汽车总布置设计优化研究.pdf

汽车与设计22汽车测试报告汽车总布置设计优化研究周振响 杨 杨（海卓动力（青岛）能源科技有限公司 山东 青岛 266000）摘要：汽车产业是国民经济的重要组成部分，在推动经济发展、提高人们生活水平、促进科技进步和环保等方面发挥重要的作用。而汽车总布置设计作为汽车行业的一项重要工作，对于汽车产业的发展有至关重要的作用。合理的汽车总布置设计可以有效地提高汽车生产企业的生产效率和经济效益，降低企业运营成本，提高产品质量和品牌竞争力，同时强化汽车总布置设计，还可以带动汽车产业链上下游企业的发展，促进汽车产业的协调发展和优化升级。该文介绍汽车总布置设计原则、方法，探讨常见的汽车总布置设计方案，对汽车总布置设计过程中存在的问题进行分析，提出优化策略，以促进汽车总布置设计的优化，推动汽车行业的可持续发展。关键词：汽车；总布置设计；计算机辅助设计作者简介：周振响，海卓动力（青岛）能源科技有限公司工程师，研究方向为汽车总布置；杨杨，海卓动力（青岛）能源科技有限公司工程师，研究方向为汽车电器设计。汽车总布置设计是指对整个汽车产业的生产能力、生产规模、生产布局、产品结构等方面进行合理规划和布置的工作，是汽车产业规划的重要组成部分，也是实现汽车产业协调发展的基础性工作之一，有利于推动汽车产业朝智能化、绿色化、可持续方向发展，提高汽车产业的整体竞争力和经济效益1。汽车总布置设计是汽车设计的一个重要环节，在整个汽车设计过程中具有至关重要的作用。汽车总布置设计的合理性直接关系汽车生产企业的生产效率、市场竞争力和经济效益，也对整个汽车产业的发展有重要的影响。本文重点论述汽车总布置设计过程中的问题及优化策略。1 汽车总布置设计概述1.1设计原则在开展汽车总布置设计工作的过程中，应遵循功能性原则、舒适性原则、安全性原则和经济性原则。功能性原则是指各部件的布置应能够满足车辆的性能和功能要求，如发动机布置应满足冷却和排放要求。舒适性原则是指车辆内部空间设计应符合人体工程学原理，使驾乘人员感到舒适。安全性原则是指在开展车辆内部空间设计时，应考虑到驾乘人员的安全，如合理布置安全气囊和座椅等。经济性原则是指在总布置设计中应尽可能降低生产成本，提高生产效率2。这 4 项原则是设计师在开展汽车总布置设计过程中必须严格遵守的。1.2设计方法汽车总布置设计方法包括手工设计和计算机辅助设计。手工设计是指汽车设计师根据经验和技能，通过手工绘图和模型制作等手段进行汽车总布置设计。计算机辅助设计则是指通过计算机软件进行汽车总布置设计，这不仅可以提高设计效率和准确性，而且可以对设计方案进行模拟和优化。1.3设计方案常见的汽车总布置设计方案包括前置前驱、前置后驱、中置后驱和四驱四轮驱动。其中，前置前驱是最常见的总布置设计方案，适用于轻型乘用车和商用车；前置后驱适用于大型乘用车和商用车；中置后驱则适用于跑车；四驱四轮驱动则适用于越野车和赛车。2 汽车总布置设计过程存在问题及优化策略在汽车总布置设计过程中，通常会遇到很多问题。因此，汽车设计师需要充分考虑影响车辆总布置设计的多方面因素，了解汽车总布置设计过程（图1），并针对问题提出相应的优化策略。2.1性能与稳定性问题及优化策略在汽车总布置设计过程中，性能与稳定性问题是需要重点考虑的因素，因为它们直接关系汽车的汽车与设计232023.6生产效率、质量、安全等方面。但一些汽车设计师在设计过程中无法兼顾二者，在优化汽车性能时，无法做到稳定性的同步提高3。因此，设计师需要充分考虑性能与稳定性问题，通过优化设计和合理布局提高汽车的性能和稳定性，确保汽车具有更好的使用效果和更强的安全性。具体而言，设计师可以从3个方面入手。第一，在汽车总布置设计过程中，要合理配置车辆质量分布，通过调整发动机、燃油箱等重要部件的位置，使车辆的重心分布更合理，提高车辆的行驶稳定性。第二，需要根据车型和用途选择恰当的悬挂系统，以使其具有良好的操控性。第三，应适当增加轮距和轴距，以提高车辆行驶的稳定性和乘坐舒适性。2.2舒适性与内部空间问题及优化策略在汽车总布置设计中，经常会出现 3 大问题。第一，乘坐空间不足。设计师如果没有充分考虑到乘坐空间，可能会导致乘客乘坐时感到局促不安，影响乘坐舒适性。第二，座椅设计不合理。座椅是影响乘坐舒适性和安全性的重要因素，如果座椅设计不合理，可能会导致乘客乘坐时产生疲劳、身体不适和安全隐患。第三，储物空间设计不合理。汽车的储物空间如果设计得不合理，可能会导致乘客无处存放随身物品，影响乘坐舒适性4。因此，可以从 3 个方面来提高乘坐舒适性和改善内部空间。一是合理安排内部空间，充分考虑驾驶员和乘客的需求，合理分配各功能区域，提高空间利用率。二是选用高质量的隔音材料，降低车内噪声，提高乘坐舒适性。三是在座椅、仪表盘等关键部位采用人体工程学设计，提高驾驶员和乘客的舒适感。2.3安全性问题及优化策略在汽车总布置设计过程中，安全性是一个非常重要的问题，它直接关系汽车的行驶安全和人身安全。因此，设计师需要充分考虑和解决汽车总布置设计中的安全性问题。车身结构是汽车安全性的基础，会直接影响碰撞安全性和车辆稳定性，但部分设计师未根据不同车型进行不同的汽车总布置设计，从而降低了汽车总布置设计的安全性。因此，在开展汽车总布置设计工作的过程中，应根据不同的车型对车身结构进行设计，强化车身结构，采用高强度钢、铝合金等材料，提高车身强度，增强其碰撞吸能能力5。此外，还需要配备先进的安全系统，如防抱死制动系统（ABS）、电子稳定程序（ESP）系统等，以提高车辆的主动安全性能。还可在车辆前后部设计合理的碰撞减振区域，以减轻碰撞对乘员的伤害。2.4美观性与空气动力学问题及优化策略美观性和空气动力学是汽车总布置设计过程中的两个重要问题。美观性主要涉及汽车的外观设计，而空气动力学涉及汽车外观和内部空气流动的设计。在设计过程中，可能会出现汽车总布置设计元素过于复杂、颜色搭配不合理、车身比例不协调等问题，从而影响消费者的购买意愿。此外，还要注意空气动力学问题，如果对空气动力学考虑得不充分，会导致汽车气动阻力过大，影响车辆的性能和燃油经济性，产生风噪问题，降低驾驶员和乘客的舒适性6。对此，可以从 3 个方面提高汽车总布置设计的美观性和空气动力学性能。第一，采用流线型设计，在保证车辆美观的同时，降低空气阻力，提高车辆的燃油经济性。第二，在保持美观性和空气动力学的基础上，合理布置进气口和排气口，以提高散热效果和车辆性能。第三，选用适当的轮胎，在保证美观性的同时，降低滚动阻力，提高燃油经济性7。2.5制造成本与可持续性问题及优化策略在汽车总布置设计过程中，制造成本是影响汽车售价和市场竞争力的重要因素，零部件设计不合理、生产流程复杂、原材料成本高等都会导致制造成本增加8。而可持续性涉及汽车对环境和社会的影响：汽车的能源利用效率低会造成能源浪费和环境污染；汽车生产和使用过程中也会产生大量废弃物，如果处理不当，则会对环境造成污染。因此，设计师需要充分考虑制造成本和可持续性问题，通过合理设计和优化生产流程来降低制造成本，采用新兴技术降低汽图 1 汽车总布置设计过程汽车与设计24汽车测试报告车对环境和社会的影响，确保汽车产业具有更强的市场竞争力9。同时，应通过优化设计和合理选材，降低材料使用量和成本，提高材料利用率，采用模块化设计提高生产效率。此外，可通过提高发动机燃油经济性、选用清洁能源等方式，降低车辆对环境的影响，提高汽车的能源利用效率和环保性能。在汽车总布置设计过程中，需要充分考虑多方面因素，采用合理的优化策略提高车辆性能、安全性、舒适性、美观性，以满足市场需求和用户期望。同时，降低制造成本和提高可持续性也是设计师需要关注的重点10。3 汽车总布置设计发展趋势随着技术和市场的不断变化，汽车总布置设计也在不断优化。目前，环保和节能成为全球关注的热点问题，未来汽车总布置设计也会逐渐朝 4 个方向发展。第一，环保化。可采用更加轻量化的材料减小车辆质量，使用更加高效的发动机提高燃油效率，以及通过加强车辆的空气动力学设计减少空气阻力等11。这些措施不仅可以减少汽车对环境造成的污染，还可以降低车主的使用成本。第二，安全性。车辆在发生事故时，除了车身强度和车辆稳定性外，座舱布局和安全气囊等也十分重要。因此，汽车制造商在设计车辆时应考虑到这些因素，以确保车辆在发生碰撞时能够为驾驶员和乘客提供更好的保护12。第三，舒适性。其涉及车内空间的布局、座椅的设计和舒适度，以及车内噪声和振动控制等。一些汽车制造商已经开始采用智能座舱系统，以确保驾驶员和乘客能够获得更加舒适的驾乘体验。第四，智能化。随着人工智能技术的不断发展，汽车总布置设计也逐渐朝智能化方向发展。例如，可以在车上配备智能语音助手，以便驾驶员能够通过语音控制车辆，而不需要分散注意力。此外，智能驾驶辅助系统也有利于驾驶员更加安全地驾驶车辆。汽车总布置设计是一个不断发展和演变的领域。随着技术和市场的不断变化，汽车制造商需要不断地优化汽车总布置设计，以不断提高汽车的性能、安全性和舒适性。4 结束语汽车总布置设计是汽车设计的重要环节，其合理性和优化程度直接影响车辆性能和驾乘人员的舒适性和安全性。因此，汽车制造商需要不断创新和改进技术，制定出更加合理和可行的汽车总布置设计方案，以更好地满足消费者和相关部门的需求，推动汽车行业的健康发展。参考文献：1 刘攀,陈贺峰,罗文静,等.探究汽车总布置设计方法 J .内燃机与配件,2 0 2 0(4):7-8.2 胡素珍.总布置设计在纯电动新能源汽车整车正向开发的应用分析 J .低碳世界,2 0 2 0(6):3 3-3 4.3 陈小亮,姜楠楠.C A T I A 软件在汽车总布置设计中的应用 J .河南机电高等专科学校学报,2 0 1 6 (1):4-7.4 陈贺峰,刘攀,罗文静,等.浅析纯电动新能源汽车整车正向开发总布置设计 J .汽车实用技术,2 0 2 0(9):3-4,1 6.5 甘良松.4 8 V 轻混汽车总布置设计及控制策略研究 D .合肥:合肥工业大学,2 0 2 0.6 李中好,陈志胜,尹荣惠,等.汽车总布置设计参数对操纵稳定性影响的研究 J .北京汽车,2 0 1 7 (6):9-1 1,1 6,4 4.7 黄微波.浅谈汽车总布置设计方法 J .南方农机,2 0 1 6(1 1):1 0 2,1 1 4.8 李军求,孙逢春,张承宁,等.用 C A D 技术进行汽车底盘总布置设计方法的研究 J .车辆与动力技术,2 0 0 4(2):3 0-3 3,4 5.9 廖林清,刘杰,游四海.汽车总布置设计中发动机性能指标的优化设计 J .现代机械,2 0 0 2(1):1-3.1 0 沈艳艳.整车总布置设计对碰撞控制策略的影响 J .内燃机与配件,2 0 2 0(1):1 0 6-1 0 7.1 1 张维维,古红晓,赵建书.参数化设计在汽车底盘总布置中的运用研究 J .时代汽车,2 0 1 9(4):1 0 7-1 0 8.1 2 孙继文.浅谈汽车总布置中碰撞控制设计 J .科技与企业,2 0 1 4(7):2 9 0.