汽車正向研發流程全面講解【轉自中國汽車工程師之家】

06-26

新車型的研發是一個非常複雜的系統工程，以至於它需要幾百號人花費上3、4年左右的時間才能完成。不同的汽車企業其汽車的研發流程有所不同，我們下面講述的是正向開發的量產汽車一般的研發流程。以滿足車友對汽車研發流程的好奇感。研發流程包括管理、設計、組織等方方面面的輔助流程，本文主要向大家介紹汽車研發中的核心流程，也就是專業的汽車設計開發流程，這一流程的起點為項目立項，終點為量產啟動，主要包括5個階段：一、方案策劃階段一個全新車型的開發需要幾億甚至十幾億的大量資金投入，投資風險非常大，如果不經過周密調查研究與論證，就草率上馬新項目，輕則會造成產品先天不足，投產後問題成堆；重則造成產品不符合消費者需求，沒有市場競爭力。因此市場調研和項目可行性分析就成為了新項目至關重要的部分。通過市場調研對相關的市場信息進行系統的收集、整理、紀錄和分析，可以了解和掌握消費者的汽車消費趨勢、消費偏好和消費要求的變化，確定顧客對新的汽車產品是否有需求，或者是否有潛在的需求等待開發，然後根據調研數據進行分析研究，總結出科學可靠的市場調研報告，為企業決策者的新車型研發項目計劃，提供科學合理的參考與建議。汽車市場調研包括市場細分、目標市場選擇、產品定位等幾個方面。項目可行性分析是在市場調研的基礎上進行的，根據市場調研報告生成項目建議書，進一步明確汽車形式（也就是車型確定是微型車還是中高級車）以及市場目標。可行性分析包括外部的政策法規分析、以及內部的自身資源和研發能力的分析，包括設計、工藝、生產以及成本等方面的內容。在完成可行性分析後，就可以對新車型的設計目標進行初步的設定，設定的內容包括車輛形式、動力參數、底盤各個總成要求、車身形式及強度要求等。將初步設定的要求發放給相應的設計部門，各部門確認各個總成部件要求的可行性以後，確認項目設計目標，編製最初版本的產品技術描述說明書，將新車型的一些重要參數和使用性能確定下來。在方案策劃階段還有確定新車型是否開發相應的變形車，確定變形車的形式以及種類。項目策劃階段的最終成果是一份符合市場要求，開發可行性能夠保證得到研發各個部門確認的新車型設計目標大綱。該大綱明確了新車型的形式、功能以及技術特點，描述了產品車型的最終定位，是後續研發各個過程的依據和要求，是一份指導性文件。

二、概念設計階段概念設計階段開始後就要制定詳細的研發計劃，確定各個設計階段的時間節點；評估研發工作量，合理分配工作任務；進行成本預算，及時控制開發成本；製作零部件清單表格，以便進行後續開發工作。概念車設計階段的任務主要包括總體布置草圖設計和造型設計兩個部分。 1．總體布置草圖總體布置草圖也稱為整體布置草圖、整車布置草圖。繪製汽車總布置草圖是汽車總體設計和總布置的重要內容，其主要任務是根據汽車的總體方案及整車性能要求提出對各總成及部件的布置要求和特性參數等設計要求；協調整車與總成間、相關總成間的布置關係和參數匹配關係，使之組成一個在給定使用條件下的使用性能達到最優並滿足產品目標大綱要求的整車參數和性能指標的汽車。而總體布置草圖確定的基本尺寸控制圖是造型設計的基礎。總體布置草圖的主要布置內容包括：車廂及駕駛室的布置，主要依據人機工程學來進行布置，在滿足人體的舒適性的基礎上，合理的布置車廂和駕駛室。發動機與離合器及變速器的布置、傳動軸的布置、車架和承載式車身底板的布置、前後懸架的布置、制動系的布置、油箱、備胎和行李箱等的布置、空調裝置的布置。

保時捷跑車總體布置方案正視圖 2．造型設計

在進行了總體布置草圖設計以後，就可以在其確定的基本尺寸的基礎上進行造型設計了。汽車的造型設計現在已經成為汽車研發中至關重要的環節，包括外形和內飾設計兩部分。而造型設計過程也分為設計和模型製作兩個階段。汽車造型設計師根據要設計的車型，首先收集同類車型的圖片資料，對同類車型進行造型上的比較，根據這些車型在市場上的受歡迎程度，總結出目前的流行的一些設計趨勢以及時尚元素，作為設計的主題或關鍵詞。比如簡潔、復古、前衛等詞語。設計階段包括設計草圖和設計效果圖兩個階段，設計草圖是設計師快速捕捉創意靈感的最好方法，最初的設計草圖都比較簡單，它也許只有幾根線條，但是能夠勾勒出設計造型的神韻，設計師通過設計大量的草圖來儘可能多的提出新的創意。每個設計師都會對少數幾個自己認為比較好的草圖進行完善，包括繪製多個角度的草圖，進一步推敲車身的形體，突出造型特徵等等。下面是菲亞特BRAVO設計草圖，我們可以看出最初的草圖形體是比較簡練的，只強調部分的特徵線。而後來的深入設計草圖則比較完整的表達了車身的整個形態。

菲亞特BRAVO前期設計草圖

菲亞特BRAVO設計深入草圖當草圖繪製到了一定階段後，設計工作室內部會進行一次討論，設計室負責人(比如設計總監)將從設計師的設計草圖中挑出幾個相對較好的創意，進行深入的設計。接下來就是繪製被選中的草圖的精細設計效果圖，隨著計算機輔助設計的發展，以及其所帶來的方便和快捷，越來越多的設計師開始使用各種繪圖軟體進行效果圖的繪製。主要的繪圖軟體有Photoshop、Painter以及Alias Skethbookd等。設計師繪製精細效果圖的目的是為了讓油泥模型師或者數字模型師（其使用3D軟體將設計師的設計由效果圖變為3維的電腦數據模型，這種模型能夠直接將數據輸入5軸銑削機，銑削出油泥模型）看到更加清晰的設計表現效果，以便保證以後的模型能夠更好的與設計師的設計意圖相一致。設計效果圖繪製完畢以後要進行一次評審，這次評審會決定讓其中的的幾個方案進行1：5的油泥模型製作。

菲亞特BRAVO內飾設計方案效果圖

如前所述對設計方案效果圖進行評審以後就要開始製作模型了，一般有3—5個甚至更多方案會被選中進行1：5的小比例模型製作，製作小比例模型主要是為了節約成本以及節省時間，一般的汽車廠家都會使用油泥作為材料來製作小比例模型，主要是因為其容易修改，便於在模型製作階段不斷完善。油泥模型的製作也有兩種方法，一種是油泥模型師直接完全人工雕刻模型，另外一種是由數字模型師先根據設計效果圖在alias等軟體里先建造出3維數字模型然後由銑削機銑削出油泥模型，然後經油泥模型師進行細節調整。當然在油泥製作過程中設計師必須全程跟蹤指導，以確保油泥模型能夠符合自己的設計意圖

賓士R級小比例模型造型方案

smart Forfour小比例模型方案在完成小比例油泥模型製作之後，公司高層將會對模型進行評審，這次是第一次實物模型的評審，他們將綜合考慮各個影響到生產的的因素，包括：美學、工藝、結構等。不過主要還是對模型外觀美學的評判，通過評審挑選出其中的2－3個方案進行1：1的全尺寸油泥模型製作。傳統的全尺寸油泥模型都是完全由人工雕刻出來的，這種方法費時費力而且模型質量不能得到很好的保證，製作一個整車模型大約要花上3個月左右的時間，現在隨著技術的進步，各大汽車廠家的全尺寸整車模型基本上都是由5軸銑削機銑削出來的，油泥模型師只需要根據設計師的要求對銑削出來的模型進行局部的修改就可以了，這種方法製作一個模型只需要1個月甚至更少的時間。油泥模型製作完畢後，根據需要將進行風洞試驗以測定其空氣動力學性能；為了更直觀的觀察模型通常進行貼膜處理，以便檢查表面質量和產生逼真的實車效果。這時要進行一次全尺寸模型的評審會，從中選出最終的設計方案，並對其提出一些修改意見。油泥模型師根據修改意見調整油泥模型，修改完畢後再次進行評審，並最終確定造型方案，凍結油泥模型。至此造型階段全部完成，項目進入工程設計階段。

福特S-MAX油泥模型

貼膜後的S80油泥模型方案

三、工程設計階段在完成造型設計以後，項目就開始進入工程設計階段，工程設計階段的主要任務就是完成整車各個總成以及零部件的設計，協調總成與整車和總成與總成之間出現的各種矛盾，保證整車性能滿足目標大綱要求。工程設計就是一個對整車進行細化設計的過程，各個總成分發到相關部門分別進行設計開發，各部門按照開發計劃規定的時間節點分批提交零部件的設計方案。工程設計階段主要包括以下幾個方面 1. 總布置設計在前面總布置草圖的基礎上，深入細化總布置設計，精確的描述各部件的尺寸和位置，為各總成和部件分配準確的布置空間，確定各個部件的詳細結構形式、特徵參數、質量要求等條件。主要的工作包括發動機艙詳細布置圖、底盤詳細布置圖，內飾布置圖、外飾布置圖以及電器布置圖。

某轎車3維總布置圖俯視圖

2．車身造型數據生成車身或造型部門在油泥模型完成後，使用專門的3維測量儀器對油泥模型進行測量，測量的數據包括外形和內飾兩部分。測量生成的數據稱為點雲，工程師根據點雲使用汽車A面製作軟體，比如Alias、IceM-surface、Catia等來構建汽車的外形和內室模型。在車身造型數據完成以後，通常要使用這些數據來重新銑削一個模型，目的是驗證車身數據是否有錯誤。這個模型通常使用代木或者高密度塑料來進行加工，以便日後保存。

測量得到的點雲數據 "

使用Catia軟體製作車身表面 3．發動機工程設計一般新車型的開發都會選用原有成熟的發動機動力總成，發動機部門的主要工作是針對新車型的特點以及要求，對發動機進行布置，並進行發動機匹配，這一過程一直持續到樣車試驗階段，與底盤工程設計同步進行。4．白車身工程設計所謂白車身指的是車身結構件以及覆蓋件的焊接總成，包括發動機罩、翼子板、側圍、車門以及行李箱蓋在內的未經過塗裝的車身本體。白車身是保證整車強度的封閉結構。白車身由車身覆蓋件、梁、支柱以及結構加強件組成，因此該階段的主要工作任務就是確定車身結構方案，對各個組成部分進行詳細設計，使用工程軟體比如：UG、CATIA等完成3維數模構建，並進行工藝性分析完成裝配關係圖及車身焊點圖。

某轎車白車身側圍部分設計圖

5．底盤工程設計

底盤工程設計的內容就是對底盤的4大系統進行詳細的設計，包括：傳動系統設計、行駛系統設計、轉向系統設計以及制動系統設計。主要工作包括 (1)對各個系統零部件進行包括尺寸、結構、工藝、功能以及參數等方面的定義 (2)根據定義進行結構設計以及計算，完成3維數模 (3)零部件樣件試驗 (4)完成設計圖和裝配圖其中傳動系統的主要設計內容為離合器、變速器、驅動橋，行駛系統的主要設計內容為懸架設計，轉向系統的主要設計內容為轉向器以及轉向傳動機構的設計，制動系統的設計內容包括制動器以及ABS的設計。

底盤部分系統3維設計圖

6．內外飾工程設計汽車內外飾包括汽車外裝件以及內飾件，因其安裝在車身本體上也稱為車身附屬設備。外裝件的主要設計包括前後保險杠、玻璃、車門防撞裝飾條、進氣格柵、行李架、天窗、後視鏡、車門機構及附件以及密封條。內飾件主要設計包括儀錶板、方向盤、座椅、安全帶、安全氣囊、地毯、側壁內飾件、遮陽板、扶手、車內後視鏡等。 7．電器工程設計

電器工程負責全車的所有電器設計，包括雨刮系統、空調系統、各種儀錶、整車開關、前後燈光以及車內照明系統。經過以上各個總成系統的設計，工程設計階段完成，最終確認整車設計方案。此時可以開始編製詳細的產品技術說明書以及詳細的零部件清單列表，驗證法規。確定整車性能後，將各個總成的生產技術進行整理合成。四、樣車試驗階段工程設計階段完成以後進入樣車試製和試驗階段，樣車的試製由試製部門負責，他們根據工程設計的數據，根據試驗需要製作各種試驗樣車。樣車的試驗包括兩個方面：性能試驗和可靠性試驗。性能試驗，其目的是驗證設計階段各個總成以及零部件經過裝配後能否達到設計要求，及時發現問題，做出設計修改完善設計方案。可靠性試驗的目的是驗證汽車的強度以及耐久性。試驗應根據國家制定的有關標準逐項進行，不同車型有不同的試驗標準。根據試製、試驗的結果進行分析總結，對出現的各種問題進行改進設計，再進行第二輪試製和試驗，直至產品定型。汽車的試驗形式主要有試驗場測試、道路測試、風洞試驗、碰撞試驗等。各個汽車企業都有自己的試驗場，試驗場的不同路段分別模擬不同路況，有沙石路、雨水路、搓板路、爬坡路等等。

道路測試是樣車試驗最重要的部分。通常要在各種不同的區域環境中進行，在我國北到黑龍江南到海南島都有進行道路測試，以測定在不同氣候條件下車輛的行駛性能以及可靠性。

雷諾新款拉古娜在不同的氣候環境下的道路測試風洞試驗主要是為了測試汽車的空氣動力學性能，獲取風阻係數，積累空氣動力學數據。一般要對汽車正面和側面的風阻進行測定，正面的試驗用於計算正面風阻係數和提升力，側面試驗主要是考察測向風對汽車行駛的影響。國外大的汽車生產廠家有自己的風洞試驗室，由於造價非常昂貴的原因國內尚沒有專門的汽車風洞試驗室。

賓士R級風洞試驗碰撞試驗的作用是測試汽車結構的強度，通過各種感測器獲得各個部分發生碰撞時的數據，考察碰撞發生時對車內假人造成的傷害情況。通過碰撞試驗可以發現汽車安全上的問題，有針對性的對車身結構進行加強設計。碰撞試驗主要包括正面碰撞、側面碰撞以及追尾碰撞。

樣車碰撞試驗試驗階段完成以後，新車型的性能得到確認，產品定型。

五、投產啟動階段投產啟動階段的主要任務是進行投產前的準備工作，包括制定生產流程鏈，各種生產設備到位、生產線鋪設等等。在試驗階段就同步進行的投產準備工作包括，模具的開發和各種檢具的製造。投產啟動階段大約需要半年左右的時間，在此期間要反覆的完善衝壓、焊裝、塗裝以及總裝生產線，在確保生產流程和樣車性能的條件下，開始小批量生產進一步驗證產品的可靠性，確保小批量生產3個月產品無重大問題的情況下，正式啟動量產。

『C-NCAP評價結果發布會現場』車型種類生產企業及型號實驗得分星級正面100％重疊剛性壁障碰撞試驗正面40％重疊可變形壁障碰撞試驗可變形移動壁障側面碰撞試驗加（罰）分項總分小型長安奔奔 2.37 11.38 4.81 0 18.6 哈飛路寶 3.55 8.88 10.51 0 22.9 、緊湊型昌河鈴木利亞納 13.29 15.33 11.52 0 40.1 、東南藍瑟 12.41 14.54 8.08 1 36 、 T中型中華駿捷 10.96 9.7 9.55 0.5 30.7 : 、

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