汽车现代设计理论与方法
现代汽车设计与理论方法
摘要：据美国国家公路交通安全管理局的统计，虽然夜间行车在整个公路交通中只占1/4，但发生的死亡事故却占了1/2。
而由于夜间视线不良所造成的事故占了70%。
尽管这些年来汽车照明技术取得了不小的进步，但夜间行车的风险仍比白天大得多。
在这背景下，车载红外夜视辅助驾驶系统应运而生。
车载红外夜视辅助驾驶系统，其诞生要追溯到20世纪50年代，不过最早用作军事用途，如安装在坦克、装甲车、雷达车等作战车辆上，后来才逐渐由军用转向民用。
随着科学技术的发展与应用，人们的生活节奏加快，夜间行车已不可避免。
与安全气囊和ABS等这类辅助驾驶系统只有在发生紧急情况下才起到作用相比，汽车夜视辅助驾驶系统可以提前5s提醒驾驶员即将可能要发生危险，为驾驶员争取反应时间，从而能够避免悲剧发生。
关键字：夜间行车，夜视辅助系统，车载红外线1汽车夜视辅助系统有调查显示，一半以上的交通事故发生在夜间及天气不好的情况下，主要是因为驾车的视线比较差，汽车的速度比较高引起的。
尤其是夜间在没有路灯和照明不良的路段行驶，受汽车大灯照射距离的限制，夜间行车有很大的安全隐患。
特别是现在人们生活节奏加快，远距离出行很频繁，节假日为了尽快和家人团聚不得不连夜赶回家。
但是，夜间行车由于视线不良，稍不留神就容易出交通事故，所以比白天行车更加注意力集中。
长距离夜间行驶，在神经绷紧的状态下很容易疲劳，这也是夜间事故频发的原因之一。
在这种背景下，车载红外夜视辅助驾驶系统应运而生。
装配该系统的汽车，犹如拥有一双洞察黑夜的双眼，从此让黑夜和恶劣天气下的行车不在危机四伏。
极大地提高了行车安全系数，降低事故的发生概率。
汽车夜视辅助系统，顾名思义，是汽车在夜间行车时，帮助驾驶人提前识别危险的系统。
夜视辅助系统利用红外线技术能将黑暗变得如同白昼，使驾驶员在晚上看的更远更清楚。
夜视辅助系统由两部分组成，一部分是红外线摄像机，另一部分是光显示屏。
在自然界中，只要是高于—273℃的物体都会辐射出红外线，红外热成像技术正式利用了这一原理。
现代设计理论与方法（最终版）
现代设计理论与方法（最终版）现代设计理论与方法(最终版)现代设计目标：缩短产品设计周期；提高产品质量；降低生产成本。
T缩短产品设计周期Q--提高产品质量C--降低其成本2、传统设计法特点：静态的、经验的、手工式的、（近似计算）现代设计法特点：动态的、科学的、计算机化的、（精确计算）3、现代设计理论与方法的发展分为：（1)直觉设计阶段（2)经验设计阶段（3)半理论半经验设计阶段（4)现代设计阶段4、系统－执行特定功能而达到特定目的，相互联系，相互作用的元素。
具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。
5、系统化设计的特征：由上而下、由总到细。
基本方法：系统的分析和综合。
6、黑箱法定义：把系统看成是一个不透明的，不知其内部结构的“黑箱”，在不打开黑箱的前提下，利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的信息联系,了解其功能的一种方法。
根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。
7、系统化设计的步骤：8、评价的目标内容：（1)技术评价目标可行性，创造性，可靠性（2)经济评价目标成本，利润，市场潜力（3）社会评价目标社会效益和影响9、技术-经济评价法（a)技术价Wt :Wt=(Piqi)/Pmax （Pi-各技术评分值；qi-加权系数；Pmax-最高分值5分或10分）（b)经济价Ww：Ww=Hi/H=0、7Hz/H （Hi-理想成本；H-实际成本）（c)技术-经济综合评价：均值法：W=（Wt+Ww)/2 双曲线法：W= (Wt、Ww )10、产品价值 V=F/C ( F-功能 C-成本)11、寿命周期成本（要会画出它的曲线图，并做分析）C=C1+C2 C1-生产成本 C2-使用成本12、提高V途径（分5种情况讨论）F ↑ /C → =V ↑ 功能F → /C ↓ =V ↑ 成本F ↑ /C ↓ =V ↑ 功能、成本F ↑↑ /C ↑ =V ↑ 功能F ↓ /C ↓↓ =V ↑ 成本第二章机械优化设计1、优化设计的数学模型统一形式描述：min f(x)x=[x1,x2,………xn]T s、t、gi(x)<=0 i=1,2,3…mhj(x)=o j=1,2,……n(p（k）s（k） x（k）第K步迭代点α（k）第K步迭步长 s（k）第K步迭代方向3、终止准则：（1）点距准则：(2)下降准则：(3）梯度准则：4、一维搜索方法: 对一维（也称一元或单变量）目标函数f(x)寻求其最优解x*的过得程称为一维优化，所使用的方法称为一维优化方法。
现代汽车造型设计分析
四、现代汽车造型设计案例分析
以某款新型电动车的造型设计为例，该车的设计理念是“未来主义”和“极 简主义”的结合。在设计过程中，设计师运用了大量的曲线和流畅的线条来塑造 车身的形态，以表达出电动车的环保、速度和现代化等特点。在车灯设计上，运 用了LED矩阵大灯和流线型的日间行车灯，既提高了照明效果，又增加了车辆的 科技感。在颜色选择上，采用了深空灰和白色两种颜色，以表达出车辆的高科技 感和简约风格。
2、智能化驾驶：智能化驾驶技术也将成为未来汽车发展的趋势之一。未来 汽车的造型设计将更加注重对于智能化驾驶的表达，例如通过车身线条和设计源自 优化来提高车辆的自动驾驶性能等。
3、个性化需求：随着消费者对于车辆需求的多样化，未来汽车造型设计将 更加注重个性化元素的融入。例如通过定制化的颜色、内饰和外观来满足消费者 对于个性化需求的追求。
4、颜色设计：颜色是汽车造型设计中的重要元素之一，其设计直接影响到 整车的视觉效果和品牌形象。现代汽车颜色设计注重个性化、品牌识别度以及市 场接受度等元素，如鲜艳的颜色、金属漆等都得到了广泛的应用。
三、现代汽车造型设计手法
1、曲线运用：曲线是汽车造型设计中最重要的元素之一，通过巧妙地运用 曲线，可以创造出更加流畅、动感的汽车造型。例如，运用流线型设计可以使汽 车在行驶过程中减小风阻，提高燃油经济性。
然而，该车也存在一些不足之处。例如，由于过于追求流线型设计，导致车 辆在高速行驶时稳定性有所不足。此外，虽然车灯设计极具科技感，但在夜间照 明效果还有待提高。
五、现代汽车造型设计发展趋势
1、新能源驱动：随着环保意识的不断提高和新能源技术的不断发展，新能 源汽车将成为未来汽车市场的主导。因此，未来汽车造型设计将更加注重对于新 能源技术的融合和表达。
汽车现代设计方法—优化设计
由n个设计变量为坐标所组成的实空间称作设
计空间。记作 Rn
优化设计的数学模型
二、约束条件
1、什么是约束条件？ 一个可行设计必须满足某些限制条件，这些限制条件
称为约束条件，简称约束。 根据性能要求而提
2、（约1束）的按分工类程问题不中针出约对的束性限的能制性要条质求件可，以对分设为计： 性能约束 变量的取值范围加以限制 的约束
优化设计的数学模型
4、优化问题按约束条件分类
无约束优化问题
约束优化问题
在没有限制的条件下
，对设计变量求目标函 数的极小点。
在可行域内，对设 计变量求目标函数的极 小点。
优化设计的数学模型
三、目标函数
价1设、目计什标方么函案是数的目是好标用坏函来，数使记？设作计F得(x以) 优化的函这数函极由何两，数大于特种用-化目F点形它(等标x)？式可价函极有以于数小评目F化(标x，)
2、目标函数有两种表达形式 目标函数极小化 F(x)min
故我们只讨论极小 化的最优化问题。
目标函数极大化 F(x) max 3、目标函数的作用
目标函数的值是评价设计方案优劣的标准。
最优化设计就是要在可行域D集合内寻求一个最优点X* ， 使目标函数值为最优，通常为最小值，亦即
F( X *) min F( X ), X D Rn
的，所以要考虑优化问题解的收敛性及迭代过程的终 止条件。
1、迭代的收敛性
指某种迭代程序产生的序列{xk (k=0,1,2,…)}收敛
于 lim xk1 x相*邻两个设计
k
点的距离已达 两迭代点的坐标
2、通常采用的终止到准充则分小
分量之差
（1）点距准则
解析法 理论上
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法涵盖了多个领域，包括工程设计、外观设计、内饰设计、材料选择等方面。
以下是现代汽车的一般设计流程：
1.市场调查：该阶段会通过市场调查，收集消费者对于车型、样式、动力、价格、功能和安全等方面的反馈，以帮助设计者确定新车型的方向和目标市场。
2.概念设计：该阶段由设计师通过手绘或计算机辅助设计软件，创建能够代表新车型的外观设计草图，以满足市场需求和新技术的要求。
3.三维建模：该阶段设计团队会将概念设计转换为三维立体模型，针对测量、材料和生产的限制进行调整和优化。
4.原型制作：该阶段会制作一些实物样机，与汽车厂工程师和技术专家一起对设计进行调整和验证，进行相应的技术测试。
5.生产制造：生产部门会根据原型图，生产零部件和生产线进行排布，生产出汽车。
6.销售和市场营销：该阶段是新车型上市前的最后一步，汽车厂商会通过市场营销手段来进行宣传、销售和推广，使市场更好地了解新车型。
总之，现代汽车的设计方法是非常综合的，需要整个设计团队的专业技能，以确定车型，并为客户提供最佳的汽车体验。
现代设计方法在汽车设计中的应用
现代设计方法在汽车设计中的应用88AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN ｜汽车设计随着社会经济的不断进步，给人们的生活品质带来了显著的变化，汽车已经逐渐成为人们日常出行的主要工具之一。
在这种发展形势下，人们对汽车的安全性、经济性等方面也有了更高的追求。
为了适应社会发展的需求，推动汽车行业的不断进步，汽车生产企业已经逐渐转变传统的汽车设计模式，将各种现代化的设计理念及方法引入到汽车设计环节中，不但对汽车的设计品质做出了优化，还提升了设计的综合效率，降低了发生设计问题的概率。
1 现代设计方法概述1.1 现代设计方法的优势传统的设计模式通常都是建立在力学原理、数学公式等基础之上，现代化的设计方法在原有基础上进行了有效的创新，通过计算机等方面的技术对汽车做出了整体上的优化，不但提高了设计的精确程度、设计品质以及设计的效率，还对汽车的经济适用性、安全舒适性做出了全面的考量，并提高了汽车的性价比。
随着科学技术的不断进步，将会有更多的先进技术融入到汽车的设计中来，从而推动汽车综合质量的不断提高。
另外，将现代设计方法与汽车设计工作紧密的结合在一起，可以让汽车的性能更加的适应人们日常出行的需要，在经济性、环现代设计方法在汽车设计中的应用盛春龙浙江众泰汽车制造有限公司杭州分公司浙江省杭州市３１００１８摘要：设计是制造汽车的第一道工序，也是决定着汽车制造品质的重要环节，为进一步提高汽车的综合性能，汽车生产企业需要创新设计理念，将现代设计方法引入到汽车设计环节里。
简要叙述现代设计方法的优势所在，并就其在汽车设计中的具体应用做进一步探讨。
关键词：现代设计方法；汽车设计；应用保性和现代科技结合的基础上，打造出低油耗、重环保、科技先进的产品。
在汽车的设计过程中，通过现代设计方法可以有效的把握住设计的要点，降低了汽车设计的难度，优化了设计的流程；在设计评估方面，通过计算机技术对汽车各种参数做出合理化的分析和检测，使得在产品生产前就可以预测设计的成效，从而能够提高设计的综合效益；在汽车设计的统筹规划方面，现代的设计方法可以将设计工作中的各个流程环节有机的联系在一起，相互协调配合，从而提高汽车设计工作的整体效率。
现代设计方法在汽车设计中的运用.
现代设计方法在汽车设计中的运用1关于现代设计方法含义的简要阐述据实践调查发现，与以往传统设计方法相较来说，现代设计方法具备鲜明层次特点。
例如：以往传统汽车设计只能通过数学理论和动力系数获得最终设计方案，而现代设计方法可借助最先进电子设备, 准确找出设计期间存在的问题，进而利用计算机软件将其有效解决。
随着社会经济的不断发展，越来越多先进电子设备开始应用到汽车设计中，通过对变速器和发动机的精准管控，不仅能极大简化汽车设计难度，还能尽可能在最短时间内提出一个相对完善设计方案［2］。
经过反复实践CAD软件应用己逐渐趋于成熟化，拥有较多数据库，如汽车设计零件，甚至是较健全系统，在汽车设计过程中可根据自身实际需求选择恰当零件，借此极大缩短汽车设计时间。
由此可知，将现代设计方法应用到汽车设计中不仅能缩短设计期限，提高汽车设计工作效率，确保设计具备适应性和经济性优势，还能确保设计完成的汽车更加满足汽车市场需求，推动我国汽车行业朝更好方向前进。
2现代设计方法在汽车设计中的具体应用1）人机工程应用。
通常可将该方面内容分为两点进行阐述。
第一，汽车座持设计。
在进行汽车造型设计时出现频率最高的便是座椅近似弧而设计形式，往往该种设计可对人体起到良好支撐作用，尤其是身体两侧和大腿部分。
人体头部则可保证颈椎呈现自然放置状态, 避免因长时间停留对颈椎带来不利威胁。
汽车结构设计期间应确保满足以下原则：①汽车座椅尺寸大小应根据人体尺寸严格把握，主要将舒适性放在首位；②汽车座椅应具备调节功能，便于满足不同类型人乘坐需求；③根据座椅分布不均匀原则，可在座椅设计时重点考虑到人体背部和腰部支撑科学性。
同时汽车座椅设计时还要保证位置和形状充分满足两个支撑点要求，其中一个支撐点设置在距离人体第4~5胸椎高度上，通常为肩靠，而第二个支撐点则需设置在腰部位置，通常为腰靠。
其中肩靠设计可很好缓解乘坐人的颈椎压力，腰靠则能保证人体在正确坐姿情况下腰部曲线不发生任何变形情况，并且汽车座椅的采购选择还应尽可能具备无DU、耐用及阻燃等优势，因座椅材料是汽车的主要减震元件，所以为确保乘坐人员感受到舒适性应选择适宜靠背或是坐垫，进而为汽车操作舒适性提供良好保证，可为驾驶人员提供广阔视野范围。
汽车现代设计方法
2 汽车排放试验规范
由汽车排放标准可以看出，各国的排放污染物限值有较大差异，这种差 异主要是来源于各国汽车排放试验规范的不同。
2020/3/4
第四节 汽车排放检测与试验技术
1 运行工况模拟
１. 底盘测功机 底盘测功机的测试系统如图２-17所示，包括转鼓、
惯性质量、测功机、行驶监视仪、控制台、排气采样及 分析仪、记录仪等。以转鼓表面来代替路面，并通过加 载装置给转鼓轴施加行驶阻力。
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２. 发动机台架 对于重型汽车，要求将其发动机装在台架上进行稳 态或瞬态试验，测试排放污染物的浓度，再进行计算。 发动机台架试验系统的主要设备是测功机，常用的有水 力测功机、电力测功机和电涡流测功机。
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2 采样方式
１. 直接取样法 将取样探头直接插入汽车排气管内，用取样泵直接采 取一定量的气样，经过粗、细滤器，滤去气体中的灰尘， 供排气分析仪分析。为了防止气样中的水分对分析仪的干 扰，一般在系统中加由冷凝器和排水装置组成的水分离器 ，用冷凝法除湿。
10.1.2 汽车现代设计原则
１.功能满足原则
２.质量保障原则
３.工艺优良原则
４.经济合理原则
５.社会使用原则 10.1.3 现代设计方法与技术 １.现代设计方法
1)优化设计2)可靠性设计2)模块化设计4)反求工程设计5)绿色 产品设计6)工业造型设计7)人机工程设计8)创新设计9)并行工程10) 价值工程
2.了解汽车优化设计；
3.了解汽车仿真技术。
10.1 概述
10.1.1 汽车现代设计的特征
１.以计算机技术为核心
１)设计手段的更新 ２)产品表示的改变 ３)设计方法的发展 ４)工作方式的变化 ５)设计与制造的一体化 ６)管理水平的提高 ７)组织模式的开放
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汽车现代设计理论与方法试题答案
1、用结构框图表示并行工程的一般步骤，列出每一步中涉及到的关键技术。
（1）并行工程的产品开发工程：
（2）并行工程的运行模式：
（3）并行工程（CE）的关键技术：
①多功能集成产品开发团队；
②产品开发的过程建模；
③产品生命周期数字化建模；
④产品数字管理；
⑤质量功能配置；
⑥面向X的设计；
⑦并行工程集成框架。
2、简述动态设计包括的主要内容，动态设计过程采用的建模方式是什么？
主要内容：
所谓“动态设计”是指机械结构和机器系统的动态性能在其图纸的设计阶段就应得到充分考虑，整个设计过程实质上是运用动态分析技术、借助计算机分析、计算机辅助设计和仿真来实现的，达到缩短设计周期、提高设计效率和设计水平的目的。
机械系统的动态特性是指机械系统本身的固有频率、阻尼特性和对应于各阶固有频率的振型以及机械在动载荷作用下的响应。
机械系统动态设计的主要包括两个方面：
１）建立一个切合实际的机械系统动态力学模型，从而为进行机械系统动态力学特性分析提供条件；
２）选择有效的机械系统动态优化设计方法，以获得一个具有良好的机械系统动态性能的产品结构设计方案。
机械系统的建模方法分为两大类：理论建模法、实验建模法。
(1) 理论建模法按机械系统不同而采用不同的技巧，因而有多种方法（一般主要采用有限元方法和传递矩阵法）；
(2)实验建模法是指对机械系统（实物或模型）进行激振（输入），通过测量与计算获得表达机械系统动态特性的参数（输出），再利用这些动态特性参数，经过分析与处理建立系统的数。
3、什么是稳健设计？稳健设计中主要涉及了哪些模型和方法？
稳健性设计
①起源：这种新的设计概念认为：使用最昂贵的高等级、一致性最好的元器件并不一定能组装出稳健性最好的整机，成本最高，并不一定质量最好。
产品抗干扰能力的强弱主要取决于各种设计参数（因素）的搭配。
设计参数搭配不同，输出性能的波动大小不同，平均值也不同。
②目的：稳健设计的目的在于，使所设计的产品质量稳定、波动小，使生产过程对各种噪声不敏感。
在产品设计过程中，利用质量、成本、效益的函数关系，在低成本的条件下开发出高质量的产品。
③设计思想：把产品的稳健性设计到产品和制造过程中，通过控制源头质量来抵御大量的下游生产或顾客使用中的噪声或不可控因素的干扰。
数学模型或方法：
稳健性设计包括三个阶段：解决问题、解决方案、应用价值。
系统设计是基础，参数设计是核心，容差设计是为满足其经济性。
其中主要采用正交表及统计等模型方法。
例如：
4、简述绿色设计的主要内容及其关键技术，举例说明绿色设计在汽车领域的应用。
（1）所谓绿色设计，是减轻环境污染或减少原材料、自然资源使用的技术、工艺或产品的总称。
绿色设计就是以绿色技术为原则所进行的产品设计。
绿色设计的主要内容：①绿色产品的描述与建模②绿色设计的材料选择与管理③产品的可拆卸性设计④产品的可回收性设计⑤绿色产品的成本分析⑥绿色设计数据
（2）关键技术：绿色设计的关键技术包括以下几个方面：
①绿色产品评价体系、方法的研究；
②绿色设计模型的建立；
③绿色设计数据资料的收集整理与数据库的建立；
④绿色设计方法的系统研究及知识库的建立。
（3）答案合理、结合实例即可。
5、有限元前处理过程包括哪些主要内容？
（1）有限元前处理主要包括：①实体建模：现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模.类似于CAD，ANSYS以数学的方式表达结构的几何形状，用于在里面填充节点和单元，还可以在几何模型边界上方便地施加载荷.但是，几何实体模型并不参与有限元分析. 所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上（节点或单元上）进行求解.由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分②参数化建模③体素库及布尔运算④拖拉、施转、拷贝、蒙
皮、倒角等圆形前处理操作⑤多种自动网格划分工具，自动进行单元形态，求解精度检查及修正⑥自由/映射网格划分，智能网格划分，自适应网格划分等方法对模型进行网格划分⑦复杂几何体Sweep映射网格生成及六面体向四面体自动过渡网络：金字塔形，边界层网格划分⑧在几何模型或FE模型上加载：点载荷，分布载荷，体载荷，函数载荷等。
（2）概括来讲，有限元前处理主要包括：实体建模→模型修复与简化→网格划分→网格质量控制→模型约束设置→模型装配接触及求解方法的定义等。
6、结合实例论述汽车整体技术的发展方向及趋势。
主要趋势为智能化、人性化、绿色化、汽车电子安全性等方面，答案不唯一，结合实例言之有理即可。