2.3 汽车总体设计中的辩证关系
在进行汽车总体设计工作时,通常要注意处理好以下几种关系:
1.局部与整体的关系
在进行汽车总体设计时,必然要涉及汽车各主要部件的结构参数,这是因为各子系统(各主要部件)虽然受总系统(整机或机组)的制约,但各子系统也要对总系统发生反作用,局部与整体各参数的散布关系如图2-4所示。
例如:发动机的类型、数量和布置方法对车辆形态有很大影响,为车辆提高功率、减轻重量、缩小尺寸创造了必要条件。
图2-4 局部与整体的散布关系
发动机是V型还是直列,是立式还是卧式,是水冷还是风冷,都影响着车辆的总体布置、形状和尺寸。发动机在车辆上的位置、数量及其布置方法也影响车辆的形状、功率、重量、尺寸等参数。
对于电传动和静液压传动,由于各部件之间无机械联系,各部件间用导线或管道(软管)连接,因此可以根据需要进行改变,从而给车辆的总体布置带来极大的灵活性和方便性,各种工作部件可以远程操纵,方便实行自动控制和遥控。上述这些优点,使车辆的形状可以更流线形化,同时也满足车辆的各种主要使用性能,如牵引附着性、通过性、经济性。
2.主要矛盾与次要矛盾的关系
在选择方案时需要考虑的问题错综复杂,各种矛盾相互交叉。在此种情况下,要寻求一个最佳方案往往是困难的,为此必须抓住其主要矛盾,解决其主要问题,满足其主要要求,以求得到一个令人满意的解答,其关系如图2-5所示。
图2-5 主次矛盾关系图
例如:对越野车提出的最主要的性能要求是越野通过性,所以有的汽车制造厂家为抓住这个主要矛盾,打破了吨位限制的框框,对1t级的轻型军用越野车也采用了四轴驱动的8×8型方案。
3.特殊与一般的关系
统计现有资料和对国外样车数据进行分析,这在选择新设计车辆的参数时无疑是有用和必要的。但这毕竟只是一种辅助手段,仅可作为考虑问题时的参考,不能作为决策中的决定因素。每个国家都存在着自己独特的技术和经济条件,如生产和工艺条件、原料、半成品和燃料的价格水平、劳动力费用、公路网发展水平等。各国都会根据自己的条件来确定最佳的设计参数,如发动机功率和传动系统参数等,而本国的最佳参数未必就适合其他国家。统计分析仅为了使本国生产的车辆有竞争能力并能向其他国家出口。例如:一些国外汽车公司为了考虑本国和出口产品输入国多种多样的条件,通常为每种车型提供了发动机功率和传动系统参数各不相同的系列产品。
在美国,由于公路条件好,要求汽车加速性能好、速度高,这样既能保证交通安全,又能缩短运输时间,解决公路交通流量的问题,因此,近30年来其发动机的功率一直在不断提高。目前,美国汽车的最高车速远远超过欧洲的汽车,而且美国汽车的单位功率也大于同一载重量的欧洲汽车。
4.定性分析与定量计算的关系
在选择车辆设计参数时,以往都是根据统计资料进行定性分析,然后根据经验判断,最后作出主观决策。如此选择的最佳参数,由于缺少有说服力的科学论据,因而很难说是真正的最佳参数。
例如:对于矿用自卸车的轴数选择,是采用双轴、三轴还是四轴,按常识判断,似乎三轴车多了一根轴,其重量和成本应该都比双轴车高。其实按照定量计算,在对具有相同载重量的双轴自卸车与三轴自卸车的自重进行比较后得出:双轴车的自重比三轴车的自重平均高约20%。这主要是出自结构上的考虑,特别是车桥、轮胎、车架和车厢的重量都比较大,致使双轴车的整备质量很高。与三轴车相比,在运输效率相同时,双轴车的油耗较高。由于矿用车的造价与自重形成一定的比例关系,故双轴车的造价比三轴车平均高20%,尽管后者多一根车轴。
在选择车辆的总体设计参数时,尽管定性分析还是完全必要的,但作为一种比较科学的方法,应尽量采用定量计算与定性分析相结合的方法。
5.技术与经济的关系
汽车系统工程作为一种科学方法,其最主要的环节就在于正确处理整车与各主要总成间的关系,使得汽车的技术性能最令人满意,并且成本最低。技术与经济的关系如图2-6所示,汽车系统分析的核心内容已由单纯技术领域跨越到技术经济领域了。
图2-6 技术与经济的关系
在通常情况下,某一个参数往往与整车的很多性能有关,而且它的影响有时是起相反作用的。例如:提高发动机单位功率可以提高平均车速或汽车的动力性能,但却增加了油耗,即降低了汽车的燃料经济性。一正一反,这就很难对单位功率的大小作出选择,故在此种情况下,就有必要对各种参数值进行技术经济分析,并算出在此参数值下的汽车单位运输成本。与最低成本相对应的参数值就可认为是最佳参数。
要点
这种将技术与经济相结合的原则,就是选择汽车设计参数时所必须遵循的原则。
本章要点
汽车总体设计是汽车各部件组合匹配的总体设计,它是汽车设计的总指挥,汽车的布置设计在产品开发各个环节起着关键性作用,布置的是否妥当,功能要求是否发挥,它的细节与整车有着密切的关系,直接影响到汽车的结构、性能及其使用、维修、寿命和使用经济性,所以总体设计在汽车的设计中显得十分重要。