查，明確調(diào)查目標，細化調(diào)研提綱，對整車總成性能參數(shù)，必須有