乘用车设计流程

概念设计产品设计设计任务书市场营销产品规划产品试制试验评价生产准备试生产试验评价批量生产NOYESNO质量改进YES狭义的开发概念广义的开发概念汽车总体设计（乘用车）§1方案策划阶段§2概念设计阶段§3工程设计阶段§4样车试验阶段§5投产启动阶段一、方案策划阶段一个全新车型的开发需要几亿甚至十几亿的大量资金投入，投资风险非常大，如果不经过周密调查研究与论证，就草率上马新项目，轻则会造成产品先天不足，投产后问题成堆；重则造成产品不符合消费者需求，没有市场竞争力。因此市场调研和项目可行性分析就成为了新项目至关重要的部分。反面教材重要性一、方案策划阶段总体做法：通过市场调研对相关的市场信息进行系统的收集、整理、纪录和分析了解和掌握消费者的汽车消费趋势、消费偏好和消费要求的变化确定顾客对新的汽车产品是否有需求，或者是否有潜在的需求等待开发根据调研数据进行分析研究，总结出科学可靠的市场调研报告，为企业决策者的新车型研发项目计划，提供科学合理的参考与建议一、方案策划阶段一、方案策划阶段1.1汽车市场调研包括：市场细分；目标市场选择；产品定位等几个方面。一、方案策划阶段1.2项目可行性分析在市场调研的基础上，根据市场调研报告生成项目建议书，进一步明确：汽车形式（也就是车型确定是微型车还是中高级车）；市场目标；外部的政策法规分析；内部的自身资源和研发能力的分析，包括设计、工艺、生产以及成本等方面的内容。一、方案策划阶段1.2项目可行性分析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。一、方案策划阶段①将初步设定的要求发放给相应的设计部门；②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；③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。1.3确认项目设计目标在方案策划阶段还有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。一、方案策划阶段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，是一份指导性文件。1.4最终成果二、概念设计阶段概念设计阶段开始后就要制定详细的研发计划，确定各个设计阶段的时间节点；评估研发工作量，合理分配工作任务；进行成本预算，及时控制开发成本；制作零部件清单表格，以便进行后续开发工作。主要任务包括：总体布置草图设计和造型设计两部分。2.1总体布置草图二、概念设计阶段总体布置草图（也称为整体布置草图、整车布置草图）是汽车总体设计和总布置的重要内容。总体布置草图确定的基本尺寸控制图是造型设计的基础。2.1总体布置草图二、概念设计阶段主要任务：根据汽车的总体方案及整车性能要求提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求；协调整车与总成间、相关总成间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足产品目标大纲要求的整车参数和性能指标的汽车。二、概念设计阶段总体布置草图的主要内容：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。发动机与离合器及变速器的布置、传动轴的布置、车架和承载式车身底板的布置、前后悬架的布置、制动系的布置、油箱、备胎和行李箱等的布置、空调装置的布置。2.1总体布置草图2.1.1尺寸参数二、概念设计阶段各级汽车的尺寸标准确定汽车尺寸所要考虑的因素主要是机械布局和使用要求，其中机械布局视乎厂家各自的设计方案有所差异；使用要求则主要由汽车所针对的目标市场级别而定。下表为根据经验总结的各主要级别乘用车的常见尺寸范围：单位：米长度宽度高度轴距典型代表欧洲、亚洲轿车：小型两厢轿车3.6-41.5-1.71.3-1.52.2-2.5夏利小型三厢轿车4.1-4.41.6-1.71.3-1.52.3-2.6丰田COROLLA紧凑型轿车4.3-4.71.7-1.81.3-1.52.6-2.8捷达中大型轿车4.6-4.91.7-1.91.3-1.62.7-2.9日产CEFIRO大型轿车4.8-5.21.8-21.4-1.62.8-3.2奔驰S-CLASS2.1.1尺寸参数二、概念设计阶段外形尺寸参数我们看到美国车的尺寸比欧、日的标准大很多，这主要是因为美国地大车少，油价低廉，对于汽车空间的要求远大于对省油性能的要求。日本则正好相反，为了改善道路拥挤情况，日本政府对汽车的税收等级是以外形尺寸（主要是占地面积长*宽）来划分的，车身越大使用费用越高。2.1.1尺寸参数二、概念设计阶段因此日本汽车造型设计所追求的是“空间利用率”，即在有限的车身尺寸下争取最大的内厢空间。可以说日本车造得紧凑的目的是为了符合法规；欧洲人也热衷于小型车，但他们造小车的主要目的是省油和使用方便；而美国人的生活环境决定了他们用不着把汽车造得太紧凑。2.1.2尺寸参数的确定二、概念设计阶段4、轴距在车长被确定后，轴距是影响乘坐空间最重要的因素，因为占绝大多数的2厢和3厢轿车，乘员的坐位都是布置在前后轴之间的。长轴距使乘员的纵向空间增大，直接得益的是对乘坐舒适性影响很大的脚部空间。在行驶性能方面，长轴距能提高直路巡航的稳定性，但转向灵活性下降，回旋半径增大。因此在稳定性和灵活性之间必须作出取舍，取得适当的平衡。2.1.2尺寸参数的确定二、概念设计阶段5、前、后悬车长=前悬+后悬+轴距。轴距越长，前后悬便越短。最短的悬殊长可以短至只有车轮。但除了一些小型车要竭力增加轴矩来扩大乘坐空间外，一般轿车的悬长都不能太短，一来轴矩太长会影响灵活性，二来要考虑机械零件的布局。近年为了满足严格的正面撞击测试法规，有加长前悬的趋势，目的是容纳车架的撞击缓冲结构。后悬则可以比前悬稍长一些。2.1.2尺寸参数的确定二、概念设计阶段例一前置引擎前轮驱例二图中的A、B角分别称为接例三悬长对汽车的动态动的轿车，因为要腾出近角和离去角，是衡量汽车通过表现也会有影响，例如增空间安放引擎，前轴要性的重要指标。由图可见角度越大前悬可以增加转向过多向后移，形成很长的前大，车身能安全通过的坡度越大，以抵消车架本身的转向悬。国产富康、夏利、。其中接近角尤为重要，因此越不足倾向。所以设计高性桑塔纳都属于这种类型。野车的前悬都很短。能跑车不仅是要好看那么简单。2.1.2尺寸参数的确定二、概念设计阶段6、轮距轮距直接影响汽车的前后宽度比例。与其它尺寸相比，轮距更受机械布局（尤其是悬挂系统类型）的影响，是需要在很早就确定的参数。一般轿车的前轮距比后轮略大，这与空气动力学有关。但一些特殊机械布局的汽车，如后轴安放了大型的水平对向12缸引擎，使其后轮距远大于前轮距，这就需要以特别的造型设计来配合。在操控性方面，轮距越大，转向极限和稳定性也会提高，很多高性能跑车车身叶子板都向外抛，就是为了尽量扩大轮距。2.1.2尺寸参数的确定二、概念设计阶段7、离地距离地距即车体最低点与地面的距离。后驱车的离地最低点一般在后轴中央，前驱车一般在前轴，也有些轿车的离地距最低点在前防撞杆下缘。离地距必须确保汽车在行走崎岖道路、上下坡时的通过性，保证不“刮底”。但离地距高也意味着重心高，影响操控性，一般轿车的最低离地距为130mm-200mm。越野车离地距普遍高。赛车离地距可以低至50mm，。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段一、何谓布局？这里所讲的布局，是指如何安排一部汽车的各个组成部分在整车中所处的相对位置，即全车的整体布局。布局方案一般是由总工程师决定的，但对于车身造型设计师，很好地理解甚至具备确定总体布局的能力也十分重要，这是因为与其他工业产品相比，汽车构造的复杂多变性要大得多。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段以电视机为例，所有电视机的内部结构大多相差无几，大致上都为立方体，造型所要提供的功能也不多。汽车的内部结构复杂，使用功能的要求很严格（如乘员/载货的空间、人体工程学要求等），这些构成了很多在造型设计过程中必须遵循的条件。因此，汽车造型设计师必须具备很清晰明确的布局观念，才能设计出具有优秀功能性的汽车外型。事实上很多突破性的布局方案都是由造型设计师在概念设计的阶段构想出来的。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段二、布局元素汽车的布局元素包括发动机、传动系统、座舱、行李舱、排气系统、悬挂系统、油箱等，其中前三者：发动机、传动系统和座舱是决定布局的三要素。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段按这“三要素”可将布局方式分为前置引擎前驱（FF）、前置引擎后驱（FR）、中置引擎（MR）及后置引擎（RR）四大类型，确定布局类型后，其它部件可采用见缝插针的原则。一个优秀的布局方案应该在使各部件工作良好的基础上满足应有的使用功能（如载人、运货、越野等）。下面对各种布局方案作简单介绍：2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段1）前置引擎后轮驱动（FR）引擎纵置于车头，纵向与变速箱相连，经过传动轴驱动后轮。最早期的汽车绝大部分采用FR布局，现在则主要应用在中、高级轿车。二、概念设计阶段轴荷分配均匀，即整车的前后重量比较平衡，因此操控稳定性比较好。据物理原理，后轮作驱动轮时，轮胎的附着利用率要优于前轮驱动，这是中、大型轿车（马力、扭力较大）都采用后轮驱动的主要原因。前置引擎后轮驱动（FR）的优点二、概念设计阶段传动部件多、传动系统质量大，贯穿坐舱的传动轴占据了坐舱的地台空间。为了容纳传动轴，凡是采用FR，其后座中间座椅的地台都是隆起来的，大大影响了脚部空间和乘坐舒适性，这可以说是FR的最大缺点。前置引擎后轮驱动（FR）的缺点2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段2）前置引擎前轮驱动（FF）将引擎横置在车头，经过变速箱直接驱动前轮，就可以免去传动轴，从而解决了FR布局的车厢地台问题。这种方案称为FF布局。FF是目前绝大部分微、小、中型轿车采用的布局方式。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段FF优势除了车厢地台降低，在操控性方面由于重心偏前且由前轮产生驱动力，FF的汽车在操控性方面具有明显的转向不足特性，这在汽车操控性评价中属于一种安全的稳态倾向，是民用车的理想特性。抗侧滑的能力也比FR强。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段FF缺点FF的驱动轮附着利用率较小，上坡时驱动轮的附着力会减小；前轮的驱动兼转向结构比较复杂，引擎和传动系统集中在引擎舱内，布局拥挤，局限了采用大型引擎的可能性。这是大型轿车不采用FF的主要原因。针对这个问题，近年来出现了纵置引擎的FF布局（以前FF的引擎都是横置的），从而可以采用较大型的引擎。例如配2.8升V6的奥迪A6，都属于为数不多的中大型FF轿车。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段3）后置引擎后轮驱动（RR）早期广泛应用在微型车上，因为其结构紧凑，既没有沉重的传动轴，又没有复杂的前轮转向兼驱动结构。它的缺点是后轴荷较大，在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向，即高速过弯的稳定性差，容易侧滑。现在仍采用RR布局的轿车已经很少。保时捷911是其一，而它极易甩尾的操控特性也是出了名的。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段4）中置引擎后轮驱动（MR）即引擎放置在前、后轴之间的布局方式。最大的优点显然是轴荷均匀，具有很中性的操控特性。缺点是引擎占去了坐舱的空间，降低了空间利用率和实用性。因此采用MR的大都是追求操控表现的跑车。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段一般的MR布局，引擎是置于座椅之后、后轴之前的，这样的布局在情理之中；近年出现了一种被称作“前中置引擎”的布局方式，即引擎置于前轴之后、乘员之前，驱动后轮。从形式上这种布局应属于FR类型，但能达到与MR一样的理想轴荷分配，从而提高操控性。宝马3系列、本田S2000都属于这种类型。2.1.3汽车的布局二、概念设计阶段5）四轮驱动无论是前置、中置还是后置引擎，都可以采用四轮驱动。由于四个车轮均有动力，附着利用率最高，但重量大、占空间是它的显著缺