1.3 汽车设计方法

1. 经验设计方法

所谓经验设计方法，就是以在生产实践中积累的经验数据为基础进行产品设计、计算的方法。目前，在汽车设计中还在广泛采用这种设计方法。上述经验数据包括：各种汽车的性能、功率、尺寸、质量、载荷、许用应力、结构特征等统计数据。适当利用这些经验数据可以加快设计进程，降低设计成本和设计风险。它们对于汽车设计是不可缺少的，应该注意收集、分析。

2. 计算机辅助工程方法

目前在汽车设计中一般都采用计算机辅助二维、三维设计方法来进行产品设计，采用的软件包括CATIA、Creo、SOLIDWORKS、UG、AutoCAD等。它们的采用有助于提高设计质量、缩短设计周期。例如，在汽车总体设计中采用三维设计方法（图1-1），可以直观地看到各个零部件之间的相互位置关系，有助于避免发生装配干涉问题。

利用计算机进行汽车设计分析的技术发展很快。在计算机上可以应用动力学分析软件对汽车的性能例如操纵稳定性、平顺性等进行模拟分析；应用有限元分析软件例如ANSYS、NASTRAN、I-DEAS、HYPERWORKS等对复杂的汽车零部件进行应力/变形分析（图1-2）、振动模态分析、空气动力学分析、热力学分析等；应用电子线路分析软件例如SPICE、HILO、LASAR等模拟电子、电气线路的性能；应用通用软件如MATLAB进行各种分析、优化设计等工作，例如钢板弹簧设计分析、可靠性分析、悬架和转向系统匹配设计、可靠性设计与分析、疲劳寿命预计、试验数据处理、模态分析等。

3. 试验方法

汽车是一种速度高、负荷变化大、设计复杂、产量很大的产品。在设计阶段往往需要对样车、样件进行各种试验，以验证分析和模拟计算的结论，并确保新车具有期望的性能；产品制造出来以后还要通过试验对产品的质量进行检查和评价。所以，汽车试验是汽车设计重要的、不可缺少的工具之一。

目前，电测量法在汽车试验中得到了广泛应用。应用电测量法可以测量产品结构中的各种力和应变、位移、加速度、温度以及流量等瞬态物理量。被测参数经转化为电信号后，能直接作为数据显示或记录在存储设备中，测量精度高，能为设计提供有价值的数据。计算机成为自动快速处理和分析试验数据的有力工具。如果没有计算机，很多试验数据的处理是不可想象的。计算机还可以作为试验设备的控制装置，使试验过程高度自动化。例如，在汽车整车试验室就有用计算机控制的转鼓试验台，进行试验和数据分析都很方便。还有用计算机控制的道路模拟试验台，它可以在室内模拟再现汽车整车和零部件在道路上实测的载荷历程，使试验结果更符合实际情况。

自从20世纪20年代以来，各国相继建造了各种规模大小的汽车试验场。图1-3所示为我国海南汽车试验场平面图，场内设有模拟各种道路的试验跑道以及各种试验设施，可以进行汽车各项性能试验，包括操纵稳定性试验、强化的可靠性和耐久性试验、碰撞试验等，成为最后检验产品设计质量的主要手段。在试验场试验跑道上进行的试验，和过去相比，具有试验时间短、试验重复性好的优点。但是与试验室试验相比，其试验时间就显得较长，重复性较差。但是，试验场试验仍然是检验试验室试验结果和产品最终质量的最后手段。这是因为试验室试验一般是对道路或试验场试验的模拟，它不可能对所有的因素进行模拟，这就存在取舍是否合理的问题，故其试验结果也需要经过试验场试验的检验。