关于汽车产品的设计与开发

　　田瑞新李岩高波
　　摘要：随着经济的发展和社会的进步，汽车已经成为人们日常生活中一项重要的工具，汽车行业的竞争也日趋激烈，如何不断创新汽车产品设计制造方式，生产出在安全性、舒适性、操作性等各个方面综合性能都比较优良的汽车至关重要，文章重点就汽车产品的设计与开发做了探讨和分析。
　　关键词：汽车产品；设计与开发；设计制造
　　随着测试技术的发展与完善，在汽车设计过程中引进新的测试技术，和各种专用的试验设备，进行科学实验，从各方面对产品的结构、性能和零部件的强度、寿命进行测试。同时广泛采用近代数学物理分析方法，对产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究，这样就使汽车设计发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段。电子计算机的出现和在工程设计中的推广应用，使汽车设计技术飞跃发展，设计过程完全改观。汽车结构参数及性能参数等的优化选择与匹配，零部件的强度核算与寿命预测，产品有关方面的模拟计算或仿真分析，都在计算机上进行。这种利用计算机及其外部设备进行产品设计的方法，统称为计算机辅助设计（CAD）。
　　一、汽车产品设计的特点和要求
　　由于汽车出产量大，品种及型号多，设计中实行零件标准化、部件通用化和产品系列化，可化生产，提高工效，保证产品质量，降低生产成本，减少配件品种，方便维修。汽车良好的使用性能是设计者要追求的目标，不同的汽车使用性能也是不同的（例如：动力性、汽车燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、舒适性、通过性以及可靠性、耐久性、维修性和对环境保护的影响性能等）；而且在某些性能之间有时是相互矛盾的。因此；要在给定的使用条件下协调各使用性能的要求，优选各使用性能指标，使汽车在该使用条件下的综合使用性能达到最优。特别要重视使用中的安全、可靠、经济与环保。汽车车身的外形、油漆及色彩是汽车给人们的第一个外观印象，是人们评价汽车的最直接方面，也是轿车的重。要市场竞争因素，是汽车设计非常重要的内容。车身造型既是工程设计，又是美工设计。从工程设计来看，它既要满足结构的强度要求、整车布置的匹配要求和冲压分块的工艺要求，又要适应车身的空气动力学的要求而具有最小的，空气阻力系数。从美工设计来看，它应当适应时代的特点和人们的爱好，要像对待工艺品那样进行美工设计，给人以高度美感，起到美化环境的作用。
　　二、汽车产品设计中新型技术的应用
　　（一）汽车产品概念设计
　　概念设计是汽车产品设计制造中的重要环节，汽车产品详细机构尺寸的许多参数都是在概念设计中确定的，概念设计比较复杂，单单依靠设计者的经验是无法确定这些参数和数据的。CAE技术的应用能够建立车辆产品的数字化仿真分析体系，这种详细的分析体系能够分析模拟仿真分析出车辆在不同路况下的运行状态，从而获取大量的实验数据，这就为汽车复杂的非线性动力学分析提供了荷载条件以及各种动力参数数据。概念设计的主要过程如下：对汽车产品进行目标定位，确定车身、控制系统、发动机灯性能参数；确定车辆总体布置和设计方案，确定各项参数的控制指标；根据CAE技术建立初始仿真模型；对汽车产品仿真模型进行动态分析，确定汽车产品的各项参数指标和整体结构性能。
　　（二）汽车产品详细设计制造
　　汽车车身机构的设计制造对车身的性能有着重要的影响，薄板冲压覆盖件、加强筋以及承载骨架共同组成了车辆的车身结构，在利用CAE技术进行设计制造的过程中，我们可以将车身的机构分成许多个小的单元，每一个单元都有着自己的作用，例如承载作用、传递作用等，只有每一个单元的设计得以保证，才能保证整个汽车的正常工作，这种车辆车身结构的分析方法被称为有限元分析，利用有限元分析能够针对车身结构复杂的特点将车身结构分成各个单元，有效解决了车身结构中复杂的力学问题。汽车的噪音一直是人们关心的问题，NVH性能是衡量车辆质量的一个重要指标，这种分析能够使车辆产品与产品结构中的各个子系统的振动频率特性相普配，通过对不同振动频率和振型的子系统进行合理的分布有效的实现了汽车降噪，对提升车辆的舒适性有着积极的意义。NVH性能分析主要包括汽车各子系统的刚度频率匹配、点的传递函数、BIW动态稳定性等方面的分析。实现了汽车的正面、侧面以及翻滚状态下的安全性能的模拟分析，这种动态的模拟分析能够在汽车产品的设计阶段及时发现汽车产品的碰撞安全性能方面的问题和缺陷，并提出针对性的优化改进方案，避免安全性能存在问题的汽车产品投入市场。要想保证汽车产品的安全性，其碰撞性能的提升至关重要，在提升碰撞性能的前提下还要尽量使用质量较轻的材料，就目前来看，当今世界汽车设计制造中主流的车身材料为超高强度钢板及轻质的合金材料。发动机是汽车产品的重要组成部分，是汽车产品行使的动力来源，随着汽车行业的不断发展，汽车产品对发动机的要求越来越高，当前质量较好的发动机一般都具备效率高、体积小、低能耗、低排放等特点。组成发动机的零部件结构十分复杂，工作荷载的测定难度较大，在设计制造的过程中会出现各种各样难以解决的问题，基于CAE技术的有限元法能够有效解决这些问题，有限元法能够将发动机中的零部件进行实体建模，从而实现了对发动机的分析设计和制造。
　　三、结束语
　　综上所述，利用CAE技术进行汽车产品的设计制造是当前汽车制造业的主要发展趋势，其对汽车产品设计制造的作用十分巨大，其仿真技术的应用能够大大降低汽车产品的研发时间和研发成本，对提升汽车企业汽车产品的核心竞争力有着重要的作用，CAE技术有效推动了汽车制造业的发展，汽车产品设计制造中CAE技术的应用也带动了CAE技术的不断创新和完善。文章简要研究了基于CAE技术的汽车产品设计制造，旨在为推进CAE技术全面深入的应用到汽车产品设计制造中做出贡献。
　　参考文献：
　　〔1〕于凡清。汽车产品设计开发流程与管理培训〔J〕。企业文化，2015。
　　〔2〕张志强。CAE技术在汽车产品设计制造中的应用〔J〕。农业装备与车辆工程，2015。