典型断面在汽车总布置阶段的重要性解析

典型断面在汽车总布置阶段的重要性解析

康洪恺

长城汽车技术中心，河北 保定 071000

摘要：典型截面是车辆部件结构状态中是一类重要截面，和结构设计与人机规则结合，形成了设计与结构设计全过程。有效合理的设计典型断面，有利于造型设计和工程设计间的矛盾进行解决，提高效率，保证设计结果和设计目标相吻合。基于整车开发设计，最为主要的是车辆设计初级阶段，良好的初级可以防止后期开发问题，减少零部件设变数量，减少不必要的开发时间与开发成本。在典型断面中，对造型设计与工程设计起到了调节作用，控制实际开发进度，提升效率，确保设计结果和总布置设计目标相吻合。利用典型断面完成总布置设计目标，能够更高效更低成本的完成整车设计开发工作。

关键词：汽车总布置；典型断面；重要性分析

1 断面的定义

断面是反映汽车关键零部件结构状态的截面，可以用来约束造型与工程设计的关系，进而解决结构设计问题。作为汽车设计人员，大家都明白断面设计在整车设计中所占据的地位，其贯穿于从油腻模型制作开始一直到整车结构设计的整个过程，是工程设计前对整车主要结构零件的可行性进行布置和分析的重要手段，确定零部件结构，搭接关系和安装方式，确定车身内外各处间隙、断差和运动件运动空间，确定整车的承载方式、空间和人际关系等，是汽车工程可行性分析的重要手段和指导整车结构设计的重要依据。在整车设计中，经常用到的断面有三种类型，即概念断面、主断面和设计断面，如图1所示就是典型的主断面示意图。

图1 某车型不同位置的典型断面

2 断面的作用

在不同阶段，断面的定义具有差异性。在效果图阶段，断面主要描述封闭式车身结构，分析主要截面，掌握基准样车结构特征。在CAS模型阶段，主要用于分析新车部件与标杆竞品车身断面位置外观差异。在CAS模型建模及A面阶段，主要对车辆主曲面与新曲面进行了绘制，包含运动体行驶路径检查与零件包裹匹配程度等参数。在工程化数据冻结过程中，断面主要用于进行零部件DMU分析和前期设计目标检查确认。防止前期定义的主体截面与后期结构设计结构存在不匹配的情况，并加以修改，确保设计目标达成。在汽车的总布置设计中，应用典型断面可以有效的将整车外部尺寸、内部尺寸、整车结构功能要求、视野法规要求、人机工程要求、制造工艺等关系相结合。因此，汽车车身的典型断面堪比一辆汽车的重要脉络上的穴位，在现代汽车设计中占有重要地位，具体作用如表1所示。根据整车开发的不同阶段，各种断面的绘制也具有不同的效果，如图2所示。

表1 断面在整车开发中的作用

图2 断面在乘车开发不同阶段的作用

3 典型断面在整车上的分布

对于典型截面而言，代表外部与特定位置。从工程要求角度讲，对典型截面尺寸与结构进行了分析，分析与车身刚度要求是否满足，是否满足现有冲压工艺要求。对于制造工艺而言，具有较大的变化周期，投资较大，典型界面一般具有一定的继承性特点。大多数截面仅仅在局部维修时才会利用，当改进及关键的工艺时，才能将其当成新开发的截面。对于各机型生产和主机厂水平具有差异性，主段设计前，明确主段号与工作面位置。在确定位置过程中，明确内部尺寸，满足车辆总布置控制典型部分。针对机舱气密性要求，主要对机舱前部气密性加以控制。外部气密性则在机舱气密性立柱中具有有效利用。

4 整车开发中典型案例分析

在设计车身典型断面前，明确车身典型断面数量的与相关方位，在这样的基础上，生成车身典型断面清单。这部分内容需要得到部门讨论，获得一致性意见后，形成技术文件，进而作为日后工作依据。一般而言，与总布置相关的典型断面有126处，每一处都需要进行部门级评审确认。这部分典型断面中含有总布置设计目标，分别是前悬与后悬等等。在总布置中，需要对典型断面进行校核，校核与总布置定义目标是否满足。

4.1 优化电动车充电口防水性能

电动汽车实际开发中，雨水经常会进入到充电口中。基于这样的情况要想加以解决，应对电动汽车慢充截面加以改进，分析典型截面重要作用。改变防水部位的零部件配合关系，采用过盈配合，同时增加密封胶条压缩量，能够有效解决充电口进水问题。对于电动车而言，良好的初级阶段设计，能防止开发中的问题，降低后期零部件设计变更次数，降低开发时间成本，真正减少成本。因此，汽车开发初期，一定要做好市场调研，认真学习标杆竞品车的优秀设计，充分开展benchmark工作，减少设计失误。

4.2 典型断面在前保险杠设计中的运用

在前保险杠中，典型中心包含前保险杠位置与防撞梁位置。在总布置检查项目中，包含怎样安装牌照和冷凝器与散热器间的空间。这意味着保险杠和保险杠横梁距离与要求是否吻合。舱口盖与前挡风玻璃部分，可以为机器提供结构截面。在前减震器和发电机高度等因素影响，推高设计硬件点，确保构件部分在一定高度中。基于后牌照与后保险杠中的典型断面，确保后保险杠板尺寸，在这样的基础上，提供后保险杠碰撞高度厚度。

4.3 典型断面总布置设计关键点

对于车辆而言，开发要点与设计周期为第一阶段。做好初级阶段设计，防止开发中期问题的存在，降低后期设计变更次数，降低开发成本的增加。在汽车总布置设计中，利用典型截面，与汽车开发初期结合，运用市场调研和工程要求得到关键性数据，降低设计过程中出现开发问题。

结语

纵观汽车设计，典型断面是一种十分重要的内容。在一定程度上，典型断面在汽车设计中具有极为广泛的应用，受到了工厂的广泛关注。一般而言，典型断面中包含较多的内容，例如内外饰和断查运动空间等。文章对典型断面在汽车总布置中的应用进行了分析，分析重要性价值。基于车辆开发前，工程分析是尤为重要的，防止开发前期存在问题，减少开发周期。具备足够经验的总布置工程师，在前期工程中，对典型断面会进行分析，并分析内部尺寸与视野法规。典型断面是一种解决工程问题的重要工具，进而达成总布置设计目标。因此，掌握典型断面是总布置前期开发研讨的重要想法是极为重要的，具有一定的现实意义。

参考文献：

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