現(xiàn)代汽車(chē)新技術(shù) 課件 第七章 汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)新技術(shù)

第七章汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)新技術(shù)現(xiàn)代汽車(chē)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程新材料的應(yīng)用汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的CAD汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的CAE（一）現(xiàn)代汽車(chē)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程車(chē)型及選型

開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的首要問(wèn)題是要考慮選擇什么車(chē)型作為開(kāi)發(fā)的對(duì)象。

轎車(chē)在性能、設(shè)計(jì)、制造品質(zhì)、各種法規(guī)要求等方面是各種汽車(chē)中要求最高、最嚴(yán)的。通常按汽車(chē)的某些參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)的排量、軸矩、總長(zhǎng)及自重等對(duì)汽車(chē)進(jìn)行分級(jí)。

一般用普及型轎車(chē)價(jià)格與人均國(guó)民收入之比R預(yù)測(cè)轎車(chē)何時(shí)能進(jìn)人家庭。按照日本60年代的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)R=2～3時(shí)，轎車(chē)開(kāi)始進(jìn)入家庭，1960年日本每1000人擁有轎車(chē)5輛，1965年每1000人擁有轎車(chē)22輛，當(dāng)R≤1．4時(shí)，轎車(chē)開(kāi)始大量進(jìn)人家庭。

多用途輕型客車(chē)(MULTIPURPOSEVEHICLE—MPV)

車(chē)身整車(chē)為外形圓滑流暢的單廂式，充分考慮空氣動(dòng)力學(xué)、降低風(fēng)阻系數(shù)的需要，吸收航天飛行器及高速列車(chē)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，擋風(fēng)玻璃傾斜度大，車(chē)頭短、呈楔形。發(fā)動(dòng)機(jī)及其布置

國(guó)外MPV多數(shù)采用排量為2—3L的電控汽油噴射、水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，少數(shù)亦可選用柴油機(jī)。若干MPV發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案則有所不同。

底盤(pán)

MPV的前懸架普遍采用麥克弗遜(Macpherson)滑柱式獨(dú)立懸掛及橫向穩(wěn)定器，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以吸收路面的沖擊，改善行駛平順性，降低車(chē)身底板和汽車(chē)重心的高度，并預(yù)防輪擺振的發(fā)生。MPV的后懸掛有獨(dú)立式和非獨(dú)立式兩種，而不同車(chē)型又采用不同的獨(dú)立懸掛，如螺旋彈簧式、拖臂式和橫置板簧式等，這些懸掛能夠使MPV在不同路面上的行駛平順性都較好。大部分非獨(dú)立懸掛采用剛性管狀后橋、帶減振器的縱置板簧及穩(wěn)定桿等。

MPV的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)幾乎全部采用齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，傳動(dòng)效率高、轉(zhuǎn)向輕便。

既有采用五檔手動(dòng)變速，也有采用三檔或四檔自動(dòng)變速的。

安全措施各大公司都很注意MPV的安全措施，并將它作為提高汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段之一。普遍在前排座安裝安全氣囊，側(cè)門(mén)設(shè)計(jì)有防撞保護(hù)梁。后輪或四輪安裝防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。為兒童提供專(zhuān)用的安全座椅及安全帶。車(chē)尾有高置的制動(dòng)燈，提高霧中及夜間行車(chē)的安全性，并設(shè)有車(chē)門(mén)開(kāi)啟警告裝置。在MPV中有關(guān)安全需要的電子產(chǎn)品愈來(lái)愈多。內(nèi)外裝飾

MPV的內(nèi)外裝飾設(shè)計(jì)比轎車(chē)考慮得更周全，更能滿足人們的需求。內(nèi)部裝飾顯得寬敞、豪華及方便。座椅具有皮質(zhì)或毛絨織物的外套。車(chē)廂內(nèi)安裝有：前后座椅分開(kāi)控制的空調(diào)系統(tǒng)、高保真的立體聲音響、電視機(jī)、電話機(jī)以及多功能現(xiàn)代化儀表等。為了使用及控制方便，采用電動(dòng)外視鏡、電動(dòng)升降玻璃、車(chē)門(mén)開(kāi)啟遙控及前后窗除霜裝置等。有些MPV具有可活動(dòng)的車(chē)頂窗，可以傾斜或滑動(dòng)，這樣可使車(chē)內(nèi)更加明亮，觀賞外部風(fēng)景時(shí)更方便。使用方便性不僅廣泛采用現(xiàn)代技術(shù)，充分提高整車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、行駛的平順性、安全性及涇便性；而且努力降低有害排放物，提高使用的方便性及舒適性。

生活多用途車(chē)一RV

RV車(chē)并不是體現(xiàn)了技術(shù)完全更新的汽車(chē)，而是在現(xiàn)有轎車(chē)底盤(pán)上，將現(xiàn)有的總成及技術(shù)重新組合。一般都是采用一廂式車(chē)體，具有寬敞的內(nèi)部空間，但不是為了裝載貨物，而主為一個(gè)家庭出去娛樂(lè)消遣時(shí)，能有一個(gè)經(jīng)過(guò)變換就能發(fā)揮多種功能的地方。RV的車(chē)頂能：一些旅行，去運(yùn)動(dòng)、娛樂(lè)場(chǎng)所需要攜帶的裝備物品，如滑雪板、沖浪板、山地自行車(chē)等。RV：至應(yīng)能帶一個(gè)拖車(chē)，用于裝載小型游艇等物品。RV車(chē)將旅行車(chē)、家庭轎車(chē)和越野汽車(chē)的功能和特點(diǎn)集于一體。RV車(chē)既要有轎車(chē)的舒適更要有越野車(chē)的機(jī)動(dòng)靈活性。

選型

開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，車(chē)型是否選得正確，是否能擁有市場(chǎng)較大的份額，對(duì)企業(yè)的發(fā)展及能否創(chuàng)經(jīng)久不衰的名牌產(chǎn)品等都至關(guān)重要，選型是較復(fù)雜的問(wèn)題。

轎車(chē)的選型

在選型過(guò)程中，既要考慮我國(guó)具體情況；又要注意技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)際市場(chǎng)的要求；還要借鑒國(guó)外汽車(chē)公司的成功經(jīng)驗(yàn)?！凹讱はx(chóng)”轎車(chē)

經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)

發(fā)動(dòng)機(jī)排量為1—1．3L；額定功率40～52kW；最高車(chē)速不大于130km／h；行駛油耗不大于5l/lOOkm，銷(xiāo)售價(jià)格為6萬(wàn)元左右。微型轎車(chē)及微型面包車(chē)

FcC型轎車(chē)一些外國(guó)公司建議我國(guó)采用他們開(kāi)發(fā)的車(chē)型作為家庭用轎車(chē)，其中之一是德國(guó)奔馳集團(tuán)推薦的FCC型轎車(chē)。

造型車(chē)型更換周期各國(guó)有所不同，美國(guó)約為5—6年，歐洲約為7～8年，日本約為4年。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況的不同，換型的間隔期會(huì)有所變化，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展期間，消費(fèi)者要求新車(chē)型的愿望增加，則會(huì)縮短換型周期。在經(jīng)濟(jì)不景氣、市場(chǎng)需求萎縮、或者勞動(dòng)力感到不足，需要壓縮開(kāi)支、降低成本時(shí)，則會(huì)延長(zhǎng)換型周期。在造型中突出環(huán)保意識(shí)，追求車(chē)型符合空氣動(dòng)力學(xué)要求，降低油耗，導(dǎo)致造型趨向一致，差異變??；另一方面從注意主動(dòng)及被動(dòng)安全技術(shù)出發(fā)，強(qiáng)化防碰撞、防傷害行人的局部結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)；外形還要適應(yīng)日益擁擠甚至顯得缺乏停車(chē)場(chǎng)的都市狀況。造型的另一重要傾向是增大車(chē)廂內(nèi)部可利用的空間，提高舒適性、多功能性以及滿足時(shí)代潮流及個(gè)性的需求，小汽車(chē)的造型設(shè)計(jì)

1)加長(zhǎng)軸矩在總長(zhǎng)不變的情況下加長(zhǎng)軸矩，即減小前后懸突出部分。

2)減少發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙空間現(xiàn)代汽車(chē)要求設(shè)計(jì)師能提供更緊湊的發(fā)動(dòng)機(jī)，即功率及轉(zhuǎn)矩要大，而外形尺寸小，以便壓縮機(jī)艙空間使整個(gè)擋風(fēng)玻璃及駕駛室前移，增加車(chē)廂有效利用空間。

3)轎車(chē)外型的設(shè)計(jì)轎車(chē)外型經(jīng)歷了馬車(chē)型一箱型一甲殼蟲(chóng)型一船型一魚(yú)型一楔型等的演變，使各個(gè)曲面及線條更圓滑地組合，形成流線型。目前大部分轎車(chē)仍是以楔形為主，曲面及線條的組合時(shí)有變化。一種趨勢(shì)是并不追求全部是圓形形狀，而是在并不明顯影響空氣動(dòng)力特性情況下，使圓滑過(guò)渡與有棱有角的幾何線條合理的結(jié)合起來(lái)，使造型不致過(guò)分單調(diào)，而是要使人看起來(lái)強(qiáng)勁、有動(dòng)感，富有個(gè)性和科技日益發(fā)達(dá)的時(shí)代氣息。

4)前后端部的處理前后端的處理可使轎車(chē)靈活多變，并且創(chuàng)造特色和個(gè)性。前后燈的型式及位置，散熱器通風(fēng)及保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)，汽車(chē)商標(biāo)的顯示等可以是多種多樣以及不同的組合。車(chē)窗玻璃總面積的確定既要使車(chē)廂內(nèi)明亮，乘客有良好的視野，又要考慮陽(yáng)光射入不宜過(guò)多，以致影響車(chē)內(nèi)溫度，同時(shí)玻璃面積過(guò)大，會(huì)使人感到安全感不足。前后保險(xiǎn)杠、后柱的設(shè)計(jì)及布置，要使顧客增加安全感。后燈也趨向于布置得高一些，讓后面車(chē)輛的駕駛員容易看到。有的轎車(chē)在后面擋風(fēng)玻璃上也布置制動(dòng)燈。盡量省略多余的零件，以便降低汽車(chē)質(zhì)量及成本。5)內(nèi)飾的現(xiàn)代化、居室化

①采用較多的吸音、隔音及隔振的材料，以降低振動(dòng)及噪聲；

②增加功能更全，品質(zhì)更好的收放音、電視及通訊設(shè)施；

③未來(lái)汽車(chē)將采用多功能中央處理器和顯示屏幕、通過(guò)按紐或“+”和“一”、“開(kāi)”和“關(guān)”的選擇桿，從顯示屏幕上獲得你所需要的各種信息，或者通過(guò)它們調(diào)整和控制音響、空調(diào)、風(fēng)窗上的刮水器、消霧器等。內(nèi)飾的居室化將體現(xiàn)在：

①根據(jù)需要調(diào)整座椅的姿勢(shì)、方向及位置等。有的車(chē)型將根據(jù)需要作更大的變化，如方便于會(huì)談、辦公以及休息時(shí)能躺著、臥著等；

②車(chē)內(nèi)加上一些裝飾品、欣賞藝術(shù)品及綠色花卉、水果等，使人感到如同居室一樣溫馨、舒適。車(chē)身現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身的設(shè)計(jì)要求是創(chuàng)造盡可能大的內(nèi)部空間，外表美觀，質(zhì)量輕、符合空氣動(dòng)力學(xué)的要求，良好的安全性及舒適性。載貨車(chē)與轎車(chē)對(duì)車(chē)身的要求的側(cè)重點(diǎn)有所不同。轎車(chē)的行駛速度高，車(chē)身外形應(yīng)盡可能符合空氣動(dòng)力學(xué)要求，降低正面迎風(fēng)阻力系數(shù)及燃油消耗，保持良好的行駛穩(wěn)定性。車(chē)身輕型化設(shè)計(jì)也是提高燃油經(jīng)濟(jì)性的需要，但又要保證碰撞時(shí)足夠的強(qiáng)度、剛度及吸收能量的要求.空氣動(dòng)力特性

1．迎風(fēng)阻力系數(shù)cD

如果汽車(chē)的氣動(dòng)阻力減少30％，就會(huì)使現(xiàn)代中級(jí)轎車(chē)的油耗降低約10％

圖2．3大眾轎車(chē)阻力系數(shù)進(jìn)情況在行駛中的車(chē)輛，既遇到正面迎風(fēng)阻力的作用，又會(huì)遭到影響穩(wěn)定性的升力及側(cè)力的作用。為了提高穩(wěn)定性，要求同時(shí)降低氣動(dòng)阻力、升力及側(cè)力。在降低CD值時(shí)，還應(yīng)考慮對(duì)汽車(chē)側(cè)面作用力的影響。該力可能使汽車(chē)?yán)@著汽車(chē)垂直線扭擺，用擺矩系數(shù)CYM表示這一轉(zhuǎn)矩的大小。CyM除了受迎風(fēng)角影響外，還受擋風(fēng)玻璃兩側(cè)的車(chē)輛正面邊緣，即所謂A型支柱的半徑大小的影響。

A型支柱的半徑對(duì)阻力系數(shù)及擺矩的影響通過(guò)窗外氣流情況研究風(fēng)聲噪聲產(chǎn)生風(fēng)聲噪聲的主要原因是在汽車(chē)行駛時(shí)，迎I面吹來(lái)的氣流在汽車(chē)A型支柱附近產(chǎn)生渦流以及l(fā)后視鏡后方氣流的沖擊。這種風(fēng)聲噪聲通過(guò)車(chē)門(mén)I與車(chē)身之間橡皮密封圈的縫隙傳人車(chē)內(nèi)。降低這1種風(fēng)聲噪聲的途徑就是一方面通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)的l研究，減少A型支柱附近的渦流及后視鏡后方氣流I的沖擊；另一方面通過(guò)橡皮密封圈的改善，減少風(fēng)l聲噪聲向車(chē)內(nèi)的傳遞。減少風(fēng)聲噪聲除了要妥善設(shè)計(jì)后視鏡的外形I及支撐，減少氣流沖擊外，就是要減少A支柱處I形成的渦流，妥善設(shè)計(jì)A支柱，擋風(fēng)玻璃及側(cè)窗，I處理好它們與汽車(chē)其它性能之間的關(guān)系。汽車(chē)行駛時(shí)車(chē)身外側(cè)形成不同氣流的示意圖車(chē)身外型的優(yōu)化設(shè)計(jì)車(chē)身的外型既要符合空氣動(dòng)力學(xué)的要求，減少流阻及風(fēng)聲噪聲，又要富有現(xiàn)代氣息、造型美觀；還要注意安全的需要，滿足有關(guān)安全法規(guī)的要求。汽車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程所謂汽車(chē)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單的理解是根據(jù)一款車(chē)型的多方面要求來(lái)設(shè)計(jì)汽車(chē)的外觀及內(nèi)飾，使其在充分發(fā)揮性能的基礎(chǔ)上藝術(shù)化。但是，其實(shí)汽車(chē)設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的事情，并不象其他設(shè)計(jì)師在香檳和音樂(lè)的陪伴下尋找靈感那么純粹。汽車(chē)不是單純的藝術(shù)品，當(dāng)然它要有漂亮的外表和吸引人的個(gè)性特征，同時(shí)它還得能安全可靠的行駛，這就需要整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程融入各種相關(guān)的知識(shí)：車(chē)身結(jié)構(gòu)、制造工藝要求、空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、工程材料學(xué)、機(jī)械制圖學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)知識(shí)，當(dāng)然更少不了諸如繪畫(huà)、雕塑、色彩感等基本藝術(shù)功底。由此不難理解為什么能稱(chēng)得上汽車(chē)設(shè)計(jì)師的人少之又少。從腦子里的一個(gè)靈感，到最后得以實(shí)現(xiàn)，最簡(jiǎn)單的估算也是十幾個(gè)步驟，最后無(wú)非是要得到市場(chǎng)的認(rèn)可，性能優(yōu)良的內(nèi)“芯”，再加上一襲新衣包裝，才是新車(chē)待嫁時(shí)?？纯慈绾螢橐豢钚萝?chē)設(shè)計(jì)“嫁衣”吧。

A從腦到手：草圖開(kāi)始吧，坐下來(lái)好好想想如何表達(dá)。雖然計(jì)算機(jī)已經(jīng)非常普及，不過(guò)對(duì)于設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，最直接的方式還是拿支鉛筆把腦子里的想法表現(xiàn)出來(lái)，這非常方便。在從腦到手的初級(jí)階段，沒(méi)必要畫(huà)的很精致，簡(jiǎn)潔的線條足以記錄腦海中一個(gè)個(gè)一閃而過(guò)的構(gòu)思。又或者在隨手勾畫(huà)中得到新的靈感。B初步定稿：草圖+說(shuō)明當(dāng)思路比較明確以后可以繪畫(huà)一張草圖，這時(shí)候汽車(chē)的主體線條和大方向上的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)應(yīng)該都有所表現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)牡胤郊舆M(jìn)簡(jiǎn)單說(shuō)明，為下一環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備。

C理念表達(dá)：效果圖當(dāng)我們看到一些汽車(chē)手稿，基本上是處在汽車(chē)效果圖的階段，這主要是為了把設(shè)計(jì)師的思路和理念用更細(xì)膩的手法表現(xiàn)出來(lái)，加入細(xì)節(jié)描繪和色彩，通過(guò)精致的繪畫(huà)表達(dá)這款車(chē)的直觀感受和立體效果。這是汽車(chē)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一，就好象時(shí)裝設(shè)計(jì)效果圖一樣，將是決定模型制作的關(guān)鍵。有些效果圖是手繪的，馬克筆、色粉或者噴槍都會(huì)采用，也有設(shè)計(jì)師利用電腦繪畫(huà)。效果圖和最后的整車(chē)的細(xì)節(jié)未必完全相同，但是表現(xiàn)出來(lái)的氣質(zhì)卻是一脈相承

D

內(nèi)部設(shè)計(jì)：內(nèi)廂效果圖與汽車(chē)外觀效果圖同時(shí)出來(lái)的應(yīng)該是內(nèi)飾效果圖，詳細(xì)的描繪車(chē)內(nèi)的各種細(xì)節(jié)和布局，加上必要的說(shuō)明，這是未來(lái)制作模型的基礎(chǔ)。

E觀感評(píng)估：1/5油泥模型雖然歷經(jīng)數(shù)十年，制作油泥模型依然是汽車(chē)設(shè)計(jì)生產(chǎn)中的必要環(huán)節(jié)，這是一種類(lèi)似橡皮泥的黏土，但是更加堅(jiān)硬，成型后的細(xì)節(jié)需要用刀刮削才能完成。一般先要制作比例小的油泥模型作為提案，通常由設(shè)計(jì)師親自操刀，大約兩三個(gè)月才能最后完工。

F改進(jìn)階段：1：1油泥模型經(jīng)過(guò)對(duì)提案模型的評(píng)估，決策層會(huì)選擇一個(gè)或幾個(gè)設(shè)計(jì)方案制作1：1的油泥模型，因?yàn)閷?duì)尺寸，細(xì)節(jié)等方面要求非常嚴(yán)謹(jǐn)，這種全尺寸模型會(huì)有專(zhuān)業(yè)的模型師來(lái)制作。經(jīng)過(guò)不斷的討論和修改之后，就進(jìn)入定案階段

G測(cè)量階段：三維坐標(biāo)測(cè)量使用三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x。將模型放在測(cè)量臺(tái)上，測(cè)出它表面上足夠多點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)，用這些數(shù)據(jù)就可以在電腦中建立三維模型。

H電腦設(shè)計(jì)：把測(cè)量出的數(shù)據(jù)輸入電腦，就可以開(kāi)始進(jìn)行三維模型的制作，未來(lái)這些數(shù)據(jù)將用于控制數(shù)控機(jī)床。

接著，就是制造車(chē)。樣車(chē)搞定了，會(huì)被拉到風(fēng)洞進(jìn)行試驗(yàn)。

接著，車(chē)輛會(huì)進(jìn)行模擬撞擊實(shí)驗(yàn)。

之后，嚴(yán)格的路試將等待著新車(chē)，大公司會(huì)將新車(chē)放到各種路況下和惡劣的條件下進(jìn)行測(cè)試。

路試之后，還要對(duì)實(shí)車(chē)進(jìn)行嚴(yán)格的碰撞測(cè)試。

一輛新車(chē)從醞釀到出世，就是這樣誕生的。祝愿我們中國(guó)的汽車(chē)設(shè)計(jì)能夠早日趕超世界水平，中國(guó)能夠由當(dāng)今的汽車(chē)制造大國(guó)成長(zhǎng)為真正的汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造強(qiáng)國(guó)。（二）新材料的應(yīng)用汽車(chē)材料提高汽車(chē)性能,降低汽車(chē)質(zhì)量的重要途徑之一是采用強(qiáng)度高,質(zhì)量輕及其他性能更優(yōu)的新材料.在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用日益增多的材料有鋁,鎂等輕金屬,塑料,纖維增強(qiáng)塑料,泡沫金屬,環(huán)氧樹(shù)脂材料等.此外,在蜂窩夾心復(fù)合板及橡膠等方面,也有新的發(fā)展.

節(jié)能,環(huán)保及安全是汽車(chē)工業(yè)追求的目標(biāo).采用輕質(zhì)材料,降低汽車(chē)質(zhì)量是提高3項(xiàng)指標(biāo)的重要方面,同時(shí)也可以改善汽車(chē)的噪聲,震動(dòng)和沖擊的性能.鋼、鑄鐵等黑色金屬加工機(jī)械性能優(yōu)良,價(jià)格低,生產(chǎn)廠家經(jīng)驗(yàn)眾多.世界上一些廠商聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行研究如何更好的利用它們.例如使用優(yōu)化的薄鋼板結(jié)構(gòu),夾層鋼板,液壓成型加工及激光焊接技術(shù)等,使采用鋼板覆蓋件的質(zhì)量降低20%~30%.采用薄壁鑄造、蠟?zāi)?、金屬模緊密鑄造,負(fù)荷大的重載貨車(chē)的曲軸采用鍛鋼鑄造等,這樣可以進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),充分利用材料性能,減少外形尺寸及質(zhì)量.使用粉末金屬鑄造或鍛造發(fā)動(dòng)機(jī)零件,可以獲得精確的形狀及尺寸,省去許多機(jī)械加工及費(fèi)用.它們具有較高的強(qiáng)度及耐疲勞等性能,在汽車(chē)工業(yè)中獲得日益廣泛的應(yīng)用.1.黑色金屬及粉末冶金多年以來(lái)，鋁就以其質(zhì)量輕、易于回收利用等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于汽車(chē)(尤其是轎車(chē))的制造，例如車(chē)輪和發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。其中，后者不僅有活塞、散熱器、油底殼和缸體采用鋁合金材料，而且缸蓋、曲軸箱也使用這種材料(現(xiàn)今西歐各轎車(chē)廠家只使用鋁缸蓋)。據(jù)預(yù)測(cè)，轎車(chē)曲軸箱在今后10～15年內(nèi)，將主要使用鋁合金制造。幾年前，行駛系部件采用鋁制造還不夠普遍，但隨著高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋁合金材料的開(kāi)發(fā)成功，近年以沖壓、鍛造工藝生產(chǎn)的這一類(lèi)部件也越來(lái)越多?？纱慊痂T造鋁合金也愈來(lái)愈多地用來(lái)制造這一類(lèi)零部件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1978年，一輛中級(jí)轎車(chē)的鋁材料世界平均使用量約為32kg，1998年增加到85kg，即在20年內(nèi)增長(zhǎng)1.7倍。據(jù)預(yù)測(cè)，至2008年，每輛轎車(chē)鋁的使用量將進(jìn)一步上升到130kg，與1998年相比將增長(zhǎng)53%。

發(fā)展趨勢(shì)表明，不但轎車(chē)越來(lái)越多地使用鋁，而且商用汽車(chē)也是如此。在商用車(chē)上，鋁活塞、鋁散熱器等已十分普遍，制動(dòng)系部件，如空壓機(jī)、各類(lèi)控制閥等也是用鋁制造的。目前德國(guó)ZF公司的一個(gè)子公司正在開(kāi)發(fā)用于商用車(chē)的行駛系鋁部件。

如前所述，鋁車(chē)輪已在轎車(chē)上普及，今后，大客車(chē)也將越來(lái)越多地使用鋁車(chē)輪，這對(duì)減輕這一類(lèi)汽車(chē)的自身質(zhì)量將發(fā)揮很大作用。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年，德國(guó)汽車(chē)工業(yè)鋁用量約占該國(guó)鋁業(yè)總產(chǎn)量的38%，即達(dá)到256萬(wàn)t，其中，商用車(chē)部門(mén)鋁用量為10.6萬(wàn)t。據(jù)預(yù)測(cè)，至2010年，德國(guó)商用車(chē)制造業(yè)的年用鋁量將升至15萬(wàn)t，即增長(zhǎng)42%。

2.鋁鎂合金在汽車(chē)輕量化的發(fā)展過(guò)程中，鋁材料也遇到其它輕質(zhì)材料的競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)，例如鎂、塑料和復(fù)合材料。前面已提及，油底殼、缸蓋罩和變速器殼體不僅用鋁制造，而且也越來(lái)越多地使用比鋁更輕的鎂來(lái)生產(chǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管、缸蓋罩用材方面，鋁不單面臨鎂的競(jìng)爭(zhēng)，而且還面臨較鎂更輕、一般而言價(jià)格更低的塑料的挑戰(zhàn)。據(jù)介紹，碳纖維增強(qiáng)的鎂活塞要比鋁質(zhì)的輕30%。由于鎂的密度(1.74g/cm３)比鋁的(2.7g/cm３)低得多，因此，用于制造某些汽車(chē)部件比鋁更合適?，F(xiàn)在，大眾公司的帕薩特牌轎車(chē)變速器殼體、奧迪公司的A8型轎車(chē)儀表盤(pán)外殼、奔馳公司的SLK系列轎車(chē)燃油箱蓋和保時(shí)捷公司的高速轎車(chē)車(chē)輪都改用鎂制造。大眾公司的路波牌3L車(chē)尾箱蓋，其內(nèi)板材為高純度鎂合金，外板材為鋁合金。采用真空壓力鑄造法制造的鎂合金薄壁鑄件，其壁厚可以比鋁質(zhì)的更薄些，這意味著質(zhì)量可更輕些，不過(guò)，因?yàn)殒V的彈性模數(shù)比鋁的小，因此，有時(shí)鎂部件需要輔加更多的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。寶馬新3系采用鋁合金的發(fā)動(dòng)機(jī)福特的鋁合金輪轂大眾GOL的輪轂當(dāng)前，盡管塑料在汽車(chē)中的用材比例還較低(世界平均為8%～12%)，但汽車(chē)制造若離開(kāi)塑料已是不可想象的事。就整體水平而言，應(yīng)用塑料的比例比鋁的還要高些。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)代汽車(chē)視車(chē)型不同，其應(yīng)用的塑料零部件，35%～50%為PP，處于主導(dǎo)地位，六大類(lèi)塑料(PP、PUR、PVC、ABS、PA、PE)占汽車(chē)用塑料的90%左右。塑料用于制造一些汽車(chē)零部件，最突出的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、易于成形加工和價(jià)格低廉。此外，塑料作為某些汽車(chē)零部件的外覆(包)和絕緣(隔音)材料還可吸收撞擊能量，從而可提高行車(chē)的舒適性。完全可以預(yù)料，隨著塑料性能的進(jìn)一步改善和種類(lèi)的擴(kuò)大，其在汽車(chē)上的應(yīng)用范圍還將擴(kuò)展，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,歐寶公司1.2LCorsa牌轎車(chē)的進(jìn)氣管已由金屬改為塑料件。此外，塑料氣門(mén)室罩也早已為發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家所接受。推動(dòng)塑料普及的原因不僅僅在于它可減輕汽車(chē)部件約40%的自身質(zhì)量，而且還能降低40%左右的采購(gòu)成本。

3.塑料同時(shí)，在許多情況下，還可擴(kuò)大零部件的功能，例如塑料氣門(mén)室罩，除了能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、具有減振功能外，對(duì)于曲軸箱排氣機(jī)構(gòu)和直接點(diǎn)火線圈還可起到油分離器的作用。將來(lái)，轎車(chē)行駛系的部件也將更多地使用塑料制造，如歐寶Astra牌轎車(chē)就安裝了玻璃纖維增強(qiáng)的塑料穩(wěn)定桿—鉸接桿機(jī)構(gòu)。若置身于汽車(chē)內(nèi)，則舉目可見(jiàn)各式各樣的塑料零部件，目不能及的也不少，如暖風(fēng)和空調(diào)的氣孔、油門(mén)和離合器踏板等也是用塑料制造的。1995年，歐寶Vectra牌轎車(chē)率先使用塑料安全氣囊殼體，由于其質(zhì)量較傳統(tǒng)材料的減輕45%和成本更低這一明顯的優(yōu)越性，因此，其后在其它車(chē)型上也陸續(xù)裝用。如表2所列，車(chē)身覆蓋件、外飾件、內(nèi)飾件和保險(xiǎn)杠等是塑料應(yīng)用的重要領(lǐng)域，后視鏡外殼也用塑料制造。附件，諸如罩、蓋之類(lèi)在一些大批量生產(chǎn)的汽車(chē)上也已廣泛應(yīng)用。奔馳Smart牌微轎車(chē)身覆蓋件裝用了具有本色的可隨時(shí)更換的塑料覆蓋件，倍受市場(chǎng)關(guān)注。雷諾Espace牌轎車(chē)和蓮花Elise牌轎車(chē)也是塑料車(chē)身。當(dāng)然，這兩種車(chē)的產(chǎn)量都不算很大。據(jù)認(rèn)為，如果年產(chǎn)量達(dá)到8萬(wàn)輛，則塑料車(chē)身的生產(chǎn)成本就與鋼車(chē)身的相當(dāng)。發(fā)展趨勢(shì)表明，汽車(chē)尾燈和前大燈的玻璃罩將從天然材料轉(zhuǎn)向有機(jī)材料(亦即塑料)。

碳纖維材料現(xiàn)在已成為汽車(chē)制造商青睞的材料，在汽車(chē)的內(nèi)外裝飾中開(kāi)始大量采用碳纖維替代金屬材料。

碳纖維作為汽車(chē)材料，最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，強(qiáng)度大、質(zhì)量?jī)H相當(dāng)于鋼材的20%～30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車(chē)制造采用碳纖維材料可以使汽車(chē)的輕量化取得突破性進(jìn)展，并節(jié)省能源。二十世紀(jì)八十年代后期，復(fù)合材料車(chē)身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車(chē)門(mén)、車(chē)頂板、導(dǎo)流罩、車(chē)廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車(chē)駕駛室和轎車(chē)車(chē)身。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美等國(guó)汽車(chē)復(fù)合材料的用量約占本國(guó)復(fù)合材料總產(chǎn)量的33％左右，并繼續(xù)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，復(fù)合材料作為汽車(chē)車(chē)身的外覆件來(lái)說(shuō)，無(wú)論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)制造、應(yīng)用都已成熟，并已從車(chē)身外覆件的使用向汽車(chē)的內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展。據(jù)悉，福特和保時(shí)捷生產(chǎn)的GT型賽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)罩已全部采用碳纖維材料；奔馳57S型轎車(chē)原來(lái)的內(nèi)裝飾全部是木質(zhì)材料，現(xiàn)在則以碳纖維替代；通用的雪佛萊轎車(chē)底盤(pán)的內(nèi)裝飾材料也采用碳纖維；寶馬公司的M6型轎車(chē)的頂篷全部采用碳纖維，并進(jìn)行技術(shù)處理，使其保持金屬材料的光澤。圖2為法國(guó)SORA公司為雷諾汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的全復(fù)合材料轎車(chē)車(chē)身和重型卡車(chē)駕駛室。上海通用柳州汽車(chē)公司和東風(fēng)公司計(jì)劃推出全復(fù)合材料車(chē)身的家庭用小轎車(chē)。

4.碳纖維材料碳纖維車(chē)前蓋現(xiàn)在，歐洲有70多名科學(xué)家攜手共同制訂一項(xiàng)計(jì)劃——“馬賽克”計(jì)劃，已為該計(jì)劃撥款1億馬克。其宗旨是開(kāi)發(fā)新概念汽車(chē)的最佳材料——泡沫金屬。經(jīng)過(guò)4年努力，已研制成一種新型鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，它比普通鋼結(jié)構(gòu)輕10%。他們是靠粘接鋼質(zhì)零件和采用減震材料新結(jié)構(gòu)做到這一點(diǎn)的。而且現(xiàn)在已有人正在考慮“泡沫零件”結(jié)構(gòu)。零件外表用薄鋼皮制成，而其中心用泡沫金屬填滿。

目前，已成功地研制成泡沫鋁。德國(guó)不來(lái)梅科學(xué)家用鋁粉和鈦氫化物粉末相混合，混合物被填放到鋼皮制作的模型中，該模型準(zhǔn)確地與汽車(chē)部件大小一致。然后把這充滿混合物的模型加熱到鋁的熔點(diǎn)，這時(shí)氫氣會(huì)從鈦氫化物中逸出，從而使熔化的鋁產(chǎn)生泡沫。

當(dāng)此鋼皮模型完全冷卻之后，便形成固體泡沫鋁，具有整塊結(jié)構(gòu)、重量均勻的泡沫鋁在強(qiáng)度上比鋁更高，鋼皮模型也增強(qiáng)了部件的強(qiáng)度。600～700℃的熔點(diǎn)溫度能使泡沫鋁和鋼皮模型實(shí)現(xiàn)可靠粘接。

5.泡沫金屬?lài)?guó)外汽車(chē)制造工業(yè)中應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂的部位極多，如環(huán)氧樹(shù)脂制的粘接劑、玻璃鋼、涂料等，大量應(yīng)用在汽車(chē)結(jié)構(gòu)件的粘接，車(chē)架及車(chē)身涂料，

汽車(chē)制造中涉及很多的材料，特別是為了提高汽車(chē)的性能，減輕車(chē)身重量，增加外表的美觀，國(guó)外對(duì)汽車(chē)使用的材料進(jìn)行了很多的研究，尋找出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的非金屬結(jié)構(gòu)材料。如以粘接劑代替焊接，用玻璃鋼板、工程塑料代替金屬材料，用電泳漆、粉末涂料取代傳統(tǒng)的漆料，而這些都是環(huán)氧樹(shù)脂“擅長(zhǎng)”作為材料的領(lǐng)域，因而環(huán)氧樹(shù)脂在汽車(chē)制造工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣。以糊狀粘接劑代替焊接的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)在汽車(chē)制度工業(yè)中非常流行，該技術(shù)特別在頂蓋、行李箱等部位外板和內(nèi)板的粘接，以及車(chē)門(mén)、車(chē)身、車(chē)身折邊的密封都能發(fā)揮很好的作用。業(yè)界為此研究出一種汽車(chē)專(zhuān)用的具有起始強(qiáng)度高的環(huán)氧粘接劑.據(jù)介紹，該粘接劑初始強(qiáng)度達(dá)450磅/英寸2，最終強(qiáng)度可達(dá)2100磅/英寸2。汽車(chē)內(nèi)、外板折邊粘接及密封用的環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑最近也有新品問(wèn)世.為了減輕車(chē)身重量，汽車(chē)中大量使用多功能板形增強(qiáng)材料，該材料不僅重量輕，而且有抗震性的絕熱性。它是由PVC和環(huán)氧樹(shù)脂混合而成，其中加入發(fā)泡劑及其它的添加劑，烘烤發(fā)泡及固化。它能使汽車(chē)造價(jià)降低40%、重量減輕60%。采用該材料的部位為車(chē)門(mén)板、車(chē)背板。車(chē)體用金屬板復(fù)合增強(qiáng)材料也使用了環(huán)氧樹(shù)脂.

6.環(huán)氧樹(shù)脂材料代表汽車(chē)高科技的賽車(chē)，更是大量使用環(huán)氧樹(shù)脂，頂級(jí)的“F1”的底盤(pán)就是用環(huán)氧樹(shù)脂材料制成的，其軸承則是用環(huán)氧—石墨做材料的。最近還有人對(duì)車(chē)用減震器進(jìn)行了研究，由環(huán)氧樹(shù)脂制備減震器阻尼材料及減震涂料已獲成功.

我國(guó)車(chē)用涂料的開(kāi)發(fā)情況相對(duì)較好，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已有20多家企業(yè)引進(jìn)了汽車(chē)涂料生產(chǎn)線，總生產(chǎn)能力達(dá)10萬(wàn)噸/年，其中環(huán)氧樹(shù)脂電泳漆、粉末涂料占了很大比例。但其使用的環(huán)氧樹(shù)脂原料不少是進(jìn)口的，國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂廠商仍有相當(dāng)商機(jī)。隨著車(chē)中裝備的不斷高檔化，如配備錄音機(jī)、放像機(jī)、CD、音響、電視機(jī)、監(jiān)視器、冷氣機(jī)、冰箱等，車(chē)用絕緣材料的量也隨之增加，而這些制品絕緣材料大部分為環(huán)氧樹(shù)脂組成。蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車(chē)車(chē)身上獲得較多應(yīng)用，如車(chē)身外板、車(chē)門(mén)、車(chē)架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。英國(guó)發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車(chē)身外板，使零件質(zhì)量減輕了50%~60%，且易于沖壓成型。

7.蜂窩夾芯復(fù)合板車(chē)身新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)外車(chē)身輕量化的研究方向是開(kāi)發(fā)具有較高強(qiáng)度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計(jì)新的輕量化結(jié)構(gòu)。通過(guò)多年的探索，已取得了新的進(jìn)展。德國(guó)大眾九十年代末開(kāi)發(fā)的路波TDI車(chē)型就是采用新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝的綜合成果。

TDI所有車(chē)身部件都是輕質(zhì)金屬制成的，包括前擋泥板、車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和尾門(mén)，其中尾門(mén)的金屬外層是鋁質(zhì)，內(nèi)板是鎂制成的。汽車(chē)的內(nèi)部設(shè)備許多也是輕質(zhì)金屬制成的，如，座椅的框架由鋁制成，方向盤(pán)的內(nèi)骨架是鎂制成。乘客艙和發(fā)動(dòng)機(jī)室之間組合隔板是鋁質(zhì)的。支撐結(jié)構(gòu)通常也是由高強(qiáng)度的薄板金屬制成的。

為解決新材料的防腐蝕保護(hù)和連接，大眾采用創(chuàng)新的沖孔鉚接法、迭邊壓接、激光釬焊等技術(shù)。

路波TDI的自重為830kg，包括417kg（50.5％）的鋼、136kg輕質(zhì)金屬（16.4％，包括3.7kg的鎂）、116kg塑料（14.0％）。在保證車(chē)身抗扭剛度、使用壽命和安全性的前提下，車(chē)身的重量減輕了50kg，汽車(chē)的總重減輕了154kg。由于汽車(chē)自重大幅度減輕，使得百公里油耗降至2.99升，總能量消耗只是傳統(tǒng)汽車(chē)的一半。這意味著二氧化碳的排放量也將減少一半，碳?xì)浠衔锏呐欧帕拷档剿姆种唬堑湫偷沫h(huán)保型轎車(chē)，也是世界上批量生產(chǎn)的最經(jīng)濟(jì)轎車(chē)之一。

新材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)減少材料的品種

未來(lái)汽車(chē)在工程塑料類(lèi)型的選擇上將會(huì)發(fā)生巨大的變化。目前汽車(chē)使用的塑料由幾十種高分子材料組成，當(dāng)前世界各大汽車(chē)公司致力于減少車(chē)用塑料的種類(lèi)，并盡量使其通用化。這將有利于材料的回收再生和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

降低成本

制約汽車(chē)車(chē)身新材料應(yīng)用的重要因素是價(jià)格。作為主要新材料的高強(qiáng)度鋼、玻璃纖維增強(qiáng)材料、鋁和石墨增強(qiáng)材料，其成本分別為普通碳鋼的1.1倍、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本，才可能使諸多新材料進(jìn)入批量生產(chǎn)。如玻璃纖維增強(qiáng)材料將在成本上成為鋼材的有力競(jìng)爭(zhēng)者，雖然它的重量減輕有限，但價(jià)格卻能為用戶接受。石墨合成材料盡管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽車(chē)工業(yè)上很難有所作為。

先進(jìn)的制造工藝的研發(fā)

采用新材料與先進(jìn)的制造工藝是相輔相成的，汽車(chē)工業(yè)正在努力開(kāi)發(fā)新的制造方法，對(duì)傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行更新。例如：適用于輕量化設(shè)計(jì)的連接工藝今年來(lái)有所發(fā)展，如德國(guó)某汽車(chē)公司在大批生產(chǎn)的轎車(chē)上采用CO2激光束焊接，與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，焊接成的高強(qiáng)度鋼板車(chē)身的強(qiáng)度提高了50％。又如，一些復(fù)合材料的SMC殼體的材料較厚，大約為2.5～3mm，限制了輕量化的幅度。法國(guó)雷諾公司采用新的A級(jí)表面精度的SMC模壓技術(shù)和低密度填料，減薄了零件厚度，使轎車(chē)殼體重量比普通SMC工藝下降了30％。

車(chē)身設(shè)計(jì)方法的革命

據(jù)歐洲汽車(chē)界人士預(yù)測(cè)，在今后十年中，轎車(chē)自身質(zhì)量還將減輕20％，除了大量采用復(fù)合材料和輕質(zhì)合金外，車(chē)身設(shè)計(jì)方法也將發(fā)生重大變化。

由于大量采用新型材料，傳統(tǒng)的車(chē)身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法可能不再適用，取而代之的是一種基于生物學(xué)增長(zhǎng)規(guī)律的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)法，這種設(shè)計(jì)方法即能減少零件質(zhì)量，又延長(zhǎng)了零件的使用壽命。此外，采用新的設(shè)計(jì)方法還能使車(chē)身零件數(shù)大幅度減少。如某車(chē)型的零件數(shù)已由400個(gè)減少到75個(gè)，質(zhì)量減輕30％。美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司尚未投放市場(chǎng)的概念車(chē)由于采用了創(chuàng)新的優(yōu)化設(shè)計(jì)法，使整車(chē)自重降至544kg。這說(shuō)明輕量化設(shè)計(jì)具有極大的潛力。（三）汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的CAD/CAE技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)CAECAE:Computer—AidedEngtneering的通俗說(shuō)法它的核心思想就是有限元分析.有限元的核心思想:將所研究結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散．即將實(shí)際結(jié)構(gòu)假想地劃分為有限數(shù)目的規(guī)則單元系統(tǒng)．這樣我們就將無(wú)限自由度地求解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為有限自由度的求解問(wèn)題，通過(guò)建立數(shù)學(xué)方程獲得有限自由度的解。CAE的發(fā)展過(guò)程20世紀(jì)60年代:將有限元分析法作為計(jì)算機(jī)分析程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)在20世紀(jì)70年代初期:CAE因?yàn)樗鼜?qiáng)太的功能和求解復(fù)雜問(wèn)題的快速.可靠的準(zhǔn)確度．很快就被工程界、科學(xué)研究界、教育界等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的人士所接受CAE的發(fā)展過(guò)程其后20年:CAE軟件商品化進(jìn)入高速發(fā)展的階段。同時(shí)，CAE開(kāi)發(fā)商為滿足廣闊的市場(chǎng)需求，并能適應(yīng)計(jì)算機(jī)硬、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)軟件的功能、性能、戶界面和前后處理能力，不斷地進(jìn)行改進(jìn)與擴(kuò)充，CAE軟件往功能、性能、易用性、可靠性以及對(duì)運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性等各方面基本能滿足用戶的當(dāng)前要求CAE的發(fā)展過(guò)程計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)經(jīng)過(guò)近40年發(fā)展，其技術(shù)也基本趨干成熟。歐美大的汽車(chē)廠商基本普遍使用了CAE軟件來(lái)從事新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和前沿課題的研究。計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的評(píng)價(jià)方法1.CAE與pro-E軟件的無(wú)縫集成

CAE作為有限元分析軟件，具有強(qiáng)大的計(jì)算分析能力。相對(duì)而言，其建模能力要弱一些，所以有限元分析軟件的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是與通用pro—E軟件的集成使用計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的評(píng)價(jià)方

法2.強(qiáng)大可靠的網(wǎng)格劃分能力 將研究對(duì)象結(jié)構(gòu)離散后網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響到求解時(shí)間和求解結(jié)果的誤差大小，同時(shí)CAE軟件網(wǎng)格劃分功能也關(guān)系到工作效率，因此多種不同網(wǎng)格的處理方法、強(qiáng)大可靠的六面體網(wǎng)格劃分以及根據(jù)求解結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分都是評(píng)價(jià)軟件的重要方面計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的評(píng)價(jià)方

法3.能夠求解非線性問(wèn)題 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和有限元分析應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，線性分析已經(jīng)不能滿足復(fù)雜的設(shè)計(jì)和分析要求。象有些流體動(dòng)力學(xué)分析、流場(chǎng)中移動(dòng)壁面等問(wèn)題需要更高程度的非線性求解。計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的評(píng)價(jià)方

法4.能夠求解結(jié)構(gòu)場(chǎng)和耦合場(chǎng) 當(dāng)有限元分析軟件遇到如處理摩擦接觸產(chǎn)生的熱量問(wèn)題、金屬成形時(shí)由于塑性功而產(chǎn)生的熱量等問(wèn)題時(shí)，這就需要結(jié)構(gòu)場(chǎng)和溫度場(chǎng)的有限元分析結(jié)果交叉迭代求解，即熱力耦合問(wèn)題。由于有限元分析應(yīng)用越來(lái)越深入，人們關(guān)注的問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜，能否對(duì)耦合場(chǎng)進(jìn)行求解成為CAE軟件重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的評(píng)價(jià)方

法5.程序的開(kāi)放性 無(wú)論CAE軟件如何發(fā)展，都不可能滿足所有用戶的要求。因?yàn)槊總€(gè)用戶使用此類(lèi)軟件時(shí)，都有自己的特殊用途，需要有自己的特征加入到軟件中，完成自己特殊的分析任務(wù)。因此軟件開(kāi)發(fā)商必需給用戶一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境，允許用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況對(duì)軟件進(jìn)行擴(kuò)充

計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在國(guó)外的

應(yīng)用目前在歐美等汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在汽車(chē)設(shè)計(jì)、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品定型試驗(yàn)中占有重要的地位。Ford汽車(chē)公司新款車(chē)型Fordtauus上市前，按美國(guó)聯(lián)邦汽車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS2l6一CARRoofResistanceTeat)對(duì)該車(chē)型的車(chē)頂承載能力使用三維計(jì)算機(jī)仿真分析軟件進(jìn)行了仿真分析計(jì)算，分析模型中涉及材料大變形、破壞、局部失穩(wěn)、接觸等諸多非線性因素，使用三維仿真分析軟件很快得到了車(chē)頂承載能力分布情況。隨后又按同樣的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車(chē)頂?shù)某休d能力進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，得到的測(cè)量結(jié)果與使用三維仿真分析軟件得到的結(jié)果驚人地相似，只有局部存在較小的誤差計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在國(guó)外的

應(yīng)用但是實(shí)測(cè)用了近兩個(gè)月的時(shí)間，而且為此制作了大量的專(zhuān)用工具；而計(jì)算機(jī)仿真模擬分析只用了不到l0天的時(shí)間，其中的差別和所花的費(fèi)用由此可見(jiàn)差別很大，在最終結(jié)果相近的情況下，采用計(jì)算機(jī)仿真模擬分析的方法可以節(jié)約大量的人力、物力和時(shí)間。計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在國(guó)外的

應(yīng)用寶馬(BMW)公司于2003年秋天推出BMWRoadsterZ4型轎車(chē)采用2.6L和3.0L直噴式六缸汽油機(jī)作動(dòng)力，其設(shè)計(jì)思想就是在3系列組合系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)冷卻系統(tǒng)使之更加適應(yīng)轎車(chē)特定的要求。計(jì)算機(jī)仿真模