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汽車開發設計范文1
隨著信息技術以及汽車制造業的迅速發展，汽車電子排擋技術越來越受到青睞與關注。但我國汽車電子工業起步相對較晚，電子排擋的生產線及其相關主要零部件對于進口的依賴度相對較高。為此，加強對汽車電子排擋的開發與設計對進一步提高我國汽車生產競爭力有著至關重要的影響與意義。
1 擋位要求
集手動擋與自動擋為一體的電子排擋主要包含六個擋位，這六個擋位具體為空擋（N）、手動與自動切換擋（A/M）、升擋（+）、降擋（-）、倒車擋（R）以及前進擋（G）。這其中，空擋、前進擋以及倒車擋處于穩態的位置，而其余擋位處于非穩態位置。
A/M是手動與自動模式的選擇擋，當駕駛員想要切換至手動模式進行駕駛時，只需將換擋桿向左打到這一選擇擋位置就好，同樣的由自動擋切換到手動擋也是如此。在空擋的情況下，變速箱與發動機處于相脫離的狀態，此擋位的使用與傳統的手動變速器使用類似，例如司機在遇到紅燈時就需將汽車擋位掛到空擋位置處，此外，由于這種擋位的設計沒有停車擋，為此司機在準備停車以及拔出車鑰匙之前一定要將擋位掛到空擋上，否則汽車會自動發出警報聲對司機加以提醒。
2 結構設計
電子排擋的機械結構主要有手柄、外殼、磁鐵以及電路板等幾部分組成。開關對應面上是自動模式下的選項開關；滑動片安裝在手柄下面，主要用于駕駛員換擋時的移動擋桿。固定栓主要用于將底座、電路板以及上面的外殼固定，以防止在撥動擋桿時因電路板位置不穩定而造成的信號采集失誤。
3 電路設計
硬件電路設計是整個電子排擋系統的一個重要部分，它首先對駕駛員所選擇的不同擋位進行識別，再通過微控制單元MCU的處理后對讀到的傳感器信號進行編碼，之后編碼信號傳送到TCM端面，來以此實現換擋的功能。在進行硬件電路設計時，應遵循資源節約、高性價比以及持續發展的原則。
就MCU控制模塊來說，各擋位和傳感器觸發具備一定的對應關系。電子排擋硬件電路的主要作用有：
（1）通過傳感器對駕駛員的操作意圖進行采集，并對干擾信號進行過濾。
（2）將采集到的相關信號輸送到MCU，并依照相關協議進行相應的處理。
（3）之后，將處理的結果信息準確實時地傳輸給變速器的控制機構。
4 主控制器（MCU）模塊
電子控制單元作為整個電子排擋系統的核心與關鍵，其設計的好壞直接影響著整個系統運行的品質。電子排擋系統作為比較典型的實時控制系統，其控制的實時性特征明顯。而由于汽車工作的環境相對較為惡劣，汽車內部元件所處的環境溫度變化區間較大，這也就在一定程度上對電子控制單元的設計提出了相應的要求。為此，在考慮到設計成本問題的同時，一款芯片若能夠在滿足系統所需功能的同時也盡可能節省成本，這便是最佳的選擇。本文所設計的電子排擋系統是以低功耗型單片機為核心控制單元的，該芯片是主要采用了8位CMOS閃存單片機，其不僅僅有著較為精確的內部振蕩器以及遇起始位時的自動喚醒功能，同時其工作時電壓的轉換范圍相對較寬泛。此外，該芯片的使用與操作也較為便捷，同時其運算能力也比較優越，可承受的工作溫度也較為寬泛。一芯片總共有三組I/O口，本文所述的系統主要將RC的8個I/O口以及RA的一個I/O口作輸入使用，以此接收相應的傳感器輸出，而RB其中的4個I/O口主要用作MCU的輸出。最后，九個上拉電阻作用主要是提高輸出電平與芯片輸入信號的噪聲容限，通過對抗干擾能力的增強以進一步防止系統復位時引起的不穩定狀況。
5 電源相關設計
電源模塊設計主要需要解決兩個電源之間轉換功能的實現問題。電源模塊主要有供電和穩壓兩個重要功能。在汽車電子排擋整個控制系統中，需要進行供電的器件的主要有兩部分，其中一部分是用于傳感器等功率性器件的供電，另一部分是用于相關數字器件的供電。一般的車載系統都是12V的直流電源，而絕大多數單片機系統芯片都要求5V的直流電，這就需要將車載電源轉換為能夠滿足單片機系統的直流穩壓電源。本文設計主要運用大功率型三極管和穩壓管來實現將12V的直流電源將為5V的直流電源的工作。這其中，兩個三極管組成的共射，使得電路進一步放大，進而對信號也起到了雙倍放大的作用。而電容起到一定的濾波作用，以用來消除車載電源抖動的相關干擾，同時，電阻連接在三極管的基極和發射極之間，起到了一定的穩定靜態工作點的作用，而二極管在防止電源反接，避免燒壞電路板等方面起到保護電源的作用。
參考文獻
[1]周曉翠.汽車電子排擋電路設計及電磁分析[D].控制科學與工程，湖南大學，2012.
[2]周曉翠，孫煒，陳彩霞.采用圓柱形永磁體的汽車電子排擋的開發[M].汽車工程，2012.
作者簡介
陳建（1981-），男，河南省中牟縣人。大學本科學歷。現為河南職業技術學院講師。研究方向為車輛工程。
高云（1980-），男，安徽省淮北市人。大學本科學歷。現為河南職業技術學院講師。研究方向為車輛工程。
汽車開發設計范文2
本文重點分析了現代國內的行人保護法規的基本要求，從車輛的造型、總布置、車身等設計改進入手，實現相關的行人保護思想的融入，將可能出現的車輛與行人碰撞沖擊降低到最少。
關鍵詞：
行人；汽車；設計；保護
隨著近年來國內汽車保有量不斷增加，更多的人開始駕駛私家車，也有更多人對駕駛存在一定的問題，目前國內的交通事故出現了一定程度的增長，這與我國汽車保有量不斷增加有著間接聯系。行人在路上行走過程中，可能遇到車輛碰撞的情況也是時常發生。每年我國行人與機動車出現碰撞之后，行人的死亡人數2萬人左右，致殘的人數在1.5萬人左右，造成死亡的主要原因就是行人的頭部、頸部等與車輛發生碰撞，致殘的原因主要就是腿部及以下部分與車輛發生的碰撞。因此，在進一步考慮駕乘人員的人身安全的同時，也需要在車輛的設計過程中，考慮到行人的安全問題，實現車輛設計更多的考慮到與車輛可能出現碰撞的行人的人身安全[1]。不同國家就行人保護上有著不同的技術參數要求如表1：
1我國行人保護法規的基本要求
在我國，行人保護法規還在不斷的完善和健全的過程中，主要針對行人腿部與車輛保險杠之間的碰撞及人的頭部與車輛前蓋之間的碰撞進行分類。針對腿部的碰撞又進一步細分為大腿和小腿的碰撞，人的頭部碰撞分為成人和兒童的頭部之分。針對不同情況下的車速和角度進行了嚴格規定，另外針對碰撞載荷、彎曲力矩、剪切位移、加速度等進行了進一步落實和規定。這種細致的行人保護法規可以更好地實現對公路上行人的有效保護，在出現事故之后，對相關的責任認定有著更多詳細的約束和要求。在處理車輛駕駛員的責任界定的時候有了更多的依據，見表2。
2車輛設計過程中需要注意的主要問題分析
針對現代國內的行人保護法規的具體要求，我們在車輛的設計過程中需要更多注重對路上行人的保護，保證他們在與車輛發生碰撞之后出現更小的傷害和威脅。
2.1造型設計的改進汽車與行人出現碰撞的主要部分主要在車輛的前部，這一部分的造型需要進一步考慮行人與汽車發生碰撞之后，對行人的最大保護[2]。換句話說，在與行人可能出現碰撞的汽車部位進行相關硬度的降低，這樣就可以有效保障行人在碰撞之后的身體安全。例如，在前蓋與車身之間的接縫處需要設計的問題就比較復雜，一方面這一部分是車輛兩個部分之間連接處，需要有較好的配合度，同時在相關的硬度上有著一定的要求，另一方面這一部分也是車輛與行人可能發生碰撞的主要部分，需要進一步降低其結構上的硬度，從而保證行人在與車輛發生碰撞之后，有著更多的保證和措施。因此在這一部分的造型上，是否將與行人可能出現的碰撞進行有效預測，將其相關考慮融入這一部分的造型設計之中。同時在車輛的外型上需要突出相關的設計不能突兀，因為這種突兀的設計可能在車輛與行人出現碰撞之后，對行人產生更多不必要的傷害，因此這種設計需要進一步在車輛外形上進行去除。另外，具體到車輛保險杠的設計角度不能大于8度，這一點主要考慮到行人的腿部與車輛發生碰撞之后，進一步增加兩者接觸的表面積，這種面積的增加，單位面積上承受的碰撞沖擊就小很多。這樣可以實現對行人腿部的有效保護，同時這種設計可以進一步降低行人被卷入車輪下的可能，減少可能發生的一些危險。
2.2總布置設計的改進一種車型在前期的設計和改進過程中需要進一步考慮到行人的有效保護，即在總布置的設計過程中實現相關車型的設計優化，從而進一步降低與行人出現碰撞之后，行人出現危險的可能，或者是行人出現傷害的程度。具體的總布置設計的行人安全考慮有以下幾個方面：首先車輛前蓋邊緣高度進一步降低，因為這一高度的降低可以實現行人在與車輛發生碰撞之后，一般都是小腿受傷，這樣可以進一步降低對行人的傷害，保護了大腿和頭部。其次，保險杠的緩沖塊需要設計在正面上，這里是行人小腿與車輛可能出現接觸的部位，這一部位設計出一個緩沖塊，可以進一步降低行人小腿的沖擊。最后，保險杠與車輛橫梁之間的距離需要留出相應的間隙，一般都需要在8公分左右，這一距離可以實現保險杠與人體的小腿或者大腿出現碰撞之后，這8公分就是最佳的減沖區域，降低碰撞沖擊對人體的傷害，見圖1。
2.3車身設計的改進車身主要指的是車輛的骨架設計，尤其是前部的骨架設計，需要更多的融入對行人碰撞時的傷害[3]。具體來說，有以下幾個方面：第一，車輛前蓋的設計一般都有內勁，見圖2。這些內勁的設計主要是為了降低發動機工作時產生的振動對車輛的影響，增加車輛駕乘的舒適性。要引入對行人的安全考慮，需要進一步在這些前蓋內勁的設計中融入更多的吸能元素的設計，這樣才能更好的降低出現與行人之間碰撞之后的，人體沖擊能量的吸收，降低對人體的傷害。第二，在相關新技術的應用方面更多的考慮行人的保護。一些車輛在發動機機罩的設計中，設計一個彈起功能，通過感應器的識別，當出現與行人的碰撞之后，這種彈起功能啟動，這樣可以進一步吸收相關的沖擊力，降低對行人的傷害。
3結語
汽車開發設計范文3
【關鍵詞】 汽車總裝 電子電氣 工藝 設計模式 流程
隨著社會經濟的迅猛發展，國民的生活水平也在不斷的提高，人們對汽車的需求也越來越大，汽車廠商為了迎合客戶的需求，不斷地推出新車型來滿足客戶的需求。汽車廠商在滿足客戶們對汽車駕駛的易操作性和舒適性的同時，也要滿足國家所倡導的節能低排原則，這對汽車廠商來說是一個挑戰。
要解決這個問題，那就要采用現在的電控技術和計算機微處理器?，F在的車型配置已經非常之多，對其生產要求也是越來越嚴格，因此就對汽車總裝電子電氣工藝設計模式和立場有個更高的要求。
一、汽車總裝電子電氣的特點
現在汽車總裝電子電氣系統不僅能夠滿足零件的標準化，同時也滿足一些配置的特殊化功能的需求。但是現在，這些已經不能夠滿足這個飛速發展的社會，已經對汽車總裝方面的方案提出了一個新的標準。
首先應該將電控單元硬件標準化，再者就是可以按照訂單上的一些要求來進行現場軟件植入，在這些軟件植入之后，可以對電控單元之中的參數進行設置，以此來讓每一輛車在配置上達到提樣的標準。
二、對工藝設計模式上的開發
首先就是設備型的設計模式，這種模式是在與一些其他工業設備派和起來使用的，它是由工藝設計人員在工藝編程系統當中來完成的。這個設備是工業設備系統的一個輔助設備，它是一個接收主機信息，進而反應信息的一個設備。還有一個就是進化型工藝設計模式，這個模式主要是針對一些比較簡單的工藝操作的，在這個模式中，工藝人員需要采取上面所說的輔助設備，來獲取車輛的信息的，然后進行操作的。還有就是最后一個返修性工藝設計模式。這個模式針對的是電子電氣返修工藝上，對電子電氣故障的返修處理。
三、工藝流程上的設計開發
1、在整個車輛叫進行裝配完成后，在電氣系統第一次通電之后，要對車載系統電子電氣進行初始化操作，只有在完成了初始化操作之后才能對車進行首次啟動。在進行初始化操作的時候，要注意到幾個方面，就是要注意一些對電控單元的一個激活，還有就是對防盜安全系統在進行初始化之后，要檢查一下防盜安全系統是否處于一個激活狀態，是否有效。
2、四輪定位儀和前束調整臺，四輪定位儀是用來對汽車方向性檢測調整的一種設備，如果車輛在高速行駛的時候，會減少輪胎的磨損，對車輛有一定的操控性。這個主要是檢測前后車輪的一個前束和外傾，校正方向盤。前速調整臺是對汽車前輪側滑檢測的一個保障，它是動態檢測調整車輛前束的。對于有些車型上是配備了車勝電子穩定系統的。這要利用車輛的前束調整臺在完成前束調整時的一個標準的幾何領圍狀態。然后記錄下這個零位值，以此來保證電子電氣系統的穩定，在車載系統電子電氣初始化操作沒有完成前，因為這個系統還沒有正常的運行，所一中間會出現一些錯誤，這些錯誤也會被記錄下來。對于這些錯誤的信息，為了以后的檢測的準確性，這些錯誤是要刪除的。
3、電檢是對車輛進行電子電氣故障檢查的一個重要工序，這道工序做得好壞，對車輛的質量來說，是一個非常重要的方面。所以對生產裝好要出場的的車輛都要進行電檢，不能遺漏任何一輛。在對硬件和電控單元檢驗室要保持其統一性，再者就是還要對點檢結果進行一個總體上的分析，方便以后工作上的進一步改進。接下來的這一步就是車輛的入庫了。因為車輛一旦入庫之后，可能會長時間不用，這樣就必須把車輛調到省電模式，對于這些比較簡單的操作，采用的是簡化型的工藝設計模式的方案。
4、最后一個就是電子電氣的返修。車輛在生產中出現一些故障是很正常的，對于各個故障都要進行返修。返修是要利用一些診斷工具來進行故障處理的。在完成最后的裝配工作之后，一定要對一些工序在電子電氣上進行靜態和動態的檢查。如果有什么故障，立即進行返修。
四、結束語
綜上所述，汽車總裝電子電氣工藝設計模式和流程的開發對我國汽車工業發展有著至關重要的作用，同時對我國經濟的發展也有著決定性的作用。本文對汽車總裝電子電氣工藝設計模式和流程的開發進行了分析和研究，包括：汽車總裝電子電氣的特點，對工藝設計模式上的開發，工藝流程上的設計開發。
筆者希望能夠有更多的有志之士能夠投身到這個課題的研究當中，望能夠指出筆者在文中的不足之處，同時能夠開發出更好的汽車總裝電子電氣工藝設計模式和流程，為我國的汽車工業做出一份應有的貢獻。
參 考 文 獻
[1]鄭偉，操小軍.汽車總裝電子電氣工藝設計模式和流程的開發[J].北京汽車，2014，（3）：1-4.
汽車開發設計范文4
【Abstract】At present， there are some problems existing in HXD2 type electric locomotive，such as no interlock between the switch and the electric key，no prompt of the control circuit voltage，taking off the wheel stopper not timely.These problems buried serious hidden dangers to traffic safety. Therefor， the control voltage monitoring device， the wheel stop monitoring device and the switch alarm device are designed and developed to provide a strong guarantee for the safe transportation of locomotives.
【P鍵詞】控制電壓；止輪器；開關機報警裝置
【Keywords】 control voltage；stop wheel；switch alarm device
【中圖分類號】U264.3 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0109-02
1 引言
HXD2型機車控制回路電壓在不升弓合閘的情況下，由機車蓄電池組提供維持機車低壓設備工作，該電壓雖然可通過機車故障顯示屏或控制電壓表（機械間）查看，但由于顯示不直觀、不直接、不便于現場司乘人員對控制回路電壓的盯控；再加上HXD2機車若控制電壓低于88V，MPU就會對機車受電弓回路進行封鎖，機車無法升弓合閘。若有控制回路電壓報警裝置，能夠及時提醒當前電壓變化情況，司乘人員若及時采取有效預防措施，可有效減少機車因控制電壓低造成機車故障。
止輪器，用于鐵軌之上，車輪踏面密貼在防溜止輪器上起到靜止制動作用。由于傳統止輪器制動均沒有檢測止輪器，在鐵軌上的功能，一旦輪器在軌制動時工作人員忘記撤除而進行升弓合閘動車，易造成脫軌掉道的事故發生，行車安全存在嚴重的安全隱患。若有止輪器報警裝置，能夠及時提醒司乘人員將止輪器歸位，有效避免因未撤除止輪器造成的安全事故。
HXD2型機車監控裝置的開關機不受機車電源鑰匙控制，由獨立開關控制，乘務員在換端操作時若未開機，會影響機車正常開行；若未關閉監控裝置，機車有速度后會引起緊急制動；存在嚴重的安全隱患。若有監控裝置開關機報警裝置及時提醒司乘人員，可有效避免此類問題發生，消除安全隱患。
2 解決方案
①控制回路電壓檢測解決。本裝置驅動電源直接接在機車控制回路母線，當檢測到機車控制回路電壓低于90V，進行循環提示報警，提示語音為“控制回路電壓低”。當機車控制回路電壓上升到95V，結束報警。②止輪器監測的解決。本裝置提供止輪器架、報警盒。當檢測到止輪器不在位時，未升弓或啟機時，發出燈光報警進行提示。機車升弓或啟機后，報警盒發出燈光報警和語音報警進行提示報警，提示語音為 “注意止輪器”，表示止輪器不在位，需檢測止輪器是否在軌制動中。機車的兩端司機室各安裝一個報警盒，在機車通電時兩個報警盒開啟。③監控裝置開關機監測的解決。通過采集監控裝置開關、機車電鑰匙信號，經過對比分析進行相應語音提示。當監控裝置開機、機車電鑰匙關閉時，語音提示“請關閉監控裝置”，當監控裝置關機、機車電鑰匙閉合時，語音提示“請打開監控裝置”，此方案通過電鑰匙、監控裝置開關預留點位采集信號，對司乘人員進行提示，不改變機車電路設計，不參與機車控制。
3 系統技術參數及功能
3.1 技術參數
輸入電壓：額定 110VDC 范圍：85VDC～125VDC
輸入信號：①兩對干接點常閉信號，常開告警；②監控裝置開關、機車電鑰匙開關信號。
輸出信號：①語音報警；②LED報警
工作方式：異步半雙工差分傳輸
傳輸介質：雙絞線或屏蔽線
外形尺寸：①報警盒 185mm×100mm×36mm；②放置架 295mm×200mm×120mm
輸出方式：連接線公母頭對接（5芯線+8芯線+3芯線）
使用環境：-40℃到70℃，相對濕度0%到85%
3.2 功能
3.2.1 控制回路電壓報警條件測試
3.2.2 止輪器在位邏輯測試（通信狀態）
3.2.3 監控裝置開關機邏輯測試（通信狀態）
3.2.4 LED報警條件測
3.2.5 語音報警條件測試
3.2.6 通信測試
4 主要技術難點
①機車控制回路電壓低報警功能，對機車110V母線電壓進行監測，可以防止因機車控制回路電壓低及其相關故障進行預警，防止事故擴大。②止輪器監測具有防脫功能，可徹底杜絕機車止輪器未撤除啟動。③監控裝置開關機報警，可及時提醒關閉機車電鑰匙后關閉監控裝置，以及閉合機車電鑰匙后打開監控裝置。
汽車開發設計范文5
從20世紀90年代開始，CAE在發達國家開始應用，尤其是1995年之后，CAE成為發達國家在工業實踐中最重要的科學技術手段之一，在航空、航天和汽車等技術復雜度極高的行業中普及得尤其快速。CAE帶給汽車工業最直接的好處有三點: 一是降低開發成本; 二是縮短開發時間; 三是提高開發質量。
傳統的汽車產品開發流程是產品圖紙設計，然后試制樣件和進行物理試驗驗證。其中，試制和物理試驗需要花費大量的人力、財力和時間。如果開發后期的物理試驗發現前期設計過程中存在重大的缺陷，將導致制造裝備報廢的重大投資風險。而現代CAE分析驅動的汽車開發流程則是在從做出重大技術方案和技術指標決定的概念設計階段，到后續的布置設計、詳細設計、樣件試制、物理樣機試驗驗證的整個過程中，CAE分析都貫穿期間。尤其是在概念設計階段，CAE分析充分發揮了不需要物理樣機也可以“虛擬現實”的強大威力，為后續的開發過程提供科學的技術決策。在整個開發過程中，CAE分析通過前期增加的虛擬試驗，后期替代或減少大量的物理試驗，從而減少開發周期，降低開發成本。同時，只有通過CAE分析才能從本質上理解汽車的NVH（指噪聲、振動和聲振粗糙度）品質、操縱穩定性及可靠性等深層次機理，并提供解決方案，真正實現優化設計，提高設計質量。
CAE分析和物理試驗構成現代汽車開發體系中的核心，是汽車開發流程中真正的“開發”環節。
自主開發需要CAE分析
汽車工業是帶動面最廣泛的工業，汽車產品是高新技術的最大載體，一般航空航天領域的高精尖技術只有通過汽車工業才能轉化為規模產業，所以汽車工業是或曾是幾乎所有發達國家的支柱產業，汽車工業的發展會快速地拉動國民經濟的發展。當前，中國汽車工業面臨著雙重挑戰: 一是全球汽車工業共同的挑戰，即越來越嚴格的政府法規、要求越來越“苛刻”的客戶需求、越來越多的車型、越來越復雜的技術系統、越來越短的上市要求和越來越高的成本壓力等; 二是中國汽車工業特有的挑戰，即目前還沒有建立完備的自主開發能力。
在汽車工業激烈的競爭中，長安汽車在坎坷但前景光明的自主開發道路上以堅定的步伐一直向前。在這條艱難的道路上凝聚著長安汽車集團一線工人的奮戰、銷售人員的辛勞、管理者的智慧，更凝聚了開發工程師們刻苦鉆研、努力創新的拼搏。長安汽車工程研究院始終緊盯“打造具有國際水平、國內一流的汽車開發團隊”的目標，大力發展新技術，應用新手段，以滿足汽車產品的開發需求。CAE在長安汽車的成功應用，為全面提高長安汽車的自主開發能力，提供了強有力的核心技術保障。
眾所周知，要想自主開發汽車，必須具備自主開發的核心能力，而現代汽車工業的實踐證明，CAE分析和試驗開發是現代汽車開發的核心能力，從某種程度上講，一個現代汽車企業的CAE分析水平的高低，不僅直接體現了該企業是否具備汽車開發的核心能力和開發技術上的先進程度，更決定了該企業的可持續發展能力。自主開發汽車產品的使命要求長安汽車必須創建強大的CAE分析能力。
20世紀90年代末，長安汽車開始了創建CAE分析能力的探索。從技術中心的車身設計部門安排一個工程師嘗試最簡單的零部件剛強度分析開始，通過不懈的努力，2004年初，長安汽車工程研究院成立了專業的CAE工程所，標志著長安汽車CAE分析能力的初步形成?，F在，長安汽車擁有一個以博士和碩士為主、人數接近40的CAE分析團隊，分析范圍包括系統性能（整車、整機和子系統）分析、CFD分析（汽車空氣動力學、發動機氣體交換動力學、發動機缸內燃燒，汽車HVAC系統等）、車身結構和耐久分析、汽車被動安全分析、汽車操縱穩定性和舒適性分析、汽車和發動機NVH分析以及機車匹配分析等，覆蓋了發動機和汽車開發的所有領域。
我們從一開始就堅持把CAE徹底融入到開發流程中，使CAE團隊參加實戰項目，通過實戰提高分析能力，發揮CAE的作用。同時，我們聘請國外汽車CAE分析的專家加盟指導，與國外的咨詢公司、專業分析公司進行Know-how項目合作，快速地提升了長安汽車的CAE分析能力。
全面應用CAE分析顯威力
“利器在手，功在運用”。新技術、新方法只有被實實在在地應用到產品開發中，才能真正發揮作用。我們在“長安汽車產品開發系統”整個流程中徹底貫穿CAE分析，在每一個重大的整車和整機開發項目中都有強大的CAE分析團隊和市場研究團隊、設計開發團隊、試驗開發團隊、質量開發團隊、工藝制造開發團隊、銷售團隊一起緊密合作，完成重大項目的開發。
在開發實踐中，小到螺栓預緊力分析，大到整車碰撞模擬和整車NVH分析，CAE分析都發揮了無可替代的優勢和作用。例如在一款新發動機的開發項目中，通過CAE分析發現并成功解決了連桿工作受力不均易導致連桿斷裂的設計缺陷，消除了產品潛在的安全隱患; 又如在另一款量產發動機的強化升級中，通過CAE分析解決了冷卻不夠導致缸套變形和拉缸的故障; 再如在一個整車NVH開發項目中，通過CFD分析，在保證發動機性能不變的同時，大幅度降低了進排氣噪聲; 此外，在2005年開發完成的一款新車項目中，我們的CAE分析工程師對整車進行了12輪側面碰撞分析，使得第一次物理樣車實車側面碰撞試驗的結果就達到了今年7月1日才實施的車輛側面碰撞法規的要求; 等等。
成本領先始終是企業致勝的法寶之一，CAE分析在提高開發質量、保證在物理樣機試制之前“一次設計成功”的同時，也是降低產品開發費用的利器。隨著分析能力的提高，我們擺脫了對國外分析公司的依賴，節約了大量費用，僅2005年，長安汽車工程研究院CAE所自主承擔了123項重大CAE分析項目，直接節約了委外開發費用約2000萬元。
長安的CAE經驗
長安成功創建了CAE分析能力，并且使CAE分析完全融入到汽車的開發流程中，發揮了巨大的作用?？偨Y幾年來的實踐經驗，對于成功地應用和發揮CAE這一先進的現代科學手段為汽車開發服務，我們有如下的深刻體會:
首先，必須消除“CAE分析只能被用做校核檢驗和troubleshooting”的認識誤區。校核檢驗的工作把CAE當作看病的醫生，對設計結束的產品或出了問題的產品查毛病，即使查出病因、發現問題也只能打打補丁，為時已晚。況且，沒有經過研發設計錘煉的CAE分析工程師根本就做不了醫生，查不出毛病。只有把CAE分析徹底地融入到開發流程中，才能使CAE分析在項目開發的最初期就能對整個項目進行控制和預防。
詹樟松
浙江大學工學博士，現為長安汽車集團汽車工程研究院副院長，主要從事汽車和發動機開發和研究工作，已在諸多業內學術期刊和專題會議上發表了幾十篇學術論文。
其次，必須認識到商用CAE分析軟件本身僅僅是工具，企業購買軟件之后如何用好才是關鍵。長安汽車購買了業界主要的分析軟件，包括用于結構分析的MSC有限元分析軟件系列、多體動力學分析軟件ADAMS、CFD分析軟件AVL-Fire/Swift、汽車碰撞分析軟件Pam-Crash、發動機熱力學分析軟件GT-Power、整車性能分析軟件GT-Drive、優化平臺軟件iSight以及控制仿真平臺MATLAB/Simulink等。要發揮CAE的作用，熟練使用軟件僅僅是萬里的第一步，也是最小的一步。最重要的是，要有工程經驗和工程數據庫的累積，我們結合項目開發的實踐，對軟件的使用做了一些模板的開發，分析標準和分析規范的建立，使死的軟件成為最鮮活的工具，充分發揮了CAE分析的威力。
第三，對CAE分析技術的發展趨勢要有準確的把握。CAE的發展趨勢是“完全地虛擬現實”，其終極目標是完全取代物理試驗。當然這個目標非常遙遠，需要計算力學、計算數學、工程科學、工程管理學和計算機科學不斷地發展和結合。但取代越來越多的物理試驗、減少某些物理試驗量（比如昂貴的物理樣車碰撞試驗）和從事不能或難以進行的物理試驗（比如汽車翻滾、天氣變化、神6飛行等）的虛擬試驗每年都會取得進步。
汽車開發設計范文6
關鍵詞：汽車覆蓋件；逆向工程；設計
Abstract: the author in reverse engineering of automobile covering design do some theory and practice, this paper mainly includes the meaning of reverse engineering, reverse engineering and positive engineering, reverse engineering and intellectual property rights, and to reverse CAD/CAE/CAM technology in automobile covering the combined application are introduced in this paper.
Keywords: automobile covering; Reverse engineering; design
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
近年來，我國汽車制造業飛速發展，已經具備一定的生產規模，而隨著經濟水平的提高，人們對汽車質量要求增高的同時也對汽車外形提出了更高的要求，汽車生產廠家為了提高工作效率，盡可能在短時間內開發出客戶滿意的新車型，在不斷的尋求新的生產方法和技術。由于中國目前的汽車研發水平主要還是體現在汽車的改型設計上，而最大的改型設計方向就是對汽車的外型進行一定的重新設計，也就是中國新車型的開發主要集中在車身覆蓋件的設計上。
覆蓋件作為汽車的重要組成部分，具有材料薄、形狀復雜、結構尺寸大、表面質量要求高等特點，是汽車的整體性能和形象的最重要的決定因素之一，它的設計和生產更是汽車整個開發過程的關鍵，很大程度上決定了開發周期和成本。逆向工程技術作為產品快速開發的關鍵技術之一，它出現后，很快被應用到了快速發展的汽車領域。為汽車覆蓋件設計提供了一個全新的、高效的手段；為汽車制造企業快捷、高效地開發新產品發揮了重要作用[1]。
1逆向工程的含義
逆向工程技術與傳統的產品正向設計方法不同。它是根據已存在的產品或零件原型構造產品或零件的工程設計模型，并在此基礎上對已有產品進行剖析、理解和改進。它以設計方法學為指導，以現代設計理論、方法、技術為基礎，運用各種專業人員的工程設計經驗、知識和創新思維，對已有產品進行解剖、深化和再創造，是對已有設計的再設計。這就是逆向工程的含義，特別強調“再創造”是逆向反求的靈魂[2]。
2逆向工程與正向工程、逆向工程與知識產權
人們通稱的設計，一般均指正設計或正向工程。它是對一個事物由未知到已知、由想象到現實的過程。反設計即逆向工程是對已知事物的有關信息充分消化和吸收，并在此基礎上進行改進、挖潛和再創造。二者既有區別又相輔相成。
逆向反求的目的如果僅限于最原始、低級的模仿，那么它在產品質量和生命周期上不會有競爭力。逆向工程代表了一種非常高效的產品設計思路和方法，它絕不等于偷技術，它是在科技道德和法律制約下，從學術、工程、技術方面來促進科技的發展。這是因為任何產品的設計、開發，總要借鑒、繼承已有的知識和技術；通過反求來發展新產品，起點高，周期短，成效快，決非照抄照搬；科學的反求，有助于促進技術革新，擴大眼界，有助于盡快培養新人[3]。
3 CAD逆向/CAE/CAM技術在汽車覆蓋件中的聯合應用
在汽車車身外覆蓋件的開發設計中，逆向工程技術已成為重要技術手段?？焖?、高效、準確地構造出汽車外形，是現代汽車設計中的重要環節。它的出現克服了傳統設計中產品樣件的制作和試驗耗費時間長的問題。運用此項技術獲得的汽車覆蓋件數字模型是汽車產品、模具設計、模具制造、產品質量檢驗等整個過程的最基本的依據。逆向工程技術在汽車產品開發中的應用主要體現在：①新車型的試制，包括改型、仿型和創新設計；②汽車零部件的復制和改型設計；③汽車零件模具修復；④汽車產品數字化模型的檢驗、模型比較、檢具和夾具的檢測。所以，逆向工程技術為汽車產品的研發提供了很好的技術支持。在汽車車身及模具開發過程中,根據逆向產品的規模和產品結構層次關系,大致可分為：整車開發的逆向工程；部件總成和單件開發的逆向工程；模具開發中單工序的逆向工程[4]。
運用逆向工程技術獲得覆蓋件CAD模型，對其進行改進設計，然后結合CAE技術，對其進行結構性能分析、并把分析結果反饋到產品設計階段，再進行優化設計，獲得一個與前面產品對象不完全相同，甚至完全不同的新的結構外形，最終達到產品設計創新的目的。CAE技術在汽車產品開發中的應用也非常廣泛：①采用有限元法計算機械零件的應力和變形、進行強度和剛度分析，具有較高的計算精度而得到普遍采用，特別是在材料應力、應變的線性范圍內更是如此；②采用多體動力學方法進行汽車整車的操縱穩定性和行駛平順性的動態仿真分析；③利用有限元法可進行汽車碰撞過程的模擬計算從而節省昂貴的真車碰撞試驗經費，為如何提高車身的抗碰撞能力提供一定的參考數據；④采用有限元法和邊界方法((BEM)分析汽車的噪聲等；⑤把有限單元理論、塑性成形理論以及沖壓成形經驗知識結合起來，模擬板料成形過程，及時預測可能出現的拉裂、起皺等缺陷，實現汽車覆蓋件及其模具的快速設計和開發。采用有限元法對汽車進行剛度、強度分析，動力學仿真分析，覆蓋件沖壓仿真成形分析，對這些性能進行優化，可達到提高產品性能、縮短開發時間、減少開發費用的目的?？梢哉f，CAE在汽車產品開發過程中已處于無可替代的地位，CAE技術水平的提高對增強我國汽車工業的競爭能力，有著重要作用。同時，汽車業的需求也極大地帶動了CAE技術的發展，在我國，CAE技術在汽車上的應用已全面展開，單一計算模型和計算水平已有一定基礎，但是工業化應用程度還比較低，CAE技術還有待進一步開發和研究。
有限元分析軟件與CAD系統的集成應用使設計水平發生了質的飛躍，將其應用在逆向工程中其效果也是顯而易見的，主要表現在以下幾個方面：①縮短了汽車產品再設計和復制品分析的循環周期；②驗證逆向建模的準確性；③通過分析更好地理解原型的設計思路，發現其優點及不足；④增加逆向產品和工程的可靠性；⑤對逆向工程建立的CAD模型進行優化設計，以期達到或超過原型的設計水平；⑥模擬各種試驗方案，有效地與原型進行功能對比，減少試驗時間和經費；⑦在逆向產品制造前預先發現潛在的問題[5]。
汽車覆蓋件大都采用薄板金屬沖壓而成，其模具制造周期影響著汽車的制造成本以及新產品開發周期。將計算機輔助制造（CAM）技術運用到汽車覆蓋件模具的制造過程中，具有加工精度高、生產周期短等特點。它是將零件表面的數據導入CAM軟件（如Master CAM等）中，從而生成數控加工所需的刀具軌跡文件，用來控制數控機床的運動，加工出所需的零件表面。CAD逆向工程與CAM在汽車車身覆蓋件等復雜型面零件沖壓模具設計制造中的應用，更是改變了依靠手工制模仿形加工或在數控機床手工編程加工等模具生產工藝，降低了開發成本和生產周期。采用CAD/CAE/CAM技術和各種數控機床及三坐標測量儀相結合，使汽車覆蓋件模具的開發制造呈現前所未有的面貌，模具精度大幅度提高，壽命延長，開發周期縮短，開發制造的成功率也大幅度提高。
4結論
總之，將CAD/CAE/CAM技術引入到汽車覆蓋件生產實際中，可以大大縮短汽車開發周期，提高生產效率和市場競爭力。
參考文獻
[1]陳雪輝，袁根福．有限元技術在產品逆向設計中應用研究．機械工程師，2008，(10)：102-104
[2]何杰，孫慶鴻，陳南．汽車覆蓋件CAD/CAM逆向工程．機械設計與制造工程，2000：5-29
[3]黃亞娟，丘宏揚，陳松茂．CAD/CAE/CAM.技術在汽車覆蓋件模具中的應用與發展．機電工程技術，2004，33(5)：13-15
[4]黃金陵．汽車車身設計．北京：機械工業出版社，2007．279
