1.3 汽車設計方法

1. 經(jīng)驗設計方法

所謂經(jīng)驗設計方法，就是以在生產(chǎn)實踐中積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基礎進行產(chǎn)品設計、計算的方法。目前，在汽車設計中還在廣泛采用這種設計方法。上述經(jīng)驗數(shù)據(jù)包括：各種汽車的性能、功率、尺寸、質量、載荷、許用應力、結構特征等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。適當利用這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)可以加快設計進程，降低設計成本和設計風險。它們對于汽車設計是不可缺少的，應該注意收集、分析。

2. 計算機輔助工程方法

目前在汽車設計中一般都采用計算機輔助二維、三維設計方法來進行產(chǎn)品設計，采用的軟件包括CATIA、Creo、SOLIDWORKS、UG、AutoCAD等。它們的采用有助于提高設計質量、縮短設計周期。例如，在汽車總體設計中采用三維設計方法（圖1-1），可以直觀地看到各個零部件之間的相互位置關系，有助于避免發(fā)生裝配干涉問題。

利用計算機進行汽車設計分析的技術發(fā)展很快。在計算機上可以應用動力學分析軟件對汽車的性能例如操縱穩(wěn)定性、平順性等進行模擬分析；應用有限元分析軟件例如ANSYS、NASTRAN、I-DEAS、HYPERWORKS等對復雜的汽車零部件進行應力/變形分析（圖1-2）、振動模態(tài)分析、空氣動力學分析、熱力學分析等；應用電子線路分析軟件例如SPICE、HILO、LASAR等模擬電子、電氣線路的性能；應用通用軟件如MATLAB進行各種分析、優(yōu)化設計等工作，例如鋼板彈簧設計分析、可靠性分析、懸架和轉向系統(tǒng)匹配設計、可靠性設計與分析、疲勞壽命預計、試驗數(shù)據(jù)處理、模態(tài)分析等。

3. 試驗方法

汽車是一種速度高、負荷變化大、設計復雜、產(chǎn)量很大的產(chǎn)品。在設計階段往往需要對樣車、樣件進行各種試驗，以驗證分析和模擬計算的結論，并確保新車具有期望的性能；產(chǎn)品制造出來以后還要通過試驗對產(chǎn)品的質量進行檢查和評價。所以，汽車試驗是汽車設計重要的、不可缺少的工具之一。

目前，電測量法在汽車試驗中得到了廣泛應用。應用電測量法可以測量產(chǎn)品結構中的各種力和應變、位移、加速度、溫度以及流量等瞬態(tài)物理量。被測參數(shù)經(jīng)轉化為電信號后，能直接作為數(shù)據(jù)顯示或記錄在存儲設備中，測量精度高，能為設計提供有價值的數(shù)據(jù)。計算機成為自動快速處理和分析試驗數(shù)據(jù)的有力工具。如果沒有計算機，很多試驗數(shù)據(jù)的處理是不可想象的。計算機還可以作為試驗設備的控制裝置，使試驗過程高度自動化。例如，在汽車整車試驗室就有用計算機控制的轉鼓試驗臺，進行試驗和數(shù)據(jù)分析都很方便。還有用計算機控制的道路模擬試驗臺，它可以在室內模擬再現(xiàn)汽車整車和零部件在道路上實測的載荷歷程，使試驗結果更符合實際情況。

自從20世紀20年代以來，各國相繼建造了各種規(guī)模大小的汽車試驗場。圖1-3所示為我國海南汽車試驗場平面圖，場內設有模擬各種道路的試驗跑道以及各種試驗設施，可以進行汽車各項性能試驗，包括操縱穩(wěn)定性試驗、強化的可靠性和耐久性試驗、碰撞試驗等，成為最后檢驗產(chǎn)品設計質量的主要手段。在試驗場試驗跑道上進行的試驗，和過去相比，具有試驗時間短、試驗重復性好的優(yōu)點。但是與試驗室試驗相比，其試驗時間就顯得較長，重復性較差。但是，試驗場試驗仍然是檢驗試驗室試驗結果和產(chǎn)品最終質量的最后手段。這是因為試驗室試驗一般是對道路或試驗場試驗的模擬，它不可能對所有的因素進行模擬，這就存在取舍是否合理的問題，故其試驗結果也需要經(jīng)過試驗場試驗的檢驗。