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汽车开发设计范文1
随着信息技术以及汽车制造业的迅速发展，汽车电子排挡技术越来越受到青睐与关注。但我国汽车电子工业起步相对较晚，电子排挡的生产线及其相关主要零部件对于进口的依赖度相对较高。为此，加强对汽车电子排挡的开发与设计对进一步提高我国汽车生产竞争力有着至关重要的影响与意义。
1 挡位要求
集手动挡与自动挡为一体的电子排挡主要包含六个挡位，这六个挡位具体为空挡（N）、手动与自动切换挡（A/M）、升挡（+）、降挡（-）、倒车挡（R）以及前进挡（G）。这其中，空挡、前进挡以及倒车挡处于稳态的位置，而其余挡位处于非稳态位置。
A/M是手动与自动模式的选择挡，当驾驶员想要切换至手动模式进行驾驶时，只需将换挡杆向左打到这一选择挡位置就好，同样的由自动挡切换到手动挡也是如此。在空挡的情况下，变速箱与发动机处于相脱离的状态，此挡位的使用与传统的手动变速器使用类似，例如司机在遇到红灯时就需将汽车挡位挂到空挡位置处，此外，由于这种挡位的设计没有停车挡，为此司机在准备停车以及拔出车钥匙之前一定要将挡位挂到空挡上，否则汽车会自动发出警报声对司机加以提醒。
2 结构设计
电子排挡的机械结构主要有手柄、外壳、磁铁以及电路板等几部分组成。开关对应面上是自动模式下的选项开关；滑动片安装在手柄下面，主要用于驾驶员换挡时的移动挡杆。固定栓主要用于将底座、电路板以及上面的外壳固定，以防止在拨动挡杆时因电路板位置不稳定而造成的信号采集失误。
3 电路设计
硬件电路设计是整个电子排挡系统的一个重要部分，它首先对驾驶员所选择的不同挡位进行识别，再通过微控制单元MCU的处理后对读到的传感器信号进行编码，之后编码信号传送到TCM端面，来以此实现换挡的功能。在进行硬件电路设计时，应遵循资源节约、高性价比以及持续发展的原则。
就MCU控制模块来说，各挡位和传感器触发具备一定的对应关系。电子排挡硬件电路的主要作用有：
（1）通过传感器对驾驶员的操作意图进行采集，并对干扰信号进行过滤。
（2）将采集到的相关信号输送到MCU，并依照相关协议进行相应的处理。
（3）之后，将处理的结果信息准确实时地传输给变速器的控制机构。
4 主控制器（MCU）模块
电子控制单元作为整个电子排挡系统的核心与关键，其设计的好坏直接影响着整个系统运行的品质。电子排挡系统作为比较典型的实时控制系统，其控制的实时性特征明显。而由于汽车工作的环境相对较为恶劣，汽车内部元件所处的环境温度变化区间较大，这也就在一定程度上对电子控制单元的设计提出了相应的要求。为此，在考虑到设计成本问题的同时，一款芯片若能够在满足系统所需功能的同时也尽可能节省成本，这便是最佳的选择。本文所设计的电子排挡系统是以低功耗型单片机为核心控制单元的，该芯片是主要采用了8位CMOS闪存单片机，其不仅仅有着较为精确的内部振荡器以及遇起始位时的自动唤醒功能，同时其工作时电压的转换范围相对较宽泛。此外，该芯片的使用与操作也较为便捷，同时其运算能力也比较优越，可承受的工作温度也较为宽泛。一芯片总共有三组I/O口，本文所述的系统主要将RC的8个I/O口以及RA的一个I/O口作输入使用，以此接收相应的传感器输出，而RB其中的4个I/O口主要用作MCU的输出。最后，九个上拉电阻作用主要是提高输出电平与芯片输入信号的噪声容限，通过对抗干扰能力的增强以进一步防止系统复位时引起的不稳定状况。
5 电源相关设计
电源模块设计主要需要解决两个电源之间转换功能的实现问题。电源模块主要有供电和稳压两个重要功能。在汽车电子排挡整个控制系统中，需要进行供电的器件的主要有两部分，其中一部分是用于传感器等功率性器件的供电，另一部分是用于相关数字器件的供电。一般的车载系统都是12V的直流电源，而绝大多数单片机系统芯片都要求5V的直流电，这就需要将车载电源转换为能够满足单片机系统的直流稳压电源。本文设计主要运用大功率型三极管和稳压管来实现将12V的直流电源将为5V的直流电源的工作。这其中，两个三极管组成的共射，使得电路进一步放大，进而对信号也起到了双倍放大的作用。而电容起到一定的滤波作用，以用来消除车载电源抖动的相关干扰，同时，电阻连接在三极管的基极和发射极之间，起到了一定的稳定静态工作点的作用，而二极管在防止电源反接，避免烧坏电路板等方面起到保护电源的作用。
参考文献
[1]周晓翠.汽车电子排挡电路设计及电磁分析[D].控制科学与工程，湖南大学，2012.
[2]周晓翠，孙炜，陈彩霞.采用圆柱形永磁体的汽车电子排挡的开发[M].汽车工程，2012.
作者简介
陈建（1981-），男，河南省中牟县人。大学本科学历。现为河南职业技术学院讲师。研究方向为车辆工程。
高云（1980-），男，安徽省淮北市人。大学本科学历。现为河南职业技术学院讲师。研究方向为车辆工程。
汽车开发设计范文2
本文重点分析了现代国内的行人保护法规的基本要求，从车辆的造型、总布置、车身等设计改进入手，实现相关的行人保护思想的融入，将可能出现的车辆与行人碰撞冲击降低到最少。
关键词：
行人；汽车；设计；保护
随着近年来国内汽车保有量不断增加，更多的人开始驾驶私家车，也有更多人对驾驶存在一定的问题，目前国内的交通事故出现了一定程度的增长，这与我国汽车保有量不断增加有着间接联系。行人在路上行走过程中，可能遇到车辆碰撞的情况也是时常发生。每年我国行人与机动车出现碰撞之后，行人的死亡人数2万人左右，致残的人数在1.5万人左右，造成死亡的主要原因就是行人的头部、颈部等与车辆发生碰撞，致残的原因主要就是腿部及以下部分与车辆发生的碰撞。因此，在进一步考虑驾乘人员的人身安全的同时，也需要在车辆的设计过程中，考虑到行人的安全问题，实现车辆设计更多的考虑到与车辆可能出现碰撞的行人的人身安全[1]。不同国家就行人保护上有着不同的技术参数要求如表1：
1我国行人保护法规的基本要求
在我国，行人保护法规还在不断的完善和健全的过程中，主要针对行人腿部与车辆保险杠之间的碰撞及人的头部与车辆前盖之间的碰撞进行分类。针对腿部的碰撞又进一步细分为大腿和小腿的碰撞，人的头部碰撞分为成人和儿童的头部之分。针对不同情况下的车速和角度进行了严格规定，另外针对碰撞载荷、弯曲力矩、剪切位移、加速度等进行了进一步落实和规定。这种细致的行人保护法规可以更好地实现对公路上行人的有效保护，在出现事故之后，对相关的责任认定有着更多详细的约束和要求。在处理车辆驾驶员的责任界定的时候有了更多的依据，见表2。
2车辆设计过程中需要注意的主要问题分析
针对现代国内的行人保护法规的具体要求，我们在车辆的设计过程中需要更多注重对路上行人的保护，保证他们在与车辆发生碰撞之后出现更小的伤害和威胁。
2.1造型设计的改进汽车与行人出现碰撞的主要部分主要在车辆的前部，这一部分的造型需要进一步考虑行人与汽车发生碰撞之后，对行人的最大保护[2]。换句话说，在与行人可能出现碰撞的汽车部位进行相关硬度的降低，这样就可以有效保障行人在碰撞之后的身体安全。例如，在前盖与车身之间的接缝处需要设计的问题就比较复杂，一方面这一部分是车辆两个部分之间连接处，需要有较好的配合度，同时在相关的硬度上有着一定的要求，另一方面这一部分也是车辆与行人可能发生碰撞的主要部分，需要进一步降低其结构上的硬度，从而保证行人在与车辆发生碰撞之后，有着更多的保证和措施。因此在这一部分的造型上，是否将与行人可能出现的碰撞进行有效预测，将其相关考虑融入这一部分的造型设计之中。同时在车辆的外型上需要突出相关的设计不能突兀，因为这种突兀的设计可能在车辆与行人出现碰撞之后，对行人产生更多不必要的伤害，因此这种设计需要进一步在车辆外形上进行去除。另外，具体到车辆保险杠的设计角度不能大于8度，这一点主要考虑到行人的腿部与车辆发生碰撞之后，进一步增加两者接触的表面积，这种面积的增加，单位面积上承受的碰撞冲击就小很多。这样可以实现对行人腿部的有效保护，同时这种设计可以进一步降低行人被卷入车轮下的可能，减少可能发生的一些危险。
2.2总布置设计的改进一种车型在前期的设计和改进过程中需要进一步考虑到行人的有效保护，即在总布置的设计过程中实现相关车型的设计优化，从而进一步降低与行人出现碰撞之后，行人出现危险的可能，或者是行人出现伤害的程度。具体的总布置设计的行人安全考虑有以下几个方面：首先车辆前盖边缘高度进一步降低，因为这一高度的降低可以实现行人在与车辆发生碰撞之后，一般都是小腿受伤，这样可以进一步降低对行人的伤害，保护了大腿和头部。其次，保险杠的缓冲块需要设计在正面上，这里是行人小腿与车辆可能出现接触的部位，这一部位设计出一个缓冲块，可以进一步降低行人小腿的冲击。最后，保险杠与车辆横梁之间的距离需要留出相应的间隙，一般都需要在8公分左右，这一距离可以实现保险杠与人体的小腿或者大腿出现碰撞之后，这8公分就是最佳的减冲区域，降低碰撞冲击对人体的伤害，见图1。
2.3车身设计的改进车身主要指的是车辆的骨架设计，尤其是前部的骨架设计，需要更多的融入对行人碰撞时的伤害[3]。具体来说，有以下几个方面：第一，车辆前盖的设计一般都有内劲，见图2。这些内劲的设计主要是为了降低发动机工作时产生的振动对车辆的影响，增加车辆驾乘的舒适性。要引入对行人的安全考虑，需要进一步在这些前盖内劲的设计中融入更多的吸能元素的设计，这样才能更好的降低出现与行人之间碰撞之后的，人体冲击能量的吸收，降低对人体的伤害。第二，在相关新技术的应用方面更多的考虑行人的保护。一些车辆在发动机机罩的设计中，设计一个弹起功能，通过感应器的识别，当出现与行人的碰撞之后，这种弹起功能启动，这样可以进一步吸收相关的冲击力，降低对行人的伤害。
3结语
汽车开发设计范文3
【关键词】 汽车总装 电子电气 工艺 设计模式 流程
随着社会经济的迅猛发展，国民的生活水平也在不断的提高，人们对汽车的需求也越来越大，汽车厂商为了迎合客户的需求，不断地推出新车型来满足客户的需求。汽车厂商在满足客户们对汽车驾驶的易操作性和舒适性的同时，也要满足国家所倡导的节能低排原则，这对汽车厂商来说是一个挑战。
要解决这个问题，那就要采用现在的电控技术和计算机微处理器。现在的车型配置已经非常之多，对其生产要求也是越来越严格，因此就对汽车总装电子电气工艺设计模式和立场有个更高的要求。
一、汽车总装电子电气的特点
现在汽车总装电子电气系统不仅能够满足零件的标准化，同时也满足一些配置的特殊化功能的需求。但是现在，这些已经不能够满足这个飞速发展的社会，已经对汽车总装方面的方案提出了一个新的标准。
首先应该将电控单元硬件标准化，再者就是可以按照订单上的一些要求来进行现场软件植入，在这些软件植入之后，可以对电控单元之中的参数进行设置，以此来让每一辆车在配置上达到提样的标准。
二、对工艺设计模式上的开发
首先就是设备型的设计模式，这种模式是在与一些其他工业设备派和起来使用的，它是由工艺设计人员在工艺编程系统当中来完成的。这个设备是工业设备系统的一个辅助设备，它是一个接收主机信息，进而反应信息的一个设备。还有一个就是进化型工艺设计模式，这个模式主要是针对一些比较简单的工艺操作的，在这个模式中，工艺人员需要采取上面所说的辅助设备，来获取车辆的信息的，然后进行操作的。还有就是最后一个返修性工艺设计模式。这个模式针对的是电子电气返修工艺上，对电子电气故障的返修处理。
三、工艺流程上的设计开发
1、在整个车辆叫进行装配完成后，在电气系统第一次通电之后，要对车载系统电子电气进行初始化操作，只有在完成了初始化操作之后才能对车进行首次启动。在进行初始化操作的时候，要注意到几个方面，就是要注意一些对电控单元的一个激活，还有就是对防盗安全系统在进行初始化之后，要检查一下防盗安全系统是否处于一个激活状态，是否有效。
2、四轮定位仪和前束调整台，四轮定位仪是用来对汽车方向性检测调整的一种设备，如果车辆在高速行驶的时候，会减少轮胎的磨损，对车辆有一定的操控性。这个主要是检测前后车轮的一个前束和外倾，校正方向盘。前速调整台是对汽车前轮侧滑检测的一个保障，它是动态检测调整车辆前束的。对于有些车型上是配备了车胜电子稳定系统的。这要利用车辆的前束调整台在完成前束调整时的一个标准的几何领围状态。然后记录下这个零位值，以此来保证电子电气系统的稳定，在车载系统电子电气初始化操作没有完成前，因为这个系统还没有正常的运行，所一中间会出现一些错误，这些错误也会被记录下来。对于这些错误的信息，为了以后的检测的准确性，这些错误是要删除的。
3、电检是对车辆进行电子电气故障检查的一个重要工序，这道工序做得好坏，对车辆的质量来说，是一个非常重要的方面。所以对生产装好要出场的的车辆都要进行电检，不能遗漏任何一辆。在对硬件和电控单元检验室要保持其统一性，再者就是还要对点检结果进行一个总体上的分析，方便以后工作上的进一步改进。接下来的这一步就是车辆的入库了。因为车辆一旦入库之后，可能会长时间不用，这样就必须把车辆调到省电模式，对于这些比较简单的操作，采用的是简化型的工艺设计模式的方案。
4、最后一个就是电子电气的返修。车辆在生产中出现一些故障是很正常的，对于各个故障都要进行返修。返修是要利用一些诊断工具来进行故障处理的。在完成最后的装配工作之后，一定要对一些工序在电子电气上进行静态和动态的检查。如果有什么故障，立即进行返修。
四、结束语
综上所述，汽车总装电子电气工艺设计模式和流程的开发对我国汽车工业发展有着至关重要的作用，同时对我国经济的发展也有着决定性的作用。本文对汽车总装电子电气工艺设计模式和流程的开发进行了分析和研究，包括：汽车总装电子电气的特点，对工艺设计模式上的开发，工艺流程上的设计开发。
笔者希望能够有更多的有志之士能够投身到这个课题的研究当中，望能够指出笔者在文中的不足之处，同时能够开发出更好的汽车总装电子电气工艺设计模式和流程，为我国的汽车工业做出一份应有的贡献。
参 考 文 献
[1]郑伟，操小军.汽车总装电子电气工艺设计模式和流程的开发[J].北京汽车，2014，（3）：1-4.
汽车开发设计范文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键词】控制电压；止轮器；开关机报警装置
【Keywords】 control voltage；stop wheel；switch alarm device
【中图分类号】U264.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0109-02
1 引言
HXD2型机车控制回路电压在不升弓合闸的情况下，由机车蓄电池组提供维持机车低压设备工作，该电压虽然可通过机车故障显示屏或控制电压表（机械间）查看，但由于显示不直观、不直接、不便于现场司乘人员对控制回路电压的盯控；再加上HXD2机车若控制电压低于88V，MPU就会对机车受电弓回路进行封锁，机车无法升弓合闸。若有控制回路电压报警装置，能够及时提醒当前电压变化情况，司乘人员若及时采取有效预防措施，可有效减少机车因控制电压低造成机车故障。
止轮器，用于铁轨之上，车轮踏面密贴在防溜止轮器上起到静止制动作用。由于传统止轮器制动均没有检测止轮器，在铁轨上的功能，一旦轮器在轨制动时工作人员忘记撤除而进行升弓合闸动车，易造成脱轨掉道的事故发生，行车安全存在严重的安全隐患。若有止轮器报警装置，能够及时提醒司乘人员将止轮器归位，有效避免因未撤除止轮器造成的安全事故。
HXD2型机车监控装置的开关机不受机车电源钥匙控制，由独立开关控制，乘务员在换端操作时若未开机，会影响机车正常开行；若未关闭监控装置，机车有速度后会引起紧急制动；存在严重的安全隐患。若有监控装置开关机报警装置及时提醒司乘人员，可有效避免此类问题发生，消除安全隐患。
2 解决方案
①控制回路电压检测解决。本装置驱动电源直接接在机车控制回路母线，当检测到机车控制回路电压低于90V，进行循环提示报警，提示语音为“控制回路电压低”。当机车控制回路电压上升到95V，结束报警。②止轮器监测的解决。本装置提供止轮器架、报警盒。当检测到止轮器不在位时，未升弓或启机时，发出灯光报警进行提示。机车升弓或启机后，报警盒发出灯光报警和语音报警进行提示报警，提示语音为 “注意止轮器”，表示止轮器不在位，需检测止轮器是否在轨制动中。机车的两端司机室各安装一个报警盒，在机车通电时两个报警盒开启。③监控装置开关机监测的解决。通过采集监控装置开关、机车电钥匙信号，经过对比分析进行相应语音提示。当监控装置开机、机车电钥匙关闭时，语音提示“请关闭监控装置”，当监控装置关机、机车电钥匙闭合时，语音提示“请打开监控装置”，此方案通过电钥匙、监控装置开关预留点位采集信号，对司乘人员进行提示，不改变机车电路设计，不参与机车控制。
3 系统技术参数及功能
3.1 技术参数
输入电压：额定 110VDC 范围：85VDC～125VDC
输入信号：①两对干接点常闭信号，常开告警；②监控装置开关、机车电钥匙开关信号。
输出信号：①语音报警；②LED报警
工作方式：异步半双工差分传输
传输介质：双绞线或屏蔽线
外形尺寸：①报警盒 185mm×100mm×36mm；②放置架 295mm×200mm×120mm
输出方式：连接线公母头对接（5芯线+8芯线+3芯线）
使用环境：-40℃到70℃，相对湿度0%到85%
3.2 功能
3.2.1 控制回路电压报警条件测试
3.2.2 止轮器在位逻辑测试（通信状态）
3.2.3 监控装置开关机逻辑测试（通信状态）
3.2.4 LED报警条件测
3.2.5 语音报警条件测试
3.2.6 通信测试
4 主要技术难点
①机车控制回路电压低报警功能，对机车110V母线电压进行监测，可以防止因机车控制回路电压低及其相关故障进行预警，防止事故扩大。②止轮器监测具有防脱功能，可彻底杜绝机车止轮器未撤除启动。③监控装置开关机报警，可及时提醒关闭机车电钥匙后关闭监控装置，以及闭合机车电钥匙后打开监控装置。
汽车开发设计范文5
从20世纪90年代开始，CAE在发达国家开始应用，尤其是1995年之后，CAE成为发达国家在工业实践中最重要的科学技术手段之一，在航空、航天和汽车等技术复杂度极高的行业中普及得尤其快速。CAE带给汽车工业最直接的好处有三点: 一是降低开发成本; 二是缩短开发时间; 三是提高开发质量。
传统的汽车产品开发流程是产品图纸设计，然后试制样件和进行物理试验验证。其中，试制和物理试验需要花费大量的人力、财力和时间。如果开发后期的物理试验发现前期设计过程中存在重大的缺陷，将导致制造装备报废的重大投资风险。而现代CAE分析驱动的汽车开发流程则是在从做出重大技术方案和技术指标决定的概念设计阶段，到后续的布置设计、详细设计、样件试制、物理样机试验验证的整个过程中，CAE分析都贯穿期间。尤其是在概念设计阶段，CAE分析充分发挥了不需要物理样机也可以“虚拟现实”的强大威力，为后续的开发过程提供科学的技术决策。在整个开发过程中，CAE分析通过前期增加的虚拟试验，后期替代或减少大量的物理试验，从而减少开发周期，降低开发成本。同时，只有通过CAE分析才能从本质上理解汽车的NVH（指噪声、振动和声振粗糙度）品质、操纵稳定性及可靠性等深层次机理，并提供解决方案，真正实现优化设计，提高设计质量。
CAE分析和物理试验构成现代汽车开发体系中的核心，是汽车开发流程中真正的“开发”环节。
自主开发需要CAE分析
汽车工业是带动面最广泛的工业，汽车产品是高新技术的最大载体，一般航空航天领域的高精尖技术只有通过汽车工业才能转化为规模产业，所以汽车工业是或曾是几乎所有发达国家的支柱产业，汽车工业的发展会快速地拉动国民经济的发展。当前，中国汽车工业面临着双重挑战: 一是全球汽车工业共同的挑战，即越来越严格的政府法规、要求越来越“苛刻”的客户需求、越来越多的车型、越来越复杂的技术系统、越来越短的上市要求和越来越高的成本压力等; 二是中国汽车工业特有的挑战，即目前还没有建立完备的自主开发能力。
在汽车工业激烈的竞争中，长安汽车在坎坷但前景光明的自主开发道路上以坚定的步伐一直向前。在这条艰难的道路上凝聚着长安汽车集团一线工人的奋战、销售人员的辛劳、管理者的智慧，更凝聚了开发工程师们刻苦钻研、努力创新的拼搏。长安汽车工程研究院始终紧盯“打造具有国际水平、国内一流的汽车开发团队”的目标，大力发展新技术，应用新手段，以满足汽车产品的开发需求。CAE在长安汽车的成功应用，为全面提高长安汽车的自主开发能力，提供了强有力的核心技术保障。
众所周知，要想自主开发汽车，必须具备自主开发的核心能力，而现代汽车工业的实践证明，CAE分析和试验开发是现代汽车开发的核心能力，从某种程度上讲，一个现代汽车企业的CAE分析水平的高低，不仅直接体现了该企业是否具备汽车开发的核心能力和开发技术上的先进程度，更决定了该企业的可持续发展能力。自主开发汽车产品的使命要求长安汽车必须创建强大的CAE分析能力。
20世纪90年代末，长安汽车开始了创建CAE分析能力的探索。从技术中心的车身设计部门安排一个工程师尝试最简单的零部件刚强度分析开始，通过不懈的努力，2004年初，长安汽车工程研究院成立了专业的CAE工程所，标志着长安汽车CAE分析能力的初步形成。现在，长安汽车拥有一个以博士和硕士为主、人数接近40的CAE分析团队，分析范围包括系统性能（整车、整机和子系统）分析、CFD分析（汽车空气动力学、发动机气体交换动力学、发动机缸内燃烧，汽车HVAC系统等）、车身结构和耐久分析、汽车被动安全分析、汽车操纵稳定性和舒适性分析、汽车和发动机NVH分析以及机车匹配分析等，覆盖了发动机和汽车开发的所有领域。
我们从一开始就坚持把CAE彻底融入到开发流程中，使CAE团队参加实战项目，通过实战提高分析能力，发挥CAE的作用。同时，我们聘请国外汽车CAE分析的专家加盟指导，与国外的咨询公司、专业分析公司进行Know-how项目合作，快速地提升了长安汽车的CAE分析能力。
全面应用CAE分析显威力
“利器在手，功在运用”。新技术、新方法只有被实实在在地应用到产品开发中，才能真正发挥作用。我们在“长安汽车产品开发系统”整个流程中彻底贯穿CAE分析，在每一个重大的整车和整机开发项目中都有强大的CAE分析团队和市场研究团队、设计开发团队、试验开发团队、质量开发团队、工艺制造开发团队、销售团队一起紧密合作，完成重大项目的开发。
在开发实践中，小到螺栓预紧力分析，大到整车碰撞模拟和整车NVH分析，CAE分析都发挥了无可替代的优势和作用。例如在一款新发动机的开发项目中，通过CAE分析发现并成功解决了连杆工作受力不均易导致连杆断裂的设计缺陷，消除了产品潜在的安全隐患; 又如在另一款量产发动机的强化升级中，通过CAE分析解决了冷却不够导致缸套变形和拉缸的故障; 再如在一个整车NVH开发项目中，通过CFD分析，在保证发动机性能不变的同时，大幅度降低了进排气噪声; 此外，在2005年开发完成的一款新车项目中，我们的CAE分析工程师对整车进行了12轮侧面碰撞分析，使得第一次物理样车实车侧面碰撞试验的结果就达到了今年7月1日才实施的车辆侧面碰撞法规的要求; 等等。
成本领先始终是企业致胜的法宝之一，CAE分析在提高开发质量、保证在物理样机试制之前“一次设计成功”的同时，也是降低产品开发费用的利器。随着分析能力的提高，我们摆脱了对国外分析公司的依赖，节约了大量费用，仅2005年，长安汽车工程研究院CAE所自主承担了123项重大CAE分析项目，直接节约了委外开发费用约2000万元。
长安的CAE经验
长安成功创建了CAE分析能力，并且使CAE分析完全融入到汽车的开发流程中，发挥了巨大的作用。总结几年来的实践经验，对于成功地应用和发挥CAE这一先进的现代科学手段为汽车开发服务，我们有如下的深刻体会:
首先，必须消除“CAE分析只能被用做校核检验和troubleshooting”的认识误区。校核检验的工作把CAE当作看病的医生，对设计结束的产品或出了问题的产品查毛病，即使查出病因、发现问题也只能打打补丁，为时已晚。况且，没有经过研发设计锤炼的CAE分析工程师根本就做不了医生，查不出毛病。只有把CAE分析彻底地融入到开发流程中，才能使CAE分析在项目开发的最初期就能对整个项目进行控制和预防。
詹樟松
浙江大学工学博士，现为长安汽车集团汽车工程研究院副院长，主要从事汽车和发动机开发和研究工作，已在诸多业内学术期刊和专题会议上发表了几十篇学术论文。
其次，必须认识到商用CAE分析软件本身仅仅是工具，企业购买软件之后如何用好才是关键。长安汽车购买了业界主要的分析软件，包括用于结构分析的MSC有限元分析软件系列、多体动力学分析软件ADAMS、CFD分析软件AVL-Fire/Swift、汽车碰撞分析软件Pam-Crash、发动机热力学分析软件GT-Power、整车性能分析软件GT-Drive、优化平台软件iSight以及控制仿真平台MATLAB/Simulink等。要发挥CAE的作用，熟练使用软件仅仅是万里的第一步，也是最小的一步。最重要的是，要有工程经验和工程数据库的累积，我们结合项目开发的实践，对软件的使用做了一些模板的开发，分析标准和分析规范的建立，使死的软件成为最鲜活的工具，充分发挥了CAE分析的威力。
第三，对CAE分析技术的发展趋势要有准确的把握。CAE的发展趋势是“完全地虚拟现实”，其终极目标是完全取代物理试验。当然这个目标非常遥远，需要计算力学、计算数学、工程科学、工程管理学和计算机科学不断地发展和结合。但取代越来越多的物理试验、减少某些物理试验量（比如昂贵的物理样车碰撞试验）和从事不能或难以进行的物理试验（比如汽车翻滚、天气变化、神6飞行等）的虚拟试验每年都会取得进步。
汽车开发设计范文6
关键词：汽车覆盖件；逆向工程；设计
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
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
近年来，我国汽车制造业飞速发展，已经具备一定的生产规模，而随着经济水平的提高，人们对汽车质量要求增高的同时也对汽车外形提出了更高的要求，汽车生产厂家为了提高工作效率，尽可能在短时间内开发出客户满意的新车型，在不断的寻求新的生产方法和技术。由于中国目前的汽车研发水平主要还是体现在汽车的改型设计上，而最大的改型设计方向就是对汽车的外型进行一定的重新设计，也就是中国新车型的开发主要集中在车身覆盖件的设计上。
覆盖件作为汽车的重要组成部分，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大、表面质量要求高等特点，是汽车的整体性能和形象的最重要的决定因素之一，它的设计和生产更是汽车整个开发过程的关键，很大程度上决定了开发周期和成本。逆向工程技术作为产品快速开发的关键技术之一，它出现后，很快被应用到了快速发展的汽车领域。为汽车覆盖件设计提供了一个全新的、高效的手段；为汽车制造企业快捷、高效地开发新产品发挥了重要作用[1]。
1逆向工程的含义
逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同。它是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有产品进行剖析、理解和改进。它以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有产品进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的再设计。这就是逆向工程的含义，特别强调“再创造”是逆向反求的灵魂[2]。
2逆向工程与正向工程、逆向工程与知识产权
人们通称的设计，一般均指正设计或正向工程。它是对一个事物由未知到已知、由想象到现实的过程。反设计即逆向工程是对已知事物的有关信息充分消化和吸收，并在此基础上进行改进、挖潜和再创造。二者既有区别又相辅相成。
逆向反求的目的如果仅限于最原始、低级的模仿，那么它在产品质量和生命周期上不会有竞争力。逆向工程代表了一种非常高效的产品设计思路和方法，它绝不等于偷技术，它是在科技道德和法律制约下，从学术、工程、技术方面来促进科技的发展。这是因为任何产品的设计、开发，总要借鉴、继承已有的知识和技术；通过反求来发展新产品，起点高，周期短，成效快，决非照抄照搬；科学的反求，有助于促进技术革新，扩大眼界，有助于尽快培养新人[3]。
3 CAD逆向/CAE/CAM技术在汽车覆盖件中的联合应用
在汽车车身外覆盖件的开发设计中，逆向工程技术已成为重要技术手段。快速、高效、准确地构造出汽车外形，是现代汽车设计中的重要环节。它的出现克服了传统设计中产品样件的制作和试验耗费时间长的问题。运用此项技术获得的汽车覆盖件数字模型是汽车产品、模具设计、模具制造、产品质量检验等整个过程的最基本的依据。逆向工程技术在汽车产品开发中的应用主要体现在：①新车型的试制，包括改型、仿型和创新设计；②汽车零部件的复制和改型设计；③汽车零件模具修复；④汽车产品数字化模型的检验、模型比较、检具和夹具的检测。所以，逆向工程技术为汽车产品的研发提供了很好的技术支持。在汽车车身及模具开发过程中,根据逆向产品的规模和产品结构层次关系,大致可分为：整车开发的逆向工程；部件总成和单件开发的逆向工程；模具开发中单工序的逆向工程[4]。
运用逆向工程技术获得覆盖件CAD模型，对其进行改进设计，然后结合CAE技术，对其进行结构性能分析、并把分析结果反馈到产品设计阶段，再进行优化设计，获得一个与前面产品对象不完全相同，甚至完全不同的新的结构外形，最终达到产品设计创新的目的。CAE技术在汽车产品开发中的应用也非常广泛：①采用有限元法计算机械零件的应力和变形、进行强度和刚度分析，具有较高的计算精度而得到普遍采用，特别是在材料应力、应变的线性范围内更是如此；②采用多体动力学方法进行汽车整车的操纵稳定性和行驶平顺性的动态仿真分析；③利用有限元法可进行汽车碰撞过程的模拟计算从而节省昂贵的真车碰撞试验经费，为如何提高车身的抗碰撞能力提供一定的参考数据；④采用有限元法和边界方法((BEM)分析汽车的噪声等；⑤把有限单元理论、塑性成形理论以及冲压成形经验知识结合起来，模拟板料成形过程，及时预测可能出现的拉裂、起皱等缺陷，实现汽车覆盖件及其模具的快速设计和开发。采用有限元法对汽车进行刚度、强度分析，动力学仿真分析，覆盖件冲压仿真成形分析，对这些性能进行优化，可达到提高产品性能、缩短开发时间、减少开发费用的目的。可以说，CAE在汽车产品开发过程中已处于无可替代的地位，CAE技术水平的提高对增强我国汽车工业的竞争能力，有着重要作用。同时，汽车业的需求也极大地带动了CAE技术的发展，在我国，CAE技术在汽车上的应用已全面展开，单一计算模型和计算水平已有一定基础，但是工业化应用程度还比较低，CAE技术还有待进一步开发和研究。
有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，将其应用在逆向工程中其效果也是显而易见的，主要表现在以下几个方面：①缩短了汽车产品再设计和复制品分析的循环周期；②验证逆向建模的准确性；③通过分析更好地理解原型的设计思路，发现其优点及不足；④增加逆向产品和工程的可靠性；⑤对逆向工程建立的CAD模型进行优化设计，以期达到或超过原型的设计水平；⑥模拟各种试验方案，有效地与原型进行功能对比，减少试验时间和经费；⑦在逆向产品制造前预先发现潜在的问题[5]。
汽车覆盖件大都采用薄板金属冲压而成，其模具制造周期影响着汽车的制造成本以及新产品开发周期。将计算机辅助制造（CAM）技术运用到汽车覆盖件模具的制造过程中，具有加工精度高、生产周期短等特点。它是将零件表面的数据导入CAM软件（如Master CAM等）中，从而生成数控加工所需的刀具轨迹文件，用来控制数控机床的运动，加工出所需的零件表面。CAD逆向工程与CAM在汽车车身覆盖件等复杂型面零件冲压模具设计制造中的应用，更是改变了依靠手工制模仿形加工或在数控机床手工编程加工等模具生产工艺，降低了开发成本和生产周期。采用CAD/CAE/CAM技术和各种数控机床及三坐标测量仪相结合，使汽车覆盖件模具的开发制造呈现前所未有的面貌，模具精度大幅度提高，寿命延长，开发周期缩短，开发制造的成功率也大幅度提高。
4结论
总之，将CAD/CAE/CAM技术引入到汽车覆盖件生产实际中，可以大大缩短汽车开发周期，提高生产效率和市场竞争力。
参考文献
[1]陈雪辉，袁根福．有限元技术在产品逆向设计中应用研究．机械工程师，2008，(10)：102-104
[2]何杰，孙庆鸿，陈南．汽车覆盖件CAD/CAM逆向工程．机械设计与制造工程，2000：5-29
[3]黄亚娟，丘宏扬，陈松茂．CAD/CAE/CAM.技术在汽车覆盖件模具中的应用与发展．机电工程技术，2004，33(5)：13-15
[4]黄金陵．汽车车身设计．北京：机械工业出版社，2007．279
