第1章 汽車總體設(shè)計(jì)

1.1 概述

汽車作為重要的工業(yè)產(chǎn)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(fèi)市場(chǎng)與發(fā)展前景。同時(shí)，汽車工業(yè)的發(fā)展刺激并帶動(dòng)了其他工業(yè)的發(fā)展，包括電氣、電子、石油、化工、新能源和智能產(chǎn)業(yè)等。汽車工業(yè)的發(fā)展與這些產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)，汽車工業(yè)的持續(xù)繁榮得益于這些產(chǎn)業(yè)的更新與發(fā)展。特別在近些年，新能源化與智能化已成為汽車工業(yè)的重要發(fā)展方向與研究內(nèi)容。

由于汽車生產(chǎn)一般是按大批量生產(chǎn)方式組織的，一旦設(shè)計(jì)確定之后，就要以此為基準(zhǔn)裝備龐大而貴重的生產(chǎn)設(shè)施。如果汽車在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在缺陷，就可能造成巨大的損失。因此，在設(shè)計(jì)汽車時(shí)，應(yīng)該謹(jǐn)慎采用科學(xué)的設(shè)計(jì)、開發(fā)方法和程序，實(shí)現(xiàn)汽車高質(zhì)量的設(shè)計(jì)，從而得到在性能和成本方面具有競(jìng)爭力的產(chǎn)品。汽車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，要求零件標(biāo)準(zhǔn)化，部件通用化和產(chǎn)品系列化，同時(shí)要重視汽車的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和輕量化。

近年來，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System, CIMS）的迅速發(fā)展向智能設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。在CIMS環(huán)境下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為企業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)顯得尤為重要，為了提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求的快速反應(yīng)能力和競(jìng)爭能力，人們對(duì)設(shè)計(jì)自動(dòng)化提出了更高的要求，在計(jì)算機(jī)提供知識(shí)處理自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，逐漸實(shí)現(xiàn)決策自動(dòng)化，即幫助人類設(shè)計(jì)專家在設(shè)計(jì)活動(dòng)中進(jìn)行決策。

汽車的智能設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的是智能設(shè)計(jì)技術(shù)，是指應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)模擬人類的思維活動(dòng)，使計(jì)算機(jī)更多、更好地承擔(dān)設(shè)計(jì)過程中各種復(fù)雜任務(wù)，成為設(shè)計(jì)人員的重要輔助工具。綜合國內(nèi)外關(guān)于智能設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，智能設(shè)計(jì)按設(shè)計(jì)能力可以分為三個(gè)層次：常規(guī)智能設(shè)計(jì)、聯(lián)想智能設(shè)計(jì)和進(jìn)化智能設(shè)計(jì)。

1. 總體設(shè)計(jì)要求

汽車由動(dòng)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(yùn)輸工具。汽車的普及加快了人的生活節(jié)奏，提高了工作效率，為個(gè)人的遠(yuǎn)行提供了相當(dāng)?shù)谋憷幌啾扔谑褂没疖嚒w機(jī)、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(huán)境條件下使用的特點(diǎn)，汽車也不例外。影響自然環(huán)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(fù)雜路面等，汽車要能夠適應(yīng)這些環(huán)境而且實(shí)現(xiàn)安全行駛，就必須制定有關(guān)法規(guī)強(qiáng)制企業(yè)執(zhí)行，這也是工程技術(shù)人員從事設(shè)計(jì)工作的依據(jù)之一。

進(jìn)行總體設(shè)計(jì)工作有如下基本要求：

1）汽車的各項(xiàng)性能、成本等，要求達(dá)到企業(yè)在商品計(jì)劃中所確定的指標(biāo)。

2）嚴(yán)格遵守和貫徹有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，注意不要侵犯專利。

3）盡最大可能去貫徹三化，即標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。

4）進(jìn)行有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的校核，保證汽車有正確的運(yùn)動(dòng)和避免運(yùn)動(dòng)干涉。

5）拆裝與維修方便。

我國制定的有關(guān)汽車方面的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)正在不斷完善，它們中有些是根據(jù)我國具體情況制定的，有些是參照國外的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)制定的。這些法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)涉及的范圍很廣，如有關(guān)汽車外廓尺寸標(biāo)準(zhǔn)、汽車的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)以及有關(guān)公路法規(guī)對(duì)汽車軸荷限定的要求等。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)工作時(shí)，要特別注意正在實(shí)施的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。這些強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)與汽車類型有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格遵守。

2. 設(shè)計(jì)人員工作宗旨

竭盡全力設(shè)計(jì)、制造出優(yōu)質(zhì)、價(jià)格具有競(jìng)爭力的汽車是設(shè)計(jì)和制造部門技術(shù)人員的根本工作宗旨。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該熟悉汽車，最好經(jīng)常親自駕駛汽車，進(jìn)行汽車的檢查、維修、保養(yǎng)，從中積累經(jīng)驗(yàn)，并且能夠從使用者的角度出發(fā)考慮設(shè)計(jì)問題。此外，還應(yīng)該從制造者的立場(chǎng)出發(fā)，考慮使設(shè)計(jì)出來的汽車便于制造、裝配，降低制造成本，這要求設(shè)計(jì)人員對(duì)材料和工藝都要有豐富的知識(shí)儲(chǔ)備。

3. 產(chǎn)品的價(jià)位

什么樣的汽車才算是一臺(tái)好的汽車呢？可以歸納出如下幾點(diǎn)：

1）要符合使用的需要：貨車就要滿足運(yùn)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(biāo)來設(shè)計(jì)、生產(chǎn)汽車。

2）工作要可靠：各總成工作要可靠，發(fā)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(dòng)性能、轉(zhuǎn)向性能、最大車速、燃料消耗等。

5）操縱方便，穩(wěn)定性好。

6）乘坐舒適，內(nèi)飾美觀。

7）便于檢查、保養(yǎng)和修理，使用費(fèi)用要低。

8）外觀和裝飾要美。

9）對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染（排放、噪聲、電磁干擾等）要小。

雖然以上各項(xiàng)隨著用戶和汽車類別不同，其要求有高有低，并且對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)也因人而異，但它們都是評(píng)價(jià)汽車價(jià)值不可缺少的指標(biāo)。它們的不同組合造就了不同價(jià)位的汽車。

4. 產(chǎn)品系列化、零部件通用化、零件標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一加工標(biāo)準(zhǔn)

（1）產(chǎn)品系列化

產(chǎn)品系列化是指：汽車部件（離合器、變速器、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向器等）專業(yè)廠商為了既能供應(yīng)各種型號(hào)汽車所需的部件，又能便于進(jìn)行大量生產(chǎn)、降低成本，把產(chǎn)品合理分擋，組成系列，并考慮各種變型，使這些系列化產(chǎn)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(zhì)量相近或同一系列的一些車型上，盡可能采用同樣結(jié)構(gòu)和尺寸的零部件，以減少零部件的種類，便于采購、儲(chǔ)存、管理、生產(chǎn)，達(dá)到降低成本的目的。

（3）零件標(biāo)準(zhǔn)化

零件的標(biāo)準(zhǔn)化是指在設(shè)計(jì)中盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件。汽車是由許多零件組成的產(chǎn)品，在進(jìn)行多品種汽車生產(chǎn)時(shí)，最好是就零部件的形狀、尺寸、材質(zhì)等制定出標(biāo)準(zhǔn)。這樣做有以下好處：減少零件種類，降低生產(chǎn)費(fèi)用；擴(kuò)大零件通用互換的范圍，對(duì)生產(chǎn)和修理都有利；可以減少專用機(jī)床和工裝夾具的數(shù)量；可沿用成熟工藝，降低不良品率。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)問題，應(yīng)該盡量依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)來統(tǒng)一各方面的標(biāo)準(zhǔn)。許多工廠和公司都以國家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)制定出本企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)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(zhì)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(shù)量，以降低外購費(fèi)用。

（4）統(tǒng)一加工標(biāo)準(zhǔn)

統(tǒng)一加工標(biāo)準(zhǔn)就是通過制訂工藝標(biāo)準(zhǔn)，盡可能減少加工的方式，從而減少工具、機(jī)床和夾具的種類。例如，在很多場(chǎng)合下，通過盡可能統(tǒng)一孔的加工規(guī)格，就能使加工孔用的鉆頭和鉸刀的種類減少。限制螺紋規(guī)格的數(shù)量，也能相應(yīng)減少絲錐、板牙的種類和數(shù)量。這樣做有利于降低生產(chǎn)成本。大多數(shù)汽車以大批量生產(chǎn)為主，在設(shè)計(jì)中必須盡可能采用專業(yè)化生產(chǎn)的部件和實(shí)行產(chǎn)品系列化、零部件通用化、零件標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一加工標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到簡化生產(chǎn)、提高工效和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本的目的。國內(nèi)外實(shí)踐都表明，這樣做大大提高了汽車工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。