汽车人机工程-总布置

1总布置概述任务不确定，不知如何下手；过程中思路变化，工作重复；总布置的步骤；总布置的技术技巧是什么；总布置做到何种程度，与部件设计的关系如何协调沟通；总布置如何控制性能，用什么方法控制；问题：3现在4历史1886KarlBenzBenzPatent-MotorwagenHenryFord1909FordModelTstateoftheartPanhard1891TractionAvant1933Citroën1900193019501960198020005《GB/T15089-2001机动车辆及挂车分类》《GB3730.1-2001汽车和挂车类型的术语和定义》《GA36-2007中华人民共和国机动车号牌》《机动车驾驶证申领和使用规定》（公安部第111号令）类别要求类别要求类别要求类别要求M1≤9座（含驾驶员），载客乘用车M1类多用途乘用车：若同时具有下列两个条件，则属于货车：1.除驾驶员以外的座位数不超过6个；2.P-(M+N×68)＞N×68即：装载质量＞2倍乘员质量式中：P－最大设计总质量；M－整备+驾驶员质量；N－除驾驶员以外的座位数。蓝牌中型以下载客汽车。客车：＜20座（不含驾驶员），车身长度＜6m；C1小型、微型载客汽车以及轻型、微型载货汽车；轻、小、微型专项作业车M2＞9座，GVW≤5000kg，载客商用车辆M2/M3中，＜16座为小型客车B1中型载客汽车（含核载10人以上、19人以下的城市公共汽车）M3＞9座，GVW＞5000kg，载客黄牌中型以上载客汽车。客车：≥20座（不含驾驶员），车身长度≥6m；A3核载10人以上的城市公共汽车A1大型载客汽车N1GVW≤3500kg，载货——蓝牌中型以下载货汽车。货车：GVW＜4500kg，车身长度＜6m；C1小型、微型载客汽车以及轻型、微型载货汽车；轻、小、微型专项作业车N23500kg＜GVW≤12000kg，载货——B2重型、中型载货汽车；大、重、中型专项作业车N3GVW＞12000kg，载货——黄牌中型以上载货汽车。货车：GVW≥4500kg，车身长度≥6m；A2重型、中型全挂、半挂汽车列车6相关名词VehicleLayout:整车总布置（总体布置）VehiclePackage:整车集成－目标明确目标市场/目标用户/目标售价/目标车型（包括技术目标）/其他目标设计思想DesignPhilosophy的确立－多方案方案可能是排他的也可能是互补的－有约束技术的/经济的/法规的/环境的/部件货源（供应商）设计原则DesignCriteria的确立总布置设计的特征HandlingpackagePerformancepackageTrimpackageSafetypackage……78车身承载型式9总布置设计如何开展？整车长（mm）？整车宽（mm）？整车高（mm）？轴距（mm）？前悬（mm）？后悬（mm）？前轮距（mm）？后轮距（mm）？最小离地间隙（mm）？接近角（°）？离去角（°）？最小转弯半径（m）？整车姿态角（°）？……？车身型式？发动机型式？变速箱型式？前悬架型式？后悬架型式？转向器型式？轮胎型号？……？10汽车开发的过程产品开发过程产品开发阶段概念选择阶段批准阶段项目样车阶段试装阶段投产阶段改进阶段/概念选择阶段计划和项目定义产品设计和开发工艺设计和开发产品验证和确认工艺验证和确认生产主题和工程设计的选择项目批准第一辆项目样车制造第一辆试装车制造第一辆产品车制造主题和工程设计的选择计划和项目定义反馈、评估和纠正措施主要关键点汽车开发的过程汽车总布置设计概论什么是汽车什么是汽车总布置设计汽车工程师和设计师与汽车总布置设计的关系如何进行汽车的总布置设计范例1.什么是汽车1．1汽车是功能序列的组合1．1．1价值工程对产品（汽车）的定义功能定义－－动词＋名词基本功能和辅助功能使用功能和美观功能必要功能和不必要功能以起重臂为例起重汽车，带起重臂的载重汽车，普通载重汽车，普通汽车1．1．2汽车的功能序列，功能树状图并列关系和上下关系（目的和手段关系）1．1.3功能的量化和评价功能和性能的关系－－可以直接量化的功能评分量化的功能－－主观评价N维功能评价曲线（曲面）－－向量的模及在平分轴上的投影，单个功能可接受的最低界限1．1.４性价比功能（技术）和价格（经济）的关系１．２汽车是空间序列的组合1．２．１汽车占据的空间＝汽车的外部轮廓占据的空间＋构成外部轮廓的构件运动到最外极限位置所扫过的空间1．２．２总布置设计时汽车零部件占据的空间＝汽车占据的空间－设计控制离地间隙面除去的空间１．２．4汽车的设计质量状态确定有关的汽车质量，以便在统一的的静止状态条件下比较与地面有关的尺寸和汽车的姿态，汽车制图和/或建模在汽车处于设计质量状态下进行：厂定最大质量状态，整备质量状态，部分载荷质量状态汽车的设计质量状态是重要信息，在指令性文件中颁布。１．２．5车轮位置TirePosition及车轮运动空间－设计位置，车轮中心的坐标，在产品项目描述书中颁布－整备质量状态时的位置－板簧伸直状态（FS）时的车轮位置－上跳限位装置铁碰铁位置－缓冲块压缩2/3时的位置－全下跳位置（下限位、减震器全伸长、……）－厂定最大质量状态时的位置－转向轮最大内、外转角状态时的位置－整体桥斜跳状态时的位置－整体桥在钢板弹簧状态（制动或驱动）时的位置车轮运动空间是车轮处在所有位置（包括上述位置的中间位置）由轮胎自由状态的外轮廓所形成的包络面围成的空间。１．２．6整车姿态－俯冲姿态DiveAttitude－铁碰铁姿态Metal/MetalAttitude－加速姿态AccelerationAtitude１．２．7设计控制离地间隙线（面）GroundClearanceLine表示特定零部件所处的空间必须高于所限制范围的一组平面及/或曲面。１．２．8汽车零部件的静止占据空间及运动占据空间１．２．９汽车零部件占据空间必须由安装加以实现空间序列的组成部分－安装与被安装安装结构及尺寸－可拆卸安装与不可拆卸安装－连接件及安装拆卸工具2什么是汽车总布置2．１汽车总布置设计是以给定约束为条件，设定汽车的空间并在该空间内提供并协调汽车的功能，确定直接在汽车上安装的零部件的位置和安装（连接）的设计工作。２．１．１汽车总布置的构成及任务－总体总布置设计Package－整车/系统总布置设计Layout２．１．２整车＝全车总成＝全部系统安装图（或安装数模）的总和整车是构成汽车全部零部件的总和及对此总和的技术文件表达，全部零部件与表达这些零部件的技术文件存在一一对应的关系，表达不得重复也不得遗漏。在此定义下，整车是实体，总体是视角，一实一虚。3什么是汽车总布置3．1总布置设计的特征－目标明确目标市场/目标用户/目标售价/目标车型（包括技术目标）/其他目标/设计思想DesignPhilosophy的确立－多方案方案可能是排他的也可能是互补的－有约束技术的/经济的/法规的/环境的/部件货源（供应商）/政治的设计原则DesignCriteria的确立3．2系列化设计车型型谱及选装组合4汽车工程师和设计师与总布置设计的关系4．1总体总布置设计与系统总布置设计的关系全车总成与系统安装的关系全车总成→安装图→00级（直接装车的）零部件图→01…→最后级零部件图，构成表达整车技术文件的路径00级零部件必须在安装图（或数模）的环境下完成全部细节设计4．2所有汽车工程师和设计师都应该是总布置设计的参与者4．3汽车设计的矩阵式工作方式5如何进行总布置设计5．１总布置设计的三段式程序5．２汽车参数的确定汽车设计不是从零开始市场报告市场调研以前的设计积累对比车型CompetitiveVehicle的分析评价文献、报告、样本等信息的搜集计算对比计算的重要性设计说明书及计算书5．３汽车的分类－法规性分类GB/T15089-2001(代替1994)与ECER.E.3等效，增加了G类车美国FMVSS，小客车、大客车、多用途汽车（MPV）、卡车。越野汽车军用汽车－设计性分类SAEJ1100汽车尺寸，为统一汽车空间尺寸的比较进行分类－其他分类术语及定义GB/T3730.1-2001，市场的分类5．4设计工作的步骤先整体、后局部、再细节产品项目描述书－控制文件唯一性启动性动态性－受控内容－文件化控制5．5设计验证验证的必要性验证的方法－整体的/局部的－可行驶的/不可行驶的－MULE验证－客观测试及主观评价工装参与验证21总布置设计开发流程与实例分析汽车开发是一项非常复杂的过程，需要有高效的开发流程对开发过程进行控制。汽车产品开发过程和影响因素如下图：顾客需求政府法规竞争产品公司技术战略决策产品开发三到四年时间汽车上市22造型趋势研究产品战略阶段典型产品技术平台分析典型产品技术参数对比分析典型产品空间布置和人机工程对比分析标杆样车选定产品目标确定产品平台规划产品可行性技术方案确定预研草总布置可行性研究评审技术协议签订市场可行性研究技术可行性分析2D效果图控制要求发放（相当于设计任务书）232D效果图概念选择阶段零部件选型整车硬点人机工程空间布置运动校核法规分析性能分析预研总布置(建议取消)概念选择阶段总布置评审产品技术描述书发放项目启动基型车数据采集及分析基型车车身结构断面图1:4油泥模型1:4油泥模型评审造型控制边界评审基型车试验基型车逆向概念选择阶段总布置基型车CAE模型搭建基型车CAE分析待与产品车对比造型控制边界制作造型结果检查造型结果检查评审造型结果检查造型结果检查评审项目描述书发放草总布置1224CAS面制作批准阶段交付评审电子样车装配、检查(完成)批准阶段总布置零部件设计油泥模型冻结评审批准阶段总布置评审SE设计分专业设计评审相关零部件CAE模型搭建与基型车对比造型结果检查造型结果检查评审CLASS面制作1:1油泥模型DFMEA整车及零部件CAE分析造型结果检查造型检查评审造型结果检查造型检查评审Mule车装配粗标定试验供应商介入零部件选型整车硬点人机工程空间布置运动校核法规分析性能分析更加深入的3电子样车装配、检查(启动)25工艺验证项目样车阶段技术支持样车试制设计修改设计冻结设计冻结评审生产线验证设计验证主观评价整车性能试验标定试验整车可靠耐久性试验法规试验零部件制造样车试验整车认证整车技术条件工艺文件售后文件生产、市场技术服务APQP控制PPAP控制零部件认证机舱布置分类机舱布置划分FF（发动机横置）FR（发动机纵置）机舱布置流程概念设计硬点设计工程设计电子样车总体设计阶段校核阶段试验验证项目管理机舱整车间隙检查机盖碰撞溃缩量前保最小离地间隙轮胎跳动空间整车外廓尺寸悬置冷却系变速器、分动器、传动轴溃缩空间发动机造型横梁发动机周边静态间隙发动机装配间隙排气系进气系悬架转向前大灯发动机周边动态间隙机舱视野、维修性整体概括机舱整车间隙检查机盖碰撞溃缩量前保最小离地间隙轮胎跳动空间整车外廓尺寸悬置冷却系变速器、分动器、传动轴溃缩空间发动机造型横梁发动机周边静态间隙发动机装配间隙排气系进气系悬架转向前大灯发动机周边动态间隙机舱视野、维修性机舱布置关联性机舱整车间隙检查机盖碰撞溃缩量前保最小离地间隙轮胎跳动空间整车外廓尺寸悬置冷却系变速器、分动器、传动轴溃缩空间发动机造型横梁发动机周边静态间隙发动机装配间隙排气系进气系悬架转向前大灯发动机周边动态间隙机舱视野、维修性机舱布置关联性机舱整车间隙检查机盖碰撞溃缩量前保最小离地间隙轮胎跳动空间整车外廓尺寸悬置冷却系变速器、分动器、传动轴溃缩空间发动机造型横梁发动机周边静态间隙发动机装配间隙排气系进气系悬架转向前大灯发动机周边动态间隙机舱视野、维修性机舱布置关联性机舱整车间隙检查机盖碰撞溃缩量前保最小离地间隙轮胎跳动空间整车外廓尺寸悬置冷却系变速器、分动器、传动轴溃缩空间发动机造型横梁发动机周边静态间隙发动机装配间隙排气系进气系悬架转向前大灯发动机周边动态间隙机舱视野、维修性机舱布置关联性输入项目输入标杆参考车尺寸目标性能目标碰撞目标造型目标系统目标发动机位置变速器位置前围位置悬架、转向位置轮胎位置其它