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汽车上那些看着简单设计起来却很困难的零部件

2018-2-9 15:55| 发布者: 老王| 查看: 54| 评论: 0

        整车的零件设计中,有很多看似不起眼但设计起来困难重重的零件。 比如说发动机罩液压支杆、轮胎、座椅、操稳调教、排放控制等等。在一辆汽车的设计中,每一个零件都有它巧妙的设计思路,而这些巧妙的设计思路,才是构成一辆好车品质感的重要保证。
        1,活塞环
看看也就是几片圆环,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达到100个大气压的燃烧室,而你只需要支付几听可乐的钱就可以拥有一缸副,但是如果它失效了,客户需要支付1万到2万人民币以上进行大修或者3万-6万人民币进行动力总成更换。

全球入流的汽车企业的钢制活塞环的材料99%由日本钢材线材供应商提供。全球4-5家供应商基本占据了全球的主要活塞环的生产。在这个宽度只有1-2mm的钢带上,我们实现了各类加工形貌造型,20多种金属/非金属涂层,使用了热处理、电镀、PVD/PCVD、等离子金属喷涂等一系列的技术,目前最先进的涂层历经24万公里和缸体的磨损,平均磨损量仅有0.0008-0.001mm,而且能够以每年数千万片的规模保证质量稳定一致,平均PPM低于10。

基于三维的模拟软件可以分析在各个发动机工况下,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以及摩擦区域的差异和影响,同时还有透明缸套试验+荧光高速摄影和浮动缸套试验进行验证,这个就是这么神奇。

2.刮水器

在绝大部分的地区、绝大部分时间内,刮水器都只是个摆设。不过,在车身领域,刮水器算得上是最难设计的零件之一。

首先,刮水器是归类于车身零部件设计中的A类零件。何为A类零件?简单点说,就是关乎于车辆行驶安全的安全性零件,其性能必须符合国家强制法规的标准要求。国家强制标准对刮水器的刮刷性能、实验方法都进行了全面的约束。而这些强制法规的性能要求无疑提升了刮水器系统的设计难度。

举个例子,老的国家标准规定,刮水器必须在120公里每小时的车速下稳定工作,眼下,这一标准提升到160公里每小时,在这一时速下要保证刮水器能够紧密的贴合挡风玻璃,并且回水宽度满足法规要求,仅这一项实验要求的变化,就会使得整个刮水器系统需要重新设计。

其次,刮水器系统的相互制约参数最多。一般来说,至于刮水器性能的参数一般有三个:攻角、俯角以及刮臂压力,这三个参数相辅相成,改变其中的一个就会导致其他两个的变化,继而导致刮刷效果的恶化。

第三,刮水器的安装位置位于车身硬点区域,这直接导致了安装空间和安装结构的不可变。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平台。所以,我们看到很多模块化的平台,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,还要考虑到运动干涉、系统本身的性能、洗涤器喷水效果。难度可想而知。

3.挡风玻璃以及侧窗玻璃

挡风玻璃和侧窗玻璃同样也是不受消费者关注的零件,唯一的关注恐怕就是在贴膜的时候关注吧。不过,在整车的零部件里,挡风玻璃以及侧窗玻璃同样是关乎安全的A类零件。在设计过程中,侧窗玻璃是整个车门系统设计的基准,只有确定了侧窗玻璃的曲率以及面积,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。

如果侧窗玻璃曲率以及面积在造型阶段没有第一时间确定的话,那么等待工程师的就是整个车门返工重来。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。另外,挡风玻璃的曲率也会被制造工艺牢牢限制,同时,挡风玻璃还是造型面,这就使得挡风玻璃的设计一不小心就会夹在中间无法脱身。

4.所有三角区域的外观件

在汽车工程领域,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。所以,接下来我们用这个区域来解释为何这里最难设计。要说明这个问题,我们首先要知道一个叫公差的东西,任何零件的制造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认为合理的。不过,当几个零件同时在一个狭小的区域实现匹配的时候,公差波动就会在这个区域出现公差累积的情况。

也就是说,这个零件尺寸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,但是当它们匹配在一起的时候,这些正常的公差值就会体现为一个误差值,继而造成外观质量甚至是性能方面的缺陷。

以车门三角区为例,在这个区域内的零件包括外后视镜盖板、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。这几乎是整辆汽车上零部件搭接最密集的地方,所以也是最容易出现公差累积的位置。所以,在设计终了之后,这个位置还需要进行数论的间隙段差匹配,同样,也是触一发而动全身的设计。

5.大灯

别看现在市面上到处都是改灯的店面,看上去大灯很简单的样子。但是,在车辆的工程领域,大灯的设计难度系数也是数一数二的。原因有几点,第一当然是A类零件的强制法规要求。第二则是配光的需求。

大灯的配光设计在很大程度上受限于造型设计,特别是现在越来越多的车型采用了后掠式的大灯设计之后,就给大灯的配光设计提出了更为严峻的挑战。大灯的配光设计基本上就和用电筒照下水道的原理一样,大灯的光源必须放在一个合理的位置上,才可以使得灯光满足性能要求照在该照的位置上。

这其中又受到光源的形式、灯碗的结构、车内安装结构的限制。而转向灯、尾灯的配光设计还必须保证车辆各个角度的可见光需求。所以,车辆光源的设计也是一个慢工出细活的工种。

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