启飞汽车

摘要

    自改革开放以来，我国社会和经济的发展越来越快，在汽车新车型设计开发过程中，汽车车身设计是直接影响设计成功与否的重要因素。因此，进行优化车身设计改良，不仅可以节约制造物理样机所需要的时间与经费，而且能够获得较最佳的设计方案；同时能够准确快捷的确定、修改设计缺陷，逐步优化设计方案。从源头提高了产品的设计质量，大大缩短了产品的开发周期及费用。基于此，本文主要阐述了车身的作用及结构特点、汽车优化设计的发展趋势、加强车身设计可行性的策略，希望能为今后我国汽车行业的发展带来一定的帮助。
 
一、车身的作用及结构特点 

　　车身的主要作用是载运乘客或货物，相当于临时住所或流动仓库，是一个受到质量和空间限制的活动建筑物，其详细作用因车而异。就轿车车身而言其作用概括起来有以下几点：实现整车功能；为乘客提供舒适的乘坐环境；为乘客提供安全保护；减少空气力；增强轿车的美观性。车身的特点主要体现在车身的涉及面广、车身材料种类多、车身造型发展迅速等几个方面。车身的结构特点主要在于组成车身外形的各个零部件（即所谓的车身覆盖件）的材料薄、尺寸大、形状复杂且多为自由曲面。 

二、汽车优化设计的发展趋势
 
　　为了设计的更好、更优，我们对车身进行优化设计。具体的优化理论参阅其它有关文献。在这里，只考虑在扭转工况下进行截面尺寸的优化问题，选用截面空间的尺寸为优化设计变量，因而对车身作了部分简化处理。骨架结构基本为矩形钢焊接而成，尤其是腰梁、窗立柱、上大边、门柱这些主要受力构件，这对简化计算机模型，暂时忽略螺栓、铆接等这类局部应力复杂区域的影响较为理想。蒙皮对整车刚度和强度都有一定的影响，但基本上不承受剪切力，可以忽略不计。车身实际变形中包括了前后悬架的弹性变形引起的整车结构的刚体位移。在计算中，剔除了这一变形。就是把悬架处理成大刚性杆，放松在铰接点处的自由度。后悬架钢板弹簧处采用铰支，前悬架对不同工况采用不同的支撑方式处理。由于本身的侧倾角很小，这样作对内力的影响不大。在靠的很近的接头处，采用节点合并。同时，在刚架系统中，用等截面替换变截面，用直杆代替曲杆，用刚接头代替螺栓、铆接结构。最后得到的车身计算模型同上。经过优化计算后，车身质量为1870kg。质量减轻10.9%，效果较好。 
　　一种新车型的开发，往往要经过设计-试制-试验-改进设计-试制-试验等二次或多次循环，反复修改图纸，完善设计后才能定型，设计周期长，质量差，消耗大。目前，随着测试技术的发展和完善，在汽车设计过程中引用新的测试技术和各种专业的试验设备，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，CAD/CATIA等绘图软件在工程设计中的推广应用，使汽车设计技术飞跃发展，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。目前已在车身设计领域发挥出重要作用。 

三、加強车身设计可行性的策略
 
　　汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。整车总体设计又称汽车的总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指标的要求，并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。汽车设计的特点和要求零件标准化、部件通用化和产品系列化：
    （1）由于汽车生产寿命周期长，品种及型号多，设计中实行零件标准化、部件通用化合产品系列化，可化生产，提高工效，保证产品质量，节约能源，降低生产成本，减少配件品种，方便维修。 
　　（2）考虑实际用户使用条件的复杂多变，未来使所设计的汽车产品具有市场竞争力，设计中要充分考虑其对复杂多变的使用条件和适用性，特别应注意热带、寒带等不同的气候条件和高原、山区、丘陵、沿海等不同的地理条件以及燃料供应，维修能力等不同的使用条件，因此需要对汽车结构、性能、材料、附件等的特殊要求。 
　　（3）重视汽车使用中的安全、可靠、经济与环保，汽车良好的使用性能是设计者要追求的目标。设计人员根据整车市场定位及目标成本，完成侧重点不同的整车配置系统（例如：动力性、燃油经济性、制动性、操作稳定性、平顺性、舒適性、通用性以及可靠性、耐久性、维修性及舒适性能等）；然而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使用性能，优选各使用性能指标也是极其必要的，达到整车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。 
　　（4）车身内外饰布置思路。谈到思路，我们首先要熟悉汽车的内外结构，知道设计者的工作目标，例如仅是改款升级产品（底盘变动不大），即主要是对车身设计和内外饰设计及附属件等进行重新设计开发。可主要分为白车身（门盖系统、侧围系统、顶盖系统等）、内饰部分（顶盖内衬、地毯、门护板、侧围饰板、仪表板等）、外饰部分（主要是指汽车的外饰件，如轮眉、扰流板、门装饰条、前后保险杠及侧杠等）、附件（门胶条设计、雨刷布置、升降玻璃布置、后视镜设计等）等四个部分就是我们工作的重点。汽车车身的外观造型、漆面及色彩是整车给人们的第一外观印象，是用户给予整车美学评价的核心指标，也是提升市场竞争力重要指标之一，是汽车设计非常重要的内容。车身造型既是美学设计，即从工程设计来看，它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流体动力学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。 

四、结束语
 
　　综上所述，在现在汽车行业的发展中，车身是汽车的四大总成之一，随着汽车服务领域的不断扩大和需求日益多样化、个性化车身设计己后来居上逐渐占据主导地位。目前，车身造型设计正朝着缩短设计周期提高设计质量降低开发成本及提高汽车产品的市场竞争力的方向不断发展。 
 
作者：任文生 杨勇 杨昭 张荣  来源：中国科技博览
 

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