整车分析

整车分析（共12篇）

整车分析 篇1

摘要：汽车冷却系统直接影响驾车的舒适性。通过分析冷却系统的组成, 了解各部分对冷却系统的影响。结合汽车冷却系统常见故障, 并找出故障原因所在, 并在此基础上, 结合实际经验给出了具体的改进方法。

关键词：制动器,制动盘,有限元

1 概述

随着汽车工业的发展, 人们对车辆的要求也越来越高, 这就给汽车制造商提出了更高的要求。整车的冷却系, 特别其中的空调系统是考察整车舒适性一个根本的性能指标, 冷却系统好坏直接影响到驾车的舒适性。从而, 了解整车冷却系统的试验方法、工作原理及组成部分是至关重要的[1~3]。

2 冷却系统的组成部分

考察汽车的冷却系, 首先要了解汽车冷却系统的组成部分。冷却系统主要的组成部分是由汽车空调系统、制冷装置、冷却液循环系统等构成的, 这些构成了冷却系统的主体。具体介绍如下:

汽车空调系统:由暖风装置、制冷装置、通风装置、空气净化装置和加湿装置中的一种或多种部件以及必要的控制部件等构成, 用于调节乘员舱内空气的温度、湿度、洁净度, 并使其以一定速度在乘员舱内定向流动和分配, 从而给驾驶员和乘客提供舒适的环境及新鲜的空气系统。

制冷装置:由压缩机、冷凝器、贮液干燥器或液气分离器、节流元件、蒸发器、制冷及管路等构成, 将车室内的热量传递给室外环境的装置。

冷却液循环系统:由散热器、水泵、风扇等构成, 主要使发动机的温度经过冷却液的循环流动, 把发动机散发的热量带走。

3 原因分析和常见故障

现在面临的一个问题是, 我们的车辆在外地出现了空调失效、水温偏高的现象。一辆车的水温偏高的原因是多方面的, 判断冷却系是正常情况, 先确认冷却液补液罐内液面高度是否合适, 再启动引擎来观察水温表, 水温逐渐上升。手握住出水管, 此时温度有上升现象;手握住进水管, 水温几乎不变;当温度达到节温器的开启温度时, 循环水施行大循环, 这时进出水管的温度相接近;当温度升到风扇温度点约95度时, 风扇开始运行, 水温有所下降, 约一分钟停转, 如此反复, 这说明冷却系是正常的。

对于冷却系来说要全面考虑, 包括发动机的性能、空调的控制方式、风扇的功率及风扇的风量、还有散热器的散热能力以及舱体内的布置方式。从发动机的性能说起, 冷却系中发动机的构造起着一定的作用。发动机冷却系是由循环水道、水箱、水泵、水管、节温器等构成的。目前, 节温器是腊式节温器, 水温在一定值下是小循环, 水不经过水箱循环;当温度超过一定值时, 腊受热膨胀, 使弹簧运行把节温器片顶开, 施行大循环, 水在水箱和水管中运行, 然后通过散热器、风扇等附件使水温冷却。值得注意的是节温器座的出气口内径的大小也对水温有一定的影响。发动机冷却系要是在使用中出现故障, 将使发动机不易保持最佳工作温度, 造成工作不良, 动力性下降、可靠性变差, 严重时还可能出现机件事故[4]。

在冷却系中常见的故障有:a.水道堵塞, 这因为水冷系统的通道狭窄弯多, 加之水本身有杂质, 水套壁的金属腐蚀剥落等原因, 常使水道在汽缸体水套、管道和散热器等处堵塞;b.漏水的部位大部分发生在散热器、水泵、水管接头和缸体水套挡板等处c.由于使用硬水或含杂质较多的水, 使水中所含的硫酸钙、碳酸钙等物质因加热从水中析出而沉淀, 形成水垢, 水垢过多, 会减少冷却系的容量和增加冷却水循环的流动阻力, 特别是水垢的导热性极差, 使水套壁和冷却水之间形成一层绝热屏障, 高温机件的热量不易及时传导, 造成发动机温度偏高。因而, 建议水质一定要选择合理。冷却液由水和G11冷却液添加剂组成 (G11添加剂为含防腐剂的乙二醇防冻剂) , 并且具有优良的防腐性能。此外, G11添加剂还可防止系统产生水垢, 提高冷却液的沸点。冷却系统内应常年使用这种冷却液, 任何时候 (尤其是夏季或炎热地区) 均切勿加入纯水, 从而降低冷却液的浓度, 为保证冷却液的正常功能, 冷却液的浓度不得低于40%, 如果需要提高添加剂的防冻能力, 则可适当提高添加剂的比例, 但冷却液浓度切不可超过60%, 否则, 会削弱冷却效果。

另外水箱、风扇等在这里起到极其重要的作用。水箱迎风面积和厚度及制作材料影响循环水的冷却效果, 如果设计是未考虑其有效的营房面积, 也会影响冷却效果。而空调的控制方式是通过水温传感器传给ECU, ECU根据温度来设定空调断开和啮合的时机, 如果控制策略与实际运行工况不吻合, 会出现很多意料之外到的开断状态;舱体布置方式, 发动机及其附件位置布置不好, 直接影响到发动机散热, 热量散发不出去, 在舱内就容易形成高温区, 加速线束的老化, 也不利于发动机散热, 以某款车的布置为例来说明影响:

某车发动机前后有两个高温区, 发动机后端排气管附近, 点火线圈、空调低压端磁头、防左后线束表面温度、盗喇叭插头、制动总泵等各点的温度都很高, 其中防左后线束靠近排气管温度较高, 远大于线束的正常工作温度, 容易引起线束老化, 导致线束短路, 所以线束布置时应该远离排气管。另一个高温区在冷却风扇后面, ABS总泵表面, 风扇出风口, 风扇电机表面, 机舱保险盒表面温度都高, 其中冷却风扇的出风口温度较高从发动机前后两高温区和发动机舱盖前断的温度, 可以看出发动机舱内的空气没有形成气流, 所以会产生舱内温度普遍偏高。这些都会导致热量集中在舱体内, 对冷却的效果就存在影响。

下列因素均可能导致车辆的冷却系统过热:

a.因树叶、灰尘、昆虫等赃物堵塞散热器片, 或因散热器护栅前安装辅助行车灯导致冷却风量锐减。

b.冷却液浓度配比不当导致冷却液沸点降低。

c.散热器风扇不工作。

d.在环境温度很高的情况下, 发动机以高速运转, 汽车挂低档爬坡时, 系统极易过热。

通过以上的原因分析, 我们不难看出, 要想改善冷却系的冷却效果, 只考虑某一方面是远远不够的, 要综合全面的考查, 找到最佳的搭配方式, 以弥补在冷却系上温度过高的缺陷。从中我们得出如下改进的着手点:

a.空调控制方式。

b.水箱与周围的空隙。

c.前脸进风口的位置。

d.水箱的制作材料。

e.舱体内的布置情况。

4 结论

一辆好车离不开试验的积累, 也离不开工程开发人员的努力。冷却系试验很好的反应了车辆的舒适性的一个方面, 目前, 在评价车辆的冷却系统是否完善方面, 需要通过大量的试验进行验证。

参考文献

[1]赖焕萍, 严格.汽车冷却系统的设计及匹配试验[J].装备制造技术, 2012, 8:196~199.

[2]盛明星.整车冷却系统优化匹配方法浅谈[J].柴油机设计与制造, 2006, 6:10~17.

[3]覃高鹏.微型客车发动机冷却系统整车匹配, 2009, 11:105~108.

[4]钱金山.发动机冷却系统开发探讨[J].内燃机与配件, 2013, 7:7~8.

整车分析 篇2

提要 车架是电动自行车的主要组成部分，车架强度在很大程度上决定整车的强度，车架设计应考虑骑行舒适、操纵灵活和足够的强度。

失效现象：车架立管与中避震连接处断裂。

原因分析：该车架无立叉，车架立管呈倒悬挂形式，立管与中避震连接处为应力集中处，立管与中接头直接焊接，无加强筋连接，此处钢性不足，整车在频繁的刹车制动过程中，立管承受绕中接头方向的反复弯曲扭矩力作用，如果行驶在高低不平的山路或乡间小道，冲击力较大，即使车架立管管壁较厚，当累计疲劳次数达到一定程度时，即会产生断裂。

特别说明：该种车形车架在按GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》经车架/前叉组合件振动试验后，一般不会产生断裂现象，产生这种试验和实际骑行情况的差异，根本原因在于中避震器和避震前叉的作用，标准中规定，试验时振动频率为6.6-10Hz，避震器发挥充分的弹性缓冲作用，而在骑行过程中，振动频率远远低于这个频率，避震器的缓冲作用减弱，如果将中避震经调整后变成无弹性的钢性体，避震前叉换成普通前叉，或原车架前叉不变，将振动频率调为3Hz，振动加速度不变，振动幅度加大，则出现疲劳断裂的可能性将加大，目前部分欧盟国家在车架标准中规定，在做振动试验时，对于有避震器的车架，要用型式尺寸相同的钢性体来替代避震器做试验，其目的可能就是这个道理。

失效现象：按GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》经车架/前叉组合件振动试验，第一次经4万次振动试验后，下管弯曲处与加强筋焊接头部产生裂纹，此处经改进后，重新经7万次数振动试验，中接头部下管与加强筋焊接处头部产生裂纹。

原因分析：下管弯曲处和中接头部为应力危险区，下管弯曲处的加强筋与下管焊接时，沿加强筋周边采用连续的满焊，下管弯曲处与加强筋头部焊接处，在与管轴线相垂直的那个截面的圆周方向上出现了近1/2周长的连续焊缝，这样削弱了这一截面的强度；中轴处加强筋为钢板结构，应力实际上就集中在加强筋头部这个焊接点上，在振动过程中应力破坏的可能性很大。

改进方案：下管弯曲处的加强筋与下管焊接时，沿加强筋周边不要采用连续的满焊，仅焊接加强筋两侧与下管轴线方向同向的焊缝；将中接头处的加强筋由钢板结构改为槽钢型结构，理由同案例1。

失效现象：按GB17761-1999《电动自行车通用技术条件》经车架/前叉组合件振动试验，经7万次振动试验后，车架立管与中接头连接处开裂。

原因分析：车架立管与中接头直接焊接，无连接立管、中接头和车架下管的加强筋，这种连接方式连接的立管轴向抗拉和绕中接头周向抗扭矩强度均较差，此处又为高应力危险区。

改进方案：在立管和下管间增加一个横撑杆，或在中接头处增加连接立管、中接头和车架下管的加强筋。

整车分析 篇3

摘 要：采用STAR-CCM+软件对汽车内外流场进行仿真分析，判断影响整车性能的布置和造型设计要素。在整车开发设计阶段，通过对机舱内外气体的模拟仿真，得出造型及布置是否满足外部流场压力和舱内进风量设计要求，是否满足整车动力性、经济性等指标。

关键词：STAR-CCM+；流场；造型；整车性能

中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2016）05-0046-04

Abstract： Simulation analysis of the full flow field of a passenger vehicle by using STAR-CCM+. We can determine the layout and design elements that effect vehicle performance Whether to meet the vehicle power and economic indicators should be estimated according to simulation results. Those results can provide the basis of the further optimization of engine bay arrangement and styling in the design.

Key Words： STAR-CCM+； flow field； Styling； vehicle performance

1 引言

在整车开发设计阶段，外部流场与整车外观造型有着密切关系，机舱内部流场影响机舱内各部件的性能状态。由于气流的不确定性和整车自身系统模块化，整车内外环境都易存在“气体回流”和“局部漩涡”现象，影响发动机、冷却及空调系统等性能指标达成。因此如何优化整车内外流场，改善整车性能，成为整车前期开发阶段的重要课题。

整车前期设计阶段，无实车验证内外流场形态，且实验周期长，代价大，通过流体计算软件STAR-CCM+软件，分析整车外流场和机舱流场，为外部造型优化和机舱布置提供理论依据，通过优化整车设计和布置，改善机舱气流量，尽量避免气流泄漏、回流现象；通过优化造型，降低整车外部流场风阻效应，改善整车性能。

2 计算模型

2.1 基本理论

将气体视作黏性不可压缩，其控制方程为雷诺平均N-S方程，三维流场计算通过求解连续性方程、动量方程和湍流方程，得到流体在空间内的压力、速度、温度等信息[1]。

2.2 网格划分

仿真模型包括车身外表面、前后车轮、发动机舱、进气格栅、冷却模块、发动机、变速箱、空气滤清器、蓄电池、底盘系统、排气系统、转向系统等机舱及下车体大型布置零部件[2]。

应用STAR-CCM+对数模进行包面处理，对进气格栅、后视镜、前端冷却模块等对气流影响比较大的部件进行细化，形成封闭区域，共生成体网格约1894万。

2.3 设置边界及建立冷却系统模型

风扇转速采用多工况下的风扇额定转速。在计算中，冷凝器和散热器均采用了多孔介质的计算模型，在多孔介质模型中以均匀化的压力变化来代替平行流式换热器等复杂结构，从而简化模型，空气流速的变化由试验得到的曲线给定[3]。

计算汽车行驶时的流场分布，对于整车流场区域的进风口设定为速度入口边界，分别计算来流速度为60km/h、160km/h两种工况，出风口为压力出口边界，车身表面和地面车头后部均设为无滑移壁面，地面车头前部和其它流场计算域设为滑移壁面。散热器和冷凝器等冷却元件采用多孔介质模型来模拟气流。

3 流场分析及优化

3.1 外流场分析及优化

3.1.1 整车前部优化

由车身整体压力图可知，车身外部突出物、前部区域、前风挡玻璃下边缘及下车体迎风面的压力分布较大，增大了空气阻力。

如图2所示，机罩后边缘过低，空气压力有所增强，导致图3区域处，机罩与车窗下边缘出现漩涡区域，增加了风阻压力，在不影响造型边界的前提下，机罩边缘局部优化抬高，雨刮内收，避免高速气流对雨刮的冲击。

3.1.2 整车底部优化

如图4所示，从底部和尾部流线看，高速气流冲击后悬，并在油箱前方形成涡流。如图5-1所示，可增加适当高度的导流板平顺气流。如图5-2所示，下车体底部高度差过大，产生涡流区域，将后消声器横置，使得下车体底部布局平顺，减少底部涡流产生，使气流平顺。

3.1.3 整车尾部优化

如图9所示，优化之后，C柱区域与扰流板区域背压降低明显。

3.1.4 造型及布置优化效果

在优化之后，风阻系数降低3%，进而进一步降低风阻值，降低油耗值，风阻系数如表2所示：

水平截面Y=0的速度矢量如图10所示，从进气格栅进入的冷却空气一部分绕过冷却系统上下两端进入发动机舱，并在散热器上下端和后部形成一定的“涡流”，形成气流滞留[2]。

从仿真图来判断冷却系统上下端存在一定的漏风现象。这些气体“泄漏”及“涡流”影响了散热器和冷凝器的散热功能。不利于舱内热空气的顺利排出，恶化散热效率，导致整车性能下降。

如图13和表3所示，通过整车内流场优化仿真，修改导流板结构，冷凝器、散热系统的进风量都明显提高[5]，进一步提高了散热器、中冷器、冷凝器的性能，优化后整车性能与同级别车辆相比，处于优势。

4 结论

本文通过更改机舱和下车体部件、修改整车外部造型，优化整车内外流场，达到了一定的效果，结论如下：

（1）基于流场仿真分析结果，分析不同的造型和布置方案，可提高整车性能，加快开发速度，减少试验次数与费用[6]。

（2）整车设计阶段，通过内外流场仿真分析技术，发现机舱内部气体存在泄漏和回流现象，外部造型局部背压过大，存在涡流，影响整车性能达成。

（3）在实际开发中，为设计人员进一步优化造型，改善机舱布置提供了理论依据，整车内外流场都得到了明显的改善。

参考文献：

[1]陈皓.某款乘用车外流场及发动机舱内流动分析[C].CDAJ-China .中国用户论文集 .2010.

[2]刘芳.发动机舱流场仿真分析[R]. 第七届中国CAE工程分析技术年会.2012.

[3]戴澎凯.基于CFD的轿车发动机舱前端流场优化[C].机械研究与应用.2012.

[4]刘希东.某SUV车动力舱内流动分析[C].CDAJ-China .中国用户论文集 .2009.

[5]詹佳.基于机舱流场仿真分析的空调降温性能优化[R]. CDAJ年会论文. 2011.

整车热管理技术及应用分析 篇4

整车热管理系统是从热量角度出发统筹发动机与整车间的关系,采用综合手段控制热量传递,根据工况和环境条件,自动调节冷却强度以保证被冷却对象在最佳温度范围内工作,进而优化整车的节能效果,改善汽车运行安全性和驾驶舒适性[3]。

热管理系统由各个部件和传热流体组成,部件包括:换热器、风扇、冷却液泵、压缩机、节温器、传感器、执行器和各种管道及套管;传热流体包括:冷却液、机油、润滑油、废气、燃料、制冷剂等。上述部件和流体必须协调工作以满足车辆散热和温度控制要求。

1、热管理技术国内外发展现状

1.1 国外热管理技术发展现状

国外热管理技术研究开展较早,在多领域都取得大量技术成果,比较具有代表性的为机舱热管理技术、发动机精准冷却系统、发动机分体式冷却系统等。

英国Bath大学的K.Robinson等学者倡导精确冷却技术以加速暖机、减少热应力、改善爆震、减少冷却液散热量,同时拥有更高的平均有效压力、更低的磨擦损失、材料和冷却液成本[3]。

福特公司重点研究分体式发动机冷却结构,即缸盖和机体采用单独冷却回路,分路之间通过节温器调节流量比例,从而实现缸盖与缸体的差异化冷却需求,目的是来获得发动机更好的燃油经济性。

VALEO公司开发新型冷却系统,该系统的高温回路包含冷却液散热器、机油换热器、EGR冷却器、燃油换热器和暖通换热器;低温回路含空调冷凝器、中冷器和燃油冷却器。高低温回路有单独水泵调节流量。试验测试表明,发动机油耗在NEDC测试循环中平均油耗降低6%,前端模块的体积减小了40%。

1.2 国内热管理技术发展现状

国内热管理技术研究起步较晚,对热管理技术的研究范围仅限于各子系统的范畴内,系统研究还有待进一步突破。

清华大学张扬军教授建立汽车热管理系统研究平台,通过模拟热管理部件热特性、热管理系统流动与传热特性及汽车热环境,对热管理系统进行系统级的实验研究。

浙江大学俞小莉教授建立系统换热性能平台,在试验测量领域研究成果显著[2]。

潍柴动力股份有限公司结合发动机热管理,进行发动机热管理仿真及车辆匹配可行性研究。

上汽集团、一汽集团等利用一维软件针对发动机冷却系统进行设计和开发。

2、传统热管理系统的关键技术问题

传统热管理系统内部各部件耗功严重,风扇功率消耗达到发动机总功率输出的10%;蜡式节温器控制响应慢,不能对冷却液流量进行精确控制。

传统冷却系统只能有限调节发动机和整车热分布状态,不能精确控制循环冷却液量和冷却空气流量,无法使发动机各部件工作在最佳温度。

传统车辆热管理技术需要解决如下关键技术问题:

1)受热结构及其材料热力性能研究

2)冷却介质热力性能与流动性能研究

3)冷却回路流动传热过程研究

4)发动机各系统热状态表征及变化规律研究

5)高效热交换器设计理论研究

6)高效水泵、风扇设计

7)废热梯级利用技术

8)发动机热管理智能控制技术

3、先进热管理技术

电控化、智能冷却元件主要包括冷却风扇智能控制技术,电控节温器,电控水泵,电控机油泵,智能温控进气格栅等技术。目前电控水泵、机油泵的技术应用比较普遍,因此本文将重点介绍智能风扇控制技术及智能温控进气格栅技术。

3.1 电控风扇

电控风扇一般由电动机或液压泵马达直接驱动,采用智能控制模式,根据温度传感器采集温度信号(如水温和进气温度)自动调整风扇的转速,使发动机工作在最佳温度,在满足整机散热需求的前提下有效降低风扇的功率消耗和噪声,最终达到节能降噪的目的[1]。

3.2 智能温控进气格栅

智能温控进气格栅由水温传感器、控制单元和电动格栅三部分组成。水温传感器获取发动机温度信号,控制单元根据温度信号控制电动格栅的进气角度。

智能温控进气格栅有单级、多级和无级三种控制精度。发动机低温时,进气格栅处于关闭状态,可以大大降低汽车的风阻系数,同时可以缩短发动机的升温时间、降低油耗、减少发动机低温磨损、提高汽车动力性能;当发动机升温后,进气格栅通过温度感应信号调整进气角度,精确满足发动机进气冷却需要。

3.3 发动机分流冷却技术

发动机分流冷却技术是指气缸盖和气缸体通过不同的冷却回路进行冷却,独立的冷却水泵能够调节冷却回路的流量比例。

分流式冷却系统可以使发动机各部分在最优的温度点工作,达到较高的冷却效率,可以有效改善排放及降低摩擦损失[3]。

3.4 余热回收技术

内燃机的余热能利用具有较大节能潜力,冷却系统中的废热可用于驾驶室的供暖,达到废热回收的目的;通过压电技术、温差发电技术、朗肯底循环等技术,设计排气热回收装置,可以实现对排气中能量的收集利用。

目前余热回收技术中发展较好的为有机朗肯循环和热电转化的方式。有机朗肯循环,有机工质在换热器中从内燃机余热流(高温排气和冷却水)中吸收热量,生成具一定压力和温度的蒸汽,蒸汽膨胀做功,实现余热能到机械能及电能的转换[4]。

有机朗肯循环中的工质不适应高温废气的余热回收,温差发电技术可以使用热电材料在高温排气下工作。温差发电技术与有机朗肯循环技术相结合,可以实现较好的余热回收效果。

4、先进热管理系统应用实例

4.1 奔驰C220CDI冷却系统

奔驰C220CDI发动机冷却系统采用多回路冷却技术,一条回路是发动机水套主循环,另一条回路是中冷、EGR冷却等。这种设计可以减轻水套主循环散热负荷,满足其他回路散热需要。

试验证明,该车冷却系统与其他同车型传统冷却系统相比,可节省燃油消耗约6%,有效减少污染物排放,同时还能节省布置空间。

4.2 宇通第二代热管理系统

宇通第二代热管理系统采用电子风扇取代传统风扇,ECU控制风扇的转速和启停。ECU通过脉冲宽度调制技术,实现风扇无级变速,使发动机水温恒定在最佳工作温度;电子风扇取消机械颤动部分,减少发动机能耗。

此外该系统还采用一体化结构,将散热器和中冷器并排布置,减小冷却模块体积,优化发动机舱布置。

宇通第二代热管理系统在宇通的客车上完成应用,较普通发动机燃油消耗可减少8%-13%。

5、小结

对于传统燃油车而言,热管理技术是改善整车燃油经济性、降低油耗的有效手段,目前热管理技术向电控化、智能化方向迈进,以宇通为代表的热管理技术已经充分体现出实际效益。

现有的热管理技术很多,企业应该结合自己的实际情况,梳理热管理技术的发展方向。

摘要：国外的热管理技术主要从系统的角度解决传统燃油车的热量分配问题,国内热管理技术仍在单个部件上进行研究。目前行业内有很多新兴的热管理技术,文章重点介绍发动机分流冷却技术、智能冷却格栅、余热回收技术,以奔驰C220和宇通第二代热管理技术为例,较为详细的介绍热管理先进技术的应用情况。

关键词：热管理技术,智能冷却格栅,余热回收技术

参考文献

[1]张铁柱,张洪信.内燃机冷却风扇温度控制液压驱动系统技术研究[J].内燃机学报,2002(3):273:277.

[2]梁乐华,高懿,顾宁.应用热管理平台分析汽车冷却系统的参数和灵敏度[J].汽车科技,2008(2):45:48.

[3]卢广峰,郭新民,孙运柱.汽车发动机冷却系统的发展与现状[J].农机化研究,2002(2):129:131.

整车拆装实习报告 篇5

汽车拆装实习报告

学

院：

__ 汽车工程学院 ___

专

业：

__

车辆工程 ___

年

级：___2014 级 ____

学

号 :

__ 140412317 __

学生姓名：

__ 杨长青 ____

指导老师 ：_ _

王振龙

_ _2016 年

0 05 5 月

日

汽车拆装实习报告

一． 实习部门简介

山东交通学院汽车工程实验中心，始建于 1956 年，现有建筑面积15300平方米，仪器设备总值 3700 万元。

汽车工程实验中心设有 3 个综合性实验室：交通运输部交通行业重点实验室--运输车辆检测、诊断与维修技术实验室；中央与地方共建基础实验室--汽车结构与测试实验室；山东省“十一五”省级重点实验室--汽车运用技术实验室。实验中心共有 16 个子实验室，分别为汽车排放实验室、汽车底盘测功实验室、发动机性能实验室汽车性能实验室、汽车电子电控实验室、汽车电器实验室、汽车故障诊断实验室、汽车结构实验室、汽车车身与零部件测量实验室、丰田 T－TEP 实验室、丰田 F－SEP 实验室、汽车可靠性与平顺性实验室、汽车 CAD室、汽车修理实验室、汽车燃润料实验室、汽车道路性能实验室。

汽车工程实验中心设有：山东省汽车行业协会培训基地；中国重汽（香港）有限公司销售部培训基地；长安汽车山东培训中心；中国平安财险实操培训基地；国家级机动车检测实验中心；机动车技术司法鉴定所。

汽车工程实验中心是国家教育部中等职业学校专业骨干教师培训基地。

二． 实习内容

本次实习，我们分为两大组，我们组由王振龙老师带领，分成五个小组，轮换进行拆装。

第一天 ：

实习第一天，老师交给我们的第一个任务是用一个小时左右去认识并记住各种型号的螺丝，并进行考试。一来就进行测试，大家都很积极，每个人都充分利用时间，对自己手中的螺丝反复确认，考试是每个人考三个螺丝，用扳手或套筒套进螺丝并不能滑动就算正确，考试很快结束，大部分都记住了螺丝的型号。

接下来，王老师介绍了拆装的注意事项，并向我们提出了第一个问题“要把发动机拆出来，首先应该拆什么”，对于这个问题，我们思

考的方向都有些偏，我们的答案有两种，一是认为应该先拆掉电器部分，二是认为要先处理好汽油的问题，而老师给我们的答案是应该先拆掉发动机室盖。我们有些茫然，发现我们思考问题的方式太死，王老师告诉我们要教给我们这种思考问题的思维。问题讨论结束，由一组开始，一组负责拆引擎室盖、前围板、雨刷机构、下围板。接到任务的一组成员很积极，干劲十足，我们在旁边看的同学也都跃跃欲试，在老师讲解完如何拆卸之后，很快，一组成员就拆完了所给任务，并且接到问题“什么是汽车”，第二天给大家讲解。

下午，王老师继续带领我们思考拆装顺序，交给我们二组任务并指导，我们负责拆装空气滤清器、真空助力管、暖风管、汽油管和汽油蒸汽管，给我们讲解了空气滤清器滤芯要根据使用定期更换以及滤芯的安装，并留给我们问题“解释真空助力器的工作原理”给大家讲解。拆卸过程中，老师指出每根管道让我们拍照记录，拆完之后给了我们一个剖开的真空助力器让我们研究。

拆装继续，由第三组负责拆卸电脑 ECU、上水管、电瓶托架、AT油管、水箱下水管、空调高低压管和膨胀水箱，并留下问题“膨胀水箱工作原理、常年使用防冻液原因”给大家讲解。

第二天 ：

首先由有问题的各组来给大家讲解，讲解结束后，老师提问除该组之外的其他人相关问题，以此来给该组打分。

一组问题是汽车的定义，他向我们讲述了“汽车是由动力驱动，四个及四个以上车轮，非轨道承载的车辆，主要用于载运人员、货物，或牵引载运人员、货物以及特殊用途”讲解很快结束，大家都感觉在汽构学过这个问题，没什么好说的。接下来老师提问，第一个问题问“拖拉机是不是汽车，为什么”我们都知道不是，印象里在课堂上讨论过，可大家都没能说出来为什么；第二个问题“小孩骑的那种小车是不是汽车，为什么”，第三个问题“电动汽车是不是汽车”。问题集中在了第三个问题，我们都认为电动汽车属于汽车，可老师又问“为什么属于汽车却不给它挂车牌”，这个问题让我们不知该怎么回答，也同时给了我们新的思考方式--以车牌来判断是否为汽车。最后解答，拖拉机不是汽车，汽车不包括农用机械；小孩的小车不是用来载人载物；电动汽车又叫老年代步车，是种代步工具，不属于汽车。

二组问题是解释真空助力器的工作原理，由我来给大家讲解的。我拿着实物，拿出昨晚找的工作原理图给大家，首先介绍了助力器的各个部件，连接发动机进气歧管使内部两室都是真空，一边连接制动踏板，一边连接制动主缸；介绍它的作用是利用大气压力差来增加驾驶员施加于踏板上的力；最后介绍它的工作原理：通过驾驶员擦踏板推动阀门，使空气进入，造成一室有空气，一室真空，形成压力差，来推动杆件运动。讲解结束后，老师提出了发动机进气过多，如果是真空助力器故障，问题出在哪里，我们都把焦点放在了阀门处，忽略的隔膜会损坏的问题，都没找到故障所在，最后老师拿过给我们的实物，把隔膜损坏处给我们指了出来。由此发现，我们思考问题方向单一，思路太死板，实物都给我们了，也没能发现有损坏。

由于时间问题，我们继续进行拆装，四五组同时进行，分别负责汽车前左右悬架和轮胎、半轴、排气管、发动机支架、档位线，分别留了“前后悬架各是什么形式，有何优缺点”、“电动汽油泵能否引爆油箱，为什么”两个问题。最后把发动机从上吊出，放在工作台上的发动机与我们之前拆装过的看起来很不同，王老师跟我们说了接下来的测试内容：汽车的两大机构和五大系统，十大传感器的位置、作用及工作原理。

下午，老师给我们讲解了十大传感器，顺着进气方向，依次指出并讲解了空气流量传感器（AFS）、进气温度传感器（ATS）、节气门位置传感器（TPS）、爆震传感器（KNK）、机油压力传感器（OPS）、曲轴位置传感器（CPS）、氧传感器（OXS）、水温传感器（WTS）、凸轮轴位置传感器（CMPS）以及速度传感器（XSS），讲解时边提问题让大家思考边解答，既巩固了课本所学知识，比如 AFS 的工作原理，又学到了其它传感器以及故障分析，如爆震现象是由于活塞残留碳，点火时残留部分与可燃气燃烧，两种力量相冲击；如汽车滑行的时候，是发动机被带动转，如果仍继续喷油会导致可燃气太浓而熄火；还有汽车怠速抖动、熄火、加速无力动力不足等故障的原因分析。

第三天 ：

考试日，以抽卡形式，每张卡三个题目，有汽构相关问题，有故障分析问题。我负责记录成绩，这一天下来颇有收获。

印象深刻的几个问题有：

1.汽油机工作时的温度和压力问题 行程 温度 压力 进气冲程 370--440K 75--90KPa 压缩冲程 625--725K 1--1.6MPa 作功冲程 2200-2800K 3--5MPa 排气冲程 900--1200K 105--125KPa 2.指出发动机的十个部件。这个问题难倒了许多同学，由此可见我们汽构学的很不扎实，只是一味理论，并不知道这个名称所对应的部件。

3.简述发动机工作行程。看似很简单的问题，当时考试的同学没有用专业术语来介绍，其它介绍的同学有的也没有介绍完整。

进气行程：活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成一定的真空度。由于进气门开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时，气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。

压缩行程：活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转，通过连杆推动活塞向上移动，气缸内气体容积逐渐减小，气体被压缩，气缸内的混合气压力与温度随着升高。

作功行程：此时，进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，气缸内的温度、压力急剧上升，高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个行程中，只有这个在行程才实现热能转化为机械能，所以，这个行程又称为作功行程。

排气行程：此时，排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气缸。由于排气系统有阻力，且燃烧室也占有一定的容积，所以在排气终了地，不可能将废气排净，这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气，对燃烧也有不良影响。

4.发动机各缸点火顺序

1-3-4-2 或 1-2-4-3

按 1-3-4-2 顺序 曲轴转角 一缸 二缸

三缸 四缸 0-180° 作功 排气 压缩 进气 180-360° 排气 进气 作功 压缩 360-540° 进气 压缩 排气 作功 540-720° 压缩 作功 进气 排气 5.故障分析

汽车怠速抖动、冒黑烟原于喷油过多，能造成喷油过多的有：AFS、ATS、WTS、TPS

加速无力问题可能故障：AFS（可燃气过浓）、TPS（喷油过多）、KNK（延迟点火）、熄火问题可能故障：CPS（检测不到曲轴位置，不喷油）、TPS（可燃气过浓，急加速熄火）、CMPS（无法检测位置，不知道从哪开始喷油，不能启动）、VSS（可燃气过浓导致无法燃烧而熄火）

6.发动机进气歧管是否等长

为了使发动机每缸燃烧情况都尽可能相同，所以每一缸的歧管长度和弯曲度都尽可能相同。

第四天 ：

第三组讲解“膨胀水箱工作原理、常年使用防冻液原因”

膨胀水箱有一个进水管和排水管，在水箱上部还有一个口，当发动机工作发热，水蒸气进入水箱暂存，冷却后流回原位置，当温度过高，水蒸气会由上部小口喷出；

常年使用防冻液的原因：防冻液具有冬天防冻，夏天防沸，全年防锈，防腐蚀，还有除水垢的功能；因为水温传感器露在外边与液体直接接触，所以防冻液对发动机的水温传感器起保护作用，防止接触位置生锈

第四组讲解问题“前后悬架各是什么形式，有何优缺点”。

前悬架是独立悬架，结构简单，不占空间且非常紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性；缺点是在不平路面行驶时，车轮容易自动转向，转向助力弥补不足，当受到剧烈冲击时，减震器容易造成弯曲影响转向性能。

后悬架是非独立悬架，具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点；缺点是舒适性及操纵稳定性较差。

拓展了一个问题“为什么这个轿车是前独立悬架后非独立悬架”。对于这个问题，我们大都去考虑经济性，优缺点，忽略了这个车的定位，这辆车的定位就是家用紧凑型车辆。

第五组讲解“电动汽油泵能否引爆油箱，为什么”

五组同学拿出实物，向我们讲解：电动汽油泵不会引爆油箱。首先看电动汽油泵的结构，是完全密封的，外边有一个利用滑动变阻器测油量的漂浮物；不会引爆的原因有：一是油箱内空气浓度较低，使得氧气含量不足，二是油类不导电，三是油泵内是橡胶叶轮，摩擦不起电，四是油泵外壳密封良好。老师向我们拓展了汽油燃点为 427°C，柴油燃点为 220°C。

问题讲解结束后开始按拆装顺序，各组依次装上发动机。

第五天：

上午由一二组拆装了汽车后悬架，然后讲解了汽车轮胎的相关知识，汽车轮胎上数字的含义，并拓展问题“汽车轮胎能否与摩托车轮胎互换”，汽车轮胎切面是类似梯形的，侧面与地面接触面小，因为汽车拐弯时轮胎侧面不会与地面接触太多；而摩托车轮胎切面是类似球形，拐弯时主要依靠轮胎侧面与地面接触的摩擦力，球形最大化了轮胎与地面的接触，所以二者轮胎不能互换。

实习将近结束，老师又提出其他问题让我们思考：

“在高速公路上遇到水坑，该如何通过”

想到高速公路，首先不能减速低速通过；而高速通过，轮胎与积水会形成一层水膜，汽车会不容控制，容易打滑，速度越快越容易形成水膜，所以不能高速也不能低速，在最低限速下行驶。

“汽车在刚下雨时行驶安全还是在雨下大之后安全”

在刚下雨时行驶较安全。因为刚下雨时，路面有土和灰尘，会使路面变滑，不易控制方向；而雨下大后，会冲刷掉路面的杂质，相对较安全。

下午进行了对实习报告要求的讲解。

三． 收获

1.本次实习，最大的收获是一种思考问题的思维。相对之前，以前遇到一个汽车相关的问题，思考方向太死，只是单方向去想一个点，而这次实习让我们发散思维，拿过一个问题来，全方位去考虑。比如最初的拆发动机应该先拆什么的问题，我们都局限于油和电，而实际上要拿出发动机就要先拆掉发动机室盖；再比如为什么该轿车用的是前悬架独立而后悬架非独立，我们只是一股脑地去考虑优缺点，忽略了该轿车的定位，就是家用紧凑型轿车。

2.我也学到了许多课本上还没学到的东西，比如电动汽油泵在汽油里工作却不会爆炸，真空助力器的工作原理，汽车轮胎的相关知识，十大传感器的位置、作用及原理，常年使用防冻液的原因等。

3.理论与实际确实相差很大，书本上看起来很复杂的东西，放到实物上，几句话就讲明白。通过课本学到的东西感觉和生硬，而通过实践得到的感觉很生动，也记得很清晰。

五言：整车设计进步凸显 篇6

2013自主品牌汽车整车设计进步在什么地方？

“2013年自主品牌汽车整车设计进步非常明显，而这种进步不仅仅体现在外观与内饰方面的进步，同时在系统配置、人机工程、变速系统、操控、以及人性化设计方面都有了非常大的进步，拿变速系统排挡杆来说，过去的设计是驾驶室内哪里有位置就随便摆放上去，几乎不考虑人机工程学设计，对消费者来说使用起来非常不方便，而现在这些问题就几乎不存在了，此次参评的每款车型，在人机工程学方面都做的非常好，进步很明显。

内饰的设计是今年自主品牌汽车进步的又一大亮点，不仅仅在人性化方面表现的很突出，在座椅舒适性方面的进步也是非常明显的，这从另一方面反应出自主品牌汽车企业更加注重消费者实际的日常使用感受了，更体现出以人为本的设计理念，这种进步与我国汽车技术与设计进步是密不可分的。”

自主品牌汽车设计上升空间在哪里？

“对于自主品牌汽车设计上升的空间，第一，要提高基础工业的设备，因为自主品牌基础设备还是非常欠缺的，比如变速箱技术、方向机技术都没有达到一个很高的设计与制造水准，与一些合资车型还是有着不小的差距，这种差距不是汽车企业的差距，而是基础工业标准与品质的要求没有达到一个高度，相比合资车型与进口车型而言，标准（制造、设计）定的偏低是最大的问题。第二，在技术应用与外观设计上还需要进一步突破，应该在新工艺、新材料、新设计理念方面多下功夫，融入我国特有的设计元素，这样才能把自主品牌设计再提高一个层面。”

自主品牌汽车如何突破？

“自主品牌要想突破，必须要从源头抓起，要从真正意义上理解产学研相结合体系的概念，而不是汽车企业、学校、研发机构各自分离的状态，这种各自分离的状态导致了新的技术、新的应用、新的设计理念无法得到实现，更无法保证其三者在资源与技术上的互通与共享，这其实就在很大程度上阻碍了自主品牌汽车的发展，因为自主品牌汽车发展还是要靠这三者联合起来才能推出更好的设计、理念与产品。事实上，从产学研相结合体系来看，应该是汽车企业提出问题，寻求设计研究部门来进行解决，而和学校的关系是应该多从学校那里获得新知识与新技术，对其开阔思路与研发方向有启发作用，产学研相结合体系一定要建立起来。”

宋慰祖 对企业说：

自主品牌企业一定要从自身出发，多提出些产品、设计、技术方面问题，这些问题除了自身研发部门解决外，还要靠研发机构来解决，两者要多沟通、多交流。还要从学校学习一些新知识、新技术，获得最新的研发方向与设计理念。

某整车动力匹配设计分析研究 篇7

汽车的性能不仅取决于发动机的优劣,还与动力总成选型及传动系统的匹配密切相关,汽车动力传动系统是汽车最重要的装置之一,它的匹配是否合理直接决定了整车动力性和经济性的优劣。因此,动力总成的选型及传动系统的匹配方案在整车研发过程中尤为重要。

本文结合公司某轻型载货汽车实际研发过程,分析其在产品立项开发之初如何做好动力总成匹配设计分析研究工作。

1、开发背景

根据公司现有发动机平台,考虑动力水平的差异化及产品多元化,结合主销目标市场的输入,初步分析2.8L、2.0CTI及2.7CTI三款柴油机可搭载即将开发的某轻型载货汽车,同时根据公司产品规划,变速器只匹配某款6MT。

本文重点从这三款动力总成的布置、性能、成本及重量等方面进行对比,分析如何选择较合适的动力总成及其传动系匹配方案。其中,随着计算机CAE技术的逐步成熟,利用计算机仿真实现整车传动系统的优化匹配已经成为了一种高效的整车研发方式。本文即利用了某款仿真软件对该款整车进行动力性经济性计算分析,以支持技术可行性分析中的传动系匹配方案,最终做好该轻型载货汽车动力匹配设计工作。

2、同级别车

首先,对同级别车型的动力总成匹配状况进行调查,收集相关资料,主要竞品信息统计如表1:

从上表以及结合市场输入信息得出,同级别车型搭载的发动机以2.5L和2.8L为主,兼有2.0L、2.2L、2.4L及3.0L等发动机。其中2.8L为黄金排量,变速箱以手动档5MT为主,占据市场份额最大。

同级别车型整备质量一般集中在1500-1820kg,同级别车型比扭矩集中在70-100N·m/t,比功率集中在25-40kW/t。标杆车型整备质量在同级别车型中处于中等水平,比扭矩处于偏低水平,比功率处于偏低水平。

3、动力匹配

根据公司产品规划,初步可选择的动力总成有2.8L+6MT、2.0CTI+6MT及2.7CTI+6MT三款。

3.1 动力总成布置

3.1.1 动力总成布置位置

运用CATIA软件对上述三款动力总成进行空间布置分析,最终三款发动机曲轴中心线与飞轮挡板交点在整车上的坐标及发动机曲轴中心线与水平面夹角如表2。

3.1.2 动力总成布置问题

3.1.2. 1 2.8L+6MT动力总成布置

此款动力总成布置主要问题有发动机油底壳与转向器干涉,需要修改油底壳;增压器出气管需改为朝前,发动机进气歧管需改为朝前。布置问题较少,需要修改的有三处,修改工作量不大。

3.1.2. 2 2.0CTI+6MT动力总成布置

此款动力总成布置主要问题有发动机油底壳与转向器干涉,需要修改油底壳;DPF与车身前围板干涉,需要修改;风扇与散热器的最小距离为47mm,距离偏小,需调整散热器位置;发动机右侧张紧轮与风扇护风罩最小距离为4mm,距离太小,需修改张紧轮;变速箱与DPF最小距离为20mm,距离太小,需修改DPF;进气接口需修改为朝前,排气口需修改朝后等。布置问题较多,需要修改的有七处,修改工作量较大。

3.1.2. 3 2.7CTI+6MT动力总成布置

此款动力总成布置主要问题有发动机油底壳与转向器干涉,需要修改油底壳;发动机风扇与水箱距离近,不满足设计要求,需要修改发动机位置,或加长前悬移动水箱位置:发动机机油滤清器与转向器干涉,需要修改机油滤清器位置;增压器进气口需改为朝前,排气口方向需改为朝后等。布置问题较多,需要修改的有五处,修改工作量较大,且上述第二处问题点因不考虑加长前悬方案而无可行性。

综合以上,从布置可行性方面分析,搭载2.7CTI+6MT动力总成因前悬无法加长而不可行,其余两款发动机布置均可行,相关布置问题需进一步确认;其中,搭载2.8L+6MT动力总成修改量最小,建议优先选择。

3.2 匹配性能分析

3.2.1 车辆基本参数

文中的仿真车型为轻型载货车,其基本参数如表3所示。

3.2.2 仿真模型建立

根据车辆传动系统、总体结构利用某款软件建立整车仿真模型,如图9所示,该模型主要由以下模块组成:车辆模块(Vehicle)、发动机模块(Engine)、离合器模块(Clutch)、变速器模块(GearBox)、主减速器模块(SingleRatio)等,各模块之间用机械连接和数据总线连接。

3.2.3 滑行目标阻力

经分析,拟开发整车的道路滑行动力性(满载)和经济性(空载)阻力目标曲线如下:

3.2.4 传动系匹配

根据仿真模型,设定使用的轮胎型号相同等,计算三款柴油机动力总成匹配不同的后桥主减速比的动力性经济性数据,以标杆车型试验值为基准,将每组动力总成中的较优传动系匹配方案选出,分别从起步换档加速、直接档加速、最高档加速、最高车速、最高档等速油耗及NEDC综合油耗六个方面进行数据对比,形成如下对比表:

综合以上分析得出,上述所匹配的三款动力总成表5柴油车辆第二阶段油耗限值NEDC综合油耗均满足GB20997-2007《轻型商用车辆燃料消耗量限值》;与标杆车试验值相比,三款动力总成中的动力性基本能达到标杆车水平,最高档等速油耗优于标杆车,但NEDC综合油耗均差于标杆车;为了达到标杆综合油耗目标,建议要严格控制整车重量和滑行阻力,同时优化发动机怠速油耗和燃油消耗率。

3.3 成本和重量

根据数据对比,动力总成成本高低顺序分别为2.8L+6MT<2.0CTI+6MT<2.7CTI+6MT;而动力总成重量大小顺序分别为2.0CTI+6MT<2.8L+6MT<2.7CTI+6MT。

建议:中低端市场以成本为主,可匹配2.8L+6MT;高端市场以动力性与排放为主,可匹配2.7 CTI+6MT,但同时要考虑前悬加长方案可行。

4、结论

通过以上综合分析,建议该载货汽车优先匹配2.8L+6MT动力总成,在正向数据设计时同时考虑发舱能布置其它两款发动机的可行性,做好发舱通用化设计工作。匹配2.8L+6MT动力总成,若偏向经济性,建议后桥主减速比可选择3.273。

本文介绍了某整车动力匹配设计分析研究的思路,同时利用某软件建立了整车仿真模型,可匹配不同动力总车以及后桥主减速比等进行整车性能计算分析研究,能很好地指导某款车型平台化开发,同时为后续变型产品开发节约了成本和缩短了研发周期等。

参考文献

[1]余志生《汽车理论》机械工业出版社2000.

[2]林学东《汽车动力匹配技术》中国水利水电出版社2010.1

整车分析 篇8

安全、耐久、经济是对汽车轮胎的基本要求, 其中安全尤为重要。近年以来, 随着道路质量的提高和高速公路的发展, 车辆的平均行驶速度有了很大提高, 但同时与轮胎安全相关的交通事故数量也呈上升趋势, 高速公路46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的, 仅爆胎一项就占事故总量的70%[1]。普通充气轮胎一旦遭到穿刺或发生爆胎, 车辆将会立即丧失机动性。为了改变这种状况, 安全轮技术越来越受到轮胎工业的重视。目前常见的安全车轮结构主要有以下三种形式:无充气TWEEL车轮[2,3]、无充气蜂窝结构轮胎[4]和弹性车轮[5,6]。

机械弹性车轮是一种特殊的弹性车轮, 它打破了传统车轮和轮胎的界线, 将车轮与轮胎集成于一体。它采用机械结构与橡胶的弹性取代传统充气结构的弹性, 由于采用无充气机械弹性结构, 这种车轮理论上不存在现有充气轮胎爆胎、弹伤和爆损等问题, 所以它更全面地符合战术车辆的安全性要求。笔者对弹性车轮的研究尚处于初级阶段, 为避免试验期间造成财物损失和时间浪费, 有必要对弹性车轮与普通子午线轮胎进行平顺性对比分析。本文研究主要针对越野车, 所以机械弹性车轮选用与某型越野车匹配的265/70R16轮胎作为参照。

1 车轮系统构成及基本原理

1.1 机械弹性车轮系统构成

本机械弹性车轮是针对某型轮式特种车辆进行设计的, 以期替代现在使用的某型子午线充气轮胎[6]。

车轮的初步设计外形如图1所示, 车轮内部的弹性钢圈结构如图2所示。机械弹性车轮主要由行驶胶圈、弹性环、弹性环组合卡、轮毂、回位弹簧、销轴、铰链等构成, 结构如图1、图2所示。将12个弹性环组合卡等角度分布, 以将多根弹性环排列组合锁卡在一起, 在橡胶层和帘子布层内埋设预置硫化物形成弹性外轮。将轮毂置于弹性外轮中间, 用销轴将12个铰链组的一端径向安装在弹性外轮内侧的弹性环组合卡的销座上, 再用螺栓轴将12个铰链组的另一端安装在轮毂的螺栓孔上, 这样就基本构成了机械弹性车轮。车辆行驶过程中车身载重、地面冲击以及驱动和制动产生的转矩造成的铰链的弯曲, 可通过铰链3下端的回位弹簧回位。

由于此车轮的橡胶部分是实心的, 并且除橡胶外圈外其他均是金属结构, 因此它具有防爆胎特性与防弹性能。

1.2 机械弹性车轮基本原理

车轴传给轮毂的扭矩通过销轴、铰链组以力矩作用拉动弹性外轮做旋转滚动运动, 使车辆行驶。轮毂是依靠上部和两侧的铰链组的拉挂微悬于车轮外圈内的, 向地面方向有微量下沉, 轮毂下面的铰链组因不受力而呈微曲状, 弹性外轮上部因受到来自于轮毂的向地面的拉力, 使其有设定范畴内的适度的类椭圆的弹性变形, 弹性外轮的这种很小幅度的弹性变形, 使其接地处的受力面积依设定而远大于轮胎的接地面积, 以更有利于减小对地面及对接触面的压强。行驶胶圈的接地处的直线段与相延圆弧为其自适性的相切延形态, 与轮胎接地处受力时完全局部的变形形态存在本质的区别, 这使其滚动阻抗及其能耗远比轮胎要小很多, 即其机械效率远高于轮胎的机械效率。此车轮在装车行驶的滚动运动中, 各铰链组均从受拉力渐转至微曲不受力再至受拉力, 循环更替周而复始。因为轮毂在其任何瞬时均以微悬态悬于弹性外轮内, 来自路面不平度的颠簸只能为弹性外轮所承受, 并瞬时随其弹性变形与相应链组的瞬时弯曲所缓解, 与正常充气轮胎有着同样的缓冲隔振性能。

2 机械弹性车轮有限元分析

2.1 机械弹性车轮有限元模型

根据1.1节中机械弹性车轮的系统构成, 为了保证有限元模型尽可能真实地反映原结构的所有特性, 建立机械弹性车轮的有限元模型, 如图3、图4所示。其中, 弹簧环采用Beam4单元模拟, 弹性环组合卡采用MPC184刚性单元模拟, 以保证弹性环上各节点自由度的一致。有限元模型中各段轮辐采用MPC184刚性单元模拟。有限元模型中铰链的位置与图1和图2模型中铰链的位置及长度完全一致, 并通过耦合节点的方法保证铰链的旋转自由度与实际铰链相同。回位弹簧采用Combin14弹簧单元模拟, 轮毂则采用Solid45单元模拟。在建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性, 胎胶部分采用Solid185单元模拟, 胎胶接地部分网格应细化, 材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。

轮胎中的橡胶材料能够承受非常大的弹性变形, 其应力-应变关系表现出高度的非线性。Rivlin提出最通用的应变能函数如下[7]:

式中, W为应变能密度;Cijk为Rivlin系数;I1、I2、I3分别为第1、第2、第3Green应变不变量。

Mooney-Rivlin方程[7]给出了一种简单的应力-应变关系曲线, 这是一种广泛采用的模式。其表达式如下:

式中, C10、C01为Rivlin系数, 均为正定常数。

对于大多数橡胶而言, 在应变为150%以内时可得到合理的近似。通过下列经验公式便可获得C10、C01这两个系数:

式中, E为材料的弹性模量[8], E=9.61MPa。

经过计算C10=1.2813MPa;C01=0.3203MPa。

2.2 机械弹性车轮有限元分析结果

根据车轮的实际受力情况, 分别得出机械弹性车轮和子午线轮胎的径向刚度、侧向刚度和纵向刚度[9], 如表1所示。从表1中可以看出机械弹性车轮的侧向刚度、纵向刚度和径向刚度均比子午线轮胎的大。

N/mm

3 整车平顺性仿真对比

本文利用ADAMS对机械弹性车轮进行建模, 将有限元仿真结果的各向刚度代入ADAMS自带的轮胎模型中进行修改, 从而得到弹性车轮与子午线轮胎模型, 最后建立整车模型, 分别分析了基于机械弹性车轮的整车仿真结果和普通子午线轮胎车轮的整车仿真结果, 比较了两种车轮下的整车平顺性。设定整车在B级路面上以60km/h的速度行驶。将基于机械弹性车轮的整车质心与基于普通子午线轮胎的整车质心的平顺性结果进行对比, 得出X轴方向 (纵向) 、Y轴方向 (侧向) 、Z轴方向 (径向) 的加速度曲线如图5和图6所示。

利用ADAMS后处理的快速傅里叶变换 (FFT) 功能将各个方向的加速度曲线转变成加速度功率谱密度曲线, 然后得到如图7和图8所示的曲线。从图中可以看出:基于机械弹性车轮的整车水平X、Y方向加速度功率谱密度的峰值分别出现在4.5Hz和12Hz位置附近, 避开了0.5~2Hz的人体对振动频率敏感的范围[10];基于子午线轮胎的整车水平X、Y方向加速度功率谱密度的峰值分别出现在3.6Hz和11.5Hz附近位置, 同样避开了0.5~2Hz的人体对振动频率敏感的范围。从图7和图8可以看出, 基于机械弹性车轮的整车垂直Z方向加速度功率谱密度的峰值出现在1Hz位置附近, 避开了4~12.5Hz的人体对振动频率敏感的范围。基于子午线轮胎的整车垂直Z方向加速度功率谱密度的峰值出现在2.58Hz位置附近, 避开了4~12.5Hz的人体对振动频率敏感的范围。

以上的分析表明, 机械弹性车轮在平顺性方面可以达到替代传统子午线轮胎的效果。根据ISO2631-1:1997 (E) 标准规定, 采用下式来得到各轴向的频率加权函数Wk (f) [10]:

根据式 (6) , 在ADAMS后处理中计算出各轴向的加权加速度均方根值, 计算结果如图9~图11所示。从图中可以读出各轴向在80Hz的加权加速度均方根值, 然后对其开平方, 即可得到各轴向的加权加速度均方根值axw、ayw、azw, 然后根据式 (7) 计算出总加权加速度均方根值av。其中, Ga (f) 为功率谱密度函数, aw为加权加速度均方根值。

以相同的方法, 可以计算出整车在车速为40km/h, 50km/h, 60km/h, 70km/h时的各轴向加权加速度均方根值和总加权加速度均方根值, 结果如表2和表3所示。

从表2、表3中可以看出: (1) 随着车速的提高, 加权加速度均方根值变大, 即整车的行驶平顺性随着车速的提高有所降低;不同车速下, 基于子午线轮胎的整车平顺性略优于基于机械弹性车轮的整车平顺性, 但是基于机械弹性车轮的整车满足普通轮胎的平顺性规律, 符合轮胎的特性。 (2) 由加权加速度均方根值和人的主观感觉可知:当加权加速度aw小于0.315m/s2时, 人体没有不舒适[10]。该整车无论是基于机械弹性的车轮还是子午线轮胎, 当车速低于60km/h时, 在B级路面上行驶时人体没有感觉不舒适。但是由于机械弹性车轮致力于提高整车的操纵稳定性, 所以在当整车基于机械弹性车轮以70km/h行驶时, 驾驶员座椅的振动响应略微超过限值, 人体有一些不舒服;而当整车基于子午线轮胎以70km/h行驶时, 驾驶员座椅的振动响应未超过限值, 人体没有感觉不舒适。即表明高速情况下, 基于机械弹性车轮的整车平顺性有待进行一步改进。

4 结语

车辆的支承、导向和操纵要通过轮胎与地面之间的相互作用来实现, 其作用性能影响着汽车整车的安全性。本文主要为了提高越野车辆的安全性能, 参照现有的充气轮胎, 提出了一种用于某型越野车辆的机械弹性车轮。通过基于机械弹性车轮与普通子午线轮胎的整车平顺性对比分析, 得出基于子午线轮胎的整车平顺性略优于基于机械弹性车轮的整车平顺性的结论, 这为机械弹性车轮的改进设计提供了理论指导。

参考文献

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整车厂DMS系统的SWOT分析 篇9

1 经销商管理系统DMS概述

DMS管理系统即是一套集整车销售 (Sale) , 配件供应 (Spare part) , 售后服务管理 (Service) 以及客户信息反馈功能 (Survey) 等4部分组成的一体化的管理系统解决方案。DMS管理系统的产生, 使得多功能一体化正成为经销商网点建议的发展趋势。要提高渠道的综合服务功能, 则有待渠道建设的一体化, 即对整车销售、维修服务、配件供应的全面整合。汽车制造企业的IT系统具有复杂度高的特点, 汽车本身是个大部件, 本身包括各种部件、种类繁多, 而且需求满足客户众多个性化的要求, 这样势必对IT系统提出从订单到生产计划、物料计划到销售、运输、售后维修、备件、服务等众多要求。DMS作为分销管理系统其重要性更高于一般的IT系统。现在行业内的缺乏通用型的系统, 一般的汽车企业均是使用自身体系的DMS系统并追加客制化的开发内容, 如东风日产使用联友系统, 东风裕隆使用的是台湾裕隆的Smart-DMS。

2 整车厂DMS系统的SWOT分析

SWOT分析法又称态势分析法, 它是由美国旧金山大学的管理学教授于20世纪80年代初提出来的, SWOT4个字母各代表了一个含义, 分别是:S (Strength) -优势、W (weakness) -劣势、O (Opportunity) -机会、T (Threat) 威胁。通过SWOT的分析, 将所研究对象的密切相关的各种主要优势、劣势、机会、威胁等通过调查列举出来, 并从系统角度来研究列举的内容, 从中得出一系列的结论。以下我们就通过SWOT法对汽车行业的DMS系统进行分析研究。

2.1 优势 (Strenth)

从汽车制造商的角度来看, DMS通过与企业内部各子系统 (计划、生产、财务、供应链管理) 的接口串接, 实现数据信息的一体化, 同时通过实时的数据交换和共享, 使经销商和整车厂的相关作业及时并透明化, 如与经销商共享终端的客户信息、车辆信息、品情信息等, 有效管理客户网络, 实现销售管理、政策调整、索赔、品情回馈、召回处理等日常工作的在线实时处理。

从经销商的角度来看, DMS提供了共享的实时数据信息, 使其可同步汽车制造商相关的政策及最新的车型、车价等信息, 可更好地为经销商提供一致化的服务。另一方面, 经销商可以以较低的成本甚至0成本获得DMS的使用权, 完善和提长自身的内部管理。

从消费者的角度来看, 由于DMS的全国通用性, 使其可在任意一家品牌授权经销商处获得一视同仁的服务, 获取车辆相关的信息, 并将使用过程的情况通过系统由经销商及时回馈给整车厂, 从而在未来获取更佳的相关服务。

2.2 劣势 (Weakness)

从汽车制造商的角度来看, DMS开发投入成本巨大, 并在使用过程中需不断地进行优化和需求的二次开发, 需专业的团队实施和维运, 后续的成本投入亦非常巨大。DMS后续带来的好处, 需要汽车厂家、经销商的持续努力方可显现, 在短期的成本收益来看, 投资DMS成本远大于收益。

从经销商的角度来看, 一般DMS每年厂家都会收取一定的维护费用, 这对经销商亦造成了一定的成本压力。同时DMS的日常终端数据维护工作量巨大, 经销商要花大量的人力、来保证系统数据的及时有效, 同时完善的DMS系统会将经销商整个的财务状况曝露于汽车制造商面前, 这是国内经销商极不愿意看到的情况。

2.3 机会 (Opportunity)

近几年随着IT技术的高速发展, 特别是Internet的迅猛发展, 技术层面的障碍已经逐步消除, DMS系统的上游与下游系统之间通过Internet进行连接相互协作, 整个DMS系统跨越了整车厂和经销商的边界, 向价值链的前端进行延伸。在整车厂占主导地位的前提下, 跨越公司边界并以整车厂为主要推动力量的DMS系统便有了成功实施的可能。

另外从国内汽车行业发展历程和趋势的分析来看, 汽车销售增值服务和销售服务领域将会是中国汽车行业未来发展的一个重点, 建立品牌为核心, 以客户需求为导向, 重视客户在被服务过程中的体验并在车辆整个生命周期内持续给予客户感动的个性化服务方式将成为国内汽车销售服务网络发展的趋势, 随着整车销售上竞争的日常激烈, 未来经销商利润的重要来源势必转向售后服务, 由此必将促使整车厂加强售后服务的品牌建设和对销售服务渠道的管理, 引入DMS来整合整车厂与其经销商的资源和信息, 并把这些信息以一定的方式在整个销售、服务渠道共享, 最大程度的发挥价值链的竞争力, 进而形成两方共赢的局面。

2.4 威胁 (Threat)

DMS系统解决的一个重大问题就是数据输入一次就能在整个业务链上共享, DMS系统设计之初便是取代经销商/服务厂原先各种不同的管理系统, 让整车厂销售业务和售后服务业务在统一的系统平台上无疑集成协同动作, 避免在新旧两套系统中查询、录入数据, 否则, 系统不仅没有给经销商带来便利反而使工作更为繁琐, 应用的效果必然大打折扣。但现实的情况是:经销商和服务厂对DMS系统有相当的戒心, 一方面, 由于DMS系统实现业务链上的信息共享, 经销商担心会把自己的商业机密泄漏给其他竞争对手;另一方面, 对不遵守整车厂销售、服务标准和编造材料骗取索赔费用的经销商来说, DMS系统必然影响它们的短期利益, 这也造成了部分经销商除了使用DMS系统应付整车厂外, 自身使用其它业务系统来录入最真实的数据。这就造成了的数据与实际的业务数据脱节的情况, 不能充分发挥DMS系统的优势。

3 结语

以信息化带动工业化一直是我国的发展模式, 随着互联网和电子商务的蓬勃发展, 汽车企业对应用信息技术改善业务运作越来越重视, 亦必然会投入大量的人力、物力、财务进行信息化建设。

本文对整车厂D M S进行了详细的SWOT的分析, 阐述了DMS在汽车行业应用的重要性, 借助DMS这个跨越整车厂和经销商的系统工具, 使整车厂与代理商在统一的信息平台上运作, 充分享受信息共享带来的便利。

参考文献

[1]沈浩.上海通过汽车公司经销商管理系统研究.复旦大学硕士学位论文, 2008, 第6页

整车分析 篇10

汽车生产企业面对瞬息万变的市场, 生产能力能否弹性地依据市场波动进行快速调整, 显得至关重要。汽车行业过去采用的大批量单车种专用线的生产模式, 已不太适应当前发展的要求。多品种兼容性共用线生产方式, 越来越多地应用在汽车生产中, 尤其对于汽车焊装生产如何实现柔性化, 更是汽车柔性化生产的关键。为降低制造成本, 汽车共线兼容性生产成为大多数汽车企业发展的趋势, 如何共线生产且不降低生产效率, 成为整车制造企业首要解决的问题。

对新款车型A在青岛车身、涂装和总装3大车间输送通过性分析, 根据现场调查干涉点、输送路线轨迹仿形、A车型数模在输送设备载体上的支撑位置、交接点对位问题探讨, 找出输送系统兼容性A生产改造点, 保证输送设备兼容A和现有生产车型。

二、输送系统通过可行性分析

一款新车型引进新的生产线, 需要考虑输送通过性、制造工艺、工艺设备及生产线、工艺装备、质量控制、管理信息、物流配送等, 本文主要分析满足其他要求的情况下, 讨论输送通过可行性分析。讨论通过可行性分析, 需要先分析3大车间的输送路线以及工艺要求确定是否满足通过性要求的最大尺寸, 再分析A白车身和整车尺寸, 最后确定A能否满足通过性。

1.3大车间输送和工艺通过的最大尺寸

图1中, 焊装车间影响输送通过性尺寸因素包括叉式移栽机升降机、调整线工艺、调整线升降机、BDC输送路线;涂装车间影响输送通过性尺寸因素包括吊具积放时间距、前处理槽体、电泳槽体、IMC烘炉室体、滑橇积放时间距、升降机、交接点设备等等;总装车间影响输送通过性尺寸因素包括总装滑橇积放间距、滑板间距、吊具积放间距等。3大车间通过性最大尺寸见表1。

由表1输送通过性最大尺寸4600 mm, 其实最大通过性尺寸还需要考虑白车身在输送载体 (台车、吊具、滑橇、滑板等) 上的支撑位置有关, 需要通过输送仿形确定是否满足通过性要求, 这部分在后文详细分析。

2. A白车身和整车尺寸

通过数模测绘, A白车身总长4085 mm, 裙边宽度1386 mm, 满足通过尺寸要求。

三、新车型通过设备载体上的位置以及输送路线干涉性分析

新车型在原有生产线上兼容生产, 在通过尺寸满足要求的情况下, 需要对新车型与现有车型数模对比, 并根据经验, 首先要确定新车型在输送载体上的定位销孔位置, 确定A在输送载体上的支撑位置, 然后把新车型放在各个输送载体上, 沿3大车间输送路线, 查找干涉点, 确定改造方案是否可行, 逐步优化新车型在各个载体的存放位置。

1. 新车型输送改造原则

改造要以现场实际输送路线、实际刚平台、实际立柱位置为主, 不能相信旧图纸在避免影响现有车型的基础上, 改造的项目尽量少, 改造规模尽量小;改造尽量不占用生产时间, 改造周期尽量短;改造应该尽量不影响生产;车型通过性是一个整体的系统, 改造也必须考虑到输送系统中的任何一台设备;计算、控制改造的经济成本;改造要注重人机工程, 注意可维护性。

2. 新车型A与现有生产车型数模对比分析

底盘的结构决定了白车身在输送系统设备载体上的定位位置和支撑位置关系, 也决定了白车身在输送过程中是否干涉问题, 所以底盘数模的研究对输送系统设备改造起到至关重要的地位, 决定改造工作量问题。

对比底盘尺寸, 新车型A与现有车型B定位销孔间距都是630 mm, 首先考虑在输送载体上定位沿用老车型的定位销, 在新车型A与现有车型定位销孔位置共线的情况下, 基本和原有车型B位置一致, 这样改造的工作量减小, 所以可以把改造的大方向确定下来。

对比裙边尺寸, 新车型裙边间距为1400 mm, 老车型裙边间距为1380 mm, 新车型裙边加宽20 mm, 只需要更改需要支撑裙边位置的支撑垫就可以满足要求了。

3. 输送路线干涉分析及改造

在确定总体改造方案的情况下, 需要将新车型A放在各个输送载体上, 沿输送路线, 查找沿途干涉点并确定改造方案。

(1) 焊装车间通过性分析。在台车上的位置:新车型可以利用原有车型定位销, 后支撑也可以利用原车型的后支撑, 但是后支撑需要增加内导向, 如图2示。

在焊装线下线升降机干涉分析。焊装线下线后, 白车身进入下线交接点, 图3中, 新车型在焊装线下线点处与叉式移栽机升降机的位置关系。由图3可见, 新车型与升降机不干涉, 满足通过条件;但由于新车型裙边宽度变大, 所以侧顶机上, 支撑新车型的聚氨酯块需要加宽。

在调整线上、下线升降机及CPC调整线上干涉分析。BDC白车身台车经过升降机进入调整线, 在有调整线下线升降机进入BDC平台库区, 由表1可以知道在调整线上、线升降机及CPC链条上不存在干涉。

BDC输送路线干涉分析。白车身由调整下线升降机进入BDC平台, 由图4, 新车型在台车上沿BDC输送路线输送过程中, 查找可能存在的干涉点, 并进行轨迹仿形, 发现与输送路线不干涉。

(2) 涂装车间通过性分析。输送设备多而复杂, 而且还要考虑工艺前处理段槽体、电泳段槽体、IMC室体的通过性问题;因此对于涂装车间我们要对前处理吊具、前处理吊具防漂钩、前处理和电泳槽体是否干涉、IMC室体是否干涉、滑橇等进行分析。

交接点设备改造分析。涂装交接点改造分析, 一方面要分析支撑位置关系, 避免支撑不到B裙边, 另一个方面要分析重心位置关系, 防止在交接点翻车。

前文提到新车型裙边加宽20 mm, 因此交接点支持裙边的设备支撑需要加宽20 mm, 同时兼容原有车型;为防止新车型在交接点翻车, 首先通过数模确定新车型重心的位置, 其次确定新车型重心位置位于前后支撑点之间 (图5) 。

在涂装吊具上的支撑位置及干涉分析。车身输送来的台车白车身经过涂装交接点设备交接到涂装吊具上, 新车型在吊具上的位置需要进行验证, 涂装吊具积放间距4902 mm, 新车型总长4085 mm, 而且新车型与原有车型支撑位置基本一致, 故在吊具积放时不存在干涉的情况, 由新车型在吊具上的支持位置关系, 可以确定在吊具上的位置不需要改动, 就可以满足通过性要求。

在前处理和电泳槽体吊具白车身位置关系。吊具白车型在前处理和电泳槽体是通过积放链输送的, 由于白车身在吊具上车头和车尾部都在吊具支撑架以外, 所以需要进行轨迹仿形, 确定与槽体是否干涉;由仿形轨迹 (图6) , 可以确定新车型在通过前处理和电泳槽体时, 和槽体不存在干涉问题, 满足通过性要求。

在前处理和电泳槽体吊具白车身位置关系。在电泳下线, 吊具白车身经交接点交接到滑橇上, 需要确定白车身在滑橇上支撑是否满足要求。在滑橇上, 新车型可以利用原有车型的定位销和后支撑;由于滑橇长度为4800 mm, 所以在滑橇上积放时也不存在干涉问题。

在IMC链烘炉室体内滑橇白车身与室体位置关系。电泳后车滑橇白车身经过IMC链进入烘炉内, 在烘炉内需要进行轨迹仿形, 确定新车型在烘炉室体是否干涉, 轨迹仿形后确定不干涉。

(3) 总装车间通过性分析。总装车间输送通过问题, 主要包括新车型在滑橇上支撑位置及积放位置关系、内饰线滑板上支撑位置、总装吊具支撑位置及积放位置关系。

新车型在总装滑橇上支撑位置关系。涂装过来的滑橇白车身, 经交接点设备装运到总装滑橇上, 由新车型在滑橇上的支持位置关系, 可知新车型可以使用老车型的前定位销和后支撑;由于总装滑橇长度4800 mm, 所以新车型在滑橇上积放时不存在干涉问题。

新车型在总装内饰滑板上支撑位置关系。白车身经内饰线上线点交接点由滑橇转接到滑板上, 新车型在滑板上可以利用原有支撑, 满足通过性要求。

新车型在总装吊具上支撑位置关系。内饰线下线升降机将白车身由滑板转接到吊具上, 发现新车型裙边落在吊具支撑块的边缘上, 所以支撑块需要进行改造;吊具在积放链储存区积放间距5200 mm, 满足积放要求。

(4) 改造工作汇总。由新车型通过设备载体上的位置以及输送路线干涉性分析可知, 需要对表2所列设备进行改造。

四、总结

描述了一款新车型与原有车型共线生产通过性改造方案分析过程, 利用新车型数模在输送设备载体的位置关系和白车身在各个交接点上的位置关系, 并在通过性分析的基础上, 确定改造点及改造兼容方案, 通过这样的分析过程, 可以大大缩短设备改造周期, 并减少设备工作量, 并为产品设计人员提供设计依据。

整车辐射发射的EMC仿真 篇11

（东风汽车有限公司 东风商用车技术中心，武汉 430056）

1 背景

1.1 汽车电磁兼容（EMC）的重要性

随着汽车电子技术的发展，以及人们对汽车的安全性、功能性和舒适性的要求越来越高，相应的汽车内电子设备的比例出现了革命性地提高，电子设备的复杂度也发生了根本性的变化，从而使得汽车电磁兼容问题变得非常复杂。汽车电磁兼容问题是国际汽车业界公认的技术难题，而它又是考核汽车性能的一项重要指标，即有相应的汽车EMC国际和国家标准来评估汽车EMC性能。故针对汽车流动性的特点，研究汽车电磁兼容问题以提高汽车安全性和可靠性，并保证汽车不影响周围设备的正常工作，已成为当前非常迫切和重要的研究课题。

1.2 整车EMC开发流程

1.2.1 整车EMC开发介入时机

整车在开发过程中，EMC开发介入的时机对成本以及可采取的整改措施有着非常大的影响。如图1所示，横轴为整车开发各个阶段，纵轴为对应的EMC开发成本和可采取的整改措施的曲线。

汽车良好的电磁兼容特性来自好的系统设计，对于电磁兼容问题考虑的越早,解决问题所能采取的措施就越多，相应的成本也越低。例如在产品的概念设计阶段，设计者在部件、接地、布线和匹配方面都可以进行电磁兼容的设计，可以选择最适合产品特性并且成本最低廉的方法。而到了产品推向市场之后，往往只能在匹配方面做改动，且整改的成本将很高。

1.2.2 整车EMC开发流程

如图2为一个整车EMC开发流程，首先根据目标市场，EMC法规标准及积累的实践经验进行整车EMC需求分析，然后一方面将分析得到的EMC需求用于整车结构设计中，包括网络拓扑设计、部件布局设计、布线设计和接地设计；另一方面将EMC需求进行电磁兼容指标分配，即将EMC需求分配给各个零部件，包括零部件测试项目设计和EMC指标分配，并在此基础上制定零部件EMC测试计划并审核，审核通过后，执行零部件EMC测试并审核测试报告，所有零部件EMC测试报告通过后就可装车进入整车EMC测试流程。在整车进入EMC实验室进行认证测试前，要进行整车EMC预测试，即在非暗室条件下，用近场测试方法定性分析整车EMC性能，在低成本下进行EMC测试及整改，预测试通过后进行整车认证测试可大大提高认证测试通过率。

1.2.3 整车EMC仿真的引入

在整车EMC的开发流程中，零部件装车前必须通过零部件EMC认证测试，但是并不表示这些零部件装车后，整车能够通过标准测试。故后续还是会进行大量的EMC测试及整改，这样会给整车研发成本和研发周期带来较大的压力。随着CAD技术的发展，EMC仿真技术也越来越多应用于整车EMC开发过程中，即在整车测试之前引入整车EMC仿真，尽早发现问题进行整改，大大节约了整车研发成本和开发周期。故根据产品研发的生命周期,一个更加理想和完整的整车EMC开发流程可以归纳为设计→仿真→测试→整改4个步骤。

整车辐射发射的EMC仿真是汽车电磁兼容性研究的一个很重要也是相当有难度的一个环节，本文就是基于此背景下，在整车研发阶段引入EMC仿真，并结合过往车型的EMC测试数据和记录进行深入分析，就可以在汽车设计早期发现绝大多数EMC问题，为企业减少成本和时间。

2 汽车EMC仿真软件

2.1 数值计算方法

EMC仿真软件的核心就是其数值计算模块。针对介质中电磁场、电磁波等传播规律的描述一般比较复杂，目前在电磁兼容领域普遍采用的是数值分析法进行模拟。随着计算电磁学的不断发展,产生了很多种基于Maxwell方程组的数值求解方法：时域有限差分法（FDTD）、有限元法（FEM），矩量法（MOM）、传输线矩阵法（TLM）、局部源等效电路法（PEEC）等。这些方法是按照计算尺寸的不同、时域和频域，积分和微分等分类标准进行划分。

2.2 仿真软件的选择

目前市场上出现了很多种电磁兼容仿真软件,这些软件大都应用了一种或几种数值计算方法。由于算法的针对性,并没有一种软件能够解决所有的电磁场问题。

针对汽车电磁兼容应用的特殊性,仿真软件需要具备以下能力:计算全三维电磁问题;求解涵盖AM到GPS波段的各种类型天线（鞭天线，风窗玻璃天线，GPS天线等）；传输线法计算各类线束，包括单芯、双绞、同轴等各种线缆间的串扰和信号完整性问题；三维电磁场与传输线的耦合;能够考虑复杂车身结构以及多种类型的介质；具备多种干扰源；符合ISO,CISPR标准的测试模型；电路模拟分析;复杂负载的设计和编辑能力。

本文根据以上要求，结合汽车电磁兼容的特点，选择了目前市场上适用于汽车电磁兼容仿真的主流仿真软件EMCStudio。

2.3 EMCStudio仿真软件介绍

EMCStudio是由格鲁吉亚EMCOS公司专为汽车电磁兼容开发，EMCOS的前身是第比利斯大学电磁研究室。目前使用EMCStudio的整车厂有奥迪、大众、三菱、日产、雷诺等。核心算法：矩量法、传输线法、等效源法、电路分析、物理光学法。其最大优势在于很好地将矩量法、传输线法和电路分析结合在一起，一次运行就能完成包含车身和复杂线束的电磁干扰计算。其功能特性简要描述如下：

1）计算模块:完全依照ISO、CISPR对汽车EMC的测试要求进行建模。具有抗扰分析、骚扰分析、串扰分析、大电流注入（BCI）、虚拟平台以及电路分析等多个计算模块,针对性很强。

嘉善旅游资源独特、文化形态丰富。从20世纪90年代开始，嘉善依托得天独厚的区位地理优势和资源特点，坚持政府主导战略，嘉善文化旅游走出了一条以西塘“古镇旅游“为突破口，发挥“水乡、古镇、田园”文化特色，主动融入“大上海旅游圈”发展之路，成为县域旅游经济的典范。可以借西塘古镇的知名度和共享旅游市场人群，通过文化嫁接和转换，把田歌文化元素植入西塘旅游中，在古镇以及周边启动开发出以田歌为背景的旅游项目，通过西塘旅游来推动田歌文化传播和发展。

2）前处理:便捷的几何建模,支持多种CAD数据格式导入。对于CAE分析而言,模型的网格化往往占据前处理50%以上的工作,网格划分的质量直接关系到计算结果的准确性。

3）后处理:计算结果显示相对简单,但接口对用户完全开放。使用者可以自行编辑数据形成各种类型的报告。

4）诊断功能:提供类似于计算机编程语言的诊断调试功能,准确而直观的告知使用者模型发生错误的具体位置,方便纠错。

5）线束工具:对于汽车电磁兼容而言,线束的建模和分析占据着极为重要的地位。EMCStudio除了支持主流线束数据格式（KBL，XML，STEP）的导入以外,还可以自行建立和编辑线束数据。

综上所述，EMCStudio针对性很强,完全符合汽车电磁环境的建模和计算。且其混合算法大大方便了用户的计算过程。故EMCStudio仿真软件是进行汽车电磁兼容问题仿真分析的一款非常实用的软件。

3 多级联合EMC仿真方法

汽车电子的EMC问题具有区别于其他电子产品的特点，其覆盖范围十分广泛，从电路到PCB、子系统、直至整车系统。虽然EMC仿真技术在无线射频、消费电子等领域具有一定的应用基础，但是由于汽车电子自身的特点，整车级的汽车电子系统EMC分析需要从电路到整车系统的多级联合EMC仿真，具体流程如图3所示。

3.1 干扰源模型建立

产生辐射发射的干扰源一般是车辆上的电子控制部件和其执行器，整车上包括多个辐射干扰源。干扰源模型可以通过电路或PCB仿真获得，也可以通过零部件试验测量，以试验结果作为干扰源模型输入，如图 4（b）所示。

3.2 线束的网络模型

在仿真分析中，各电子部件之间的互联线缆需要被离散为传输线的网络模型，进而进行求解。在此模型中，每个电子部件是网络上的干扰源设备或负载设备，如图4（c）所示。线缆本身作为传输线，在仿真分析中，需要求解传输线上的自身电流分布，以及传输线之间的线间耦合、传输线与车身金属之间的感应电磁场耦合等等。

3.3 车身的网格模型

由于电磁波的特殊属性，EMC仿真中只需要建立车身金属部分的模型，一般可以由三维设计图导入EMC仿真工具中，经过有技巧的模型简化处理而得到。考虑到车载器件的工作频率以及电流分布的趋肤效应，车身的网格一般是不需要考虑金属厚度的几何面模型，这种模型可以大大的节约仿真分析计算的时间。

3.4 仿真求解

建立上述的模型之后，就可以对干扰源、互联线束、车身等效模型，进行多级联合仿真求解。使用电路仿真方法（如PSpice、PEEC）求解干扰源端噪声大小，使用传输线仿真方法（如TLM）求解线缆电流分布，使用全波仿真方法（如MoM、FDTD）求解串扰及车身金属上的电流分布。一旦求解出源端噪声、线缆电流分布、车身电流分布，即可计算出车辆表面上任意位置的辐射发射大小以及感应电流分布等等，具体如图 4（d）所示。

4 车辆辐射发射仿真

4.1 问题描述

根据GB14023:2011的要求，整车辐射发射考量的是在距离车辆10 m处，车辆上的电子电气部件对外传播的电磁辐射量值。测量方位至少应该包括驾驶员侧和副驾驶侧。为了进行分析验证，本文对驾驶室内的部件造成的辐射发射进行仿真，如图5所示。

4.2 整车模型

从整车设计的CATIA图纸中提取车身模型导入仿真工具中，为了简化分析时间，仅保留车身金属部分，因为非金属部分对电磁干扰的影响非常小，这样可以提高计算速度。导入模型的金属部分是有厚度的，而由于趋肤效应，电流只会在金属的表层分布，因此可以把车身模型简化为无厚度的金属表面。同时，为了模拟实际测试场地信息，还应建立地表面模型，即无限大理想导电平面，而车辆应该置于地面上的合理高度。

车身金属表面必须离散为网格，仿真计算要求解的是每个网格上的电流分布，网格划分的大小由仿真所关注的频率λ决定，一般为网格大小为λ/10，即网格的尺寸不能超过关注的频率的十分之一波长。

经过上述步骤，最终形成的车身离散网格模型如图6所示。

4.3 线束模型

驾驶室内包含若干个EE部件，但由经验和理论分析可知，辐射发射较大的部件主要为部件A和B，其中部件A位于仪表板下方，部件B位于驾驶员座椅下方。二者的线缆合成一股车身线束，通过连接器与底盘线束对插，两个部件均采用双线制供电。

选取可能包含较大干扰的线束端口，以实车线束布置作为计算路径，在仿真软件中建立线束分析模型，此线束模型中包含了多根硬线。再依据λ/10原则，把线缆按照传输线理论进行离散，进而形成传输线网络模型，部件A和部件B简化为网络模型上的一个节点。

4.4 干扰源模型

干扰源模型通过电路/PCB仿真的方法来建立，部件A的源模型建立如图8所示。将PCB导入仿真工具并提取可能产生干扰的关键电路，离散为PEEC网格模型。通过模型计算环绕ECU的封闭表面上的电磁场分布，即惠更斯等效的表面电流分布，这些等效电流将会耦合到ECU周围的电缆中。计算中应该考虑车身因素，ECU应该放置在距离金属地面8 cm处，这也相当于在真实汽车上的情况。

4.5 模型求解

将上述整车、线缆、源的模型进行多级协同仿真，使用MoM方法求解线缆和车身金属表面的电流分布，如图9所示。

所有的串扰、反射、散射等电磁传播作用都会在仿真中得到计算。只要获得了线缆和车身金属表面的电流分布（这个分布是频率的函数），就可以求解出该频率下任意位置的电磁场大小。如图10所示。

4.6 结果分析

10 m处的辐射发射仿真结果如图11、12所示，图11a代表垂直极化结果、图12a代表水平极化结果。在实际测试中，仅激活驾驶室内的EE部件，将测量得到的结果(图11b，图12b)跟仿真结果进行对比验证。分析结果表明，EMC仿真较好的预测了整车辐射发射的趋势。EMC仿真和实测结果的定量对比如表1所示。

表1 仿真与实测结果对比

5 结论

本文首先介绍了整车EMC仿真课题的背景，然后介绍了汽车EMC仿真软件，并在此基础上研究了一种整车发射的EMC仿真方法，即多级联合EMC仿真方法，深入分析了其仿真流程和原理，并结合一个仿真实例验证了该仿真方法很好的预测了整车辐射发射的趋势。故该多级联合EMC仿真方法可用于整车EMC设计阶段，尽早发现EMC问题并进行整改，以免把风险留到后面进行EMC测试及整改，从而大大降低成本和研发周期。

［1］GB14023-2011，车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车外接收机的限值和测量方法［S］.

［2］EMC Studio Manual，Version 4.1［C］，EMCoS，2008.

［3］S.Frei，R.Jobava;Coupling of Inhomogeneous Fields into an Automotive Cable Harness with Arbitrary Terminations［C］，14th International Zurich Symposium on EMC；Zurich，2001.

整车分析 篇12

一、大铲湾港区开展整车进口业务的优势

(一) 区位优势

大铲湾位于珠江入海口东岸、珠三角湾区的核心位置, 紧邻深圳宝安国际机场、宝安中心区、前海合作区, 与已开通的沿江高速、宝安大道、107国道以及未来的深 (圳) 中 (山) 通道紧密相连, 扼守珠江东西岸的桥头堡要地, 是深圳打造湾区经济的重要战略发展区域, 并且能够借助前海深港现代合作区和蛇口-前海自贸区的政策优势, 吸引人流、物流、资金流和信息流, 发展汽车物流与贸易服务。

(二) 水深优势

大铲湾港区的水深条件在华南港口中具有天然优势, 也优于现有的广州港南沙和新沙汽车码头, 可靠泊世界上最大的汽车滚装船。已建成的一期码头深水岸线和陆域资源经简单改造后即可利用, 是深圳港最有条件、最适合开展滚装汽车业务的港区。

(三) 资源优势

大铲湾港区不但有较为富裕的深水岸线和陆域资源, 而且港区周边已聚集有一定规模的汽车4S店, 远期还有二期等水陆域资源可以开发利用, 是深圳港最有条件开展汽车滚装物流业务的港区。

(四) 政策优势

深圳的皇岗口岸是我国陆路整车进口口岸, 随着汽车滚装运输的发展, 皇岗口岸的汽车进口量大幅萎缩。2015年1月26日, 深圳市政府经由广东省政府上报的关于“深圳 (皇岗) 汽车整车进口口岸延伸至大铲湾海运港区”的申请得到国务院的批复 (国办函[2015]9号) , 大铲湾港区具备整车进口口岸资质;11月28日, 大铲湾整车进口口岸通过国家验收。

(五) 产业优势

深圳市有比亚迪、五洲龙、陆地方舟等汽车企业, 在外贸出口和国内沿海滚装运输市场也有较大的需求。我国沿海及长江最大的汽车滚装船公司---中外运长航滚装物流公司的总部亦位于深圳。

综上分析, 大铲湾港区独特的优势使其可与广东其它汽车码头差异化发展, 具有良好的市场前景。

二、大铲湾港区汽车进口量预测

从功能定位角度, 大铲湾整车进口口岸以外贸整车滚装进口为主, 考虑未来市场适应性和发展前景, 远期兼顾外贸出口和国内沿海滚装运输。

(一) 国内外贸汽车进口量预测

2011-2014年我国外贸汽车进口年均增速15.1%, 年均增加15.3万辆。从外贸整车进口市场发展趋势看, 我国汽车产业整体进入平稳发展期, 进口增速将放缓, 预计年均增速8-10%左右, 根据我国外贸进口汽车与国内汽车产销量的相关关系, 预测2020年和2025年我国外贸汽车进口量分别为240万辆和320万辆。

(二) 广东口岸外贸汽车进口量预测

广东口岸是全国三大汽车进口口岸之一, 年商品车进口量占比约25%, 2012年广东口岸进口汽车约29万辆, 同比增长14.4%, 2014年前11个月汽车进口量超过30万辆, 进口需求旺盛。随着南沙与大铲湾整车进口口岸的运营, 以及广深港腹地 (广东、福建、广西、江西、湖南、湖北、四川、云南、贵州等省区) GDP约占全国近40%的巨大经济实力, 保守估计广东口岸外贸进口份额将达到30%, 2020年和2025年汽车进口量分别为55万辆和80万辆。

(三) 大铲湾港区汽车进口量预测

未来广东外贸整车口岸将以广州港西沙、南沙和深圳港大铲湾港区滚装码头三家为主, 三家码头竞争力相当, 预测2020年和2025年, 大铲湾港区汽车滚装外贸进口量分别为15万辆和25万辆, 2025年后还将保持增长趋势。

三、大铲湾港区整车进口业务发展方向

汽车产业涉及范围广, 从汽车制造到汽车物流和销售服务, 已经日益成为一个效益巨大的产业链条, 对城市经济的发展具有举足轻重的影响。

如何结合现有的港区资源, 充分利用汽车口岸带来的发展契机, 挖掘相关产业链上的商业机会, 打造综合性、国际化的国际汽车贸易创新基地, 是近期大铲湾人不断思索的课题。我们提出打造5大汽车产业中心的思考方向。

(一) 汽车及其零配件国际贸易与物流中心

除整车进口外, 在进口汽车行业中, 零配件是一个重要的利润中心。2014年中国汽车维修协会披露了18种常见车型的“整车配件零整比”, 系数最高的为1273%, 最低的为272%。系数为1273%的车型意味着如果更换所有配件, 所花的费用可以买12辆新车。因此, 大铲湾可依托汽车口岸, 做大汽车及其零配件进口基础贸易, 建立一套完善的汽车及其配件进口贸易的物流体系, 发展汽车及其零配件国际贸易, 为进口汽车提供一站式服务。

(二) 汽车交易中心

大铲湾港区内目前已建有世界名车博览中心 (一期) , 未来依托汽车口岸, 打造一个综合性汽车交易中心, 针对汽车行业特点设计并建造专业的会展场馆, 重点强化高端化、小众型的发展路线, 使大铲湾港区成为国内豪华汽车的集散中心, 吸引更多的进口汽车4S店、平行进口汽车、新能源及智能汽车的展示销售中心入驻, 向汽车产业链高端发展, 并利用前海合作区开放的政策平台、金融服务及平行进口汽车试点优势, 抢占国内平行汽车进口贸易的市场先机。

(三) 第三方集中的维修与售后服务中心

大铲湾港区内可以规划建设第三方维修与售后服务中心, 挖掘汽车后市场的金矿。根据中信证券研究部提供的资料显示, 目前中国已拥有超1亿辆汽车保有量, 预计有望达到4亿辆量级。经测算, 平均每辆车每年维修、保养、保险等后市场的支出可达5000-10000元, 因此汽车后市场具有万亿级容量。另一方面, 未来市场上平行进口汽车的占有率会有所提高, 而平行进口汽车的维修与售后服务将是消费者最为关心的, 因此, 大铲湾港区可针对平行进口汽车设立专业的维修与售后服务中心, 打造汽车全生命服务平台, 延伸汽车销售企业业务。

(四) 汽车金融服务中心

汽车金融市场空间广阔, 市场提升空间大。目前, 世界上主要成熟市场的汽车金融渗透率均在50%以上, 而中国渗透率则仅为15%, 远低于主要成熟市场。对于中国的消费者来说, 有超过80%的用户有贷款购车的意愿, 有近70%的用户愿意超前消费购车, 而融资租赁公司正在萌芽期, 公众认知并不强烈。随着汽车保险快速发展, 产品标准化程度高, 网上投保较国内传统的保险销售模式属于近几年新兴的渠道类型, 在保险市场中占比仅10%, O2O电商模式可降低比价成本, 有望促进其快速发展。因此, 大铲湾可大力发展汽车供应链金融业务, 打通从汽车厂家到消费者的资金链, 助推汽车产业的蓬勃发展。

(五) 新能源汽车展示及智能+节能创意园区

新能源汽车是国家能源战略中的重要一环, 2014年, 国家密集出台了一系列鼓励新能源汽车产业发展的政策。大铲湾港区可抓住汽车产业革命性的发展机遇, 建立智能+节能创意园区, 打造新能源汽车的展示、交易、研发示范区, 并引入新能源研发机构、互联网企业等。园区内展示的新能源汽车不仅含括进口的特斯拉到国产的比亚迪、奇瑞EQ等, 还包括新能源的物流车、铲车等, 并为参观者提供试驾、充电等体验活动。深圳市限牌后, 每年有2万的新能源汽车的指标, 通过园区展示引导消费者购买新能源汽车的消费行为、培养新能源汽车的消费习惯。

四、展望

当前, 中国已成为世界第三大汽车制造国和世界第二大汽车消费市场, 我国汽车产业的总趋势还将持续发展, 在未来的10-15年仍然会有10%-15%的增长。我国港口汽车滚装运输吞吐量势必也将持续保持增长。

大铲湾港区拥有良好的泊位条件和集运能力, 整车进口口岸业务的开通, 一方面将促进码头业务的发展, 另一方面, 以整车进口口岸和码头为依托, 拓展汽车产业链 (包括整车进出口贸易、报关、检测、展示交易、汽车零配件、融资租赁等) , 立足深圳, 建设华南地区汽车整车及零部件进出口最便捷的通道和集散地, 成为辐射华南乃至全国的汽车进出口商贸中心。大铲湾港区将会乘势而上, 有望成为国内整车进口口岸的标杆。

摘要：大铲湾作为前海合作区的战略辐射区域, 取得汽车整车进口资质, 是其得天独厚的区位优势所决定的, 是改善深圳进出口贸易局面、促进区域经济发展的需要, 也符合国家当前扩大进口、增强内需的要求。大铲湾整车进口口岸现已通过国家验收, 文章探讨了大铲湾港区开展整车进口业务的发展方向, 为大铲湾实现港口业务多元化、延伸港口产业链、拓展发展空间提供新思路。

关键词：大铲湾,整车进口,汽车产业

参考文献

[1]国务院发展研究中心产业经济研究部、中国汽车工程学会、大众汽车集团 (中国) 编著.中国汽车产业发展报告 (2015) [M].北京:社会科学文献出版社, 2015.