理论教育 专用汽车设计研发的流程与方法

专用汽车设计研发的流程与方法

时间:2023-06-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:总体布置草图阶段确定的基本尺寸范围是概念设计的初始设定。汽车的概念设计是汽车正向设计研发中至关重要的环节,包括外形和内外饰设计两大部分,而设计过程也分为设计和模型制作两个阶段。设计阶段可以再次细分为设计概念草图和设计效果图两个阶段,一般概念设计最初的设计草图比较简单,主要的几根线条就可以形成基本的设计风格,设计师通过设计大量的概念草图来尽可能多地描绘其新的创意设想。

专用汽车设计研发的流程与方法

设计开发新车型是一项非常复杂的系统工程,其核心流程一般以项目立项为起点,以量产前准备为终点,主要包括以下几个阶段:

1.调研策划

由于一个全新车型的开发需要巨大的资金投入,周期较长,投资风险非常大。如不经过科学系统的调查研究与论证,就草率上马新项目,轻则会造成产品先天不足,量产后问题成堆;重则造成产品不符合消费者需求,缺乏市场信心,没有竞争力。因此在项目确定前的初期阶段,市场调研和项目可行性分析是必要的准备环节。通过市场调研对相关的市场信息进行系统的收集、整理、记录和分析,可以了解和掌握消费者的汽车消费趋势。另外,针对目标消费人群展开消费偏好和需求取向等研究,以确定目标用户对新的汽车产品是否有真实需求,或者是否存在潜在的需求等待开发等。然后根据调研数据进行分析研究,总结出系统可靠的市场及用户调研报告,为项目决策者的新车型设计研发项目,提供科学的参考与建议。

市场调研包括市场的细分、目标市场的选择以及产品定位等几个方面。项目可行性分析是在市场调研的基础上进行的,根据市场调研报告生成项目建议书,进一步明确汽车形式以及市场目标。可行性分析包括外部的政策法规分析,以及内部的自身资源和研发能力的分析,涉及设计、工艺、生产以及成本等方面的内容。在完成可行性分析后,就可以对新车型的设计目标进行初步的设定,设定的内容包括车辆形式、动力参数、底盘各个总成要求、车身形式及强度要求等。

将初步设定的要求发放给相应的设计部门,各部门确认各个总成部件要求的可行性以后,确认项目设计目标,编制最初版本的产品技术描述说明书,将新车型的一些重要参数和使用性能确定下来。在方案策划阶段还要确定新车型是否开发相应的变形车,确定变形车的形式以及种类。项目策划阶段的最终成果是一份符合市场要求,开发可行性能够保证得到研发各个部门确认的新车型设计目标大纲。该大纲明确了新车型的形式、功能以及技术特点,描述了产品车型的最终定位,是后续研发各个过程的依据和要求,可以说是一份指导性文件。

2.概念设计

概念设计阶段的主要任务包括总体布置草图设计和概念设计两个部分。这个阶段首先需要制定详细的研发计划,规划好各项设计任务的时间节点,评估研发工作量,分配工作任务。此外,还需要做成本预算,控制设计研发总体成本。

设计汽车总布置草图是汽车正向研发总体设计和总布置的重要内容,其主要任务是依据项目开发计划书所确定的汽车的总体方案及整车性能等预设条件,提出对各总成及部件的布置要求和主要特性参数等设计条件;协调整车内各总成或部件的布置关系和匹配关系,以使其整体使用性能达到最优化。总体布置草图阶段确定的基本尺寸范围是概念设计的初始设定。

在完成了总体布置草图设计以后,就可以在其确定的基本尺寸的基础上进行概念设计了。汽车的概念设计是汽车正向设计研发中至关重要的环节,包括外形和内外饰设计两大部分,而设计过程也分为设计和模型制作两个阶段。汽车造型设计师根据要设计的车型,收集同类竞争车型的图片资料,对同类车型进行造型风格及细节设计上的比较分析。设计阶段可以再次细分为设计概念草图和设计效果图两个阶段,一般概念设计最初的设计草图比较简单,主要的几根线条就可以形成基本的设计风格,设计师通过设计大量的概念草图来尽可能多地描绘其新的创意设想。在此基础上,设计师对若干自己比较认可的概念进行完善,进一步推敲车身的形体、细节特征等。

当概念草图进行到了一定阶段后,设计工作室内部会讨论评价各草案,并选出几个相对较好的概念,准备深入的设计。然后就是绘制主要方案的精细设计效果图并进行必要的评审,再选出几个成熟方案进行1∶5或1∶4的小尺寸油泥模型制作。当然,有些设计师习惯于另一种设计程序,即先制作三维数字模型(如使用Alias、Catia软件等),然后由铣削机铣削出油泥模型,再进行细节的调整。

同样在完成小比例油泥模型制作之后,会再次评审,决策者、设计师和工程师们将综合外观形态以及可能牵涉到的后续各环节的影响进行考虑,挑选出其中的2~3个方案进行1∶1的全尺寸油泥模型制作。直至完成全尺寸模型的制作、修改、评审、再修改,确定最终设计方案,并冻结油泥模型。

3.工程设计

在完成油泥模型后,就进入工程设计阶段,工程设计阶段的主要任务就是完成整车各个总成以及零部件的设计,控制总成与整车以及总成与总成之间出现的各种矛盾,保证整车设计能够按照规划目标实现。从工作方式来看,工程设计又是一个对整车进行细化和分工设计的过程,各个总成需要下发到相应的部门进行设计开发。工程设计阶段主要包括以下几个方面:

总布置设计——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,确定各部件的详细结构形式、特征参数、质量要求等条件。(www.daowen.com)

A级曲面设计——车身或造型部门在油泥模型完成后,对外形和内饰的油泥模型进行反求,测量出点云数据,然后依据点云数据制作汽车的A级表面。

发动机工程——主要是针对新车型的特点以及要求,对发动机进行布置和匹配。

车身设计——对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、车门以及行李箱盖白车身构件等进行设计,形成车身结构方案和三维数模。

底盘设计——对底盘的4大系统的设计,即传动系统设计、行驶系统设计、转向系统设计以及制动系统设计。

上装设计——具有专用功能的上装部分集成设计,使之具备某些特殊的运输和作业功能。专用汽车设计除了要满足基本型汽车的性能要求外,还要满足专用功能的要求。

内外饰设计——汽车内外饰包括汽车外装件以及内饰件如前后保险杠、进气格栅、行李架、天窗、后视镜、仪表板、方向盘、座椅、地毯遮阳板、扶手等进行设计。

电气设计——对全车的所有电和气系统进行设计,如空调系统、仪表、灯光等。

4.样车试制与试验

工程设计阶段完成以后进入样车试制和试验阶段,根据工程设计的数据,根据试验需要制作各种试验样车。样车的试验包括两个方面:性能试验和可靠性试验。根据试制、试验的结果进行分析总结,对出现的各种问题进行改进设计,再进行第二轮试制和试验,直至产品定型。

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。试验阶段完成以后,新车型的性能得到确认,产品定型。

道路测试是样车试验十分重要的部分。通常要在各种不同的区域环境中进行,从我国北到黑龙江南到海南岛都会进行道路测试,以测定在不同气候条件下车辆的行驶性能以及可靠性。

5.量产前准备

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、生产线铺设等。其间需要反复地测试完善冲压、焊装、涂装以及总装生产线。在确保生产流程和样车性能的条件下,开始小批量生产,进一步验证产品的可靠性,为最后的量产做准备。

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