这些汽车零部件看上去简单，设计却很难【转发】

2017-06-10 by:CAE仿真在线来源:互联网

说起汽车设计,可能大家最先想到的就是炫酷的造型设计。的确,最近几年里各大车企都加强了对于整车造型的设计。

但,在一个完善的汽车开发流程里,仅仅依靠造型是不够的,各个零部件的工程设计才是构成一辆实车的基础。在这个过程中,就不可避免地涉及到零部件的相互匹配,这对于工程师而言,的确是一个非常痛苦的阶段。所以,今天我们就来盘点几个看着很不起眼,但是设计起来却十分困难的零部件。

刮水器

刮水器绝对算不上用户购车时候的必要考虑因素,甚至都不见得是一个受车主关注的零件,因为在绝大部分的地区绝大部分时间内,刮水器都只是一个摆设。不过,在车身领域,刮水器算得上是最难设计的零件之一。

首先,刮水器是归类于车身零部件设计中的A类零件。何为A类零件,简单点说,就是关乎于车辆行驶安全的安全性零件,其性能必须符合国家强制法规的标准要求。国家强制标准对刮水器的刮刷性能、实验方法都进行了全面的约束。而这些强制法规的性能要求无疑提升了刮水器系统的设计难度。

举个例子,老的国家标准规定,刮水器必须在120公里每小时的车速下稳定工作,眼下,这一标准提升到160公里每小时,在这一时速下要保证刮水器能够紧密的贴合挡风玻璃,并且回水宽度满足法规要求,仅这一项实验要求的变化,就会使得整个刮水器系统需要重新设计。

其次,刮水器系统的相互制约参数最多。一般来说,至于刮水器性能的参数一般有三个:攻角、俯角以及刮臂压力,这三个参数相辅相成,改变其中的一个就会导致其他两个的变化,继而导致刮刷效果的恶化。

第三,刮水器的安装位置位于车身硬点区域,这直接导致了安装空间和安装结构的不可变。一般来说,避震塔到前围档板之间的距离为整车硬点,这个距离决定的是整车的平台。所以,我们看到很多模块化的平台,其实这个位置都是固定的。比如说大众的MQB。

那么问题就来了,在这个不可变的区域内放置一套运动的四连杆机构,还要考虑到运动干涉、系统本身的性能、洗涤器喷水效果。难度可想而知。

挡风玻璃以及侧窗玻璃

挡风玻璃和侧窗玻璃同样也是不受消费者关注的零件,唯一的关注恐怕就是在贴膜的时候关注吧。不过,在整车的零部件里,挡风玻璃以及侧窗玻璃同样是关乎安全的A类零件。在设计过程中,侧窗玻璃是整个车门系统设计的基准,只有确定了侧窗玻璃的曲率以及面积,才可以由此向下设计玻璃导槽、举窗电机、车门门锁等等零件。

如果侧窗玻璃曲率以及面积在造型阶段没有第一时间确定的话,那么等待工程师的就是整个车门返工重来。挡风玻璃同样是前部的设计基准,其曲率决定了刮水器、A柱、流水槽的结构设计。另外,挡风玻璃的曲率也会被制造工艺牢牢限制,同时,挡风玻璃还是造型面,这就使得挡风玻璃的设计一不小心就会夹在中间无法脱身。

所有三角区域的外观件

在汽车工程领域,只要是有三个零件结合的地方,都会被工程师们称之为死亡三角。其中最典型的区域就是A柱和窗台线之间的三角区域。所以,接下来我们用这个区域来解释为何这里最难设计。

要说明这个问题,我们首先要知道一个叫公差的东西,任何零件的制造和安装都存在着一个合理的公差范围,对于单一零件而言,零点几毫米的公差波动是认为合理的。不过,当几个零件同时在一个狭小的区域实现匹配的时候,公差波动就会在这个区域出现公差累积的情况。

也就是说,这个零件尺寸在正常范围内跑偏了零点几毫米,另外一个零件也在正常范围内跑偏了零点几毫米,但是当它们匹配在一起的时候,这些正常的公差值就会体现为一个误差值,继而造成外观质量甚至是性能方面的缺陷。

以车门三角区为例,在这个区域内的零件包括外后视镜盖板、车门密封条、窗框、玻璃导槽、窗框加强板、窗框亮条等几个零件。这几乎是整辆汽车上零部件搭接最密集的地方,所以也是最容易出现公差累积的位置。所以,在设计终了之后,这个位置还需要进行数论的间隙段差匹配,同样,也是触一发而动全身的设计。

大灯

别看现在市面上到处都是改灯的店面,看上去大灯很简单的样子。但是,在车辆的工程领域,大灯的设计难度系数也是数一数二的。原因有几点,第一当然是A类零件的强制法规要求。第二则是配光的需求。

大灯的配光设计在很大程度上受限于造型设计,特别是现在越来越多的车型采用了后掠式的大灯设计之后,就给大灯的配光设计提出了更为严峻的挑战。大灯的配光设计基本上就和用电筒照下水道的原理一样,大灯的光源必须放在一个合理的位置上,才可以使得灯光满足性能要求照在该照的位置上。

这其中又受到光源的形式、灯碗的结构、车内安装结构的限制。而转向灯、尾灯的配光设计还必须保证车辆各个角度的可见光需求。所以,车辆光源的设计也是一个慢工出细活的工种。

AL频道小结

出于篇幅的关系,我们这一次只列举了以上四种零件,事实上,在整车的零件设计中还有很多看似不起眼但是却设计起来困难重重的零件。

比如说发动机罩液压支杆、轮胎、座椅、操稳调教、排放控制等等。在这里我们只想说的是,在一辆汽车的设计中,每一个零件都有它巧妙的设计思路,而这些巧妙的设计思路,才是构成一辆好车品质感的重要保证。

-完-

本文转自公众号:AL频道黄嘉刚

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才

编辑