時(shí)間：2023-03-21 17:07:49
緒論：在尋找寫(xiě)作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇汽車(chē)設(shè)計(jì)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵字：80C51汽車(chē)行駛信息紅外接收器
一、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
系統(tǒng)使用80C51單片機(jī)作為信息控制器，將調(diào)制到40kHz載波的信息經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)送出去；同樣80C51單片機(jī)控制紅處接收器接收數(shù)據(jù)信息。
如果以汽車(chē)甲為例，當(dāng)乙車(chē)要轉(zhuǎn)彎或剎車(chē)時(shí)都會(huì)通過(guò)紅外發(fā)射器發(fā)出信息，甲收到信息后就會(huì)在本車(chē)上顯示并用聲響電路提醒，同樣當(dāng)丙車(chē)要超車(chē)時(shí)也會(huì)有信息從丙傳給甲并在甲車(chē)上顯示。
二、系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用80C51核心芯片，附加12MHz的晶振頻率，30PF的瓷片補(bǔ)償電容，最簡(jiǎn)單的RC上電復(fù)位電路，片外存儲(chǔ)器選擇腳(31腳EA)接正電源，并利用采樣電路對(duì)接收的模擬信號(hào)數(shù)字化然后送80C51處理，從P3.5輸出的調(diào)制信號(hào)經(jīng)T9013放大送紅外管發(fā)射。
三、信息的編碼格式及發(fā)送/接收過(guò)程
本系統(tǒng)采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，分別代表左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車(chē)3種狀態(tài)，其中左轉(zhuǎn)彎為2個(gè)脈沖，右轉(zhuǎn)彎為5個(gè)脈沖，剎車(chē)為8個(gè)脈沖。為了增加接收的可靠性，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms。
為了消除干擾，確保數(shù)據(jù)的有效傳輸，脈沖采用的編碼格式，起始位為10ms，數(shù)據(jù)位為1ms，停止位為10ms，此可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確發(fā)送與接收。
當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到P0.0-P0.2端口為低電平時(shí)，先設(shè)置發(fā)送標(biāo)志位，然后依次發(fā)送數(shù)據(jù)幀。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，中斷將被禁止。當(dāng)剎車(chē)(轉(zhuǎn)向)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，數(shù)據(jù)幀將被重復(fù)連續(xù)地發(fā)射，直到開(kāi)關(guān)松開(kāi)為止。
當(dāng)紅外線(xiàn)接收器接收數(shù)據(jù)幀脈沖時(shí)，第一位碼的低電平將啟動(dòng)中斷程序，實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)幀。在數(shù)據(jù)幀接收時(shí)，中斷將被關(guān)斷，并且對(duì)第一位(起始位)碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證。若第一位低電平碼的脈寬小于2ms，將作誤幀處理。當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于3ms時(shí)，結(jié)束接收，然后根據(jù)累加器A中的脈沖個(gè)數(shù)，使相應(yīng)的輸出口(P0.3-P0.6)為低電平，驅(qū)動(dòng)顯示及聲響電路。
四、結(jié)論
本文是利用紅外線(xiàn)穿透性強(qiáng)、干擾小等特點(diǎn)，將其應(yīng)用于交通工具中，彌補(bǔ)了紅外線(xiàn)很少在交通通信中應(yīng)用的空白。此系統(tǒng)采用電能驅(qū)動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、噪聲小，不妨礙司機(jī)的正常駕駛。
參考文獻(xiàn)
早期的汽車(chē)業(yè)完全是由一些對(duì)機(jī)械充滿(mǎn)激情的工程師們所主宰。但是到了美國(guó)工程師亨利·福特率先尋找到大批量制造便宜汽車(chē)的方法，同時(shí)也引發(fā)了對(duì)汽車(chē)極大的需求以后，情況就有所改變了。
亨利·福特的T型車(chē)開(kāi)遍了天下，使得汽車(chē)從富有階層的變成普通人的代步工具，但也引發(fā)了汽車(chē)業(yè)的巨變。到了20世紀(jì)20年代，在汽車(chē)業(yè)最為發(fā)達(dá)的美國(guó)，人們已經(jīng)普遍對(duì)清一色黑乎乎的福特T型車(chē)感到厭倦。正是敏銳地感覺(jué)到這一需求變化，通用汽車(chē)公司在總裁斯隆的倡導(dǎo)下成立了“藝術(shù)與色彩處”，以后又升格成為設(shè)計(jì)部，讓設(shè)計(jì)師來(lái)包裝汽車(chē)的外形，此舉使得1930－1940年代的美國(guó)汽車(chē)明顯變得豐富多彩起來(lái)。
技術(shù)的發(fā)展為設(shè)計(jì)師的大舉登臺(tái)創(chuàng)造了極佳的條件。首先是用于車(chē)殼的快干與多彩油漆的發(fā)明及廣泛應(yīng)用使得雙色甚至多色的車(chē)體開(kāi)始流行，同時(shí)車(chē)身僵硬的線(xiàn)條與凸角也開(kāi)始被弄彎磨圓，用藝術(shù)與色彩來(lái)概括不僅準(zhǔn)確而且生動(dòng)。與以往只是為汽車(chē)底盤(pán)配上一個(gè)漂亮、合乎買(mǎi)家口味的車(chē)體不同，通用的設(shè)計(jì)師并不只是簡(jiǎn)單地做造型，而是將流行色與從航空流體力學(xué)那里借鑒來(lái)的最新研究成果結(jié)合起來(lái)，讓汽車(chē)更美觀(guān)、行駛更快速平穩(wěn)。正是借助了設(shè)計(jì)部門(mén)的力量，通用汽車(chē)超越了福特成為全美以及全球汽車(chē)業(yè)的霸主，至今沒(méi)有動(dòng)搖。
美國(guó)汽車(chē)設(shè)計(jì)師的黃金歲月是二次大戰(zhàn)以后的1940－1950年代。又是通用率先在凱迪拉克的車(chē)尾上裝飾了一對(duì)漂亮的小尾翼以及亮閃閃的車(chē)首，在車(chē)尾車(chē)身鍍鉻裝飾條，讓人們仿佛回到剛剛離開(kāi)的軍艦甲板上、飛機(jī)舷梯旁。發(fā)展到1950－1960年代，一個(gè)個(gè)唯美而沒(méi)有實(shí)用的裝飾翼“高聳入云”，成為最明顯不過(guò)的時(shí)代烙印。1960年代的美國(guó)人突然開(kāi)始講究起安全、環(huán)保等實(shí)際用途而厭倦了華而不實(shí)的東西，于是單純的設(shè)計(jì)師又開(kāi)始失勢(shì)，一批有著工程師背景的新人又借機(jī)崛起，其影響至今不絕。
其實(shí)，工程師在這近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里并沒(méi)有受到太大的冷落。到了他們有機(jī)會(huì)來(lái)把握設(shè)計(jì)的大局時(shí)，1970－1980年代的汽車(chē)實(shí)用而平板，難以稱(chēng)得上漂亮。
如今的汽車(chē)設(shè)計(jì)師都儼然成為業(yè)內(nèi)的明星，從設(shè)計(jì)高爾夫的喬治亞羅到法拉利、勞斯萊斯的設(shè)計(jì)者平尼法利納都為“真正懂行”的車(chē)迷們所津津樂(lè)道。
門(mén)蓋在工作時(shí)與汽車(chē)殼體之間的接觸過(guò)程非常復(fù)雜，不僅涉及到接觸、大位移、大變形等非線(xiàn)性問(wèn)題，而且由于不同車(chē)型的汽車(chē)外殼結(jié)構(gòu)不同，選用的材料也不同，所以研究時(shí)必須考慮汽車(chē)殼體模型.由于研究的主體是門(mén)蓋，而推動(dòng)門(mén)蓋的主動(dòng)力已知，汽車(chē)殼體只是力傳遞的邊界條件，所以引入汽車(chē)殼體的簡(jiǎn)化模型.汽車(chē)殼體采用一般小轎車(chē)大小4500×1750×1300的簡(jiǎn)化模型，其材料模型采用線(xiàn)彈性模型，彈性模量取相比結(jié)構(gòu)鋼較小的值，這樣既可以模擬在壓縮過(guò)程中出現(xiàn)的較大變形，又避免引入材料非線(xiàn)性影響計(jì)算效率，同時(shí)對(duì)門(mén)蓋的應(yīng)力和變形計(jì)算影響很小..根據(jù)門(mén)蓋的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)，CAE建模時(shí)采用殼單元（ShellElement）來(lái)劃分網(wǎng)格.在不影響分析結(jié)果的前提下對(duì)門(mén)蓋進(jìn)行了必要的簡(jiǎn)化，如忽略了螺紋孔、圓角及倒角等特征，從而提高有限元模型的質(zhì)量、減小模型的計(jì)算規(guī)模.分析模型如圖2所示.
2有限元分析
門(mén)蓋閉合過(guò)程中，門(mén)蓋與汽車(chē)殼體之間存在接觸非線(xiàn)性.同時(shí)，工作過(guò)程中汽車(chē)殼體的剛度不是恒定的，它隨著變形的大小而變化，即存在幾何非線(xiàn)性.因此本文作SOL601，106高級(jí)非線(xiàn)性靜力學(xué)分析.非線(xiàn)性分析和線(xiàn)性分析相比，非線(xiàn)性分析的計(jì)算時(shí)間和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量要大得多，而且在數(shù)值計(jì)算方法和求解參數(shù)的設(shè)定上有較大區(qū)別[2].邊界條件包括載荷、約束和仿真對(duì)象[3].在門(mén)蓋的左右軸套上分別施加軸承力，力的大小為800KN，方向?yàn)檠刂透椎妮S向，指向門(mén)蓋.在汽車(chē)殼體的底部作固定約束、門(mén)蓋的旋轉(zhuǎn)軸處作銷(xiāo)釘約束.同時(shí)，忽略門(mén)蓋組件各結(jié)合面之間的接觸變形，近似將各接觸部分看作剛性接觸，在FEM下為門(mén)蓋的各邊、面之間添加1D連接[4-5].門(mén)蓋與汽車(chē)殼體之間的接觸是非線(xiàn)性的，在仿真模型下，定義高級(jí)非線(xiàn)性接觸，汽車(chē)殼體作為“源區(qū)域”，門(mén)蓋底板作為“目標(biāo)區(qū)域”，“接觸參數(shù)”保持默認(rèn).有限元計(jì)算模型如圖3所示，分析結(jié)果如圖4所示（只顯示門(mén)蓋）.根據(jù)圖形可知門(mén)蓋最大等效應(yīng)力為170.76MPa.應(yīng)力主要集中在門(mén)蓋的左右軸套上，即油缸與門(mén)蓋連接處.門(mén)蓋的材料為Q235號(hào)鋼，屈服強(qiáng)度為235MPa，可見(jiàn)在該工況下門(mén)蓋滿(mǎn)足強(qiáng)度要求.
3優(yōu)化設(shè)計(jì)
有限元分析的最終目的是進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)在需要對(duì)門(mén)蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的目標(biāo)是模型的重量最小[6-7].約束條件是在不改變門(mén)蓋模型網(wǎng)格劃分、邊界約束和載荷大小，并能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的前提下，控制最大等效應(yīng)力值不超過(guò)材料屈服強(qiáng)度的70%（約165MPa）.
3.1筋板的布置
根據(jù)分析結(jié)果可知，應(yīng)力主要分布在左右軸套處，大部分的筋板受力極小，因此，可通過(guò)布置筋板的分布進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).為便于加工和裝配，門(mén)蓋筋板布置采用均勻分布的方式.設(shè)計(jì)變量為筋板的數(shù)量，原結(jié)構(gòu)中單行設(shè)置的筋板數(shù)量為10，考慮減重的目標(biāo)及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，取筋板數(shù)量為3-7.圖5為筋板數(shù)量與門(mén)蓋最大應(yīng)力和位移關(guān)系，圖6為不同筋板數(shù)量對(duì)應(yīng)底板的應(yīng)力分布圖.結(jié)果表明筋板數(shù)量對(duì)門(mén)蓋的最大應(yīng)力（軸套處）影響較小，對(duì)門(mén)蓋底板的應(yīng)力分布位置影響較大.底板最大應(yīng)力發(fā)生在門(mén)蓋油缸軸線(xiàn)方向上的臨近筋板與主橫筋板接觸處，最大應(yīng)力為N=4時(shí)σmax=61.52MPa.綜合考慮最大應(yīng)力、最大位移和底板的應(yīng)力分布，以及實(shí)現(xiàn)減重的目的，確定新結(jié)構(gòu)的筋板數(shù)量為4.
3.2筋板厚度的優(yōu)化
3.2.1靈敏度分析
靈敏度分析是為優(yōu)化設(shè)計(jì)做鋪墊.通過(guò)靈敏度分析可以確定模型各參數(shù)對(duì)輸出結(jié)果影響的大小.在模型校正過(guò)程中重點(diǎn)考慮對(duì)輸出結(jié)果影響較大的參數(shù)，排除那些對(duì)輸出結(jié)果影響很小的參數(shù)，這將在很大程度上減小模型校正的工作量，提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率[8-9].NX高級(jí)仿真中幾何優(yōu)化模塊下提供了全局靈敏度解算方案.設(shè)計(jì)目標(biāo)為門(mén)蓋的重量最小，約束條件為門(mén)蓋的最大應(yīng)力，設(shè)計(jì)變量為筋板厚度.為便于加工與安裝，門(mén)蓋結(jié)構(gòu)中相同結(jié)構(gòu)的尺寸應(yīng)保持一致.筋板厚度參數(shù)主要包括底板厚度T1、主橫筋板厚度T2、橫筋板厚度T3、豎筋板厚度T4、軸套厚度T5、前板厚度T6、門(mén)蓋耳套幫板厚度T7和其他筋板厚度T8.對(duì)上述筋板厚度進(jìn)行全局靈敏度分析，獲得各參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)影響的全局靈敏度曲線(xiàn)，最后將所有靈敏度曲線(xiàn)調(diào)整到一幅圖表中進(jìn)行比較，根據(jù)各參數(shù)的全局靈敏度曲線(xiàn)的斜率大小判斷設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的靈敏程度，最終確定T1、T2、T3、T4.根據(jù)各參數(shù)對(duì)約束條件的影響曲線(xiàn)，確定T5.全局靈敏度曲線(xiàn)如圖7所示.由圖7（a）可知底板、主橫筋板、橫筋板及豎筋板的厚度對(duì)門(mén)蓋的重量影響較大，其中底板的影響最大.由圖7（b）可知軸套的厚度對(duì)約束條件的影響最大.為提高門(mén)蓋強(qiáng)度以及減輕門(mén)蓋的重量，主要對(duì)底板、主橫筋板、橫筋板、豎筋板厚度進(jìn)行減小，同時(shí)適當(dāng)增加軸套的厚度.
3.2.2尺寸優(yōu)化
尺寸優(yōu)化是建立在數(shù)學(xué)規(guī)劃論的基礎(chǔ)上，在滿(mǎn)足給定條件下達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)[10].NX高級(jí)仿真結(jié)構(gòu)優(yōu)化的解算器采用的是美國(guó)Altair公司的AltairHyperOpt，它擁有高效、強(qiáng)大的設(shè)計(jì)優(yōu)化能力.結(jié)合以上分析結(jié)果，進(jìn)行筋板數(shù)量等于4時(shí)筋板厚度的優(yōu)化分析.在“幾何優(yōu)化”對(duì)話(huà)框中作如下設(shè)置：①定義目標(biāo)：重量定為最?。虎诙x約束：門(mén)蓋上的最大等效應(yīng)力為165MPa；③定義設(shè)計(jì)變量見(jiàn)表1；④控制參數(shù)：選擇最大迭代次數(shù)為20.經(jīng)解算，找到最佳方案：底板厚度由原來(lái)的52mm修改為45mm，主橫筋板厚度由原來(lái)的50mm修改為45mm，橫筋板厚度由原來(lái)的25mm修改為20mm，豎筋板厚度由原來(lái)的20mm修改為16mm，軸套厚度由原來(lái)的34.5mm修改為35.2mm，為了便于生產(chǎn)，將軸套的厚度圓整為35.5mm.優(yōu)化后與優(yōu)化前的分析結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2.從計(jì)算結(jié)果可看出，優(yōu)化后的門(mén)蓋強(qiáng)度得到明顯提高.另外，重量由原來(lái)的10496kg降低為8786kg，減重17.2%，取得了優(yōu)化設(shè)計(jì)的預(yù)期效果.
4結(jié)論
究竟是誰(shuí)動(dòng)了誰(shuí)的奶酪暫且不論，但汽車(chē)外觀(guān)對(duì)于國(guó)人消費(fèi)心理的影響也許由此可見(jiàn)一斑。記者在北京亞運(yùn)村汽車(chē)交易市場(chǎng)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，很多市民往往被一些外觀(guān)新穎、顏色亮麗的汽車(chē)所吸引?！八ㄋ﹤儗?duì)于汽車(chē)專(zhuān)業(yè)知識(shí)一般都知之甚少，在挑選時(shí)除了參考性?xún)r(jià)比和朋友的建議之外，汽車(chē)外觀(guān)是否貼合心意成為選擇要素之一?！北本┲腥鸪狡?chē)銷(xiāo)售公司負(fù)責(zé)人告訴記者。
記者在市場(chǎng)中隨機(jī)采訪(fǎng)了一個(gè)正在辦理購(gòu)車(chē)手續(xù)的中年男士，他對(duì)汽車(chē)外觀(guān)的選擇很重視顏色，乳白色車(chē)身、造型簡(jiǎn)潔的“東風(fēng)銳達(dá)起亞”由此入了他的“法眼”。記者發(fā)現(xiàn)，中年人一般青睞銀灰色、白色等比較穩(wěn)重中性的顏色，而造型偏酷色彩靚麗的汽車(chē)更容易搶到年輕人的眼球。
買(mǎi)輛汽車(chē)長(zhǎng)個(gè)“面子”，國(guó)人的消費(fèi)心理無(wú)疑也讓本土汽車(chē)企業(yè)對(duì)汽車(chē)外觀(guān)設(shè)計(jì)投入不敢小視。
中國(guó)一汽集團(tuán)技術(shù)中心外觀(guān)設(shè)計(jì)科科長(zhǎng)張長(zhǎng)林在接受中國(guó)經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào)記者電話(huà)采訪(fǎng)時(shí)表示，“好的汽車(chē)外觀(guān)能夠吸引客戶(hù)青睞這輛汽車(chē)，好的內(nèi)飾能夠讓客戶(hù)決定買(mǎi)這輛車(chē)，好的底盤(pán)則能讓客戶(hù)想買(mǎi)第二輛車(chē)。好的汽車(chē)外觀(guān)自己就會(huì)說(shuō)話(huà)?！庇纱丝梢?jiàn)，如果不能吸引住汽車(chē)買(mǎi)主的眼球，再好的內(nèi)室、再好的底盤(pán)也可能無(wú)法讓客戶(hù)接觸認(rèn)知，這也是諸多汽車(chē)公司競(jìng)相重視汽車(chē)外觀(guān)設(shè)計(jì)研發(fā)的關(guān)鍵。
素有“鲇魚(yú)”之稱(chēng)的吉利汽車(chē)品牌雖然“土生土長(zhǎng)”，但在外觀(guān)設(shè)計(jì)上已經(jīng)開(kāi)始走出去，和國(guó)際頂級(jí)的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)公司合作，今年上海車(chē)展上亮相的概念車(chē)——吉利“城堡”已經(jīng)博得掌聲，另一款外觀(guān)上采用歐式設(shè)計(jì)風(fēng)格的量產(chǎn)車(chē)“自由艦”也引起了不少消費(fèi)者的關(guān)注。
汽車(chē)中電子成分的不斷增多是因?yàn)槭袌?chǎng)對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品的要求與期望的不斷增加。例如，對(duì)汽車(chē)安全系統(tǒng)的更高要求就產(chǎn)生了防抱死剎車(chē)(ABS)、軌道控制系統(tǒng)、防滑出、防翻滾及其側(cè)面氣囊保護(hù)等措施。對(duì)更高燃油效率的要求又引入了直噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(DirectInjection)、隨換多缸系統(tǒng)(DisplacementOnDemand)、電子閥控系統(tǒng)(ElectronicValving)以及混合動(dòng)力型汽車(chē)(HybridVehicle)。這些不斷增加的電子系統(tǒng)使汽車(chē)系統(tǒng)變得更為復(fù)雜，也使得這些系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)過(guò)程變得更具有挑戰(zhàn)性。
對(duì)日趨復(fù)雜的汽車(chē)部件及電子系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法已顯得力不從心。例如，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)序控制都是基于表格查找方法。這種方法對(duì)現(xiàn)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)有很多局限性，一是表格法不能將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特征考慮進(jìn)來(lái)；二是現(xiàn)動(dòng)機(jī)需要控制的狀態(tài)從以前的幾百個(gè)到現(xiàn)在的上萬(wàn)個(gè)，這樣，用表格查找的方法就很難實(shí)施，也無(wú)法再繼續(xù)提高發(fā)電機(jī)的性能。隨之而來(lái)，一種代替這種方法的現(xiàn)代控制是基本模型的控制方法(。這種方法的實(shí)施過(guò)程不太隨發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜程度而變，但需要一個(gè)較準(zhǔn)確的發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)模型。另外，汽車(chē)電子器件與系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式和過(guò)程也必須加快速度、降低成本、增加質(zhì)量才能滿(mǎn)足廠(chǎng)家的管理目標(biāo)。傳統(tǒng)的硬件研制、測(cè)試、再研制、再測(cè)試的重復(fù)模式就顯得費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，成本也會(huì)相應(yīng)增加。
在這樣的背景下，越來(lái)越多的汽車(chē)電子廠(chǎng)家利用計(jì)算機(jī)輔助工程軟件來(lái)加速研發(fā)過(guò)程，降低研發(fā)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。具體做法是：廠(chǎng)家在計(jì)算機(jī)的虛擬平臺(tái)上來(lái)完成盡可能多(可高達(dá)80到90的工作量)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析工作，只是在最后一步才進(jìn)行實(shí)際硬件實(shí)施。
無(wú)刷電機(jī)代替有刷電機(jī)油泵的設(shè)計(jì)實(shí)例
我們以發(fā)動(dòng)機(jī)的油氣控制系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程。如圖1所示。首先，一個(gè)廠(chǎng)家決定用無(wú)刷電機(jī)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有刷電機(jī)油泵。它可以從RMxprt軟件開(kāi)始，該軟件中有包含無(wú)刷電機(jī)在內(nèi)的13種電機(jī)和發(fā)電機(jī)模式。用戶(hù)只需要輸入與電機(jī)有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)，例如輸入電壓、功率、極數(shù)、永磁鐵類(lèi)型等，RMxprt就可以自動(dòng)設(shè)計(jì)出一個(gè)基本的無(wú)刷電機(jī)，并計(jì)算出該電機(jī)在不同運(yùn)營(yíng)狀態(tài)(例如空載和全載)的性能參數(shù)，例如力矩、轉(zhuǎn)速和效率等。
如果用戶(hù)想對(duì)以上設(shè)計(jì)的基本電機(jī)進(jìn)行更進(jìn)一步的分析與優(yōu)化，他可以選用全功能的FEA軟件。Maxwell是一套通用的用于電磁分析的FEA軟件。它可以對(duì)任意的兩維或三維的實(shí)體設(shè)計(jì)，其中每一物體可以有不同的包括非線(xiàn)性的電磁特性，進(jìn)行與電磁場(chǎng)有關(guān)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的性能分析。例如，用戶(hù)可以分析一個(gè)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布來(lái)確定定子槽距的間隙，或者調(diào)整空氣間隙來(lái)確定力矩的大小。同時(shí)Maxwell一個(gè)很重要的功能就是動(dòng)態(tài)的損耗計(jì)算，包括由渦流和滯回引起的鐵芯損耗。由于Maxwell軟件的通用性，它可以用于除電機(jī)外任何包括電磁原理的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，例如可變磁阻的速度傳感器、電磁線(xiàn)圈(Solenoid)、電抗器以及變壓器等。
電機(jī)設(shè)計(jì)完成后，其準(zhǔn)確的仿真模型可直接應(yīng)用于線(xiàn)路仿真系統(tǒng)軟件Simplorer中。這種從FEA模型直接生成線(xiàn)路模型的過(guò)程省去了很多對(duì)物理系統(tǒng)建模的繁雜過(guò)程。Simplorer是一個(gè)以電路為核心并具有包括機(jī)械、液壓、熱能等多物理域的仿真系統(tǒng)軟件。與許多其他線(xiàn)路仿真軟件不同的是，Simplorer線(xiàn)路中所用的元件都是基于物理原理的模型，而不是行為模型。這樣，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)模型建成后，其行為由每個(gè)元件的物理特性所決定。在線(xiàn)路仿真中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)和分析首先得到完成，這包括用固體開(kāi)關(guān)元件和PWM的控制方法對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。
電路以外的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例
此外，Simplorer還可用于電路以外的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在下面的油路控制示意圖(圖2)中，由上面設(shè)計(jì)的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)油泵。燃油通過(guò)油泵過(guò)濾器，油壓控制閥進(jìn)入電控噴頭。電噴頭的開(kāi)關(guān)與時(shí)間的長(zhǎng)短由電磁閥來(lái)控制，閥中所用的電磁線(xiàn)圈也是由FEA的精確設(shè)計(jì)而來(lái)，電磁線(xiàn)圈的上端接電控部分，下端接電噴的滑體與頂針。這樣整個(gè)油路的控制的系統(tǒng)模型就完成了，油路的壓力及流量的動(dòng)態(tài)特性就可以用仿真進(jìn)行分析和調(diào)試。
與此類(lèi)似的是燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)，其中所有元部件模型均來(lái)自Simplorer軟件所隨帶的汽車(chē)和液壓系統(tǒng)模型庫(kù)，這些模型庫(kù)包含了許多汽車(chē)中用到的基本元部件，例如導(dǎo)線(xiàn)、保險(xiǎn)絲、點(diǎn)火器、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱等等。這樣，汽車(chē)電子設(shè)計(jì)工程師可以很快地建立起所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)模型。在油路和氣路控制完成后，就可以進(jìn)行點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在點(diǎn)火系統(tǒng)中，直接安插在點(diǎn)火器的點(diǎn)火線(xiàn)圈(ignitioncoil)的設(shè)計(jì)也是用FEA的方法設(shè)計(jì)出最優(yōu)的電磁特性。通過(guò)電子控制的方式將電能轉(zhuǎn)換成點(diǎn)火器所需要的高壓電弧，因?yàn)殡娀√匦?電壓高低、電弧延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程和運(yùn)行性能有很大影響，所以用CAE設(shè)計(jì)出的一個(gè)性能良好的點(diǎn)火系統(tǒng)很有意義。由計(jì)算機(jī)仿真出來(lái)的點(diǎn)火器上的電壓和電流波形圖與其后的實(shí)際測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果非常吻合。
本文小結(jié)
美國(guó)Ansoft公司EM工具是包括北美、歐洲及日本在內(nèi)的汽車(chē)電子行業(yè)內(nèi)的一種主流CAE產(chǎn)品，它的產(chǎn)品用于機(jī)電系統(tǒng)的仿真、分析、設(shè)計(jì)與優(yōu)化。EM工具包括：專(zhuān)用元部件設(shè)計(jì)軟件RMxprt和Pexprt；通用電磁系統(tǒng)的有限元分析軟件(FEA)Maxwell；通用的多物理域仿真軟件Simplorer組成。這些產(chǎn)品有機(jī)地組合在一起形成一個(gè)流暢、高效的設(shè)計(jì)平臺(tái)。以上實(shí)例說(shuō)明，利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)仿真軟件，像發(fā)動(dòng)機(jī)油氣點(diǎn)火系統(tǒng)這樣復(fù)雜的過(guò)程也可以在設(shè)計(jì)出實(shí)物之前進(jìn)行精確的性能分析。
Ansoft的EM工具在汽車(chē)設(shè)計(jì)的其它方面也得到了廣泛的應(yīng)用，在下列汽車(chē)電子系統(tǒng)中，EM工具用來(lái)設(shè)計(jì)和分析傳感器、驅(qū)動(dòng)器、通訊和控制系統(tǒng)，它們包括：
動(dòng)力系統(tǒng)：包括油氣控制、點(diǎn)火系統(tǒng)、電水泵、電壓縮機(jī)和電控閥門(mén)系統(tǒng)等。
變速系統(tǒng)：包括電控液壓系統(tǒng)和舒適換速等。
底盤(pán)及懸掛系統(tǒng)：包括半積極和全積極懸掛系統(tǒng)。
軌道控制系統(tǒng)：包括ABS、電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)、輪胎壓力管理系統(tǒng)(TPM)等。
車(chē)身電子：包括儀表盤(pán)系統(tǒng)、線(xiàn)束設(shè)計(jì)、照明和通訊等。
汽車(chē)電子設(shè)計(jì)已成為汽車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)方式下的汽車(chē)設(shè)計(jì)者不得不借助各種機(jī)械的、液壓的、電子的汽車(chē)零部件以驗(yàn)證汽車(chē)各子系統(tǒng)的功能，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，成本居高不下。為了縮短開(kāi)發(fā)周期、降低開(kāi)發(fā)成本，人們引入了SABER仿真技術(shù)進(jìn)行汽車(chē)系統(tǒng)技術(shù)的驗(yàn)證和開(kāi)發(fā)。SABER仿真技術(shù)通過(guò)對(duì)整個(gè)汽車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行有效的建模和分析，能夠節(jié)約大量的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)時(shí)間。國(guó)際上幾大跨國(guó)汽車(chē)公司都已使用SABER仿真技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如美國(guó)通用、大眾、克萊斯勒等。目前，國(guó)內(nèi)有泛亞技術(shù)中心能夠運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)與通用（北美）進(jìn)行同步開(kāi)發(fā)。
1SABER軟件仿真技術(shù)
SABER軟件是一個(gè)在數(shù)學(xué)模擬及硬件設(shè)計(jì)方面功能卓著的仿真工具。對(duì)于復(fù)雜的混合信號(hào)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證問(wèn)題，SABER軟件為設(shè)計(jì)工程師提供了一種功能強(qiáng)大的混合信號(hào)行為仿真器。由于混合信號(hào)硬件描述語(yǔ)言——MAST的支持，SABER軟件實(shí)現(xiàn)了單一內(nèi)核混合信號(hào)及混合技術(shù)的仿真，完全改變了模擬電路仿真的現(xiàn)狀。SABER軟件在混合技術(shù)領(lǐng)域具有多個(gè)仿真引擎，可以分別處理不同領(lǐng)域的設(shè)計(jì)單元，且遵循相應(yīng)的守恒定律，支持電力系統(tǒng)、機(jī)電一體化、機(jī)械系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、光電控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等系統(tǒng)單元?，F(xiàn)在，SABER軟件在汽車(chē)和飛機(jī)制造領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。尤其是在汽車(chē)制造領(lǐng)域，許多歐美公司已將它定為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并投資SABER軟件的發(fā)展以不斷滿(mǎn)足新的設(shè)計(jì)需要。
SABER軟件具有明顯的優(yōu)勢(shì)：分析從SOC到大型系統(tǒng)之間的設(shè)計(jì)，包括模擬電路、數(shù)字電路及混合電路；通過(guò)單一的混合信號(hào)仿真內(nèi)核就可以提供精確有效的仿真結(jié)果；通過(guò)對(duì)穩(wěn)態(tài)、時(shí)域、頻域、統(tǒng)計(jì)、可靠性及控制等方面的分析來(lái)檢驗(yàn)系統(tǒng)性能。
SABER仿真器能夠讓設(shè)計(jì)人員對(duì)從汽車(chē)的最初設(shè)計(jì)方案（方框圖）到由實(shí)際電路和機(jī)械實(shí)現(xiàn)的完整系統(tǒng)進(jìn)行仿真。這種能力對(duì)于復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（如ABS系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、車(chē)身控制系統(tǒng)等）尤為重要。
2汽車(chē)電子仿真技術(shù)的應(yīng)用
汽車(chē)在投產(chǎn)之前要經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試試驗(yàn)，對(duì)原設(shè)計(jì)不斷地進(jìn)行修正往往會(huì)耗費(fèi)大量的物力和時(shí)間。在設(shè)計(jì)階段，對(duì)各種狀況進(jìn)行模擬仿真、修正、完善設(shè)計(jì)，能夠提高效率、縮短開(kāi)發(fā)周期。使用SABER軟件進(jìn)行仿真，主要分為3個(gè)階段：建立數(shù)學(xué)模型、對(duì)系統(tǒng)原理進(jìn)行仿真和對(duì)仿真模型進(jìn)行修改檢驗(yàn)。
2.1建立數(shù)學(xué)模型
所謂計(jì)算機(jī)仿真就是將實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律用數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來(lái)，它們通常是一組微分方程或差分方程，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)采用數(shù)值求解法求解這些方程。
在仿真之前，首先對(duì)系統(tǒng)原理圖中的所有零部件進(jìn)行抽象化，建立數(shù)學(xué)模型，繪制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。為了對(duì)電路或系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，經(jīng)常需要開(kāi)發(fā)一個(gè)或一組模型。要研究電路的詳細(xì)特性，可能要求對(duì)物理器件建模，有時(shí)還需要對(duì)大型電路或系統(tǒng)建模。系統(tǒng)模型可能無(wú)需和器件模型一樣詳盡，但作為大系統(tǒng)仿真的一部分，系統(tǒng)模型仍然非常有用。零部件數(shù)學(xué)模型的質(zhì)量直接關(guān)系到仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型各種參數(shù)屬性的設(shè)置來(lái)模擬零部件的功能，同時(shí)，經(jīng)過(guò)大量計(jì)算和試驗(yàn)，不斷修正、完善數(shù)模。對(duì)于同一類(lèi)零部件可以共用一個(gè)（或一類(lèi)）模型，通過(guò)調(diào)整數(shù)模參數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)零部件的更迭。這對(duì)于縮短開(kāi)發(fā)周期、節(jié)省開(kāi)發(fā)成本，起著至關(guān)重要的作用。
在一定外界條件（即輸人或激勵(lì)，包括外加控制與外加干擾）的作用下，從系統(tǒng)的一定初始狀態(tài)出發(fā)，所經(jīng)歷的由其內(nèi)部的固有特性（即由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)所決定的特性）決定了整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。研究系統(tǒng)及其輸人、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，即可確定其性能的屬性。圖1是汽車(chē)音響系統(tǒng)中揚(yáng)聲器的物理模型，其中In_pfUIn_m作為輸人信號(hào)、由電磁學(xué)可知，可以進(jìn)一步將其簡(jiǎn)化為力f（t）輸人。
于是可將其進(jìn)一步簡(jiǎn)化為質(zhì)量-阻尼-彈簧系統(tǒng)，如圖2所示，圖2中m、c、k分別表示質(zhì)量、粘性阻尼系數(shù)、彈簧剛度。對(duì)系統(tǒng)而言，質(zhì)量受外力f（t）的作用，質(zhì)量位移為y（t）（實(shí)際揚(yáng)聲器銜鐵的振幅），系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程為my"（t）cy''''''''（t）ky（t）=f（t），y（o）=yo，y''''''''（o）=y''''''''。
其中，y（0）與y''''''''（0）分別為質(zhì)量的初位移與初速度，這就是在輸人作用于系統(tǒng)之前系統(tǒng)的初始狀態(tài)。顯然，此系統(tǒng)在任何瞬間的狀態(tài)完全可以由質(zhì)量的,y（t）與y''''''''（t）這兩個(gè)變動(dòng)著的狀態(tài)（即狀態(tài)變量）在此瞬間的取值來(lái)刻畫(huà)。因?yàn)閥（t）在此瞬間的取值代表了位移的情況，y''''''''（t）在此瞬間的取值代表了y（t）在此瞬間的變化趨勢(shì)（速度）的情況。
還有一種更直接的建立數(shù)學(xué)模型的方法，就是模擬硬件描述語(yǔ)言（AHDL）的含義。MAST就是一種AHDL,Saber仿真器可以仿真用MASTAHDL描述的網(wǎng)表。
零部件的模型是建立在大量計(jì)算和試驗(yàn)基礎(chǔ)上的，SABER軟件提供了大量的零部件庫(kù)文件，對(duì)于類(lèi)似的零件只需修改其屬性參數(shù)值即可。
2.2對(duì)系統(tǒng)原理進(jìn)行仿真
在仿真過(guò)程中，將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)變成為計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的仿真模型，是由SABER軟件系統(tǒng)來(lái)完成的，并同時(shí)根據(jù)仿真模型編制出仿真程序。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的仿真，可以隨時(shí)得出各個(gè)子系統(tǒng)或零部件的瞬時(shí)工作狀態(tài)及性能參數(shù)變化，如電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)矩等各參數(shù)的波形。通過(guò)對(duì)這些波形與實(shí)際試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，找出兩者的差別，從而修正原設(shè)計(jì)。
如先前所提及的，安全性和舒適性的需求導(dǎo)致了新的、高能耗的負(fù)載。這些負(fù)載可能隨著汽車(chē)產(chǎn)品的進(jìn)一步電子化，汽車(chē)電子控制裝置得到更多的應(yīng)用，所消耗的電能也將大幅度地增加?，F(xiàn)有的12V動(dòng)力電源已滿(mǎn)足不了汽車(chē)上所有電氣系統(tǒng)的需要，今后將采用集成的42V起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)最大輸出功率將由目前的1.4kW提高到8kw左右，發(fā)電效率將會(huì)達(dá)到80以上。伺時(shí)，電壓等級(jí)的提升還將同時(shí)帶來(lái)許多新的問(wèn)題。12V/42V汽車(chē)雙電壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示。
在雙電壓系統(tǒng)中，把用電設(shè)備分成兩部分：中小功率負(fù)載由14V電壓供電，如室內(nèi)燈、中控鎖、收音機(jī)、儀表、車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)等主要為車(chē)身電子設(shè)備；大功率負(fù)載，如電控機(jī)械制動(dòng)裝置、電控機(jī)械氣門(mén)正時(shí)裝置、三元催化轉(zhuǎn)換加熱器、電控懸架等，主要為發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)系統(tǒng)電子設(shè)備，由42V電壓供電。此雙電壓供電系統(tǒng)有兩個(gè)關(guān)鍵器件，一個(gè)是DC/DC變換器，它能把交流發(fā)電機(jī)輸出的42V高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4V的電壓。另一個(gè)，是裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)，借助一個(gè)半導(dǎo)體整流-逆變功率變換器，它不僅充當(dāng)交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出42V的高電壓，而且在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)還作為起動(dòng)機(jī)用。由于它是直接起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)間僅為0.5s，所以噪聲很小。
2.2.2起動(dòng)機(jī)／發(fā)電機(jī)系統(tǒng)
大功率起動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)（IntegratedStarter/Alternator，ISA）的轉(zhuǎn)矩特性一致，因此，集成兩種設(shè)備于一體在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟(jì)上的效益也顯而易見(jiàn)。如圖4所示的輸出功率與內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線(xiàn)，ISA讓內(nèi)燃機(jī)的速度達(dá)到600v/min的起動(dòng)速度，然后切換到發(fā)電模式。由于42V系統(tǒng)能夠提供足夠的電能，發(fā)動(dòng)機(jī)在極短的時(shí)間內(nèi)起動(dòng)且在點(diǎn)火前達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，這樣可以降低低轉(zhuǎn)速下的排放，換句話(huà)說(shuō)，使得汽車(chē)重起動(dòng)變得更加容易。
2.2.3雙電壓系統(tǒng)中42V供電系統(tǒng)
在運(yùn)行中，雙電壓系統(tǒng)的電壓隨著轉(zhuǎn)速變化而變化，電壓峰值對(duì)電器元件的影響是非常明顯的。圖5所示的是雙電莊系統(tǒng)中42V供電系統(tǒng)的變化曲線(xiàn)，非常清晰地顯示了在轉(zhuǎn)速急劇變化時(shí)電壓的瞬時(shí)值，此脈沖電壓峰值在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選擇電子電器元件時(shí)有著非常重要的參考價(jià)值。
在仿真過(guò)程中，主要分兩種類(lèi)型進(jìn)行。為了描述簡(jiǎn)單，這里將42V與14V分開(kāi)進(jìn)行討論。第一種方法，全部打開(kāi)所有的電子設(shè)備，可以觀(guān)察到整個(gè)系統(tǒng)及各個(gè)電子器件的電壓、電流波形，以及各個(gè)電子電器設(shè)備互相切換或同時(shí)打開(kāi)時(shí)的電壓、電流波形。同時(shí)，很方便地觀(guān)察到在拋載狀況時(shí)的峰值電壓波形，局部拋載或全部拋載對(duì)系統(tǒng)的影響。
2.2.414V供電系統(tǒng)
14V電壓系統(tǒng)主要用于各控制單元，對(duì)波形要求甚高。若峰值電壓及電流產(chǎn)生嚴(yán)重的脈動(dòng)，使蓄電池兩端電壓產(chǎn)生脈動(dòng)干擾，控制單元搭鐵（蓄電池負(fù)極）電位也將隨之產(chǎn)生脈動(dòng)干擾。如果這個(gè)干擾脈沖幅值過(guò)大，就會(huì)造成原有信號(hào)的丟失，引起控制失靈。觀(guān)察峰值電壓的波形，判定是否符合系統(tǒng)要求。14V線(xiàn)路上的電壓波形如圖6所示。
2.3對(duì)仿真模型進(jìn)行修改、檢驗(yàn)
通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的仿真，得出的初步結(jié)果往往不能與理想的目標(biāo)相一致，還需要通過(guò)分析研究，以及與試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)系統(tǒng)原理或數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修改。SABER提供多種仿真分析，如：直流工作點(diǎn)分析、交流小信號(hào)分析、順態(tài)分析、蒙特卡羅分析（在模型參數(shù)值浮動(dòng)范圍內(nèi)隨機(jī)取樣，對(duì)所取的參數(shù)進(jìn)行分析，檢驗(yàn)器件參數(shù)在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)對(duì)輸出的影響）、零極點(diǎn)分析等。結(jié)合多種分析，加以對(duì)仿真模型的完善。
意大利是世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家之一，世界第6大貿(mào)易國(guó)，生產(chǎn)總值在世界排名第7。意大利在這方面的成功，首推他們獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格。意大利著名作家和藝術(shù)評(píng)論家烏貝托·艾科（UmbertoEco）在談到意大利設(shè)計(jì)時(shí)不無(wú)自豪的說(shuō)“如果說(shuō)別的國(guó)家有一種設(shè)計(jì)理論，意大利則有一套設(shè)計(jì)哲學(xué)，或許是一套設(shè)計(jì)思想體系”。
不過(guò)，這套設(shè)計(jì)思想體系的歷史并不悠久，二戰(zhàn)期間意大利飽嘗了戰(zhàn)爭(zhēng)之苦，戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，意大利幾乎是在一片廢墟上重建家園。戰(zhàn)后初年，意大利的設(shè)計(jì)師已經(jīng)顯示出他們與眾不同的才華，他們的創(chuàng)造性才能，極大地豐富了現(xiàn)代設(shè)計(jì)的內(nèi)容。與其它國(guó)家相比，意大利設(shè)計(jì)既沒(méi)有較強(qiáng)的商業(yè)味，也沒(méi)有極重的傳統(tǒng)味，他們的設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)工藝、現(xiàn)代思維、個(gè)人才能、自然材料、現(xiàn)代工藝、新材料等的綜合體。他們更傾向于把現(xiàn)代設(shè)計(jì)作為一種藝術(shù)和文化來(lái)操作，“藝術(shù)的生產(chǎn)”（TheProductionofArt）成為意大利設(shè)計(jì)師的新口號(hào)。于是小批量和高品位成了意大利設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，這體現(xiàn)在那些別具一格的家具、汽車(chē)、鞋等設(shè)計(jì)上。
從60年代開(kāi)始引導(dǎo)世界設(shè)計(jì)新潮流到80年代，意大利設(shè)計(jì)師一直走在世界設(shè)計(jì)的前沿，他們?cè)谠O(shè)計(jì)領(lǐng)域展現(xiàn)的創(chuàng)造力，使別國(guó)的設(shè)計(jì)師眼花繚亂，從此確立了意大利設(shè)計(jì)的世界性地位。到了今天，意大利設(shè)計(jì)幾乎成為“優(yōu)良設(shè)計(jì)”的代名詞。
由于意大利設(shè)計(jì)師的杰出成就，意大利甚至形成了“設(shè)計(jì)引導(dǎo)型生產(chǎn)方式”，使意大利的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)形成了良性循環(huán)。這種生產(chǎn)方式既肯定了設(shè)計(jì)師的才能,也提高了整個(gè)國(guó)民的生活質(zhì)量。
意大利的許多設(shè)計(jì)師出身建筑師，畢業(yè)于米蘭理工學(xué)院或都靈建筑學(xué)院，這種教育機(jī)制也許更能發(fā)揮設(shè)計(jì)師的潛力，所以意大利的設(shè)計(jì)師大都多才多藝，同一個(gè)設(shè)計(jì)師既可以設(shè)計(jì)豪華典雅世界一流的法拉利跑車(chē)，也可以設(shè)計(jì)普通的意大利通心粉式樣。
在眾多杰出的設(shè)計(jì)門(mén)類(lèi)里，作為意大利風(fēng)格設(shè)計(jì)中重要的組成部分的汽車(chē)造型設(shè)計(jì)，更是被那些享譽(yù)世界的汽車(chē)造型設(shè)計(jì)師們演繹得爐火純青、別具一格。
作為世界第一商品的汽車(chē)，如同名牌時(shí)裝的款式一樣，無(wú)論其內(nèi)在品質(zhì)如何，給人的第一印象均來(lái)自于它的造型，造型是否討人喜歡是購(gòu)買(mǎi)者很重要的選擇要素，也直接關(guān)系到這款車(chē)子甚至汽車(chē)商的命運(yùn)。因此，汽車(chē)的造型設(shè)計(jì)至關(guān)重要，全球各大汽車(chē)企業(yè)在汽車(chē)造型方面傾注了大量人力財(cái)力，而汽車(chē)造型工作也都是由公司的最高層直接管轄的。
以下是一段描繪汽車(chē)造型設(shè)計(jì)的文字：汽車(chē)造型設(shè)計(jì)是根據(jù)汽車(chē)整體設(shè)計(jì)的多方面要求來(lái)塑造最理想的車(chē)身形狀，其目的是吸引和打動(dòng)觀(guān)眾，使其產(chǎn)生擁有的欲望。汽車(chē)造型設(shè)計(jì)是外部和內(nèi)部設(shè)計(jì)的總和，它不是對(duì)汽車(chē)的簡(jiǎn)單裝飾，而是運(yùn)用藝術(shù)的手法科學(xué)地表現(xiàn)汽車(chē)的功能、材料、工藝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。它雖然是車(chē)身設(shè)計(jì)的最初步驟，但卻是決定產(chǎn)品命運(yùn)的關(guān)鍵。汽車(chē)的造型已成為汽車(chē)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)最有力的手段之一。
汽車(chē)造型主要涉及科學(xué)和藝術(shù)兩大方面。設(shè)計(jì)師需要懂得車(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)。同時(shí)，設(shè)計(jì)師更需要有高雅的藝術(shù)品味和豐富的藝術(shù)知識(shí)，如造型的視覺(jué)規(guī)律原理、繪畫(huà)、雕塑、圖案學(xué)、色彩學(xué)等等。另外，汽車(chē)作為一種商品，設(shè)計(jì)師還要考慮成本和顧客的心理需求。設(shè)計(jì)師在精通這些知識(shí)的基礎(chǔ)上，不斷推陳出新（這是最重要的），創(chuàng)作更富魅力的汽車(chē)形體。
早期的意大利汽車(chē)造型設(shè)計(jì)，受到了美國(guó)設(shè)計(jì)的影響，但到了30年代，意大利人就已經(jīng)開(kāi)始設(shè)計(jì)具有它們自己特色的汽車(chē)了。這些汽車(chē)因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中使用了有節(jié)制的、優(yōu)雅的線(xiàn)條而不同凡響，在這一時(shí)期確立的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，到今天，仍然是意大利設(shè)計(jì)中最重要的特色。由于意大利人不僅有著與法國(guó)人相同的浪漫和時(shí)尚的嗅覺(jué)，而且比法國(guó)人更奔放和沒(méi)有禁忌。設(shè)計(jì)時(shí)排除了其它客觀(guān)條件的限制，以豪放、性感、灑脫，多以性能的表現(xiàn)和外形吸引顧客，此種風(fēng)格充分地反映出了意大利人的熱情、浪漫、靈活和機(jī)敏的個(gè)性。
歐洲是世界汽車(chē)造型發(fā)展的中心，歐洲的汽車(chē)造型設(shè)計(jì)領(lǐng)先美日，而意大利則是汽車(chē)造型設(shè)計(jì)的圣地，這里薈萃了世界上大部分專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)室，是全世界造型設(shè)計(jì)工作者所膜拜的神圣殿堂，世界上許多名車(chē)的車(chē)身設(shè)計(jì)往往來(lái)自意大利設(shè)計(jì)師的靈感之作。在歐洲十大暢銷(xiāo)汽車(chē)中，就有六款是由意大利人設(shè)計(jì)的。
造就一批批世界級(jí)汽車(chē)設(shè)計(jì)師的搖籃地，就是菲亞特總部所在地，意大利的都靈汽車(chē)工業(yè)園。都靈位于意大利西北部，在近一百年的工業(yè)發(fā)展史上，該地區(qū)許多行業(yè)的中小企業(yè)發(fā)展成為知名的大企業(yè)，形成意大利最發(fā)達(dá)的工業(yè)地區(qū)。今天的都靈汽車(chē)工業(yè)園區(qū)巳是世界汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域中最重要的中心之一，匯
集著大名鼎鼎的意大利設(shè)計(jì)Italdesign、平尼法里那（Pininfarina）、博通（Bertone）等著名的汽車(chē)設(shè)計(jì)公司。當(dāng)?shù)赜袩o(wú)數(shù)具有優(yōu)良技術(shù)傳統(tǒng)的鈑金沖壓工匠以及長(zhǎng)期從事汽車(chē)設(shè)計(jì)的大小規(guī)模工作坊，可提供世界一流的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、原型車(chē)制作等服務(wù)。
當(dāng)今世界許多車(chē)廠(chǎng)的車(chē)型都是在這里設(shè)計(jì)的，每年約有400輛樣車(chē)在此誕生。歐洲車(chē)廠(chǎng)傳統(tǒng)上將新車(chē)型的設(shè)計(jì)交給這里的設(shè)計(jì)公司進(jìn)行，雖然到現(xiàn)在幾乎所有車(chē)廠(chǎng)都具備了獨(dú)立研發(fā)的能力，但委托設(shè)計(jì)往往是更高效的方法。美國(guó)、日本的車(chē)廠(chǎng)偶爾也會(huì)成為他們的客戶(hù)，但數(shù)量遠(yuǎn)比不上歐洲車(chē)廠(chǎng)。近年韓國(guó)車(chē)廠(chǎng)在委托設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)最為積極。
意大利著名汽車(chē)設(shè)計(jì)公司和設(shè)計(jì)師介紹
Italdesign（意大利設(shè)計(jì)）
在世界汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，有兩個(gè)名字無(wú)人不知，那正是來(lái)自意大利的Italdesign和被評(píng)為“世紀(jì)設(shè)計(jì)大師”的喬治亞羅。對(duì)于這個(gè)值得驕傲的稱(chēng)號(hào)，喬治亞羅是當(dāng)之無(wú)愧的，不論是他設(shè)計(jì)的為數(shù)眾多、遐邇聞名的名車(chē)還是他所創(chuàng)立的目前全球效益最好也是規(guī)模最大的汽車(chē)設(shè)計(jì)室Italdesign來(lái)看，喬治亞羅和他的設(shè)計(jì)室已經(jīng)成為汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域經(jīng)典的象征。
喬治亞羅畢業(yè)于都靈美術(shù)學(xué)院，17歲進(jìn)入菲亞特汽車(chē)公司工作。Italdesign由喬治亞羅和工程師曼托瓦尼創(chuàng)立于1968年，主要給國(guó)際汽車(chē)生產(chǎn)商提供汽車(chē)樣式、工藝和原型生產(chǎn)。許多世界著名車(chē)廠(chǎng)與之有著良好的合作關(guān)系，客戶(hù)群龐大而穩(wěn)定。公司的名字后來(lái)發(fā)生了改動(dòng)：1987年變?yōu)镮taldesignS.p.A.（意大利設(shè)計(jì)股份公司）；從1999年7月（在1999年9月進(jìn)入股市之前）開(kāi)始叫做Italdesign-Giugiaro股份公司。
Italdesign擁有完備而先進(jìn)的硬件設(shè)施，公司占地面積42,000平方米，擁有CAD/CAM工作站系統(tǒng)450套，數(shù)控機(jī)床16臺(tái)，不同噸位的沖壓機(jī)10臺(tái)，激光切割機(jī)器人6臺(tái)，三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x15臺(tái)，原型車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)3條。其規(guī)模已接近普通小車(chē)廠(chǎng)。
Italdesign同時(shí)有著一支十分龐大的設(shè)計(jì)隊(duì)伍，名氣和高薪是吸引設(shè)計(jì)師的主要原因；能為這樣的設(shè)計(jì)室工作是每個(gè)汽車(chē)造型師的夢(mèng)想。
不過(guò)擁有驕人成績(jī)的喬治亞羅也不是一步登天，這位設(shè)計(jì)大師也是憑借自己的努力和超人的天賦，在不斷的磨礪中取得令人矚目的成績(jī)。當(dāng)初的喬治亞羅加入了有著悠久歷史的博通設(shè)計(jì)室，師從呂思奧·博通。呂思奧·博通的教誨深深影響了喬治亞羅，拓展了他的創(chuàng)作空間，使他的天賦得以展現(xiàn)，同時(shí)造就了喬治亞羅驚人的想象力。人們說(shuō)，博通先后造就了兩位設(shè)計(jì)大師，其中之一就是喬治亞羅，另一位是設(shè)計(jì)出藍(lán)博基尼跑車(chē)的馬塞羅·甘迪尼MarcelloGandini。
在博通的這段時(shí)間，喬治亞羅創(chuàng)作了許多以實(shí)用性為主的汽車(chē)，大受歡迎，同時(shí)也確立了自己樸實(shí)、簡(jiǎn)練、細(xì)膩、流暢的實(shí)用風(fēng)格。后來(lái)由于種種原因，喬治亞羅離開(kāi)了博通，來(lái)到設(shè)計(jì)風(fēng)格更適合自己的GHIA設(shè)計(jì)室，但是在這兒他卻沒(méi)有多少優(yōu)秀的作品問(wèn)世。1968年喬治亞羅自立門(mén)戶(hù)，與著名的汽車(chē)工程師曼托瓦尼一起成立了Italdesign，并為此傾注了他全部的心血。喬治亞羅不僅是一位優(yōu)秀的造型設(shè)計(jì)師，他還具有企業(yè)管理的天賦，在他的領(lǐng)導(dǎo)下，設(shè)計(jì)室規(guī)模日漸壯大、生意紅火?，F(xiàn)在，能為這個(gè)設(shè)計(jì)室工作已成為每個(gè)汽車(chē)造型師的夢(mèng)想。
20世紀(jì)六、七十年代，以美國(guó)車(chē)為代表的夸張?jiān)煨瓦_(dá)到了鼎盛時(shí)期，然而，當(dāng)時(shí)世界經(jīng)濟(jì)處于蕭條時(shí)期，對(duì)汽車(chē)有直接影響的便是燃油危機(jī)。在那個(gè)時(shí)候，大家更需要一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、有良好空氣動(dòng)力性的車(chē)型，于是以喬治亞羅為代表的意大利車(chē)身設(shè)計(jì)界所倡導(dǎo)的樸實(shí)、簡(jiǎn)練、細(xì)膩、流暢的實(shí)用風(fēng)格在國(guó)際上得到了很高的評(píng)價(jià)。喬治亞羅也籍此奠定了大師級(jí)的地位。據(jù)稱(chēng)，世界上現(xiàn)有2500多款他設(shè)計(jì)的汽車(chē)在行駛著，除了一些著名的法拉利、阿爾發(fā)·羅米歐和藍(lán)旗亞車(chē)型之外，在歷史上獲得卓著成功的菲亞特家庭轎車(chē)如熊貓（Panda）、烏諾（Uno）、鵬托（Punto）、派力奧等都是出自這位大師之手。
近年，喬治亞羅已退居二線(xiàn)，把生意和設(shè)計(jì)工作交給了飽受其熏陶的兒子法比齊奧。法比齊奧雖然也有一些比較出色的作品，然而外界評(píng)價(jià)其能力和天賦都與父親有很大差距。
盡管如此，Italdesign在老喬光環(huán)的籠罩下，憑借著規(guī)模和硬件的優(yōu)勢(shì)，法比齊奧領(lǐng)導(dǎo)的Italdesign發(fā)展得亦相當(dāng)不錯(cuò)。當(dāng)然，Italdesign欲在未來(lái)繼續(xù)保持其行業(yè)上的優(yōu)勢(shì)，如果法比齊奧只負(fù)責(zé)管理企業(yè)，另行聘請(qǐng)更高水平和年輕有活力的設(shè)計(jì)師作為生力軍是有遠(yuǎn)見(jiàn)之舉。
Pininfarina（賓尼法瑞那）
1.1工藝設(shè)計(jì)的主要原則
（1）遵循工藝規(guī)程原則。汽車(chē)工廠(chǎng)沖壓車(chē)間的布局設(shè)計(jì)必須按照工藝的要求進(jìn)行合理配置，從而滿(mǎn)足汽車(chē)加工的需要。（2）最小距離移動(dòng)原則。汽車(chē)工廠(chǎng)沖壓車(chē)間設(shè)計(jì)要充分考慮到成本與效率因素，搬運(yùn)線(xiàn)上的各項(xiàng)操作程序之間要保證短距離，物流和人員的流動(dòng)也要保持經(jīng)濟(jì)距離，從而可以大大節(jié)省物流時(shí)間和成本。在汽車(chē)零部件加工過(guò)程中，通過(guò)不斷優(yōu)化加工流程，保證整個(gè)加工過(guò)程合理有序，不會(huì)發(fā)生混亂。（3）直線(xiàn)前進(jìn)原則。汽車(chē)工廠(chǎng)沖壓車(chē)間要求機(jī)器上安排操作的流程按照材料加工或裝配過(guò)程的順序進(jìn)行，避免迂回和倒流，盡量按直線(xiàn)型流水布置。（4）充分利用空間和場(chǎng)地原則。沖壓車(chē)間內(nèi)場(chǎng)地有限，人員、設(shè)備和物料較多，在加工過(guò)程中要盡可能物盡其用、節(jié)約用地。（5）生產(chǎn)均衡原則。維持各種設(shè)備和工位生產(chǎn)的均勻進(jìn)行，必要時(shí)設(shè)置緩沖區(qū)以協(xié)調(diào)各個(gè)工位。（6）盡量簡(jiǎn)化搬運(yùn)作業(yè)，減少搬運(yùn)環(huán)節(jié)原則。在汽車(chē)工廠(chǎng)沖壓車(chē)間內(nèi)，汽車(chē)加工生產(chǎn)用的物料搬運(yùn)要使用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和容器，按照科學(xué)的操作方法進(jìn)行作業(yè)，讓整個(gè)物料運(yùn)輸過(guò)程盡量簡(jiǎn)化和高效，提高系統(tǒng)的物流可靠性。
1.2主要生產(chǎn)設(shè)備的選型
在選擇車(chē)身沖壓車(chē)間設(shè)備時(shí)應(yīng)遵循以下原則：(1)在汽車(chē)工廠(chǎng)沖壓車(chē)間內(nèi)使用的設(shè)備要符合國(guó)家環(huán)保和節(jié)能要求，要有正規(guī)的進(jìn)貨渠道。防止劣質(zhì)設(shè)備進(jìn)入車(chē)間導(dǎo)致加工過(guò)程出現(xiàn)差錯(cuò)。(2)所選用的設(shè)備應(yīng)結(jié)構(gòu)合理，操作起來(lái)也比較方便，技術(shù)工藝上比較成熟和合理，尤其是安全性能要達(dá)標(biāo)，避免給汽車(chē)零部件或者操作人員帶來(lái)傷害。(3)在設(shè)備選型上要符合企業(yè)實(shí)際情況，并充分考慮企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展?fàn)顩r，不能過(guò)于超前選擇那些十分先進(jìn)卻并不實(shí)用的設(shè)備，也不能選用那些目前可以滿(mǎn)足使用，但很快就會(huì)淘汰的設(shè)備，看似節(jié)省了成本，實(shí)則給企業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前，汽車(chē)工廠(chǎng)沖壓車(chē)間中主要的設(shè)備主要有：(1)開(kāi)卷落料設(shè)備。開(kāi)卷落料線(xiàn)是一種常用于汽車(chē)行業(yè)表面覆蓋件卷板的開(kāi)卷、清洗涂油、校平、落料和碼垛的板材加工設(shè)備，其功能是向沖壓線(xiàn)提供料片，目前在發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)制造廠(chǎng)中已普遍采用。（2）沖壓線(xiàn)設(shè)備。1）板料拆垛系統(tǒng)是完成板料自動(dòng)上線(xiàn)中的重要部分，一套完整的沖壓自動(dòng)化拆垛系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成：一是垛料機(jī)，垛料機(jī)有兩臺(tái)，兩臺(tái)之間形成聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，當(dāng)其中一臺(tái)沒(méi)有料時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)的切換到另一臺(tái)繼續(xù)工作，保證了工作效率。二是移載機(jī)。移載機(jī)的主要功能是物料的運(yùn)輸，垛料機(jī)作業(yè)完畢后系統(tǒng)將物料送到輸送帶上，然后穿過(guò)清洗機(jī)、涂油機(jī)送到達(dá)對(duì)。2）清洗、涂油系統(tǒng)，板料運(yùn)輸至清洗機(jī)，要經(jīng)過(guò)多道清洗工序，將板料表面上的雜質(zhì)清除干凈。然后進(jìn)行涂油處理，形成表面一層油膜，油膜對(duì)于防止板料被腐蝕具有重要作用，而且也可以大大延長(zhǎng)材料的使用壽命。3）壓力機(jī)設(shè)備。壓力器是汽車(chē)工廠(chǎng)沖壓車(chē)間最關(guān)鍵的設(shè)備，在節(jié)能降耗的大環(huán)境下，汽車(chē)工廠(chǎng)沖壓車(chē)間大多使用機(jī)械壓力機(jī)。盡管與油壓機(jī)相比，機(jī)械壓力機(jī)的制造成本要高不少，但同時(shí)其生產(chǎn)節(jié)拍也是油壓機(jī)的兩倍左右。而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，機(jī)械壓力機(jī)的生產(chǎn)能耗和后期的維修養(yǎng)護(hù)成本都比較低，因此是車(chē)身沖壓車(chē)間不錯(cuò)的選擇。
1.3土建設(shè)計(jì)
汽車(chē)沖壓車(chē)間荷載較大，因此對(duì)土建的設(shè)計(jì)要求比較高。（1）車(chē)間規(guī)模設(shè)計(jì)。汽車(chē)沖壓車(chē)間的規(guī)模根據(jù)壓機(jī)的形式來(lái)具體設(shè)計(jì)，一般而言，沖壓車(chē)間壓機(jī)有三種三模形式，分別是左右、前面以及側(cè)面上模，這三種形式比較起來(lái)，前面上模對(duì)車(chē)間面積要求最小，一些跨度在15m或以上的廠(chǎng)房都滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。側(cè)上模比前面上模所需要的車(chē)間面積稍大，一般21m或以上的廠(chǎng)房也都滿(mǎn)足要求。左右上模所需要車(chē)間面積最大，而且這種壓機(jī)形式也是目前汽車(chē)沖壓車(chē)間最常見(jiàn)的形式，一般要求車(chē)間跨度在24m以上，不然鏟車(chē)運(yùn)輸起來(lái)就不方便。車(chē)間的長(zhǎng)度也是根據(jù)壓機(jī)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)區(qū)域所需長(zhǎng)度為60m。車(chē)間的高度設(shè)計(jì)中，除了考慮壓機(jī)的形式外，還要充分考慮行車(chē)高度。（2）壓機(jī)基礎(chǔ)。沖壓車(chē)間內(nèi)自動(dòng)化壓機(jī)線(xiàn)的基礎(chǔ)是一項(xiàng)非常重要的土建內(nèi)容，其形式有獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、地下室基礎(chǔ)三種形式。獨(dú)立基礎(chǔ)為壓機(jī)線(xiàn)上的每臺(tái)壓機(jī)均獨(dú)立設(shè)基礎(chǔ)，壓機(jī)之間不連通，因此每臺(tái)壓機(jī)的廢料都是獨(dú)自運(yùn)輸處理，盡管這種形式成本較低，但對(duì)物流帶來(lái)不利的影響，最終也會(huì)增加成本支出，因此逐漸被淘汰掉；條形基礎(chǔ)是將每臺(tái)壓機(jī)基礎(chǔ)貫通布置，并在基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)廢料輸送和收集廢料，由于這一形式使廢料物流與生產(chǎn)物流完全分開(kāi)，故目前較常用；地下室基礎(chǔ)使壓機(jī)基礎(chǔ)成為一個(gè)大空間，除布置壓機(jī)設(shè)備、廢料輸送線(xiàn)外還可布置公配設(shè)施及部分維修區(qū)域，使車(chē)間使用面積大大增加，但由于造價(jià)過(guò)高，目前使用也不多。
2結(jié)語(yǔ)
