汽車選型、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)優(yōu)化

第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容產(chǎn)品設(shè)計(jì)的階段：技術(shù)任務(wù)書的編制（方案設(shè)計(jì)）技術(shù)設(shè)計(jì)（定型設(shè)計(jì)）工作圖設(shè)計(jì)（生產(chǎn)設(shè)計(jì)）新產(chǎn)品如何產(chǎn)生？從設(shè)計(jì)構(gòu)思到繪制出產(chǎn)品的工作圖從無(wú)到有，從抽象到具體。第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容

明確設(shè)計(jì)與制造產(chǎn)品的必要性，正確選擇產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)類型，決定設(shè)計(jì)方案的原則。技術(shù)任務(wù)書是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)文件。一般由承擔(dān)設(shè)計(jì)與制造的企業(yè)編制。產(chǎn)品的用途及使用范圍設(shè)計(jì)試制的理由和依據(jù)詳細(xì)分析比較國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)規(guī)范產(chǎn)品的簡(jiǎn)略總圖技術(shù)任務(wù)書的編制第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容將已確定的基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)具體化，根據(jù)技術(shù)任務(wù)書所規(guī)定的原則，進(jìn)一步確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。總圖、系統(tǒng)圖、明細(xì)表、說(shuō)明書等形式表達(dá)。產(chǎn)品的定型階段，要做好試驗(yàn)研究和驗(yàn)證工作。影響因素——設(shè)備條件、生產(chǎn)技術(shù)水平和積累的制造經(jīng)驗(yàn)。技術(shù)設(shè)計(jì)第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容根據(jù)批準(zhǔn)的技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行，要設(shè)計(jì)、繪制生產(chǎn)所需的全套圖紙。直接用于生產(chǎn)——注意圖紙質(zhì)量，加強(qiáng)校審。裝配圖、零件圖要統(tǒng)一、齊全、正確。工作圖紙?jiān)O(shè)計(jì)第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化二、技術(shù)任務(wù)書編制階段的優(yōu)化問(wèn)題價(jià)值矩陣法建立目標(biāo)系統(tǒng)確定權(quán)重建立目標(biāo)數(shù)值矩陣建立目標(biāo)價(jià)值矩陣第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化二技術(shù)任務(wù)書編制階段的優(yōu)化問(wèn)題

以某轎車發(fā)動(dòng)機(jī)為例。其固定要求是：驅(qū)動(dòng)功率50kW；轉(zhuǎn)速為50r/s時(shí)最大扭矩為85Nm。最低要求是：100公里油耗小于或是等于10L。期望要求是：外型美觀大方，能符合道路條件。

目標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能判斷產(chǎn)品方案的一切重要性能。固定要求最低要求期望要求建立目標(biāo)系統(tǒng)第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化二技術(shù)任務(wù)書編制階段的優(yōu)化問(wèn)題

可以將最終目標(biāo)劃分為若干中間目標(biāo)，并將中間目標(biāo)劃分為具體的分項(xiàng)目標(biāo)，中間目標(biāo)和分項(xiàng)目標(biāo)總稱為部分目標(biāo)，每一個(gè)部分目標(biāo)只能評(píng)價(jià)一次，不能直接或者間接的在其他部分目標(biāo)中在一起評(píng)價(jià)。

第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化二技術(shù)任務(wù)書編制階段的優(yōu)化問(wèn)題中間目標(biāo)：良好的裝配性能Z11

合適的行駛性能Z12

運(yùn)行物料消耗最低Z13

行駛時(shí)平穩(wěn)性好Z14

耐磨性好Z15

維修性好Z16

裝配尺寸小Z112重量輕Z111

以轎車發(fā)動(dòng)機(jī)為目標(biāo)系統(tǒng)，目的是為了探索最佳的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)，用Z1表示。(總目標(biāo))

長(zhǎng)度小Z1121寬度小Z1122高度小Z1123分項(xiàng)目標(biāo)中間目標(biāo)和分項(xiàng)目標(biāo)總稱為部分目標(biāo)第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化二技術(shù)任務(wù)書編制階段的優(yōu)化問(wèn)題

為了區(qū)分目標(biāo)系統(tǒng)中各分項(xiàng)目標(biāo)的重要程度，要確定權(quán)重。先從總目標(biāo)出發(fā)，逐步向復(fù)雜性較小的部分目標(biāo)進(jìn)行，所有從屬與同一級(jí)目標(biāo)的相對(duì)權(quán)重之和必須等于1。然后求出相互從屬的相對(duì)權(quán)重的乘積，得到絕對(duì)權(quán)重。確定權(quán)重目標(biāo)相對(duì)權(quán)重絕對(duì)權(quán)重目標(biāo)系統(tǒng)第一步計(jì)權(quán)gij第二步計(jì)權(quán)gijk第三步計(jì)權(quán)gijkt所有中間目標(biāo)所有分項(xiàng)目標(biāo)Z1探索最佳的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)Z11Z111Z112Z1121Z1122Z11230.050.40.60.70.150.150.050.030.02000.02100.00450.0045良好的裝配型性能重量輕裝配尺寸小長(zhǎng)度小寬度小高度小Z12Z121Z122Z1230.250.40.40.20.250.10000.10000.0500合適的行駛性能最大功率高彈性大加速性能良好Z13Z131Z1311Z1312Z1320.150.70.30.80.20.150.1050.08400.02100.0450運(yùn)行物料消耗最低燃料消耗最低汽油消耗最低辛烷值低潤(rùn)滑油消耗最低Z14Z141Z1420.150.70.30.150.10500.0450行駛時(shí)平穩(wěn)性好機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)性好行駛時(shí)噪聲低Z150.20.2000耐磨性好Z160.20.2000維修性好目標(biāo)相對(duì)權(quán)重第一步計(jì)權(quán)gij第二步計(jì)權(quán)gijkZ1Z11Z111Z112Z1121Z1122Z11230.050.40.6目標(biāo)相對(duì)權(quán)重絕對(duì)權(quán)重目標(biāo)系統(tǒng)第一步計(jì)權(quán)gij第二步計(jì)權(quán)gijk第三步計(jì)權(quán)gijkt所有中間目標(biāo)所有分項(xiàng)目標(biāo)Z1探索最佳的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)Z11Z111Z112Z1121Z1122Z11230.050.40.60.70.150.150.050.030.02000.02100.00450.0045良好的裝配型性能重量輕裝配尺寸小長(zhǎng)度小寬度小高度小Z12Z121Z122Z1230.250.40.40.20.250.10000.10000.0500合適的行駛性能最大功率高彈性大加速性能良好Z13Z131Z1311Z1312Z1320.150.70.30.80.20.150.1050.08400.02100.0450運(yùn)行物料消耗最低燃料消耗最低汽油消耗最低辛烷值低潤(rùn)滑油消耗最低Z14Z141Z1420.150.70.30.150.10500.0450行駛時(shí)平穩(wěn)性好機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)性好行駛時(shí)噪聲低Z150.20.2000耐磨性好Z160.20.2000維修性好第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化二技術(shù)任務(wù)書編制階段的優(yōu)化問(wèn)題重量（kg）定性判斷評(píng)分≥200≥170≥160≥150≥140≥130≥120≥110≥100≤100絕對(duì)不可用方案實(shí)際上不可用方案差的方案不得已時(shí)的可用方案中等方案好的方案很好的方案超過(guò)目標(biāo)的方案遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目標(biāo)的方案理想方案00.100.200.300.450.550.650.750.901轎車發(fā)動(dòng)機(jī)重量的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)建立目標(biāo)數(shù)值矩陣目標(biāo)判據(jù)方案Ⅰ目標(biāo)數(shù)值目標(biāo)評(píng)分（Wij）重量（kg）長(zhǎng)度（cm）寬度（cm）高度（cm）最大功率（kW）發(fā)動(dòng)機(jī)彈性加速性能汽油消耗量（gkW-1h-1）辛烷值潤(rùn)滑油消耗量（gkW-1h-1）機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)性（mm）噪聲（dB）耐磨性便于修理的性能110806075400.1良270850.60.570優(yōu)中0.750.70.80.60.770.90.80.750.850.650.720.620.90.5探索最佳轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)數(shù)值矩陣

第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化二技術(shù)任務(wù)書編制階段的優(yōu)化問(wèn)題

每一目標(biāo)的評(píng)分乘以相應(yīng)的絕對(duì)權(quán)重，即得使用價(jià)值。目標(biāo)評(píng)分絕對(duì)權(quán)重價(jià)值矩陣建立目標(biāo)價(jià)值矩陣目標(biāo)判據(jù)權(quán)重（Zij）方案Ⅰ方案Ⅱ方案Ⅲ目標(biāo)評(píng)分（Wij）使用價(jià)值（Ui）目標(biāo)評(píng)分使用價(jià)值目標(biāo)評(píng)分使用價(jià)值最小重量最小長(zhǎng)度最小寬度最小高度最大功率發(fā)動(dòng)機(jī)彈性加速性能汽油消耗量辛烷值潤(rùn)滑油的消耗量機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)性噪聲耐磨性便于修理的性能0.020.0210.00450.00450.10.10.050.0840.0210.0450.1050.0450.20.20.750.70.80.60.770.90.80.750.850.650.720.620.90.50.015000.014700.003600.002700.077000.090000.040000.063000.017850.029250.075600.027900.180000.100000.90.750.750.70.80.80.90.70.750.750.650.620.80.60.80.70.650.750.750.650.80.80.70.60.70.620.70.4合計(jì)1.0000.73660第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題1.技術(shù)評(píng)價(jià)2.經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)3.綜合評(píng)價(jià)第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題評(píng)價(jià)方案的適用性和改進(jìn)的可能性，完善設(shè)計(jì)。先部件后整機(jī)。方法：五級(jí)分滿足度評(píng)分法以一個(gè)能實(shí)現(xiàn)全部評(píng)價(jià)特征的理想方案作為基準(zhǔn)進(jìn)行比較。技術(shù)評(píng)價(jià)第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題序號(hào)評(píng)價(jià)項(xiàng)目（技術(shù)特征）滿足度評(píng)分第一次設(shè)計(jì)第二次設(shè)計(jì)理想設(shè)計(jì)1零件數(shù)4552體積3453重量3454加工難易程度3455維修性4556使用壽命5457總分∑Pi2226308技術(shù)價(jià)值0.730.871.00傳動(dòng)裝置技術(shù)設(shè)計(jì)的技術(shù)評(píng)價(jià)第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題X技術(shù)價(jià)值pn各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的得分n評(píng)價(jià)項(xiàng)目數(shù)平均分pmax理想設(shè)計(jì)的最高得分gn各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的權(quán)重權(quán)重技術(shù)價(jià)值超過(guò)0.8為理想，0.6以下為不符合要求第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題主要考慮制造費(fèi)用y經(jīng)濟(jì)價(jià)值Hi理想制造費(fèi)用（允許制造費(fèi)用[H]的0.7倍）H實(shí)際制造費(fèi)用技術(shù)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值互補(bǔ)低的經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的技術(shù)價(jià)值低的技術(shù)價(jià)值高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合的評(píng)價(jià)方法經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)方案A技術(shù)價(jià)值經(jīng)濟(jì)價(jià)值（好）（差）方案B技術(shù)價(jià)值經(jīng)濟(jì)價(jià)值（差）（好）價(jià)值分析法費(fèi)用效率分析法技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)系圖法第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題S1

x=0.63y=0.53S2

x=0.75y=0.63S3

x=0.83y=0.88S4

x=1y=1第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化四、工作圖設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題建立物理關(guān)系表達(dá)式建立費(fèi)用關(guān)系式建立綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)系式技術(shù)設(shè)計(jì)階段——設(shè)計(jì)方案的總體和關(guān)鍵零件技術(shù)的經(jīng)濟(jì)分析工作圖設(shè)計(jì)階段——非關(guān)鍵零件技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化四、工作圖設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題例：下圖為矩形斷面梁受集中載荷F的作用，分析制造費(fèi)用何時(shí)最優(yōu)。第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化四、工作圖設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題建立物理關(guān)系式（根據(jù)零件的工作條件，求得零件尺寸和物理參數(shù)的關(guān)系表達(dá)式）Z1支承系數(shù)[σ]梁的許用應(yīng)力W梁的截面抗彎模量

b

梁寬h

梁高對(duì)于矩形梁，抗彎模量：梁的應(yīng)力公式：第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化四、工作圖設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題2.建立費(fèi)用關(guān)系式（根據(jù)零件結(jié)構(gòu)草圖確定材料費(fèi)用）材料費(fèi)用加工費(fèi)用制造費(fèi)用M

材料費(fèi)用m

梁的質(zhì)量KW

單位質(zhì)量的材料費(fèi)用A

梁的截面積l0

梁的長(zhǎng)度l

梁的承載長(zhǎng)度γ

梁的總長(zhǎng)與承載長(zhǎng)度之比S

加工費(fèi)用δ

加工余量KF

單位質(zhì)量加工費(fèi)用第二節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化四、工作圖設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化問(wèn)題3.建立綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)系式（用之前的物理參數(shù)來(lái)表示制造費(fèi)用）Fl2

載荷因數(shù)γ/Z1

支承因數(shù)6/h梁的斷面形狀因數(shù)

KW/[σ]材料因數(shù)1+δKF/hKW

材料性能和經(jīng)濟(jì)性能之間的關(guān)系一、收集資料信息形成造型設(shè)計(jì)概念任何新型轎車的構(gòu)思，都是建立在舊款車或者其它車輛的基礎(chǔ)上借鑒、繼承和改進(jìn)而形成的。資料信息來(lái)源的“源泉”：消費(fèi)者對(duì)汽車的意見和期望每年在世界各地舉辦的汽車展覽會(huì)市場(chǎng)的信息反饋例如我國(guó)第一輛概念車“麒麟”，就從五個(gè)城市的汽車用戶做過(guò)調(diào)查，匯集了各地不同人群對(duì)汽車的需求信息，才著手進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。目前時(shí)興的品牌轎車“四位一體”的專營(yíng)銷售中，其中一項(xiàng)是“信息反饋”，作用之一就是做廠家開發(fā)新產(chǎn)品的依據(jù)。

二、造型構(gòu)思效果圖效果圖由具有工業(yè)造型技術(shù)能力的開發(fā)人員完成，采用水彩、彩鉛或者素描等方式繪制。效果圖分為：車身造型效果圖車身內(nèi)飾效果圖車身造型效果圖要表現(xiàn)出車型前面、側(cè)面和后面三者的關(guān)系，同時(shí)也要表現(xiàn)出車門拉手，倒后鏡、刮水臂、車牌位置等結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。車身內(nèi)飾的效果圖主要表現(xiàn)出儀表板、中控臺(tái)、門護(hù)板、座椅及相互之間的空間位置。由于車廂內(nèi)部難以用一面圖表達(dá)清楚，所以有些效果圖是針對(duì)某些位置而單獨(dú)繪制的。效果圖是“紙上談兵”的操作，可以有多種方案供選擇，換句話講要有許多幅效果圖供選擇，邊修改邊完善。三、模型制作從“紙上談兵”到實(shí)物實(shí)體的第一步，就是將設(shè)計(jì)構(gòu)思實(shí)物化，將紙面的東西用形體表現(xiàn)出來(lái)，讓設(shè)計(jì)人員進(jìn)行更細(xì)致和具體的探討。第一步就是選擇確定幾幅效果圖，依圖做縮小比例的汽車油泥模型或石膏模型，比例為3:8（美、英等英制國(guó)）或者1:10、1:5等。四、膠帶圖當(dāng)縮小比例車模的形狀確定后，就將模型的輪廓曲線放大至1:1，用膠帶圖的形式表現(xiàn)出來(lái)。所謂膠帶圖是指用不同寬度和不同顏色的膠帶在標(biāo)有坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的白色圖板上，粘貼上模型輪廓的曲線和線條，將汽車整個(gè)輪廓、布置尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)位置、車架布置及人體樣板都可以顯示出來(lái)。膠帶可以隨時(shí)粘貼或撕下，因此膠帶圖也可以隨時(shí)修改，十分方便。設(shè)計(jì)人員根據(jù)膠帶圖進(jìn)行修改和調(diào)整后，轎車的輪廓曲線已經(jīng)基本確立。五、全尺寸油泥模型全尺寸是指1:1比例，全尺寸油泥模型就是指與真車尺寸一樣，模型的輪廓曲線和尺寸都是按照嚴(yán)格的要求制作出來(lái)，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)車身表面的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行比較和修改，設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)已進(jìn)入“模擬作戰(zhàn)”階段。全尺寸油泥模型分為外部模型和內(nèi)部模型，是車身造型設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的階段，要求以極其認(rèn)真的細(xì)致的態(tài)度去工作，任何一項(xiàng)細(xì)部的造型都不能馬虎，因?yàn)檫@個(gè)全尺寸油泥模型是今后正式產(chǎn)品的依據(jù)。車廠對(duì)新產(chǎn)品的檢測(cè)，也就從全尺寸油泥模型正式開始。檢測(cè)中