第1章 汽車總體設計

1.1 概述

汽車作為重要的工業產品，如今在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，擁有廣闊的消費市場與發展前景。同時，汽車工業的發展刺激并帶動了其他工業的發展，包括電氣、電子、石油、化工、新能源和智能產業等。汽車工業的發展與這些產業息息相關，汽車工業的持續繁榮得益于這些產業的更新與發展。特別在近些年，新能源化與智能化已成為汽車工業的重要發展方向與研究內容。

由于汽車生產一般是按大批量生產方式組織的，一旦設計確定之后，就要以此為基準裝備龐大而貴重的生產設施。如果汽車在設計環節存在缺陷，就可能造成巨大的損失。因此，在設計汽車時，應該謹慎采用科學的設計、開發方法和程序，實現汽車高質量的設計，從而得到在性能和成本方面具有競爭力的產品。汽車設計的特點是，要求零件標準化，部件通用化和產品系列化，同時要重視汽車的安全、可靠、經濟、環保和輕量化。

近年來，計算機集成制造系統（Computer Integrated Manufacturing System, CIMS）的迅速發展向智能設計提出了新的挑戰。在CIMS環境下，產品設計作為企業生產的關鍵性環節顯得尤為重要，為了提高企業對市場需求的快速反應能力和競爭能力，人們對設計自動化提出了更高的要求，在計算機提供知識處理自動化的基礎上，逐漸實現決策自動化，即幫助人類設計專家在設計活動中進行決策。

汽車的智能設計強調的是智能設計技術，是指應用現代信息技術，采用計算機模擬人類的思維活動，使計算機更多、更好地承擔設計過程中各種復雜任務，成為設計人員的重要輔助工具。綜合國內外關于智能設計的研究現狀和發展趨勢，智能設計按設計能力可以分為三個層次：常規智能設計、聯想智能設計和進化智能設計。

1. 總體設計要求

汽車由動力裝置、底盤、車身、電器及儀表等四部分組成，是用來載送人員和貨物的運輸工具。汽車的普及加快了人的生活節奏，提高了工作效率，為個人的遠行提供了相當的便利；相比于使用火車、飛機、船舶等交通工具，受到的約束減少了許多。因此，更多的人愿意選擇汽車作為交通工具。

交通工具有在自然環境條件下使用的特點，汽車也不例外。影響自然環境變化的因素很多，而且變化范圍大，如濕度、溫度、天氣、白晝與黑夜、各種復雜路面等，汽車要能夠適應這些環境而且實現安全行駛，就必須制定有關法規強制企業執行，這也是工程技術人員從事設計工作的依據之一。

進行總體設計工作有如下基本要求：

1）汽車的各項性能、成本等，要求達到企業在商品計劃中所確定的指標。

2）嚴格遵守和貫徹有關法規、標準中的規定，注意不要侵犯專利。

3）盡最大可能去貫徹三化，即標準化、通用化和系列化。

4）進行有關運動學方面的校核，保證汽車有正確的運動和避免運動干涉。

5）拆裝與維修方便。

我國制定的有關汽車方面的法規、標準正在不斷完善，它們中有些是根據我國具體情況制定的，有些是參照國外的法規、標準制定的。這些法規、標準涉及的范圍很廣，如有關汽車外廓尺寸標準、汽車的污染物排放標準以及有關公路法規對汽車軸荷限定的要求等。在進行總體設計工作時，要特別注意正在實施的強制性標準。這些強制性標準與汽車類型有關，設計時一定要嚴格遵守。

2. 設計人員工作宗旨

竭盡全力設計、制造出優質、價格具有競爭力的汽車是設計和制造部門技術人員的根本工作宗旨。為此，設計人員應該熟悉汽車，最好經常親自駕駛汽車，進行汽車的檢查、維修、保養，從中積累經驗，并且能夠從使用者的角度出發考慮設計問題。此外，還應該從制造者的立場出發，考慮使設計出來的汽車便于制造、裝配，降低制造成本，這要求設計人員對材料和工藝都要有豐富的知識儲備。

3. 產品的價位

什么樣的汽車才算是一臺好的汽車呢？可以歸納出如下幾點：

1）要符合使用的需要：貨車就要滿足運貨的要求，乘用車如轎車和各種客車就要滿足乘客的需要，以此為目標來設計、生產汽車。

2）工作要可靠：各總成工作要可靠，發生故障的概率低。

3）要有足夠的耐久性，壽命要長。

4）行駛性能要高，包括加速性、爬坡能力、制動性能、轉向性能、最大車速、燃料消耗等。

5）操縱方便，穩定性好。

6）乘坐舒適，內飾美觀。

7）便于檢查、保養和修理，使用費用要低。

8）外觀和裝飾要美。

9）對環境產生的污染（排放、噪聲、電磁干擾等）要小。

雖然以上各項隨著用戶和汽車類別不同，其要求有高有低，并且對各個項目的評價也因人而異，但它們都是評價汽車價值不可缺少的指標。它們的不同組合造就了不同價位的汽車。

4. 產品系列化、零部件通用化、零件標準化和統一加工標準

（1）產品系列化

產品系列化是指：汽車部件（離合器、變速器、傳動軸、驅動橋、轉向橋、轉向器等）專業廠商為了既能供應各種型號汽車所需的部件，又能便于進行大量生產、降低成本，把產品合理分擋，組成系列，并考慮各種變型，使這些系列化產品具有比較多的共用零部件。

（2）零部件通用化

零部件通用化是指：在汽車總質量相近或同一系列的一些車型上，盡可能采用同樣結構和尺寸的零部件，以減少零部件的種類，便于采購、儲存、管理、生產，達到降低成本的目的。

（3）零件標準化

零件的標準化是指在設計中盡可能采用標準件。汽車是由許多零件組成的產品，在進行多品種汽車生產時，最好是就零部件的形狀、尺寸、材質等制定出標準。這樣做有以下好處：減少零件種類，降低生產費用；擴大零件通用互換的范圍，對生產和修理都有利；可以減少專用機床和工裝夾具的數量；可沿用成熟工藝，降低不良品率。關于標準問題，應該盡量依據國家標準來統一各方面的標準。許多工廠和公司都以國家標準為基礎制定出本企業的標準。統一標準的對象主要包括：螺栓、螺母、墊圈、軸瓦等的尺寸；型材、圓鋼和鋼板的材質和尺寸（直徑、厚度）等。這樣做可減少外購材料的種類，增大單品種的數量，以降低外購費用。

（4）統一加工標準

統一加工標準就是通過制訂工藝標準，盡可能減少加工的方式，從而減少工具、機床和夾具的種類。例如，在很多場合下，通過盡可能統一孔的加工規格，就能使加工孔用的鉆頭和鉸刀的種類減少。限制螺紋規格的數量，也能相應減少絲錐、板牙的種類和數量。這樣做有利于降低生產成本。大多數汽車以大批量生產為主，在設計中必須盡可能采用專業化生產的部件和實行產品系列化、零部件通用化、零件標準化和統一加工標準，以達到簡化生產、提高工效和改進產品質量、降低成本的目的。國內外實踐都表明，這樣做大大提高了汽車工業的經濟效益。