汽车设计开发技术的发展过程

汽车设计开发技术的发展过程绪论0.1汽车设计开发技术的发展过程 国际上汽车产品设计可以大致分为四个阶段:第一阶段是1959年前-原始设计与经验设计结合的阶段,一般认为是原始的经验设计和传统的人工设计方法;第二阶段是1960~1979-经验设计与试验试错(TRAIL-ERROR)相结合的设计阶段,经验设计与设计计算,以图板手工为主少量计算机二维设计结合的试验试错设计阶段;第三阶段是1980~1989-先进设计与试验试错相结合的设计阶段,本阶段是经验设计与分析优化紧密结合,全部采用了二维计算机设计阶段,设计水平明显提高,设计速度和质量有了明显的提高,很多计算和仿真开始采用机算机,部分的代替了试验试错(TRIAL&ERROR)的模式,但不同程度的以试验试错为设计依靠;第四阶段1990~至今-先进的设计阶段,采用三维设计分析优化与仿真一体化技术,充分利用人类积累100多年的知识和经验实现了高速度高质量低成本的产品开发,在不断摆脱试验试错的模式,越来越多的试验只用于最终确认和检验.尤其1995年后汽车开发的全部都采用了三维参数化全相关实体建模技术和CAD/CAE/CAM一体化技术.1995年后国际上最先进的汽车设计开发技术与方法,随着汽车工业和现代科技的发展，汽车行业的竞争十分激烈，能否以最短的周期，最少的开发费用，最好的质量和性能开发出新产品或车型关系到汽车企业的生存和发展。在90年代出现了汽车工业的大购并，并提出了车型平台化的概念，平台化是设计开发技术要实现快速反应和低成本开发的必然选择。在80年代前汽车开发技术是建立在“试错”型的开发基础和试验基础上，而在90年代实现了以计算机仿真与分析技术为主体的快速开发技术的革命。它正以难以预计的速度实现向以信息和知识工程技术为基础的虚拟设计方向发展。0.2技术创新与先进的产品开发技术的国际动态美国早在80年代末就提出了以计算机与信息技术实现产品的快速高水平开发,90年后尤其95年后100%采用三维CAD/CAE/CAM一体化技术,仿真技术等数字化技术,1999年ford和GM宣布实现全新车型开发周期为22个月和24个月,最终目标是12—18个月.经济学家认为假如开发周期12个月可获得100%市场,那么开发周期24个月时只能有70%市场,如果开发周期36个月,只能剩下35%市场,如果开发周期48个月,那么几乎只有0%市场,因此产品开发速度十分重要.为了实现高速度开发,2000年,美国三大集团签订了共用零部件协议,GM提出在INTERNET环境采购零部件计划,美国提出了产品协同开发与协同商务的概念(CollaborativeProductDevelopmentandCommerce),德国大众提出了平台化技术,ford公司提出了零部件矩阵的概念,其目的是实现零部件系列化,低成本和高质量的开发.GM，VW，和TOYOTA三大集团协议共建部分标准零部件数据库,等等。这些变化促进的先进设计技术的发展与应用,同时也是由于先进的设计技术使如上变化成为可能或促进了如上变化.对于复杂的汽车结构与设计如果采用80年代以前的技术方法简直就是不可能,用两维设计而不用三维设计就象拿刀伐木而不用锯子伐木一样.人类科技为我们更快更好更省钱的开发汽车提供了可能.0.3国际最先进的产品设计开发技术0.3.1汽车优化设计方法必要性：若一个设计对象，例如减振器，它需要优化的设计参数达50多个，它们之间又相互关联。若每个参数变化10次，那总共要进行次试验才可找出最优的减振器，需要数万年才能完成.因此优化设计方法就显得的十分必要。优化设计的步骤与方法：1).设计对象及相关性能与设计参数建模；2).建立优化目标函数J=f(x)和约束条件；3).选择优化算法：梯度法、牛顿法、变尺度法、单纯形法、随机方向搜索法、惩罚函数法、拉格朗日法等；4).编制优化程序，建议用C++编程；5).试算并用仿真方法或试验法来验证.0.3.2汽车载荷谱与动态设计方法载荷谱：根据试验进行数理统计或用试验经验统计分析确定的规律性载荷水平与频率的关系和载荷谱。如图0.3.2中,A---静态工作载荷，静态设计区；B---低循环高幅值工作载荷；C---有限寿命设计区；D---无限寿命设计区；E---工作强度设计区；1010103载荷级别作用频率0102104图0.3.1载荷谱国家都有数百家大小设计公司，全球最大的设计公司-MSX约有17000多人,20亿美元的年营业额。全球设计公司占全球汽车整车，车身和零部件开发设计工作量的50%~60%,德国大于60%。在开发人才方面占汽车开发设计人才的50%左右。设计公司掌握专门的产品设计技术。已成为汽车整车和零部件厂必不可少的开发力量。从发展趋势来看,越来越多的新产品设计任务由汽车设计公司承担。产品设计和技术创新专业化.汽车公司主要管核心技术,生产和市场。设计公司有很多优势:1)由于设计公司从整车厂退休的高级专家请到公司,因此knowhow比汽车厂好;2)又由于设计公司给很多汽车公司设计产品,因此掌握不同汽车公司的设计标准和技术,具有汽车公司无法具有的技术交叉和杂交优势.因此整车厂必须依赖设计公司.3)设计公司不要知识产权和名声,而且可以派人到汽车企业去,这也是设计公司的优势所在.4)设计公司机制很好效率也高于汽车厂.美国和德国等很多汽车集团每家都有10000多设计开发技术人员,但还有50%以上的车型设计工作量请设计公司完成.因此设计公司是汽车公司提高开发能力的必然选择.可以减少设备的重复投入,关键是汽车大公司人多后,管理机制不好,效率低下,我国更应如此.本书从我国的实际