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1、1 本课程的相关情况说明汽车设计课程基本要求：1 学会分析、评价汽车及其各总成的结构和性能，合理选择结构方案及有关参数。2 学会一些主要零部件的设计。3 学会汽车总体设计的一般方法，为毕业设计及从事汽车技术工作打下基础。1 本课程的相关情况说明 介绍说明汽车设计课程教学大纲内容见教学大纲WORD文档资料 介绍说明课程教学实施计划内容见教学实施计划 WORD文档资料汽车设计开发流程汽车设计开发流程汽车设计开发流程汽车设计开发流程 研发流程包括管理、设计、组织等方方面面的辅助流研发流程包括管理、设计、组织等方方面面的辅助流程。专业的汽车设计开发流程是汽车研发中的核心流程。专业的汽车设计开发流程是汽
2、车研发中的核心流程，这一流程的起点为项目立项，终点为量产启动，程，这一流程的起点为项目立项，终点为量产启动，主要包括主要包括5个阶段：个阶段：一、方案策划阶段一、方案策划阶段 二、概念设计阶段二、概念设计阶段 三、工程设计阶段三、工程设计阶段 四、样车试验阶段四、样车试验阶段 五、投产启动阶段五、投产启动阶段汽车设计开发流程汽车设计开发流程 概念设计，是对下一代车型或未来汽车的总概念设计，是对下一代车型或未来汽车的总概念进行概括描述，确定汽车的基本参数、概念进行概括描述，确定汽车的基本参数、基本结构和基本性能的设计。基本结构和基本性能的设计。二、概念设计阶段二、概念设计阶段二、概念设计阶段二、
3、概念设计阶段1总体布置草图总体布置草图 车厢及驾驶室的布置，主要依据人机工程学来进行布置，车厢及驾驶室的布置，主要依据人机工程学来进行布置，在满足人体的舒适性的基础上，合理的布置车厢和驾驶室。在满足人体的舒适性的基础上，合理的布置车厢和驾驶室。发动机与离合器及变速器的布置发动机与离合器及变速器的布置 传动轴的布置传动轴的布置 车架和承载式车身底板的布置车架和承载式车身底板的布置 前后悬架的布置前后悬架的布置 制动系的布置制动系的布置 油箱、备胎和行李箱等的布置油箱、备胎和行李箱等的布置 空调装置的布置空调装置的布置保时捷跑车总体布置方案正视图二、概念设计阶段二、概念设计阶段 汽车的造型设计包括
4、外形和内饰设计两部分。而汽车的造型设计包括外形和内饰设计两部分。而造型设计过程也分为设计和模型制作两个阶段。造型设计过程也分为设计和模型制作两个阶段。设计阶段包括设计阶段包括设计草图设计草图和和设计效果图设计效果图两个阶段两个阶段。下面是菲亚特下面是菲亚特Bravo设计草图，我们可以看出最设计草图，我们可以看出最初的草图形体是比较简练的，只强调部分的特征初的草图形体是比较简练的，只强调部分的特征线。而后来的深入设计草图则比较完整的表达了线。而后来的深入设计草图则比较完整的表达了车身的整个形态。车身的整个形态。2造型设计造型设计A从脑到手：草图菲亚特Bravo前期设计草图菲亚特Bravo前期设计
5、草图菲亚特Bravo前期设计草图B初步定稿：草图+说明 当思路比较明确以后可以绘画一张草图，这时候汽车的主体线条和大方向上的细节设计应该都有所表现，在适当的地方加进简单说明，为下一环节做准备。菲亚特Bravo设计深入草图菲亚特Bravo设计深入草图C 理念表达：效果图加入加入细节描绘和色彩细节描绘和色彩，通过精致的绘画表达这款车的，通过精致的绘画表达这款车的直观感受和立体效果。这是汽车设计的重要环节之一，直观感受和立体效果。这是汽车设计的重要环节之一，就好象时装设计效果图一样，将就好象时装设计效果图一样，将是决定模型制作的关是决定模型制作的关键键。有些效果图是手绘的，马克笔、色粉或者喷枪都。有
6、些效果图是手绘的，马克笔、色粉或者喷枪都会采用，也有设计师利用电脑绘画。会采用，也有设计师利用电脑绘画。效果图和最后的效果图和最后的整车的细节未必完全相同，但是表现出来的气质却是整车的细节未必完全相同，但是表现出来的气质却是一脉相承。一脉相承。随着计算机辅助设计的发展，以及其所带来的方便和随着计算机辅助设计的发展，以及其所带来的方便和快捷，越来越多的设计师开始使用各种绘图软件进行快捷，越来越多的设计师开始使用各种绘图软件进行效果图的绘制。效果图的绘制。主要的绘图软件有主要的绘图软件有Photoshop、Painter以及以及AliasSkethbookd等。等。设计师绘制精细效果图的目的是为了
7、让油泥模型师或设计师绘制精细效果图的目的是为了让油泥模型师或者数字模型师（其使用者数字模型师（其使用3D软件将设计师的设计由效果软件将设计师的设计由效果图变为图变为3维的电脑数据模型，这种模型能够直接将数据维的电脑数据模型，这种模型能够直接将数据输入输入5轴铣削机，铣削出油泥模型）看到更加清晰的设轴铣削机，铣削出油泥模型）看到更加清晰的设计表现效果，以便保证以后的模型能够更好的与设计计表现效果，以便保证以后的模型能够更好的与设计师的设计意图相一致。师的设计意图相一致。菲亚特菲亚特Bravo设计方案效果图之一设计方案效果图之一菲亚特菲亚特Bravo设计方案效果图之一设计方案效果图之一内部设计：内
8、厢效果图内部设计：内厢效果图 与汽车外观效果图同时出来的应该是内饰效果与汽车外观效果图同时出来的应该是内饰效果图，详细的描绘车内的各种细节和布局，加上图，详细的描绘车内的各种细节和布局，加上必要的说明，这是未来制作模型的基础。必要的说明，这是未来制作模型的基础。菲亚特菲亚特Bravo内饰设计方案效果图内饰设计方案效果图菲亚特菲亚特Bravo内饰设计方案效果图内饰设计方案效果图观感评估：观感评估：1/5油泥模型油泥模型 虽然历经数十年，虽然历经数十年，制作油泥模型依然是汽车制作油泥模型依然是汽车设计生产中的必要环节，设计生产中的必要环节，这是一种类似橡皮这是一种类似橡皮泥的黏土，但是更加坚硬，成
9、型后的细节需泥的黏土，但是更加坚硬，成型后的细节需要用刀刮削才能完成。一般先要制作比例小要用刀刮削才能完成。一般先要制作比例小的油泥模型作为提案，通常由设计师亲自操的油泥模型作为提案，通常由设计师亲自操刀，刀，大约两三个月才能最后完工。大约两三个月才能最后完工。油泥模型的制作也有两种方法，一种是油泥模油泥模型的制作也有两种方法，一种是油泥模型师直接完全人工雕刻模型，另外一种是由数型师直接完全人工雕刻模型，另外一种是由数字模型师先根据设计效果图在字模型师先根据设计效果图在alias等软件里先等软件里先建造出建造出3维数字模型然后由铣削机铣削出油泥维数字模型然后由铣削机铣削出油泥模型，然后经油泥模
10、型师进行细节调整。模型，然后经油泥模型师进行细节调整。当然在油泥制作过程中设计师必须全程跟踪指当然在油泥制作过程中设计师必须全程跟踪指导，以确保油泥模型能够符合自己的设计意图。导，以确保油泥模型能够符合自己的设计意图。奔驰奔驰R级小比例模型造型方案级小比例模型造型方案smartforfour小比例模型方案小比例模型方案 传统的全尺寸油泥模型都是完全由人工雕刻出来的，传统的全尺寸油泥模型都是完全由人工雕刻出来的，这种方法费时费力而且模型质量不能得到很好的保这种方法费时费力而且模型质量不能得到很好的保证，制作一个整车模型大约要花上证，制作一个整车模型大约要花上3个月左右的时个月左右的时间间.现在随
11、着技术的进步，各大汽车厂家的全尺寸整车现在随着技术的进步，各大汽车厂家的全尺寸整车模型基本上都是由模型基本上都是由5轴铣削机铣削出来的，油泥模轴铣削机铣削出来的，油泥模型师只需要根据设计师的要求对铣削出来的模型进型师只需要根据设计师的要求对铣削出来的模型进行局部的修改就可以了，这种方法制作一个模型只行局部的修改就可以了，这种方法制作一个模型只需要需要1个月甚至更少的时间。个月甚至更少的时间。油泥模型制作完毕后，根据需要将进行风洞试验以油泥模型制作完毕后，根据需要将进行风洞试验以测定其空气动力学性能；为了更直观的观察模型通测定其空气动力学性能；为了更直观的观察模型通常进行贴膜处理，以便检查表面质
12、量和产生逼真的常进行贴膜处理，以便检查表面质量和产生逼真的实车效果。实车效果。这时要进行一次全尺寸模型的评审会，从中选出最这时要进行一次全尺寸模型的评审会，从中选出最终的设计方案，并对其提出一些修改意见。油泥模终的设计方案，并对其提出一些修改意见。油泥模型师根据修改意见调整油泥模型，修改完毕后再次型师根据修改意见调整油泥模型，修改完毕后再次进行评审，并最终确定造型方案，冻结油泥模型。进行评审，并最终确定造型方案，冻结油泥模型。至此造型阶段全部完成，项目进入工程设计阶段。至此造型阶段全部完成，项目进入工程设计阶段。1：1油泥模型油泥模型福特福特S-MAX油泥模型油泥模型贴膜后的贴膜后的S80油泥
13、模型方案油泥模型方案测量阶段：三维坐标测量测量阶段：三维坐标测量 使用三维坐标测量仪。将模型放在测量台上，使用三维坐标测量仪。将模型放在测量台上，测出它表面上足够多点的空间三维坐标，用这测出它表面上足够多点的空间三维坐标，用这些数据就可以在电脑中建立三维模型。些数据就可以在电脑中建立三维模型。最后阶段：电脑设计最后阶段：电脑设计 把测量出的数据输入电脑，就可以开始进行三把测量出的数据输入电脑，就可以开始进行三维模型的制作，未来这些数据将用于控制数控维模型的制作，未来这些数据将用于控制数控机床。机床。三、工程设计阶段三、工程设计阶段1.总布置设计总布置设计 在前面总布置草图的基础上，深入细化总布
14、置在前面总布置草图的基础上，深入细化总布置设计，精确的描述各部件的尺寸和位置，为各设计，精确的描述各部件的尺寸和位置，为各总成和部件分配准确的布置空间，确定各个部总成和部件分配准确的布置空间，确定各个部件的详细结构形式、特征参数、质量要求等条件的详细结构形式、特征参数、质量要求等条件。主要的工作包括发动机舱详细布置图、底件。主要的工作包括发动机舱详细布置图、底盘详细布置图，内饰布置图、外饰布置图以及盘详细布置图，内饰布置图、外饰布置图以及电器布置图。电器布置图。1.汽车总布置设计汽车总布置设计 为了保证汽车各部分合理的相互关系，需要定出许多重要的控制尺寸。绘制汽车的总布置图，绘出发动机、底盘各
15、总成、驾驶操作场所、乘员和货物的具体位置以及边界形状；零部件的运动(如前轮转向与跳动)范围校核。经过汽车总布置设计，就可确定汽车的主要尺寸和基本形状。某轿车某轿车3维总布置图俯视图维总布置图俯视图2车身造型数据生成车身造型数据生成 车身或造型部门在油泥模型完成后，使用专门的车身或造型部门在油泥模型完成后，使用专门的3维测维测量仪器对油泥模型进行测量，测量的数据包括外形和量仪器对油泥模型进行测量，测量的数据包括外形和内饰两部分。内饰两部分。测量生成的数据称为点云，工程师根据点云使用汽车测量生成的数据称为点云，工程师根据点云使用汽车A面制作软件，比如面制作软件，比如Alias、Icem-surfa
16、ce、Catia等来构建汽车的外形和内室模型。等来构建汽车的外形和内室模型。在车身造型数据完成以后，通常要使用这些数据来重在车身造型数据完成以后，通常要使用这些数据来重新铣削一个模型，目的是验证车身数据是否有错误。新铣削一个模型，目的是验证车身数据是否有错误。这个模型通常使用代木或者高密度塑料来进行加工，这个模型通常使用代木或者高密度塑料来进行加工，以便日后保存。以便日后保存。测量得到的点云数据测量得到的点云数据使用使用Catia软件制作车身表面软件制作车身表面3发动机工程设计发动机工程设计一般新车型的开发都会选用原有成熟的发动机一般新车型的开发都会选用原有成熟的发动机动力总成，发动机部门的主
17、要工作是针对新车动力总成，发动机部门的主要工作是针对新车型的特点以及要求，对发动机进行布置，并进型的特点以及要求，对发动机进行布置，并进行发动机匹配，这一过程一直持续到样车试验行发动机匹配，这一过程一直持续到样车试验阶段，与底盘工程设计同步进行。阶段，与底盘工程设计同步进行。4白车身工程设计白车身工程设计 所谓白车身指的是车身结构件以及覆盖件的焊接总成，所谓白车身指的是车身结构件以及覆盖件的焊接总成，包括发动机罩、翼子板、侧围、车门以及行李箱盖在包括发动机罩、翼子板、侧围、车门以及行李箱盖在内的未经过涂装的车身本体。内的未经过涂装的车身本体。白车身是保证整车强度的封闭结构。白车身由车身覆白车身
18、是保证整车强度的封闭结构。白车身由车身覆盖件、梁、支柱以及结构加强件组成，因此该阶段的盖件、梁、支柱以及结构加强件组成，因此该阶段的主要工作任务就是确定车身结构方案，对各个组成部主要工作任务就是确定车身结构方案，对各个组成部分进行详细设计，使用工程软件比如：分进行详细设计，使用工程软件比如：UG、CATIA等完成等完成3维数模构建，并进行工艺性分析完成装配关系维数模构建，并进行工艺性分析完成装配关系图及车身焊点图。图及车身焊点图。某轿车白车身侧围部分设计图某轿车白车身侧围部分设计图5底盘工程设计底盘工程设计 底盘工程设计的内容就是对底盘的底盘工程设计的内容就是对底盘的4大系统进行详细的大系统进
19、行详细的设计，包括：传动系统设计、行驶系统设计、转向系设计，包括：传动系统设计、行驶系统设计、转向系统设计以及制动系统设计。主要工作包括统设计以及制动系统设计。主要工作包括:(1)对各个系统零部件进行包括尺寸、结构、工艺、对各个系统零部件进行包括尺寸、结构、工艺、功能以及参数等方面的定义功能以及参数等方面的定义(2)根据定义进行结构设计以及计算，完成根据定义进行结构设计以及计算，完成3维数模维数模(3)零部件样件试验零部件样件试验(4)完成设计图和装配图完成设计图和装配图5底盘工程设计底盘工程设计 其中传动系统的主要设计内容为离合器、变其中传动系统的主要设计内容为离合器、变速器、驱动桥，行驶系
20、统的主要设计内容为速器、驱动桥，行驶系统的主要设计内容为悬架设计，转向系统的主要设计内容为转向悬架设计，转向系统的主要设计内容为转向器以及转向传动机构的设计，制动系统的设器以及转向传动机构的设计，制动系统的设计内容包括制动器以及计内容包括制动器以及ABS的设计。的设计。底盘部分系统底盘部分系统3维设计图维设计图底盘部分系统底盘部分系统3维设计图维设计图底盘部分系统底盘部分系统3维设计图维设计图6内外饰工程设计内外饰工程设计 汽车内外饰包括汽车外装件以及内饰件，因其安装在车身本体上也称为车身附属设备。外装件的主要设计包括前后保险杠、玻璃、车门防撞装饰条、进气格栅、行李架、天窗、后视镜、车门机构及
21、附件以及密封条。内饰件主要设计包括仪表板、方向盘、座椅、安全带、安全气囊、地毯、侧壁内饰件、遮阳板、扶手、车内后视镜等。7电器工程设计电器工程设计 电器工程负责全车的所有电器设计，包括雨刮电器工程负责全车的所有电器设计，包括雨刮系统、空调系统、各种仪表、整车开关、前后系统、空调系统、各种仪表、整车开关、前后灯光以及车内照明系统。灯光以及车内照明系统。经过以上各个总成系统的设计，工程设计阶段经过以上各个总成系统的设计，工程设计阶段完成，最终确认整车设计方案。此时可以开始完成，最终确认整车设计方案。此时可以开始编制详细的产品技术说明书以及详细的零部件编制详细的产品技术说明书以及详细的零部件清单列表
22、，验证法规。确定整车性能后，将各清单列表，验证法规。确定整车性能后，将各个总成的生产技术进行整理合成。个总成的生产技术进行整理合成。四、样车试验阶段四、样车试验阶段 样车的试验包括两个方面：性能试验和可靠性试验。样车的试验包括两个方面：性能试验和可靠性试验。性能试验，其目的是验证设计阶段各个总成以及零部性能试验，其目的是验证设计阶段各个总成以及零部件经过装配后能否达到设计要求，及时发现问题，做件经过装配后能否达到设计要求，及时发现问题，做出设计修改完善设计方案。出设计修改完善设计方案。可靠性试验的目的是验证汽车的强度以及耐久性。试可靠性试验的目的是验证汽车的强度以及耐久性。试验应根据国家制定的
23、有关标准逐项进行，不同车型有验应根据国家制定的有关标准逐项进行，不同车型有不同的试验标准。不同的试验标准。汽车的试验形式主要有试验场测试、道路测试、风洞汽车的试验形式主要有试验场测试、道路测试、风洞试验、碰撞试验等。各个汽车企业都有自己的试验场，试验、碰撞试验等。各个汽车企业都有自己的试验场，试验场的不同路段分别模拟不同路况，有沙石路、雨试验场的不同路段分别模拟不同路况，有沙石路、雨水路、搓板路、爬坡路等等。水路、搓板路、爬坡路等等。国内某汽车企业试验场国内某汽车企业试验场保时捷汽车试验场保时捷汽车试验场雷诺新款拉古娜试验场试验雷诺新款拉古娜试验场试验 道路测试是样车试验最重要的部分。通常要在
24、各种不同的区域环境中进行，在我国北到黑龙江南到海南岛都有进行道路测试，以测定在不同气候条件下车辆的行驶性能以及可靠性。雷诺新款拉古娜雷诺新款拉古娜在不同的气候环境下的道路测试在不同的气候环境下的道路测试雷诺新款拉古娜雷诺新款拉古娜在不同的气候环境下的道路测试在不同的气候环境下的道路测试雷诺新款拉古娜雷诺新款拉古娜在不同的气候环境下的道路测试在不同的气候环境下的道路测试风洞试验风洞试验 主要是为了测试汽车的空气动力学性能，获主要是为了测试汽车的空气动力学性能，获取风阻系数，积累空气动力学数据。一般要取风阻系数，积累空气动力学数据。一般要对汽车正面和侧面的风阻进行测定，正面的对汽车正面和侧面的风阻
25、进行测定，正面的试验用于计算正面风阻系数和提升力，侧面试验用于计算正面风阻系数和提升力，侧面试验主要是考察侧向风对汽车行驶的影响。试验主要是考察侧向风对汽车行驶的影响。国外大的汽车生产厂家有自己的风洞试验室。国外大的汽车生产厂家有自己的风洞试验室。奔驰奔驰R级风洞试验级风洞试验碰撞试验碰撞试验 碰撞试验的作用是测试汽车结构的强度，通过碰撞试验的作用是测试汽车结构的强度，通过各种传感器获得各个部分发生碰撞时的数据，各种传感器获得各个部分发生碰撞时的数据，考察碰撞发生时对车内假人造成的伤害情况。考察碰撞发生时对车内假人造成的伤害情况。通过碰撞试验可以发现汽车安全上的问题，有通过碰撞试验可以发现汽车
26、安全上的问题，有针对性的对车身结构进行加强设计。针对性的对车身结构进行加强设计。碰撞试验主要包括正面碰撞、侧面碰撞以及追碰撞试验主要包括正面碰撞、侧面碰撞以及追尾碰撞。尾碰撞。样车碰撞试验样车碰撞试验样车碰撞试验样车碰撞试验样车碰撞试验样车碰撞试验五、投产启动阶段五、投产启动阶段 投产启动阶段的主要任务是进行投产前的准备工作，投产启动阶段的主要任务是进行投产前的准备工作，包括制定生产流程链，各种生产设备到位、生产线包括制定生产流程链，各种生产设备到位、生产线铺设等等。铺设等等。在试验阶段就同步进行的投产准备工作包括，模具在试验阶段就同步进行的投产准备工作包括，模具的开发和各种检具的制造。投产启
27、动阶段大约需要的开发和各种检具的制造。投产启动阶段大约需要半年左右的时间，在此期间要反复的完善冲压、焊半年左右的时间，在此期间要反复的完善冲压、焊装、涂装以及总装生产线，在确保生产流程和样车装、涂装以及总装生产线，在确保生产流程和样车性能的条件下，开始小批量生产进一步验证产品的性能的条件下，开始小批量生产进一步验证产品的可靠性，确保小批量生产可靠性，确保小批量生产3个月产品无重大问题的个月产品无重大问题的情况下，正式启动量产。情况下，正式启动量产。汽车设计的一般原则 产品系列化 零部件通用化 零件的标准化 统一加工标准 家国情怀 职业素养 创新精神 工匠精神中国制造2025十大十大领域领域 6
28、、节能与新能源汽车。、节能与新能源汽车。继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展，掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力，形成从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系，推动自主品牌节能与新能源汽车同国际先进水平接轨。爱国情怀汽车工业是我国国民经济的支柱产业，也是“中国制造2025”的必争产业，饶斌、孟少农等老一辈汽车人排除万难，将中国汽车工业从无到有，从弱到强的建立，激发学生的爱国情怀，为中国汽车工业取得的发展与进步而自豪。饶斌是中国汽车之父，曾经制造出解放汽车和红旗轿车。孟少农毕生致力于汽车工业建设事业，成功地领导了中国第一汽车制造厂、陕西汽车制造厂和东风汽车公司几代产品的研制和开发，培养中国汽车人才和中国汽车工业及汽车工程教育的发展作出了巨大贡献。