汽车设计论文范文

汽车设计论文范文第1篇

关键词：汽车车身；汽车安全；汽车动力

汽车工业飞速发展，越来越多的人对汽车的追求不仅仅停留在速度方面了，对外观的要求也越来越高。汽车车身技术是汽车制造的重要组成部分。车身造型设计是将科学和艺术相结合的工作。在科学方面包括了流体学，人机工程等学科。本次困论文主要介绍车身造型对安全和动力的影响。

绪论

1.汽车的诞生加速了人类文明的进程，汽车是现代科技的重要载体之一，是衡量一个国际科技水平和经济水平重要的指标之一。汽车车身是汽车的四大组成部分之一，也是我们了解汽车的第一步。现在的汽车领域更新换代速度越来越快，汽车换代又在很大程度上是车身的更新。车声设计不仅仅是美学，同样包括了空气动力学、环境学、材料和化工等众多学科。随着人类生活水平的提高和科技的发展，汽车车身设计朝着虚拟化、个性化、人性化和绿色安全方向发展。

2.国外汽车行业起步早，水平高。在国外车身设计是被极为重视的一个环节。车身是保护乘客重要的部分。科学的设计可以极大地提高安全性能。汽车行业在经历了马车型、箱型汽车后步入了流线型汽车时代。随着空气动力学的发展，人们了解到车速的提升不仅仅是增加动力这么简单。流线型车身将空气阻力因素从0.5降到了0.3以下，这意味着能节省14%的燃油，空气阻力每降低百分之十燃油节省百分之七左右。然而车身的设计师减小空气阻力因素的重要手段。石油危机爆发以来，油耗成了普通百姓选择车辆的一个重要参考数据，为了达到节油减排的目的，汽车生产商基本都是采用减小整车质量来达到目的，这样一来轻质合金材料和复合材料在优化车身方面将得到极大应用。宝马高端轿车正在大量采用碳纤维材料，来减轻整车质量和提高车身硬度。

3.汽车车身设计对安全也有极大影响，这是影响现代人买车的重要参考数据之一。IIHS在安全性报告中的数据表明，其2011年进行了相关数据统计，以上牌行驶1-3年的乘用车为样本统计，大型车平均每100万台车中发生严重事故造成的死亡人数为24人，而同样本中的微型车和小型车的死亡人数则为65人。同时IIHS也给出了2000年时候的数据统计，可以发现，车辆安全性带来的好处是非常明显的，无论是大型车还是小型微型车，相比十年前发生事故的死亡率明显降低，但是尺寸不同车辆之间的死亡率依旧有明显的差异。此外，IIHS以及E-NCAP的碰撞测试数据也可以看出，大型车普遍碰撞表现更好，而小型车则相对较差，在引入小面积重叠碰撞试验甚至很多时候小型、微型车的得分实在惨不忍睹，这也是我们可以从公开数据中看到的。这样看来车身的大小会对安全有极大影响。车身不管厚薄只要满足工艺和性能要求的前提下，车身越轻越好，即可以降低油耗还可以减少成本。如某系车的前翼子板也是采用非金属材料，但性能标准即能达到使用要求又降低成本。汽车发展至今最大的问题不是汽车越重越安全，而是汽车重量既轻又安全。汽车加重100KG很简单，但是要减少100KG所依靠的就是汽车精尖制造工艺和技术，不过不管是车子的厚度还是大小对车辆安全的影响都不是最大的，最大的还要算是车身所用材料。以前的高强度钢板，拉延强度虽高于低碳钢板，但是延伸率只有后者的50%，所以只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达420N/mm2，是普通低碳钢板的2～3倍，深拉延性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。到2000年，其用量已上升到50%左右。含磷高强度冷轧钢板：含磷高强度冷轧钢板主要用于轿车外板、车门、顶盖和行李箱盖升板，也可用于载货汽车驾驶室的冲压件。主要特点为：具有较高强度，比普通冷轧钢板高15%～25%；良好的强度和塑性平衡，即随着强度的增加，伸长率和应变硬化指数下降甚微；具有良好的耐腐蚀性，比普通冷轧钢板提高20%；具有良好的点焊性能；与汽车钢板相比，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成熟。德国大众公司的新型奥迪A2型轿车，由于采用了全铝车身骨架和外板结构，使其总质量减少了135kg，比传统钢材料车身减轻了43%，使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奥迪A8通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件，车身零件数量从50个减至29个，车身框架完全闭合。这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了60%，还比同类车型的钢制车身车重减少50%。又因为所有的铝合金都可以回收再生利用。当然还有比之更好的还有纤维材料。高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料（CFRP），因其质量小，而且具有高强度、高刚性，有良好的耐蠕变与耐腐蚀性，因而是很有前途的汽车用轻量化材料。碳纤维复合材料在汽车上的应用，美国开展的最好。

4.通过这篇论文，我们可以知道车身对安全和动力方面的些许影响，也能了解些许关于车身设计方面的知识。了解到车身不仅仅是一堆钢材，更是艺术和科学的结晶

参考文献：

[1]吴亚良著，《现代轿车车身设计》，上海科学技术出版社，1999年3月

[2]郭竹亭主编《轿车车身设计》，吉林科学技术出版社2000年10月第一版

[3]龚微寒主编《轿车现代设计制造》，人民交通出版社，2001年9月

汽车设计论文范文第2篇

(1)汽车标志的概念。

“标志”也叫“标识”，它具有沟通交流和传递信息的作用，而且比语言和文字的表达作用更加直接、有力，所以标识被广泛应用。车标也是商标，是树立汽车品牌形象的核心部分。车标一般都是由文字符号、图形和不同的色彩组合而成，这其中赋予了车标丰富的企业文化内涵和设计理念，它体现的是整个汽车企业的品牌形象。每一个车标都是一代传奇，一种身份，它体现着企业的竞争力，是历史的见证。

(2)汽车标志的起源。

自19世纪末汽车被发明以来，未过多久汽车标志就随之而诞生了。确切来说，汽车标志的诞生是在1889年，是由法国人路易斯开创的。由于有标志的汽车销售量远远超过没有标志的汽车，所以在以后的时间里，车标便迅速被开发了出来。到现在车标已经成为人们识别汽车种类最为重要的载体之一，它已经与汽车品牌紧密融合。车标随着历史的发展和科技的进步也在不断地改进和更新，以满足人们不断提升的审美需求。

2汽车标志设计理念

(1)车标设计的美学要求。

美学是一种科学，它主要在于探索自然界、人类社会和艺术领域的一般规律。汽车标志是人类发明创造的，那么它就要符合人类的审美规范并具有实用性。车标通过自身鲜明而形象化的外在特征，可以向人们传递出很多有价值的信息。一个好的车标可以让人们在欣赏过程中感受到它独特的气息和丰富的内涵，让人们意识到那不单单是品牌的宣扬，更是一种高品位的审美享受。

(2)车标设计的目标。

汽车标志并不是被用来高高在上地捧着的，它必须参与到塑造自身汽车品牌形象的过程中来，因此汽车标志在设计过程中要具备实用性、形象性、清晰性和意象性。实用性是指车标的的识别和传递信息的功能，消费者对汽车的印象好坏跟标志的实用性有很大的关系。绝大部分进口高档车在中国市场上都很火，唯独一款车销售不理想，那就是大众公司的辉腾，就是因为大众标识的不实用性;形象性就是人们的视觉印象;意象性就是内涵、内在美;清晰性就是要求标志有简洁的设计效果。

(3)汽车标志设计中最重要两点。

汽车标志的审美要与自身品牌文化内涵相结合。车标是汽车制造企业打造品牌文化的核心内容之一，所以车标一定要体现企业的文化内涵。众所周知，宝马汽车无论是在操控性能还是在制造工艺方面都不及奔驰汽车，但是宝马汽车在消费者心目中的地位几乎等同于奔驰汽车，原因何在?就是因为宝马公司擅于宣传和塑造自身的品牌文化，让自身的文化深深扎根于人们的心中。汽车标志的审美要与实用功能特点相结合。这就要求设计者既要注重识别性，又要注意差异性。目前在中国市场上，自主研发设计且质量优秀的汽车标志少之又少，很多设计都存在模仿和盗版现象，这种现象十分不利于塑造自主品牌汽车的企业形象，更没有什么品牌价值可言。例如，荣威的汽车标志有点模仿标致公司汽标的嫌疑。与此同时汽车标志设计要区别于其他汽车品牌，就拿本田和现代两个汽车标致来说，都以“H”字母为主元素，相似度很高，对一般人而言，这两个车标很像同一个．。

3汽车标志设计的原则

汽车标志本身就是一个传播媒介、传播符号，它的任务是把汽车企业的设计理念和文化内涵有效地传达给消费者。因此车标的外在设计一定要简洁、大方、有气质，要给人们留下良好的第一印象。

(1)选定汽车标志的设计方向。

按照专业划分汽车标志设计可分为文字型、几何型、具象型以及综合型等等。文字型的汽车标志主要考虑的是文字符号、英文字母和阿拉伯数字等为主要设计元素，如国产比亚迪的车标、本田、现代等;几何型主要是以抽象图形为主要设计元素，如凯迪拉克的标志;具象型则主要以动植物为主要设计元素，如法拉利车标、兰博基尼车标等等;当然还有很多综合型的车标，它们把很多元素融合在了一起。因此，在设计汽车标志的时候要首先明确大的设计方向。

(2)车标设计要有独特的创意性。

每一个汽车标志都包含着企业和设计者的情感，一个优质的车标甚至就是他们的信仰所在，精美别致、新颖独特的车标是设计的精髓和核心。别具一格的车标设计不仅能反映出一个设计团队的创新力，更能间接地反映出整个企业的创新力和凝聚力。因此，别具一格的设计更能吸引人的眼球。创意是一个企业的灵魂，没有创意的企业最终都会被时代所淘汰。面对竞争越来越激烈的市场环境，当今所有的汽车公司都已开始从战略的高度来设计和应用汽车标志，已达到巩固或提升自身品牌形象的目的。

(3)设计要简洁大方并体现企业文化内涵。

在大众人群中，很少有人去细细品味一个复杂难懂的车标，越是简洁明了越能深入人们的内心。比如梅赛德斯公司的三叉戟标志，雪弗兰的金领结标志，丰田的“T”字形标志，法拉利的“跳马”标志等，这些标志都让人一目了然，且让人们铭记于心。奔驰标志的三叉星代表了公司要征服陆地、海洋和天空的伟大构想;雪佛兰的金领结标志象征了大方、气派和风度;丰田的标志由两个椭圆组成一个“T”字型，而“T”字占据了大半个最的椭圆，反映出丰田公司想把自己的技术和产品推向世界的愿望。

4标志设计的色彩效果

色彩是汽车标志的重要组成部分，好的色彩效果可以直接提升启齿标志的质感。实践证明人们对色彩是很敏感的，色彩能比图形更快地进入人们的视野，因此运用好色彩会给设计者带来巨大的收益。色彩的内涵非常丰富，可以表达多种含义，这是其他手段无法替代的。红色象征着激情，黄色象征尊贵、温暖，绿色象征自然和谐、青春活力，蓝色象征深沉、严谨。宝马的车标蓝白相间，蓝色代表天空，白色代表天空;法拉利车标中的黄色与金丝雀羽毛想同，代表尊贵;布加迪的车标中以红色填充，充满了狂野与激情。总的来说，选择合适的色彩填充车标是很重要的一个环节。

5结语

在现如今，汽车市场竞争如此激烈的现状下，实行价格战不是明智的决策，最重要的是要注重产品的质量和细节上的完美。毫无疑问，汽车标志也将成为各大企业着重打造的一张王牌。在时代不断发展的背景下，只有适应时代潮流，在继承的基础上不断进行车标的改进和创新，使之符合不断提升的审美要求，才能使企业取得最终的胜利。

汽车设计论文范文第3篇

笔者对汽车造型设计人才的职业能力的研究，从汽车行业近十年来造型设计职业岗位的发展入手，对“企业—部门—岗位—工作内容”的层次进行细分，总结出汽车造型设计人才的具体职业岗位的具体工作内容。文章中的汽车行业人才需求信息主要从三个渠道获得：一是对合资、国企、民营、私企以及汽车设计服务等不同类别企业的调查；二是历年来高校招聘和社会招聘的需求信息；三是网络、文献对国际上汽车企业机构构成和人员配备的介绍。

其一，汽车行业造型设计人才的需求企业。随着汽车保有量的迅速增长，市场对汽车个性化产品和服务的需求，为整个汽车产业链带来了新的发展机遇，整车企业、设计研发企业、零部件制造企业，甚至汽车资讯企业都需要造型设计人员的参与。笔者通过调查了解到，以下类型企业需要聘用汽车造型设计人才：汽车整车开发及生产、汽车零部件开发及生产企业、汽车设计服务企业、汽车销售企业等。

其二，汽车行业造型设计人才的需求岗位和工作内容。在所有企业中，汽车整车企业的设计开发环节最完整，因此文章以整车企业为研究对象，分析其部门设置和人员分布。虽然各个汽车企业的造型部门在结构和组织上有一定的差别，但其对产品策划和工程开发所起到的作用是相同的。文章提出了一个虚拟的具有普遍意义的汽车造型设计部门的基本构架和人员组织。零部件开发企业的造型设计人员，承担了与整车企业造型创意部门人员类似的职责，两者在人才能力需求上比较相似。下面将对不同类型企业的造型设计具体岗位的工作内容进行总结：整车开发及生产企业、汽车设计服务企业与设计造型设计的部门、岗位及工作内容如下：

一是汽车产品策划部门，岗位：汽车产品开发前期研究及开发策划人员（偏向造型策划）。工作内容：包括汽车品市场需求调研、流行趋势调研、竞争品牌及车型调研、品牌前瞻性的研究、市场定位、产品概念的提出等，并具备与设计管理和造型设计以及技术部门的沟通能力。二是设计管理部门，岗位：设计管理人员。工作内容：负责汽车造型设计统筹管理、时间节点控制、情报管理以及设计人员人事、设备及物品的管理，并与相关部门进行沟通。三是造型创意部门，岗位：车身造型设计师、汽车内饰造型设计师。工作内容：理解汽车产品定位，以草图和效果图的形式，分别负责车身或内饰设计项目的造型创意，并与油泥模型师和数字模型师进行一定程度的沟通，在设计时须考虑空气动力学和人机工程学等问题，并与相关部门进行沟通。四是色彩纹理设计部门，岗位：色彩纹理设计师。工作内容：应具有独立的色彩纹理创意的能力，明确产品的整体思路，具有对材质、花纹、色卡的管理能力，以及与其他部门的沟通能力。五是数字模型部门，岗位：Casc表面制作设计师。工作内容：对工程和造型创意有深刻的认识，通过正向C面三维建模，准确地表现设计意图，并与相关部门进行沟通。A-CLASS表面制作设计师，工作内容：通过逆向A面三维建模，实现模具基础，并与相关部门进行沟通。六是实体模型部门，岗位：油泥模型师。工作内容：透彻地理解造型设计师的设计创意，具有强大的三维模型塑造能力，并向数字模型师传达分面方式。七是设计试制部门，岗位：设计试制工作人员。工作内容：负责样车设计制作、内饰仿真件以及部分表面零部件的制作，并与相关部门进行沟通。汽车零部件开发及生产企业与设计造型设计的部门、岗位及工作内容如下：造型创意部门，岗位：汽车座椅、仪表盘轮毂、数字设备、进气隔栅、车身保险杠、方向盘、车灯造型设计师。工作内容：主要从事具体零部件的造型创新，须熟悉不同车型的造型特点，并能在零部件创新设计中把握其与整车的关系。由于零部件企业的部门设置没有整车企业庞大，往往要求造型设计师向上兼顾产品策划能力，向下兼顾工程协调能力。汽车后市场与设计造型设计的部门、岗位及工作内容如下：一是汽车造型改装部门，岗位：改装造型设计师。工作内容：从事汽车车身造型的局部改装造型创新设计，如轿车翼子板改装设计、货车车头扰流罩加装等，须熟悉不同车型的造型特点，并能在局部的改装中实现特定的改装功能，以及能与工程合作，保证改装后汽车性能。二是汽车车身及内饰美容部门，岗位：汽车美容设计师。工作内容：从事汽车车身贴花、贴膜装饰，汽车内饰的软装改造、内饰装饰品的选配等工作。

二、汽车造型设计人才的职业能力

通过以上分析可以看出，不同企业、部门、岗位的汽车造型设计人才虽然工作内容、难度和综合性各有不同，但从中不难总结出汽车行业中造型设计人才的职业能力需求。

其一，设计把握能力。由于汽车产品开发的复杂性和汽车造型设计部门分工的细化，要求汽车造型设计人员在把握能力方面必须做到：明确汽车整车项目目标与岗位工作目标之间的关系；对岗位工作进程和成果进行把控；并能与其他相关岗位和部门进行良好的协调、沟通。

其二，设计调研能力。因为汽车产品系统层次丰富，开发社会关联度大，周期长，风险大，因此汽车造型设计人员在调研能力方面应做到：通过不同手段实时把握、跟踪与汽车设计相关的社会、经济和技术等资讯，并分析其内在联系，形成独到的设计见解；能够把握汽车造型流行趋势；能够从各种事物及相关设计领域中提炼美、创造美；能够从人的生活方式、城市发展和交通方式等变化中发掘汽车造型设计创意。

其三，设计操作能力。在具体的汽车造型设计操作中，设计师应做到：将抽象的整车设计概念转换成视觉化的造型设计定位；运用汽车草图及效果图清晰地表现造型设计定位中的车身比例、线型特征、功能件排布、材质质感等设计信息；能够用汽车油泥模型对设计进行推敲、展示、评价；并能运用计算机辅助三维设计软件构建汽车造型设计的精细模型。文章通过对汽车行业发展、企业类型及与造型设计相关的部门、岗位和工作内容进行调查、分析，总结出汽车造型设计人才的特定职业能力需求。笔者希望通过对快速发展的汽车行业的人才职业需求和人才职业能力的研究，促进对现有汽车造型设计人才培养方案的制订，以及课程设置、教学内容、教学方法等方面的改革，以适应汽车行业对造型设计人才的需求。

汽车设计论文范文第4篇

门盖在工作时与汽车壳体之间的接触过程非常复杂，不仅涉及到接触、大位移、大变形等非线性问题，而且由于不同车型的汽车外壳结构不同，选用的材料也不同，所以研究时必须考虑汽车壳体模型.由于研究的主体是门盖，而推动门盖的主动力已知，汽车壳体只是力传递的边界条件，所以引入汽车壳体的简化模型.汽车壳体采用一般小轿车大小4500×1750×1300的简化模型，其材料模型采用线弹性模型，弹性模量取相比结构钢较小的值，这样既可以模拟在压缩过程中出现的较大变形，又避免引入材料非线性影响计算效率，同时对门盖的应力和变形计算影响很小..根据门盖的结构形式和特点，CAE建模时采用壳单元（ShellElement）来划分网格.在不影响分析结果的前提下对门盖进行了必要的简化，如忽略了螺纹孔、圆角及倒角等特征，从而提高有限元模型的质量、减小模型的计算规模.分析模型如图2所示.

2有限元分析

门盖闭合过程中，门盖与汽车壳体之间存在接触非线性.同时，工作过程中汽车壳体的刚度不是恒定的，它随着变形的大小而变化，即存在几何非线性.因此本文作SOL601，106高级非线性静力学分析.非线性分析和线性分析相比，非线性分析的计算时间和计算机存储量要大得多，而且在数值计算方法和求解参数的设定上有较大区别[2].边界条件包括载荷、约束和仿真对象[3].在门盖的左右轴套上分别施加轴承力，力的大小为800KN，方向为沿着油缸的轴向，指向门盖.在汽车壳体的底部作固定约束、门盖的旋转轴处作销钉约束.同时，忽略门盖组件各结合面之间的接触变形，近似将各接触部分看作刚性接触，在FEM下为门盖的各边、面之间添加1D连接[4-5].门盖与汽车壳体之间的接触是非线性的，在仿真模型下，定义高级非线性接触，汽车壳体作为“源区域”，门盖底板作为“目标区域”，“接触参数”保持默认.有限元计算模型如图3所示，分析结果如图4所示（只显示门盖）.根据图形可知门盖最大等效应力为170.76MPa.应力主要集中在门盖的左右轴套上，即油缸与门盖连接处.门盖的材料为Q235号钢，屈服强度为235MPa，可见在该工况下门盖满足强度要求.

3优化设计

有限元分析的最终目的是进行优化设计，现在需要对门盖结构进行优化，优化的目标是模型的重量最小[6-7].约束条件是在不改变门盖模型网格划分、边界约束和载荷大小，并能满足强度要求的前提下，控制最大等效应力值不超过材料屈服强度的70%（约165MPa）.

3.1筋板的布置

根据分析结果可知，应力主要分布在左右轴套处，大部分的筋板受力极小，因此，可通过布置筋板的分布进行优化设计.为便于加工和装配，门盖筋板布置采用均匀分布的方式.设计变量为筋板的数量，原结构中单行设置的筋板数量为10，考虑减重的目标及结构的稳定性，取筋板数量为3-7.图5为筋板数量与门盖最大应力和位移关系，图6为不同筋板数量对应底板的应力分布图.结果表明筋板数量对门盖的最大应力（轴套处）影响较小，对门盖底板的应力分布位置影响较大.底板最大应力发生在门盖油缸轴线方向上的临近筋板与主横筋板接触处，最大应力为N=4时σmax=61.52MPa.综合考虑最大应力、最大位移和底板的应力分布，以及实现减重的目的，确定新结构的筋板数量为4.

3.2筋板厚度的优化

3.2.1灵敏度分析

灵敏度分析是为优化设计做铺垫.通过灵敏度分析可以确定模型各参数对输出结果影响的大小.在模型校正过程中重点考虑对输出结果影响较大的参数，排除那些对输出结果影响很小的参数，这将在很大程度上减小模型校正的工作量，提高优化设计的效率[8-9].NX高级仿真中几何优化模块下提供了全局灵敏度解算方案.设计目标为门盖的重量最小，约束条件为门盖的最大应力，设计变量为筋板厚度.为便于加工与安装，门盖结构中相同结构的尺寸应保持一致.筋板厚度参数主要包括底板厚度T1、主横筋板厚度T2、横筋板厚度T3、竖筋板厚度T4、轴套厚度T5、前板厚度T6、门盖耳套帮板厚度T7和其他筋板厚度T8.对上述筋板厚度进行全局灵敏度分析，获得各参数对设计目标影响的全局灵敏度曲线，最后将所有灵敏度曲线调整到一幅图表中进行比较，根据各参数的全局灵敏度曲线的斜率大小判断设计参数对设计目标的灵敏程度，最终确定T1、T2、T3、T4.根据各参数对约束条件的影响曲线，确定T5.全局灵敏度曲线如图7所示.由图7（a）可知底板、主横筋板、横筋板及竖筋板的厚度对门盖的重量影响较大，其中底板的影响最大.由图7（b）可知轴套的厚度对约束条件的影响最大.为提高门盖强度以及减轻门盖的重量，主要对底板、主横筋板、横筋板、竖筋板厚度进行减小，同时适当增加轴套的厚度.

3.2.2尺寸优化

尺寸优化是建立在数学规划论的基础上，在满足给定条件下达到最佳经济技术指标[10].NX高级仿真结构优化的解算器采用的是美国Altair公司的AltairHyperOpt，它拥有高效、强大的设计优化能力.结合以上分析结果，进行筋板数量等于4时筋板厚度的优化分析.在“几何优化”对话框中作如下设置：①定义目标：重量定为最小；②定义约束：门盖上的最大等效应力为165MPa；③定义设计变量见表1；④控制参数：选择最大迭代次数为20.经解算，找到最佳方案：底板厚度由原来的52mm修改为45mm，主横筋板厚度由原来的50mm修改为45mm，横筋板厚度由原来的25mm修改为20mm，竖筋板厚度由原来的20mm修改为16mm，轴套厚度由原来的34.5mm修改为35.2mm，为了便于生产，将轴套的厚度圆整为35.5mm.优化后与优化前的分析结果对比见表2.从计算结果可看出，优化后的门盖强度得到明显提高.另外，重量由原来的10496kg降低为8786kg，减重17.2%，取得了优化设计的预期效果.

4结论

通过对汽车打包机门盖的有限元计算模型进行非线性分析，得出了门盖在额定载荷下的应力和位移情况.从门盖的应力云图的动态显示过程可直观地找出门盖的薄弱环节，为门盖的结构优化提供了依据.通过对门盖主要设计参数的全局灵敏度分析，给出了对门盖重量影响较大的参数，提高了优化设计的效率.通过对门盖结构的优化设计，提高了门盖的强度，减轻了重量，降低了生产成本，取得了优化设计的预期效果.

汽车设计论文范文第5篇

CAE软件实现了计算机与设计人员相互作用，计算机技术发挥其高效率的特长，设计人员发挥其灵活性特点，这样就使模具的制作流程更加灵活，并且提高了模具的生产效率。CAE软件采用计算机技术把设计方案优化，使模具在制作过程中结构合理，工艺参数精确。CAE软件可以提高企业的生产率，节省时间。CAE软件实现了设计计算的自动化和图样绘制的精确化，这样就大大节省了设计人员的时间，而且使设计的精确度提高。CAE的使用使设计到制作的时间减少，从而降低了劳动力和材料的成本。计算机的运转提高了绘图的效率，计算机进行设计的优化时考虑到原材料的使用问题，确保原材料得到充分利用，节省了企业成本，提高了企业的经济效益。

2散热器罩的工艺分析

2．1覆盖件冲压工艺的主要特征

在进行覆盖件的冲压过程中，尽量运用一道工序就可以完成任务，使覆盖件的轮廓清晰，如果覆盖件在两次工艺才成形的话，会导致成形不完整的问题，使覆盖件的质量降低。当覆盖件的形状确定后，尽可能使覆盖件表面平滑均匀，使各个部位的变形程度能够达成统一，在不同的工序完成时，能够确保各个工序能够相互调整，使工序的状态良好。覆盖件上的孔是在各个工艺完成后再制作，以免在孔的形成过程中产生畸变问题。当覆盖件成型以后，就可以进行翻遍等工作，先确定好工料的形状和尺寸，然后对成形的工艺进行分析，对模具的结构进行分析，然后分析在模具成形过程中需要的零部件。

2．2散热器罩冲压工艺分析

2．2.1结构工艺介绍

散热器罩在形状设计的过程中是对称的，在覆盖件的制作中，在水平面上形成X和Y两个方向，这两个方向在制作的过程中设计的深度是不一样的，这就导致了在设计覆盖件的时候，确定形状会存在很多的问题，按照覆盖件制作的特点，为了能够提高制作的效率，就要减少相关的工序，可以将冲孔与两边的工艺在统一的模具中完成，运用水平修边的方法，使修边与侧壁的冲孔工艺同步进行。散热器罩是沿着Y方向对称的，而且其顶部形成一个较为平缓的面，在冲压的时候可以运用正装的方式，这样就不会出现凸模的死角，使模具的形状可以顺利地形成，X边的深度比较大，在制作的过程中需要进行压边操作。

2．2.2冲压方案的确定

在进行冲压的过程中，一般都会经过成形、修边这两个步骤，在成形的过程中，在X方向因为深度比较大，因此要采用拉伸的方式，在修边的过程中一般会采用单工序的方式，在拉伸成形的时候，在覆盖件的制作中一定要注意，一定要在一副磨具中完成，这样才能够确保拉伸的质量。

3散热器罩拉伸成形的CAE分析

3．1CAE仿真分析的功能

在对汽车的覆盖件进行设计时，运用CAE软件，实现了软件的制作的仿真，在运用CAE软件进行仿真的过程中，首先要运用三维建模的方法，建立一个曲面的模型，然后将零部件的模型放到仿真软件中，分析二者是否可以匹配。按照冲压设备在设计中拉伸的效果，从而对接触的方式进行确定。在模具冲压的过程中，可以在参考力学模型的基础上，运用有限元的相关知识，建立有限元的模型，加入零部件的曲面模型中没有确定补充面，这时，就要运用CAE软件进行模型表面的设计，从而能够运用软件自动生成补充面。在CAE软件中，由于网格的自动划分功能并不能很好地实现求解器的需求，当网格被划分完成后，就可以运用CAE对网格进行检测，将那些不合格的网格检查出来。通过对模具的类型进行分析，从而建立分析模型。通过对零部件的分析，从而能够计算出毛坯的尺寸，运用CAE软件对毛坯的尺寸进行进一步的计算，从而确定毛坯的形状，运用CAE软件分析毛坯的主要轮廓，从而能够制作出毛坯的主要模型。在对拉伸筋进行定义的过程中，可以分析出金属的流动状况，能够在制作模具的时候防止起皱问题的发生，从而能够制作出更加平整的模具，运用拉伸筋能够将成形的数据进行模拟和分析，运用拉伸筋建立几何模型，这种方法在计算数据时精确度比较高，但是，这种方法在建立拉伸筋模型时需要耗费很多时间，而且在建立拉伸筋模型的过程中容易出错。也可以运用建立等效的拉伸筋模型的方法，这种方法能够按照尺寸建立出等效的模型，比较灵活，能够对数据进行准确地分析，被广泛地应用。

3．2散热器罩的CAE仿真分析

在散热器罩的CAE仿真分析的过程中，在对单元进行划分的时候一定要格外注意，一般都是运用四边形单元，而且要根据模型，设计合理的划分方法，在对自动的网格进行划分后，其中四边形单元占单元总数的大部分。在分析冲压方向的时候，一般都会运用CAE来确定，确保没有死区的产生，而且尽量可以使拉伸的深度减小。为了能够使拉伸成形更加得成功，就必须要对模具的工艺进行完善，要对补充面进行设计，并且要分析压料面的问题，在对压料面进行设计的时候，不能出现凹凸不平的问题，要使压料面保持平整，而且要尽量简化压料面制作的流程。对压料面的工艺进行完善，要确定好压料面的拉伸方向和位置，从而能够使压料面的各个部位都能够均匀分布。在进行压边设计后，确定了拉伸筋的结构后，运用CAE的分析，对模具的起皱问题进行考量，模具的内部如果出现了起皱的问题，可以发现，模具出现起皱的部分几乎都在模具的中心部分，在模具的中间部分，在压边的过程中由于受力不足，而且，在拉伸筋设计的环节存在一定的问题，因此，在解决这种问题的时候，可以运用强化压边力度，或者是增加拉伸筋的数量，对拉伸筋的位置进行调整，将拉伸筋调整到模具的中间部位，也可以通过使用剂，从而能够减小摩擦系数。在对模具进行计算的过程中，一般来说，模具的厚度在0.8毫米的时候，能够形成一个较大的节点，这时不会发生模具起皱的问题，而且不会影响模具的美观度，也不会出现模具出现局部开裂，给汽车带来安全隐患的问题。

4结语

CAE是借助计算机软件，对人们对于模具的生产起到辅助作用，有助于技术人员可以可以采用计算机技术对模具的结构、模具的加工进行制作和设计。随着计算机技术的高速发展，计算机强大的软件和硬件系统为促进了CAE的进一步完善，为模具行业提供了强有力的保障。在运用CAE进行散热器罩进行制作的过程中，能够实现对制作流程的仿真分析，能够实现对模型表面的设计，从而能够运用软件自动生成补充面，确保冲压方向没有死区的产生。

汽车设计论文范文第6篇

早期的汽车业完全是由一些对机械充满激情的工程师们所主宰。但是到了美国工程师亨利·福特率先寻找到大批量制造便宜汽车的方法，同时也引发了对汽车极大的需求以后，情况就有所改变了。

亨利·福特的T型车开遍了天下，使得汽车从富有阶层的变成普通人的代步工具，但也引发了汽车业的巨变。到了20世纪20年代，在汽车业最为发达的美国，人们已经普遍对清一色黑乎乎的福特T型车感到厌倦。正是敏锐地感觉到这一需求变化，通用汽车公司在总裁斯隆的倡导下成立了“艺术与色彩处”，以后又升格成为设计部，让设计师来包装汽车的外形，此举使得1930－1940年代的美国汽车明显变得丰富多彩起来。

技术的发展为设计师的大举登台创造了极佳的条件。首先是用于车壳的快干与多彩油漆的发明及广泛应用使得双色甚至多色的车体开始流行，同时车身僵硬的线条与凸角也开始被弄弯磨圆，用艺术与色彩来概括不仅准确而且生动。与以往只是为汽车底盘配上一个漂亮、合乎买家口味的车体不同，通用的设计师并不只是简单地做造型，而是将流行色与从航空流体力学那里借鉴来的最新研究成果结合起来，让汽车更美观、行驶更快速平稳。正是借助了设计部门的力量，通用汽车超越了福特成为全美以及全球汽车业的霸主，至今没有动摇。

美国汽车设计师的黄金岁月是二次大战以后的1940－1950年代。又是通用率先在凯迪拉克的车尾上装饰了一对漂亮的小尾翼以及亮闪闪的车首，在车尾车身镀铬装饰条，让人们仿佛回到刚刚离开的军舰甲板上、飞机舷梯旁。发展到1950－1960年代，一个个唯美而没有实用的装饰翼“高耸入云”，成为最明显不过的时代烙印。1960年代的美国人突然开始讲究起安全、环保等实际用途而厌倦了华而不实的东西，于是单纯的设计师又开始失势，一批有着工程师背景的新人又借机崛起，其影响至今不绝。

其实，工程师在这近半个世纪的时间里并没有受到太大的冷落。到了他们有机会来把握设计的大局时，1970－1980年代的汽车实用而平板，难以称得上漂亮。

如今的汽车设计师都俨然成为业内的明星，从设计高尔夫的乔治亚罗到法拉利、劳斯莱斯的设计者平尼法利纳都为“真正懂行”的车迷们所津津乐道。

然而，实际上要设计出一款能够在街道上飞奔的汽车实在是件不容易的事——除了钢铁的车壳不可能像黏土模型那样随意地弯曲打磨以外，更重要的是他们时时要遭遇一群“行家中的行家”工程师们的质疑——比如车首过低不能够装下大尺寸引擎，车宽过窄放不下刹车，试过车以后又会说驾驶座位置靠后视野不佳而且不够安全、车门打开角度太小进出不方便，即便是所有开发工作即将完成之际还会有一大堆要求腾出空间装下高级音响、新的空气过滤装置等要求。

汽车设计论文范文第7篇

驱动系统是纯电动汽车的核心，其基本特性参数的选配必须满足整车动力性能要求。通过计算，合理选择动力系统各部件的参数，并将其进行有效匹配，才能设计出高性能的纯电动汽车。

1.1电机最大功率计算

为满足纯电动汽车整车性能，通过3种方法计算电机最大功率Pnmax，即:根据汽车最高车速确定的功率即额定功率Pne;爬坡度确定的功率Pna;加速性能确定的功率Pnc。根据整车设计参数，可计算出上述3个功率值，取其中最大者作为电机最大功率选取参考值，即Pnmax≥maxPne，Pna，P[]nc。根据表1、2所给出的参数，由以上公式(1)—(3)，计算求得Pne为22.64kW，在坡度为20°，以35km/h的车速爬大坡时，Pna为55.66kW，同时求得Pnc为45.78kW。因此，取Pna的值作为电机最大功率选取的参考值。

1.2电机功率与转矩选择

电机在工作时，其性能分为连续工作性能和短时工作性能。电机的额定值决定了其连续工作特性，短时工作特性是电机过载一定倍数之后的转矩功率特性。在电机转速与转矩选择时，通常以纯电动汽车的常规车速来确定电机的额定转速(电机通常运行的转速)，再通过电机的额定功率和额定转速求出电机的额定转矩。

1.3电池组参数设计

动力电池是纯电动汽车唯一的动力源，其携带的总电量是整车动力性和续驶里程的基本保证。电池组的总电量与电池单体的容量和组合形式有关，而动力电池的单体电压和组合形式又直接决定了其为电机提供总电压的大小。动力电池参数匹配主要包括电池类型的选择、电池组电压和容量的选择。根据纯电动汽车对目标性能的要求，综合考虑整车所需的动力电池总电量、动力电池单体类型以及其组合形式后，计算确定动力电池单体数量。

2底盘系统设计

在纯电动汽车底盘系统中，动力系统需要重新架构，因此总布置方案改变较大。目前，电动汽车底盘设计主要运用2种方式，即:根据设计需求，在传统车平台基础上进行局部改制;开发“电动化、模块化、智能化、集成化”全新理念的底盘系统。本文采用的方式是基于原有车型平台进行局部改制。底盘系统中，大部分子系统的工作原理没有发生变化，改制后需对底盘及整车进行重新总布置，重新计算轴荷分配对悬架系统性能造成的影响，然后对悬架系统做出相应调整。

2.1电机、减速器布置

电机、减速器的布置在原发动机前舱布置的基础上进行，布置时应考虑如下几个因素(以下X、Y、Z方向为车辆坐标系坐标轴方向，即当车辆在水平路面上处于静止状态，坐标原点与质心重合，X轴平行于地面指向正前方，Y轴指向驾驶员右侧，Z轴通过汽车质心指向正上方):1)电机、减速器外轮廓距离左右纵梁的空间宽度应一致，以便于安装悬置;2)减速器输出轴中心线布置在满载前轮中心线附近，差速器输出轴与前轮中心连线尽量接近;3)减速器后部应与副车架、转向机构都留有安全距离;4)电机三相线进线与控制器出线方向位置相协调;5)半轴在YZ平面内与Y方向夹角，空载时应小于15°，满载时小于7°;6)电机布置位置应在整车满载条件下确定。确定减速器输出轴位置后，电机定位可绕减速器输出轴旋转，电机的轮廓上限不超过纵梁上平面，电机右侧为3相线接口，电机控制器放置于电机正上方;电机位于减速器右侧，如图2所示(以下示意图均是通过对各元件的简化建模后得到)。差速器中心平面相对XZ平面偏左200mm，电机减速器集成体外轮廓距左侧纵梁最小170mm，距右侧纵梁最小60mm。该设计方案中，根据电机减速器集成体的尺寸分布，将差速器中心平面布置与整车中心平面基本重合，左右半轴通过万向节将车轮与减速器的输出轴连接起来，在YZ平面上，左右半轴与前轮中心线的夹角相等，在核算半轴与前轮中心线夹角时计算一侧即可，如图4所示。装配时电机、减速器集成体与车架的连接点一共有3个，分别位于左侧纵梁、右侧纵梁、副车架。左侧纵梁悬置轴线平行于Y方向，限制X和Z方向运动;右侧纵梁悬置轴线平行于X方向，限制Y和Z向运动;副车架上的悬置轴线平行于Y方向，限制X和Z方向运动。

2.2前后舱元件布置

如上所述，将电机、减速器布置在原发动机前舱位置，同时DC/DC、电机控制器、空调压缩机等相应电气装置均布置在前舱。可利用各元件的外形尺寸将各元件简化为长方体模型进行布置，从车辆前舱上方往下俯视，如图5所示。原车的后舱容积约为0.43m3，将车载充电器、电源管理器、配电箱、直流空气开关布置在后排座椅背后，并且设计拱形支架，使其不影响备胎的放置，布置示意图如图7所示。同时，可设计一个大盖板，将这几个器件盖住，以达到从后面看车内美观的效果，后舱电器盖板采用塑料件制成，以减轻整车质量。

2.3动力电池布置

本设计将电池单体集中布置于一个电池包中，动力电池包中共布置了100个电池单体，包内电池单体总共分为6排，沿车辆X方向，前部3排电池卧放，后部3排电池立放，以保证其与后排座椅地板形状相统一，同时通过串联形式将所有单体进行连接，如图8所示。电池包采用无上盖结构，利用车身地板及四周安装板和加强板形成电池包的上盖。电池包外壳可采用钣金件折弯和焊接的工艺形成箱体，翻边形成安装板，可实现在安装孔定位时与车身地板的模具统一起来。同时，电池排布上充分利用车身地板下方空间，与车身地板的形状一致，以最大程度节省空间，为避开后轮摆臂安装座和后轮罩在电池包后部两边开有2个缺口，如图9所示。动力蓄电池布置在座椅地板下方，并且尽量保留了车身地板形状，该布置的电池包是车辆的最小离地间隙位置，如图10所示。该布置保证了驾乘人员安全，给货仓和备胎留下了一定的空间，同时还考虑了电池包整体快速更换原则，方便电池包的整体更换。该动力电池单体质量为3.1kg，电池单体共310kg，加上电池包壳体及加强等附件结构，电池包总质量约385kg。该布置后电池包重心位置距离前轴水平距离为1558mm，前、后轴轴荷比例分别为49.4%和50.6%，满足GB7258—2012中关于轴荷的要求。

3车身设计

纯电动汽车车身设计是整车设计的重点之一，其设计效果对整车性能(如续驶里程、加速时间、爬坡性能等)的影响显著。同时，车身必须达到足够的结构强度以及满足其他性能指标(如安全、耐久性、NVH、工艺等)。国内外对纯电动汽车车身设计研究较多，目前主要是应用多种轻量化材料，同时集成结构设计优化和先进制造技术及工艺等手段进行设计［8］。基于以上所述，本例中电池包安装在车身地板下方，其外壳设计及电池单体布置时尽量与车身地板的形状一致。同时，电池包布置时考虑了整体快换原则，根据设计需要及电动汽车相关安全规定，上车体可直接由原传统车平台提供，但原车身地板在结构上必须做出相应更改。

3.1更改因素

为满足要求，设计地板时考虑的因素如下:1)电池包安装于车身地板下方，根据电池实际布置，为达到电动汽车安全法规相关要求，需抬高地板高度;2)车身地板下方要根据电池包外壳的形状设计密封的加强梁，用于安装电池包，并且与电池包共同形成电池包空间;3)车身地板下方需焊接3个支撑杆，该支撑杆用于支撑电池包中部变形产生的载荷，同时也用于安装时的定位;4)车身地板上方需设计螺孔，用于安装中央通道盖板;5)设计中后排地板高度升至与前座椅安装支架一致，需在车身地板上重新设计凸台结构用于座椅安装;6)车辆地板结构发生变化，侧碰刚度发生变化，需重新校核，车身地板的承载能力同时也需要校核;7)新设计车身地板与周围钣金件的连接与原车不同，需重新设计。

3.2结构设计

根据以上设计需求，从车身底部右后边向上斜看改进后的车身地板结构如图12所示，其侧面剖视示意图如图13所示。图13中的台阶面从左至右依次表示:后排座椅安装面、后排座椅脚地板及前排座椅安装面、前排座椅脚地板。车身地板与电池包安装梁通过车身焊装构成车身的一部分，而中央通道盖板在整车装配线束后，再通过螺钉或螺栓固定在地板上，用于构成线束的通过空间。本例中由于车身地板在电池包的基础上进行了抬高和展平，使得后排座椅的H点与脚地板的垂直距离减小，从原车的400mm以上减少至250mm左右，但是仍然符合一般乘用车布置设计要求。座椅下方安装板展平后，重新设计了小的安装支架结构，使得坐垫底座轻微改动。本设计在适当的地方加强了车身地板设计刚度，以满足整车碰撞法规要求和承载要求。综上所述，前后舱、动力电池包及与车身地板之间的布置关系如图14所示。

4整车性能

改制后的纯电动汽车整车基本性能可通过理论计算求得。将以上计算选取的各项参数导入Matlab软件，并通过编程获得部分相关性能曲线，结果如图15—18所示。图15是不同车速电机需求功率曲线。可知，在整车运行过程中，电机的需求功率随整车车速变化，其大小随车速增加而增大。其中，车速为50km/h时，电机满足整车基本要求的需求功率为6.02kW;当车速为80km/h时，电机的需求功率达到13.41kW。图16所示是不同爬坡度的电机功率曲线。图16是在35km/h的车速匀速爬坡情况下获得，曲线反映出电机需求功率与爬坡度成正比例关系。在爬坡度为零时，电机功率为0.47kW;当爬坡度为14.05%(8°)时，电机功率为24.63kW;当爬坡度达到36.40%(20°)时，电机需求功率最大，达到55.66kW。图17是在电机额定功率、整车空载状态下，整车的百千米加速时间曲线。由图可见，车辆从原地起步加速至50km/h时，时间为5.66s;(50～80)km/h所用时间为6.16s;整车车速达到100km/h时，共用时为19.34s。图18是不同条件的加速度与时间的关系曲线。可以看出，车辆在实验质量－电机额定功率、车辆空载状态、车辆满载状态下，其起步加速度大小不同。在车辆起步时，加速度的值最大，图中3种条件下分别为2.63、2.41和0.84m/s2。在车辆起步后的一定车速范围内，加速度大小基本保持不变;当车速达到一定值后，加速度开始逐渐减小，最后变为零，此时车速达到最大。其他数据，如等速(60km/h)续驶里程大于260km，最小转弯半径小于11m，整车满载时最小离地间隙为147mm等。这些理论计算数据均达到了前期设计的性能目标要求。

5结束语

纯电动汽车在能源利用率、减少排放污染、降低噪声方面所具备的显著优势，对目前能源危机、环境污染问题均可起到有效缓解作用。本文针对基于传统汽车平台的纯电动汽车改制进行了重新设计，各总成布置合理，将选配的数据导入matlab程序获得了相应的车辆性能曲线。结果显示，所有性能数据能够满足本文所提出的整车目标性能要求，将为该纯电动汽车下一步整车优化提供有效参考。

汽车设计论文范文第8篇

尽管汽车的标称电池总线电压为12V，但是视交流发电机充电时间的不同而不同，该电压可能在9～16V范围内变化。此外，铅酸电池电压在出现各种临时情况时，会有很大变化。冷车发动和停启情况可能将电池电压拉低至3.5V，而抛载可能使电池总线电压升高到36V。因此，电源IC必须能够准确地调节输出，以平稳应对各种输入电压变化。冷车发动/停启和抛载时，使用单节铅酸电池的多种临时电压摆幅如图2所示。请注意，恰当的电源IC(此处是LT8616)可准确调节3.3V输出，平稳应对这两种临时情况。

二、高效率工作

在汽车应用中，电源管理IC以高效率工作很重要，这主要有两个原因。首先，电源转换效率越高，以热量形式浪费的能量就越少。因为热量是任何电子系统实现长期可靠性的天敌，所以必须有效管理热量，这一般需要散热器以提供冷却，从而增大了总体解决方案的复杂性、尺寸和成本。第二，在混合动力或电动汽车中，电能的任何浪费都会直接减少可行驶里程。直到不久前，高压单片电源管理IC和高效率同步整流设计还是相互独立的，因为各自所需IC工艺不可能同时支持这两种功能。以前，效率最高的解决方案是高压控制器，这类控制器用外部MOSFET实现同步整流。然而，与单片解决方案相比，对于低于15W的应用而言，这类配置相对复杂、笨重。幸运的是，现在市场上已经有新型电源管理IC，能够通过内部同步整流同时提供高压(高达42V)和高效率。

三、始终保持接通系统需要超低电源电流

很多电子子系统需要以“备用”或“保持有效”模式工作，在这种状态时以稳定电压吸取最低限度的静态电流。在大多数导航、行车安全、车辆安全以及发动机管理电子电源系统中，可以看到这类电路。此外，这些子系统都可能使用几个微处理器和微控制器。最豪华的汽车上有超过150个这类DSP，其中约20%需要始终保持接通工作。在这类系统中，电源转换IC必须以两种不同的模式工作。首先，当汽车行驶时，给这些DSP供电的电源转换电路一般会以电池和充电系统馈送的满标度电流工作。然而，当汽车点火装置关闭时，这类系统中的微处理器必须保持有效，从而需要其电源IC提供恒定电压，同时从电池吸取最低限度的电流。既然可能有超过30个这类始终保持接通的处理器同时运行，那么即使点火装置关闭，对电池的功率需求也是非常大的。因此，可能总共需要数百毫安(mA)电源电流给这些始终保持接通的处理器供电，这有可能在几天时间内彻底耗尽电池电量。所以，这些电源IC的静态电流必须极大地降低，以在不增大电子系统尺寸或复杂性的前提下，延长电池寿命。直到不久前，就DC/DC转换器而言，高输入电压和低静态电流要求还是相互排斥的。为了更好地管理这些要求，10年前几家汽车制造商设定了低静态电流目标，即每个始终保持接通的DC/DC转换器<100μA，但是今天的首选是低于10μA。幸运的是，新一代电源IC已经推出，可在备用模式提供低于5μA的静态电流。

四、尺寸更小的电源转换电路

有几种方法减小电源转换电路的尺寸。一般而言，这种电路中最大的组件不是电源IC，而是外部电感器和电容器。通过将这类IC的开关频率从400kHz提高到2MHz，就可以极大地减小这些外部组件的尺寸。但是为了有效达到这一目的，电源IC必须能够在这类较高频率上提供非常高的效率，以前这是不可行的。不过，采用新的工艺和设计方法，已经开发出能够以2MHz频率切换同时提供超过92%效率的同步电源IC。高效率工作最大限度降低了功耗，因而无须散热器。高效率工作还有一个额外的好处，即保持开关噪声位于AM频段以外，这一点在任何噪声敏感电子产品中都是很重要的。另一种显著减小电源转换电路尺寸的方法是，当需要两个单独的电压轨时，采用双通道转换器而不是两个单独的器件。因为一个双通道转换器IC的尺寸仅略大于相同的单通道转换器，因此其解决方案占板面积可以仅为两个单独转换器合起来所占面积的一半。此外，双通道转换器可最大限度减小不想要的通道间串扰，而两个相邻单个转换器的串扰可能造成问题，除非它们同步至一个共同的时钟。如果包括外部时钟和同步功能，会增大电路的尺寸、复杂性和成本。五、新型解决方案LT8616是一个多输出、高压同步降压型稳压器系列的首款器件。其3.4～42V输入电压范围使该器件非常适合汽车应用，因为这类应用既会遇到冷车发动或停启情况导致的低压瞬态，又会遇到抛载情况导致的高压瞬态。其双通道通道具备1.5A和2.5A连续输出电流能力，同时提供0.8V至略低于VIN的输出，因此非常适合用来提供多种直接由车辆电池总线而来的汽车电压轨。该器件是一款占板面积非常紧凑和简单的双输出解决方案，无须任何外部二极管。其原理图如图3所示。LT8616的同步整流设计包括用于每个通道的内部顶部和底部MOSFET，每个通道都提供高达95%的效率。图4显示，当用标称12V输入给5V负载供电时，该器件可提供超过95%的效率，当同时给3.3V负载供电时，效率为94%，甚至在开关频率相对较高的700kHz时。这种高效率工作最大限度减小了功率浪费，同时甚至在空间最受限的应用中，也无须散热器。在电动汽车和混合动力汽车中，这种特点的直接作用就是，延长了电池一次充电的可行驶里程。此外，LT8616的突发模式(BurstMode)工作将两个通道的无负载静态电流降至仅为5μA，从而使该器件非常适用于始终保持接通应用，因为这类应用即使在无负载时也必须保持恒定电压调节，以最大限度延长电池寿命。这一点尤其重要，因为始终保持接通的系统越来越多。另外，纹波非常低的突发模式工作拓扑将输出噪声最大限度减小至低于10mVPK-PK，从而使该器件适合用于噪声敏感应用。如果应用需要外部同步，那么可以用脉冲跳跃频率模式取代突发模式。LT8616非常低的压差电压特性也很有益，尤其对必须在停/启或冷车发动时调节输出的应用而言。图4显示，一旦输入超过2.9V，即使当输入电压降至低于设定的输出电压时，在本图情况下为5V，输出也始终为2A且比输入电压低500mA。这一点很重要，因为很多电子控制模块(ECM)需要一个或多个微处理器/微控制器。尽管这些微处理器/微控制器设计为用标称5V电压工作，但是电源低至3V时，它们仍然继续工作。而在冷车发动情况下，输入可能降至3.4V，所以微处理器仍然可以继续工作，从而使电子控制单元(ECU)在冷车发动情况下一直无缝运行。另外，LT8616的最短接通时间仅为非常短的30ns，这允许以2MHz恒定频率从24V输入提供1.5V输出，从而使设计师能够优化效率，同时避开关键的噪声敏感频段，例如，AM收音机频段。即使在输入电压高于16V时，LT8616也将提供低至1V、良好稳定的输出电压。由于以较高开关频率工作可减小外部组件尺寸，所以LT8616的2MHz开关频率允许实现占板面积非常紧凑的解决方案。此外，也已经有了最大限度减轻潜在EMI/EMC问题的特殊设计方法。LT8616采用了双通道设计。每个通道都有内部集成的上管和下管高效率电源开关以及必要的升压二极管。它们的振荡器、控制和逻辑电路都是共享的，并集成到单个芯片中。两个通道以180°反相工作，以最大限度减小输入和输出纹波。特殊设计方法和一种新的高速工艺在很宽的输入电压范围内实现了高效率，LT8616的电流模式拓扑实现了快速瞬态响应和卓越的环路稳定性。其他特点包括内部补偿、电源良好标记、坚固的短路保护输出软启动/跟踪和过热保护。28引线3mm×6mmQFN或28引线耐热增强型TSSOP封装与高开关频率相结合，允许使用尺寸很小的外部电感器和电容器，从而提供了占板面积非常紧凑和高热效率的解决方案。

五、结论

汽车中复杂电子系统的快速增加导致对电源管理IC出现了更高的要求。通过使用双输出电源IC，汽车设计可以显著减少电源转换电路所需空间。再加上2MHz开关频率，还可以显著减小外部组件(即电感器和输出电容器)的尺寸，从而可提供占板面积非常紧凑的双轨解决方案。这类紧凑型设计非常坚固，能够承受停启、冷车发动和抛载情况导致的瞬态变化，同时准确调节两路输出。此外，超低静态电流使两个通道非常适合始终保持接通系统。随着越来越多的电子系统添加到日益缩小的空间中，最大限度减小解决方案占板面积同时最大限度提高效率也变得至关重要了。幸运的是，满足这些要求的新一代电源IC已经上市，从而为未来汽车中增加更多电子产品创造了条件。

汽车设计论文范文第9篇

关键字：80C51汽车行驶信息红外接收器

一、系统数学模型

系统使用80C51单片机作为信息控制器，将调制到40kHz载波的信息经红外发射管发送出去；同样80C51单片机控制红处接收器接收数据信息。

如果以汽车甲为例，当乙车要转弯或刹车时都会通过红外发射器发出信息，甲收到信息后就会在本车上显示并用声响电路提醒，同样当丙车要超车时也会有信息从丙传给甲并在甲车上显示。

二、系统基本组成结构

本系统采用80C51核心芯片，附加12MHz的晶振频率，30PF的瓷片补偿电容，最简单的RC上电复位电路，片外存储器选择脚(31脚EA)接正电源，并利用采样电路对接收的模拟信号数字化然后送80C51处理，从P3.5输出的调制信号经T9013放大送红外管发射。

三、信息的编码格式及发送/接收过程

本系统采用脉冲个数编码，分别代表左转弯、右转弯、刹车3种状态，其中左转弯为2个脉冲，右转弯为5个脉冲，刹车为8个脉冲。为了增加接收的可靠性，第一位码宽为3ms，其余为1ms，数据帧间隔大于10ms。

为了消除干扰，确保数据的有效传输，脉冲采用的编码格式，起始位为10ms，数据位为1ms，停止位为10ms，此可保证数据的准确发送与接收。

当单片机检测到P0.0-P0.2端口为低电平时，先设置发送标志位，然后依次发送数据帧。发送数据时，中断将被禁止。当刹车(转向)开关闭合时，数据帧将被重复连续地发射，直到开关松开为止。

当红外线接收器接收数据帧脉冲时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据帧接收时，中断将被关断，并且对第一位(起始位)码的码宽进行验证。若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作误帧处理。当间隔位的高电平脉宽大于3ms时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，使相应的输出口(P0.3-P0.6)为低电平，驱动显示及声响电路。

四、结论

本文是利用红外线穿透性强、干扰小等特点，将其应用于交通工具中，弥补了红外线很少在交通通信中应用的空白。此系统采用电能驱动、结构简单、成本低廉、噪声小，不妨碍司机的正常驾驶。

参考文献

[1]何立民：《单片机实验与实践教程》北京：北京航空航天大学出版社

汽车设计论文范文第10篇

考虑到汽车电气系统由大电流电动机、继电器、螺线管、车灯和不断颤动的开关触点组成，因此出现尖峰信号和噪声就一点也不奇怪了。另外，交流发电机是采用斩波励磁调整的三相电机，有时会以非常大的电流对电池充电。因此，对于工作在汽车环境中的电路设计来说，尤其是需要适应在负载突降和双电池助推情况下产生的高输入电压电路。

无源保护电路

用于汽车电子产品的无源保护网络如图1所示。与此相同或类似的电路广泛用于保护与汽车12V总线连接的各种系统。这种网络防止高压尖峰、持续过压、电池反向和电流过度消耗造成损害。图1的电流保护作用很明显，如果负载电流超过1A的时间很长，保险丝F1就会熔化。D1与F1结合防止电池反向连接造成损害，大电流流经正向偏置的D1并烧断保险丝。电解电容器大约在额定电压的150时有一个有趣的特性：随着终端电压的提高，这种电容消耗的电流也越来越大，就C1而言，它在输入持续升高时起箝位作用(最终烧断保险丝)。双电池助推时的电压为28V左右，这不会烧断保险丝，因为C125V的额定值足够高，额外消耗的电流很少。电感器增加了很小的电阻，以限制峰值故障电流以及输入瞬态的转换率，从而在存在尖峰时帮助C1实现箝位。

无源网络的主要缺点是它依靠烧断保险丝来防止过流、过压和电池反向造成损害。另一个缺点是，它依靠电解电容实现箝位。这种电容器老化以后，电解质会变干，等效串联电阻(ESR)提高的特性也就消失了，这会损害箝位效果。有时D1采用大的齐纳二极管以帮助这个电容器发挥作用。人们已经设计出了有源电路来克服这些缺点。

有源电路

图2显示了一个有源解决方案，该方案用于屏蔽敏感电路，使其免受变化不定的12V汽车系统的影响。采用LT1641来驱动输入N沟道MOSFET，而上述提供无源解决方案就不具备这种附加保护：首先，LT1641在输入低于9V时断开负载，以防在低输入电压时系统失灵，并在起动时或充电系统出现故障时，减少系统向非关键负载提供宝贵的电流的机会；其次，LT1641在首次加电时逐渐升高输出电压，对负载实行软启动；第三，通过限流和定时断路器保护输出免受过载和短路影响。如果发生电流故障，断路器就以1至2Hz的速率自动重新尝试建立连接，可以设定保护电路上行线路保险丝的容限，让它在LT1641的下行线路出现电流故障时不熔化；最后，图2所示电路隔离出现在输入端的过压状态，同时提供箝位输出，以便负载电路在出现过压时能继续正常工作。

在12V输入的通常情况下，LT1641将MOSFET的栅极充电至大约20V以充分提升MOSFET的电压，并向负载提供电源。27V齐纳二极管D1的两端分别连接栅极与地，但是在9至16V的工作电压范围内不起作用。当输入升高到超过16V时，LT1641继续给MOSFET的栅极充电，试图保持MOSFET完全接通。如果输入升得太高，齐纳二极管就会对MOSFET的栅极箝位，并将输出电压限制在大约24V。LT1641本身在其输入端能够处理高达100V的电压，而且不受栅极箝位动作的影响。栅极箝位电路比无源解决方案的箝位电路精确得多，而且简单地通过选择一个具有合适击穿电压的D1，就可以轻松调整栅极箝位电路以满足负载要求。

图2所示电路在负载电流高达1A左右时工作得很好，但是就更高的负载电流而言，推荐使用图3所示电路来防止MOSFET过度消耗功率。如果过压状态持续存在，如电气系统由两个串联电池供电的时间超过通常所需时间，或负载突降后电流慢速上升以及MOSFET较小时，那么过度消耗功率是有风险的。输出由D1和D2取样，如果输入超过16.7V，那么就向“SENSE”引脚反馈一个信号，以将输出稳定在16.7V。这里的调节比图1所示电路的调节更精确，并且可以通过选择合适的齐纳二极管轻松定制，以满足负载的需求。

总的功耗由“TIMER”引脚限制，这个引脚记录MOSFET调节输出所用的总时长。如果过压状态持续超过15ms，那么LT1641就停机并允许MOSFET停止输出调节。在大约半秒钟以后，该电路尝试重新启动。这种重启周期一直持续，直到过压状态消失并恢复正常工作为止。处理过流故障的方法与图2描述的方法相同。

电池反向保护

简单地增加一个串联二极管，就可以给图2或图3所示电路增加电池反向保护功能。

在大多数情况下，采用普通p-n二极管就可以，如果正向压降很重要，可以选择肖特基二极管。在隔离二极管中的功耗不可接受的关键应用中，图4所示的简单电路就可以解决这个问题。

在正常工作情况下，MOSFETQ2的体二极管正向偏置，并传送功率至LT1641。LT1641接通时，Q2栅极获得驱动，从而完全接通。如果输入反向，那么Q3的射极就被拉低至低于地电平，Q3接通，从而将Q2的栅极拉低并保持其接近Q2的源极电平。在这种情况下，Q2保持断开状态，并隔离反向输入，使其不能到达LT1641和负载电路。微安级电流流经1MΩ电阻，到达LT1641的“GATE”引脚。

高压LDO用作电压限幅器

最高输入电压额定值为25V或更低的降压稳压器(如LT1616)一般不考虑用于汽车应用。然而，如果与LT3012B/LT3013B等低压差(LDO)线性稳压器结合使用，在输入电压上的缺点就可以轻松克服。这种尺寸小、效率高的组合如图5所示，可以在汽车环境中提供3.3V输出。

LT3013B拥有4V至80V的宽输入电压范围，并集成了电池反向保护功能，无需特殊电压限制或箝位电路，因此节省了成本和电路板面积。在以适中的负载电流工作时，LDO稳压器的效率近似等于VOUT/VIN。如果VOUT比VIN低得多，那么LDO的效率就会下降。例如，将12V输入降至3.3V输出时，效率仅为28。

在图5中，通过让LT3013B在正常输入电压范围内以低压差方式工作实现更高的效率。在这种情况下，LT3013B的输出电压设定为24V。该LDO的输出电压仅比VIN低400mV，它以97的效率为LT1616降压型稳压器供电，而且电压恰好在正常工作电压范围的中间。在负载突降情况下，VIN可能迅速升至高达80V，但是在VIN超过24.4V时，LT3013B将调整它的输出，并将其有效地“限制”在24V，这刚好在LT1616开关的额定电压范围内。如果VIN上升至高于24.4V，该LDO的效率会下降，但是这种情况持续时间很短，不会产生什么不良后果。

LT1616将LT3013B受到限制的输出转换为3.3V。在12V输入时，该开关的效率大约为80。在冷车发动时，汽车的电压可能降低至5V。在这种情况下，LT1616的输入电压为4.6V，恰好处于它的工作电压范围之内。LT3013BLDO稳压器与LT1616开关结合，在不牺牲效率的前提下，可在12V汽车电气系统典型的宽工作电压范围内提供稳定的3.3V输出。