电动1家供需信息系统
现在,真的很想探讨这个话题。为啥为啥有些汽车零配件看上去简单,设计出来却如此难呢?
那正文开始啦,各路大神来发言~~
汽车车灯
多少人以为只应该一个灯泡(以及LED),一个反光碗(或者有人都不清楚还有反光碗更不要提底下的光学面了),再加一个灯罩就完事了!
每一次被问工作时,答曰:汽车车灯设计。然后对方就一脸嫌弃:一个灯有哪些好设计的…
前灯主要由面罩、饰框组、光源系统、底座组成。
面罩就是灯光最外边的那种透明罩子,看着就像个畸形的脸盆似的,并无什么非常的地方,然而并没有看到的这么简单。
面罩分为彩色和双色面罩。
单色面罩较为简洁,然而考虑到内滑块或者斜顶和近光灯对配光的苛刻要求,一般采取单色面罩的前灯Z向开口都非常大,外观可能就不是如此美观(如上两张图你会偏爱哪一款)。而且认真看,在这种地方有一些细线——滑块线,当然为了减少滑块线对外观的妨碍,需要在外部做一些特征使滑块线变得不是如此显著。可不可以不用内滑块或者斜顶?好吧,如果造型不改的话如此灯具末端靠近翼子板的四边区域如何出模?靠近引擎盖的地方的缩水如何导致?
双色面罩可以防止滑块线的外形问题,造型尽量美观一些。然而前灯面罩的双色模可不是如此容易做的,国内做的好的没有几家,因为模具大并且复杂、加工效率还高。
另外,面罩外部还要喷一层漆,即所谓的PC-,防止损坏。内侧根据用户规定是否喷防雾涂层。设计面罩的之后也必须考量工艺,不好的设计会造成於漆,滑漆灯外观问题。此外还必须考量模流,不好的设计会造成流痕,而流痕这种东西即使用预测也或许探讨的出。
最后,lastbutnotleast,胶腿的设计也很重要。什么是胶腿,面罩和顶盖是借助胶粘在一起的,底座上为胶槽。下图中LENS即面罩,base即底座,也叫。这里即使设计不合理,会造成气密问题,那么整个灯就废掉了。此外,选用的胶的特点也很重要。
饰框和内套。饰框主要起装饰作用,将外部结构遮挡其他。
呃。。。看来你们都清楚车灯不好搞,那就不用再掰扯了,下一个~
雨刮器
在这些之后刮水器都是个摆设零件,但是在整车中,这个小小的零件算的上是最难设计的零件之一。
为什么这样说呢?首先雨刮器可以归类为车身部件中的A类零件。那么哪些事A类零件?简单点说,就是汽车安全行车的必要零组件,它的性能是需要依照国家强行法规规定来配备的。
举个实例,老的国家标准要求,雨刮器需要在120英里每小时的时速下稳定工作,眼下,这一标准提高到160公里每小时,在这一时速下要确保雨刮器无法紧密的贴合挡风玻璃,并且回水长度满足法规规定,仅这一项试验要求的差异,就会迫使整个雨刮器系统必须再次设计。
其次,雨刮器平台的互相影响参数最多。一般来说,至于刮水器性能的参数通常有三个:攻角、俯角以及刮臂压力,这三个参数相辅相成,改变其中的一个都会造成其它两个的差异,继而引发刮刷效果的下降。
第三,雨刮器的加装位置位于底盘硬点区域,这直接造成了安装空间和加装结构的不可变。一般来说,避震塔到前围档板之间的距离为整车硬点,这个距离决定的是整车的系统。所以,我们发现这些模块化的系统,其实这个位置都是固定的,比如说大众的MQB。
那么问题就来了,在这个不可变的区域内放置一套运动的四连杆机构,还要考量到运动干涉、系统原本的性能、洗涤器喷水效果。难度可想而知。
挡风玻璃及侧窗玻璃
挡风玻璃和侧窗玻璃同样也有被你们忽略关注的零件之一,大家对它的关注恐怕就是在贴膜的之后才会想起吧。不过,在整车的零组件里,挡风玻璃或者侧窗玻璃同样是关乎安全的A类零件。在设计过程中,侧窗玻璃是整个窗户系统设计的基准,只有确认了侧窗玻璃的曲率或者面积,才可以由此向下设计玻璃导槽、举窗电机、车门门锁等等零件。
如果侧窗玻璃曲率或者体积在外形阶段没有第一时间确认的话,那么期待工程师的就是整个窗户返工重来。挡风玻璃同样是前部的设计基准,其曲率决定了刮水器、A柱、流水槽的结构设计。
此外,挡风玻璃的曲率也会被生产工艺牢牢限制,同时,挡风玻璃还是外形面,这就因而挡风玻璃的设计一不小心就会夹在后面能够脱身。所以也大大提高了挡风玻璃的设计难度。
保险杠
普通消费者对保险杠的思维,可能还停留在这就是一块塑料壳。对,我们就是如此任性,车上全是金属壳。对于设计人员,一个前保险杠,可能是最复杂的外饰件之一了。首先是,周边环境复杂,对口件太多。引擎盖啊,挡泥板啊,轮胎包络啊,各种灯啊,水箱位置啊,防撞梁啊,脱钩啊,雷达啊,AEB啊等等。
成为一个产品设计汪,你真在专心致志地做数据,开闭件工程师跑回来,你这儿这里圆角倒得有弊端,导致视觉间隙很大,得改一下。你一看这么大一个锅,也不敢独自背啊,卧槽,这圆角特么是A面上的圆角,我能改么,你找Style吧(造型设计师打了个喷嚏)。
开闭件工程师一看,吆喝,放大招啊,好啊,找造型去。这边刚走,轮胎工程师又来了,刚才把轮胎包络重新做了一下,变大一点,你这儿这里的卡扣和紧固点距离包络的空隙不够安全值,都得改……你一看把刚和的水全吐轮胎工程师身上了,大哥,不带这样玩的,你了解工作量有很大吗?轮胎工程师表示没办法,专家给的新算法,更准确。这个似乎无法推了,怎么办,我水还没用完呢。你把轮胎包络先发给我吧,我说说。已经转给你了,你看看邮箱,你滚!那边轮胎工程师刚走,冷却系统的项目师又来了,你预感到一层暗黑气息轮罩了你的办公桌三尺范围之内。忙哈,我今天又算了一下进风面积,你这儿这里做的结构把进风口挡住了,不便于水箱散热,格栅这里应该做一下调整……
此时你脑子里只有调整调整两个字在循环,心里想着特么你两个字我B面结构还要再次做了。正在此时,电器工程师跑回来拍了一下你的手臂,露出迷之微笑,上面决定了,高配车型要安装AEB系统,格栅这里这里结构必须修改,还有提高一个低配时装饰用的装饰盖。唉,你如何打人啊,打人是不对,啊啊啊啊……大家都走了,你又开始一个人忙碌,把工程修改梳理梳理吧,一晃太阳西斜,快下班了,你的情绪顿时明亮了出来。你站上去伸了扭动,活动活动筋骨。这时,电脑右下角传来一声魔性的短信提醒声,你大叫一声不好,然而为时已晚。来自造型设计师的邮件,就五个字:面用以前的。
你以为完了,可以神游天国了,怎么可能,CAE工程师救活了你。您还不能走啊,分析结果显示,你这里的结构太硬了,不便于行人保护;之后你这儿的结构又太软了,不利于低速碰撞。你先把这两个难题解决了再走吧。你上班了,但是今天还得再次战斗。这就是一个保险杠产品项目师的日常。
保险杠从外观上看,没什么,确实是一个塑料外壳,但是其B面结构的设计十分复杂,各种对手件的集成设计,还有法规项的界定,卡扣形式的选择,都是必须慢慢去抠接口,做布置,挑战其它系统,也对其他平台作出各类妥协的结果。除了某些之外,考虑模具的影响,浇口的布置,各种接口的实现,又得对现有结构进行改进。考虑涂装的妨碍,又要按照工厂的涂装线规划,机器人的素质,对产品作出更改。装配线,运输悬链之类,都会对产品的设计形成影响,设计一点都不简单。
仪表盘
仪表板和保险杠一样,因为布置在其上的接口多,各种键盘,仪表,电器件等等,接口设计非常复杂。为了追求良好的触摸质感,制造工艺复杂,搪塑啊,吸塑啊,发泡啊,都会给设计增添困难。
储物盒的布置,你得放的小各种东西吧,你还得考虑人机工程,大部分人能伸手够得着吧。仪表的事业不能遮盖,还得遮光放炫目,以免驾驶员看不清仪表上的指针数字。仪表板还不能太高吧,以免遮挡驾驶员的视线。和门护板,玻璃,中控的间隙你得控制吧,不然不美观。车内VOC得考虑吧,你看对门奔驰都由于这个被质疑,我们三线小自主,得学着点啊,材料不能乱用,选个味道好点的。
以仪表板副驾驶布置副驾驶气囊那个区域,算是仪表板上难设计的一个典型。大家都清楚,气囊是布置在仪表板后面的,所以当见到撞击事件时,气囊在加速度的作用下经过传感器引爆,把这个区域的仪表板炸裂,然后气囊充气鼓起,对乘员形成保护。所以,这个区域的仪表板长度必须精确控制,厚了不行,炸不开啊。所以这个区域通常会做加剧减薄处理,有些做到零点几毫米。但是做薄呢,又回带来外观问题。为什么呢,PP材料对厚度差异非常脆弱,这个区域厚度的突变,往往会造成相当显著的缩影,而仪表板通常是要腐蚀皮纹的,皮纹对于缩影这种弊端是起放大作用的,所以会特别显著。
还没完,产品出来了进行气囊爆破试验,炸裂的仪表板碎片,也要控制,不能太大,重量要控制,以免爆炸后飞出伤及乘员。如果不合格怎么办,回来改结构,再预测,再试验,到合格为止。
三角区域外观配件
在汽车项目领域,只要是有三个零件结合的地方,都会被工程师们称之为死亡三角。
其中最典型的区域就是A柱和窗台线之间的三角区域。那么它为什么被公认难啃的设计之一呢?
要表明这个难题,我们首先要了解一个叫公差的东西,任何部件的生产和安装都存在着一个合理的公差范围,对于单一零件而言,零点几毫米的公差波动是觉得合理的。不过,当几个零件同时在一个狭小的区域实现匹配的之后,公差波动都会在这个区域发生公差累积的状况。
也就是说,这个零件重量在正常范围内跑偏了零点几毫米,另外一个零件也在正常范围内跑偏了零点几毫米,但是当他们匹配在一起的之后,这些正常的公差值都会表现为一个偏差值,继而导致外观质量并且是性能方面的缺陷。
以车门三角区为例,在这个区域内的部件包含外后视镜盖板、车门密封条、窗框、玻璃导槽、窗框加强板、窗框亮条等几个零件。这几乎是整辆车辆上零组件搭接最密集的地方,所以也有最容易发生公差累积的位置。所以,在设计终了后来,这个位置还必须进行数论的间隙段差匹配,同样,也是触一发而动背部的设计使得大大提高了难度。
活塞环
虽然看到也就是几片圆环,却占据了整机35%的摩擦功,50%左右的机油耗问题与之相关,直接接触上千度的燃烧火焰,承担了25%-40%的的活塞散热通道,密封了峰值爆发压力超过100个大温度的燃烧室,而你只应该支付几听可乐的钱就可以拥有一缸副,但是即使它失效了,客户必须支付1万-2万人民币以上进行大修以及3万-6万人民币进行动力总成更换。
中国入流的汽车企业的钢制活塞环的材料99%由中国钢铁线材供应商提供。全球4-5家供应商基本占据了中国的主要活塞环的制造。在这个长度只有1-2mm的钢带上,我们实现了各种加工形貌造型,20多种塑料/非金属基体,使用了热处理、电镀、PVD/PCVD、等离子金属喷涂等一系列的科技,目前最先进的涂层历经24万公里和壳体的损伤,平均磨损量仅有0.0008-0.001mm,而且无法以年均数千万片的体量保证品质稳定一致,平均PPM低于10。
基于三维的模拟工具可以预测在各个内燃机工况下,活塞环体在360度的变形和动态扭转形貌,从而计算出摩擦功/机油耗/漏气量等一系列的数据。在微观尺度下计算u级的外周形貌变化对于油膜形态及其摩擦区域的差别和制约,同时也有透明缸套试验+荧光高速摄影和浮动缸套试验进行验证,复杂的工序也表现出了它设计的难度系数。
活塞环有气环和油环之分,气环位于活塞的第一环和第二环,某些轻型柴油机因为其工作载荷较大,为了能更好的对高温气体起到密封的功效,有时还具有第三道气环。但针对汽油机和小型柴油机来说,两道气环的设计已经满足密封的规定,故不应该第三道气环。最以下的一道活塞环是油环,其功用是对汽缸壁润滑和阻碍机油进入燃烧室。
它的锈蚀或损毁会造成发动机工作不正常,特别是窜机油的几率增大。如果一台使用时间很长的车辆,在机油加注正常的状况下尾气冒蓝烟,很有肯能就是活塞环发生了难题。此时即使排查其他部件没有疑问一直烧机油的话,就得将缸盖打开更换新的活塞环了。
密封条
哪天你看到如何我的车怎么不用力摔关不上门,怎么开门声音是啪的一声,而不是彭的一声?
哪天你看到你的车怎么开始漏水了,后备箱一开启里面可以养鱼了……
哪天你看到玻璃怎么升降过程如此慢,还有点乱七八糟的晃动,甚至卡住……
哪天你看到开车呼呼的风噪大到你只能听音乐……
哪天你看到你的车窗上被塞满了小卡片,而中间的豪华车却是夹在车窗玻璃上……
这一切,密封条都逃脱不了干系!
内行人看车先看车门,而看车门重点还在密封条上。可惜的是,国内这方面设计能力太缺乏,明明很重要的一个零部件,可从上到下都不加强,各种压缩成本……
中国也缺乏这方面的人才,缺到哪些地步呢?网上某人说,一个三流主机厂的半吊子密封条产品项目师都被猎头推荐到北京一家一流外企设计公司去了,外企HR说他英文不过关,人家说:没关系,我们可以放宽规定……不要求你英语……
翼子板
翼子板才是最可怕的零件,大学的之后有门课叫做《互换性与几何测量技术》,里面讲的最多的就是公差与配合,最难的也就两个部件轴和孔的配合。
直到TM出现翼子板,才明白其实一个零件可以和这摩多零件配合,发动机喷管、车尾灯总成、前保险杠、车轮和车门,一不小心就从公差变成误差了(自动流泪);我已经清楚为何有些人买房的之后先买好皮尺去4S店测量翼子板各个位置的间隙去看厂家的做工怎么样。
计算公差就算了,翼子板上也有诸多造型要求的纹路;蓝色箭头与车侧窗玻璃形成的beltline;蓝色箭头与OTR外板产生的line;也有车前黄色箭头标识的车门line…每次模型固定前,设计师、工程师和制造科技人员都会围绕翼子板有一场口水战。
车载电控单元
车载的电控单元是看不见摸不着的一段3MB大小的代码。车载控制器和发动机配套的就是发动机控制器(ECU);和变速箱配套的就是变速箱控制器(TCU);和混动配套的有混动中央控制器(HCU),电机控制器(MCU),电池控制器(BMS);也有车身控制器(VCU),ESP……
在汽车全面电控化的现在,控制器就是各种子平台的大脑,连悬架可能都有独立的控制器。而缺乏某个关键控制器汽车配件包装设计,你的车也就和刷ROM挂掉的电脑一样,板砖一个……
虽然大多控制器都很小巧,且藏在发动机舱,后备箱以及其它内饰板以下,故障率极低,所以通常客户可能依然都不会接触到,甚至不会意识到它们的存在。可以看见的也只不过是一个塑料外壳,不清楚上面有哪些,知道的人大多以为这只不过是块电路板,也不清楚这个可能是整车设计最难和最贵的部分。
成本最高和设计最复杂的,还不是车载控制器软件原本,而是你根本看不到的刷写在ROM里的控制工具代码。一个控制器的电路软件成本或许只有上百美刀。一个复杂控制器装载的硬件,比如发动机和变速箱控制器的硬件,5兆字节不到,但是从头开发的话应该:①在美国成熟的技术条件下汽车配件包装设计,一个数十人的有相关丰富经验的科技团队。②三至三年甚至更久的时间产出第一版量产软件,然后再用一个更久的周期使工具成熟。③轻松上亿人民币的开发成本,而要一个软件真正成熟,经过多年的版本更迭研发成本轻松超过十亿级别。
这一切只为产出大约3MB的代码。
然而,很多车载平台的自动化都伴随着极为廉价和复杂的控制系统设计,比如从手动变速箱到自动变速箱,又例如手动驾驶。其中成本的降低绝对不仅仅一个几千上万块的盒子以及几个摄像头雷达而已,只不过通常消费者看不到罢了。
其他回答1
设计出来复杂的零件绝不会看上去简单。设计出来复杂无非以下几点:1,机构复杂;2,公差、互换性等规定高;3,零件结构受限且工作条件恶劣;4,需要妥协的零件、即在设计上要考量诸多原因,需要寻求一个绝佳平衡点。
比如:活塞环,活塞环又比如油环和气环,活塞环不能太紧、否则将减少摩擦、造成过多的发动机功率浪费、太松也不行、起不到密封作用。油环还同时起到辅助润滑作用、润滑油其实也是一定的冷却作用。通常活塞环还会设计切口、切口要留出布置、防止串气或导致烧机油,活塞环切口设计很关键、有效减少泵油是避免烧机油的关键。
比如:燃烧室。燃烧室看上去很简洁、实际上很讲求。设计巧妙的燃烧室无法使混合气混合过于充分,能形成涡流或滚流来帮助快速混合。根据公式推测,燃烧室面积大小还涉及到压缩比,随着技术演进,现目前的压缩比可以做到越来越大,但是过大的压缩比是很危险的,一旦压缩比过大、容易导致爆炸、对发动机产生攻击。
也有众多很多类似的零件:例如同步环、同步环是换挡的关键零件、虽然并非看似简单的一个带齿的圆环而已。再比如涡轮增压技术的关键部件:涡轮里面所使用的电机,涡轮工作时电压高达十几二十万转,如此高的转速是必须一个极其精密的轴承、且润滑要做得多好、这是一项很神奇有趣的技术。
汽车上有成千上万个零件、若是一个汽车迷甚至机械迷、就会看到每一个零件都有自己精彩的故事。
其他回答2
这还真是个不错的难题。然而以我简陋的常识储备,回答出来可能不怎样到点子上。
个人觉得有三方面应该说明一下:
首先,汽车零组件的设计研发流程决定了其合作性的研发体系。越大的零部件,越是会与其它零部件出现干涉、配合、共同工作的零组件,其研发流程必须考量的内容越多,当然也就越复杂(例如翼子板、气囊)。而完全独立的开发,也是在给出界限条件的基础上自行负责外部结构等,最后推动用途性能,最简单的或许就是一个尺寸要求而已(例如变速箱内的油毡),这种相对还是简单一些。
与安全相关的零组件、强制性认证检测零组件(这两个概念有一些差别,请留意),如无非常,多数还会有相关的法规规定,且要涉及到可靠性验证。从设计和验证上,多数必须涵盖CAE、疲劳试验等,复杂程度有所提高。
个人觉得,一般零组件的设计难度:传动/刹车/转向系>车身≥电控系统>附件。这个判定做不得准,只是皮毛感觉而已。
以上仅讨论设计难度(有无参照、有无限制),但不讨论实现难度(制造流程)。
综合我个人的知道,认为气囊系统()是非常复杂的一个产品。以驾驶位气囊系统(DAB)举例:
涉及到的主要物料包括金属件(罩盖)、织物(气囊)、化学品(炸药)、金属(壳体)等;
需涉及化学加工(注塑、涂装、裁切缝合、组装;冲压、焊接)、化学(炸药配比)、电学(响应曲线)等;
安全件,且有A面,还需结构设计、仿真、实车碰撞实测等多项内容;
如果形成方向盘总装件,则还包含塑料骨架、发泡框体、皮革包覆、缝合等多种加工方法。
以上的环节,从设计研发到制造步骤,包含多个领域,整体来讲绝不简洁,细节就不多说了。