汽车设计范文

导语：如何才能写好一篇汽车设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

现在，让我们读一读美国Babson学院和哈佛工程与应用科学学院教授维克多・赛德尔（Victor P. Seidel）和德国Bain公司的本尼迪克特・朗格纳（Benedikt Langner）于同年5月发表的文章《在线社区在汽车设计领域的应用：项目的多样性和参与动机》（Using an online community for vehicle design： project variety and motivations to participate）。

这篇文章以Local Motors在线设计社区为例，分析了在互联网时代，我们怎样更好地理解，并利用社会资源进行汽车设计，同时它也为我们提供一个新的视野：关于如何为广大设计社区和全球汽车工业的创新提供机会。

此文由《汽车商业评论》记者杨与肖和王晨曦翻译，贾可编辑。有不妥不当之处，欢迎读者诸君指正。

目前，越来越多的企业将在线社区作为创意（ideas）、创新（innovations）和设计（designs）上的源泉。但是很多这种希望通过开放获得创新的努力却常常因为缺乏持续性的参与而导致失败。本研究试图探寻人们参与由公司主导的设计社区的动机，以及设计任务的本质如何影响参与的可持续性。

通过对一个主流汽车设计社区的归纳性研究，我们发现项目的多样性――事关项目的自主性和复杂性两个维度――让人们有了参与的积极性以及使汽车设计的社会化有了可能。

同时，我们讨论了此文对在线社区研究和全球汽车业参与公司的意义。

1. 导言

在很多行业，“开放式创新战略”通过打破边界为企业不断创新开辟了一条道路。汽车行业就是如此，企业长期致力于与供应商和其他组织进行协作获得创新。

目前，越来越多的领域正在使用在线工具进行开放式战略合作，这种合作不仅用于企业间合作，也作用于企业与个人之间。

在促进个人参与开放式创新方面企业有两个选择：组织在线创新大赛或运营一个在线协作社区。

在线创新大赛包括从大范围的竞争对手处征集灵感与设计创意，参赛者的参与动机来自于奖项或奖金之类的额外奖励。

相比之下，企业运营在线协作社区专注于构建个人灵感与创意的积累，参与动机来自于个人的内在因素，比如通过共享获得乐趣等。

还有一种选择是竞赛与在线社区混合的形式，个人可以在灵感与创意方面进行竞争与合作。

从文献中提到的一些成功案例中可以看到，虽然企业一直在努力对参与保持“开放”的态度，但是一些人不能持续参与。比如随着赛事的范围和数量逐渐变大，个人对奖金的期望值下降导致参与感也随之下降。根据经验来看，很多努力运营的在线社区都表现得不尽如人意甚至失败。

为了理解在线社区如何让人们始终保持参与，研究建议除了考虑到个人的内在与外在的综合因素外，人们在网络社区中的实践和表现与是否体现出与其工作相关的价值同样重要。

比如一个开源软件社区的开发者们会认为诸如能够发现卓越，培养共同认知或是有助于学习的这些参与行动具有价值。为了充分理解在线社区的参与动机，我们需要对社区内的社会实践进行充分的关注。

以企业运营的产品设计在线社区来说，企业提出的设计任务性质对能否吸引设计参与和实践可能十分重要，但对此缺少实证调查。

这项研究旨在了解个人参与企业运营设计社区的动机，以及设计任务的性质如何影响参与的可持续性。

我们以Local Motors公司为背景进行引导与归纳研究，该公司运营一个具有前沿性的汽车设计社区达6年之久。

此项设置为开放式创新模式提供了一个长期案例，特别是为汽车行业，提供了一些运营网络社区中缺少开放式创新和导致失败的经验。

我们发现项目多样性的两个维度――项目自主性与项目复杂性，能够吸引个体参与社区和支撑汽车设计师们的社会实践。

项目自主性反映了设计师在选择想要设计什么上的灵活性；项目复杂性反映了设计标准和所需技能的数量，为人们学到更多东西提供了一个多样化的场景。总而言之，项目的多样性为人们提供了广泛的参与动机，

确保参与者在社区内能够获得的核心价值，从而维持了参与的可持续性。

下一部分，我们将对开放式创新方法和参与动机进行概述。接着，通过最近对在一个开源软件社区的社会实践与开发动机的相关研究，为我们基于汽车设计社区的课题提供了理论基础。

在归纳了项目多样性对参与动机的作用后，我们将讨论这项研究在全球范围内汽车企业发展网络设计社区的深层次的意义。

2.开放式创新与个人参与动机

企业倘若想从个体中寻求帮助则必须找到吸引个人参与创意、创新和设计的激励方法。一个能够吸引人们参与到开放创新平台的方法是提供实质奖励，比如在创意比赛中提供现金奖励。

在创意比赛中，公司先定义一个需要创意的领域，然后设立奖项，从而最终获得企业所需要的帮助。企业既可以自行运作此类奖项，也可以与InnoCentive（一个创新众包服务和奖励竞争领域的开拓者）公司合作进行。

这里，奖项的设立比内在满意度建设更加能够激发参与感。创新竞赛可以帮助企业对未知领域进行探索和挖掘，给企业提供优于其在内部所能达到的创新创意和设计。

既然这些创意和设计都是潜在价值资源，企业在运作创新竞赛时将面临很多挑战。

首先，随着竞争者数量的增加，他们的参与动机会随之减弱，参与竞争的人数增加必然会减少个人的回报预期。

第二，企业重复举办此类赛事就会面临参与者对公司的价值越来越小，以及参赛者重复使用过往获胜创意等问题。

最后，企业面临的第三个挑战是如何设置可以让参与者胜任的挑战机会。

总之，虽然在线创新比赛可以产生出很多优秀的创意，但是仍面临着招募的持续性、参与的有效性和任务的规范性等诸多问题。

利用个体进行开放式创新的第二种方法是对企业运营社区的使用。其中一种类型可以称之为用户社群，通常情况下以社区成员对公司产品信息的交流开始作为对企业的支撑，从而演变成个人发展与产品改善的一种手段。

根据来自社区的支持程度，这些创意可能会被企业采纳。内在动机被视做调动人们参与企业运营社区积极性的重要因素。它们包括任务完成时所获得的满足感，如利他主义、（因起源或态度相似而产生的）亲切感和共享思想。

具有内在性质的外部动机也是因素之一，一般发生在社区成员把从社区内得到回报（外部）当作个人（内部）动机时。例如，被运作此社区的企业成员认可常常被认为是对这些社区成员具有最大价值。

企业也会将创新比赛和企业运营社区这两种方法结合起来，即基于社区的创新比赛。图1（社区创新比赛同其他开放式创新的基本要素比较）对开放式创新的模式进行了概述，这种模式是基于以上两种传统形式产生的。

不同于传统的创新比赛，所有的竞争选手和创意都是相对独立的，这种新型的基于社区的创新竞赛是企业投资建立一个社区，竞争者们可以在其中了解彼此、进行知识互换，甚至可以在竞赛中相互协作。

这种创新方式看起来生命周期较短，因为它的参与动机来自于社区与竞争者。举例来说，在现金奖励面前，竞争者不会主动参与到具有利他行为的活动中去。

研究发现，即使是这种具有混合性质的参与动机，在这种广义上的在线社区里面，无论是企业运营的还是独立的，都存在着很高的失败率。

2.1 从个人动机到社会实践

研究表明，内在与外在动机的重要性不仅体现在维持在线社区的参与感上，社区价值还体现在能够支持社会实践的不同内外在动机上。

根据一项关于开源式软件发展社区的研究，冯柯.劳格（von Krogh）和他的同事们有两个发现。

第一个发现是，无论内部、外部以及具有内在性的外部奖励都能够在社区中发挥它们的作用。

即使在开源软件的研发过程中，内在奖励可以激励开发者的参与感，例如工资和职业福利。意识形态、利他主义、亲切感和愉悦感等内在动机都能够发挥相应的作用。具有内在性的外部动机包括声誉、互惠、学习能力和产品具有的“自用”价值。

第二点，也是最重要的一点，他们对机会的判定已经超越仅着眼于特定的参与动机，而是考虑使个人参与社区行为的更广泛的价值基础。开源软件开发者共同在社会实践所做出努力是对参与动机最好的解释。

他们提供的理论表明，社区间成员的交互帮助存在非常大的价值――即识别卓越、培育共同性和帮助学习等，它们为培养持续性的参与动机提供了解释。

比如在一个企业运营的设计社区，这种“动机实践框架”意味着社区内项目的自然属性（与潜在的设计任务与实践）可以影响参与（也就是动机）。这是一个令人信服的概念，但是到目前为止，很少有实证能够证明设计任务的自然属性如何影响个人的参与动机。

与软件开发者一样，那些参与汽车设计的设计师们也会分享他们体现创新成果的社会实践的共同价值观。但考虑到汽车设计的复杂性和最终变成产品所要经历的挑战，人们认为汽车设计不同于其他领域，难以拥有活跃的线上社区。

实际上，汽车产业研究表明很难直接使用来自于个人的创意、设计和创新。然而此次我们研究的企业Local Motors公司，运营一个活跃的汽车设计社区已经长达6年之久。正如我们所描述的，在线平台的自然属性允许我们对参与者如何参与汽车设计实践进行调查，比如他们参与设计的具体项目以及能够影响设计的社会实践过程。

我们对Local Motors公司进行了进一步的研究，并提出了问题：个人参与企业运营的设计社区动机是什么？以及设计任务的性质如何影响参与进程？

3. 研究方法

我们的兴趣在于如何从理论上阐述一个在线设计社区内的设计实践和参与动机之间的关系，所以我们采用了案例研究这一单一的方法。由单个案例研究所产生的洞察力，已经通过之前的创新研究得到证明。

通过访问Local Motors公司的车辆设计社区及其员工，我们得到了一个令人信服的了解一个个体被激励参加一个持续一段时间的开放式创新模式的机会。

3.1 研究设定

Local Motors公司成立于2007年，其目标是开发世上第一辆“开源汽车”。就像开源软件开发一样，“开源汽车”是这家公司创始人描述通过网上社区获得的汽车设计的一个术语。

这家公司的网站和社区平台于2008年3月上线，两年内，其首款投产的汽车，“Rally Fighter”完成。我们在图2（Local Motors公司主要特点示意）中勾勒出了Local Motors公司的主要特征，在图3（Local Motors公司关键事件的时间轴）中提供了关键事件的时间表。

Local Motors主办了一个在线社区，在该社区中，成员可以潜在的设计作品的草图，分享想法，获得反馈，最后完成作品，并讨论设计技术。

到2012年底，超过18000人在Local Motors公司的创新平台上注册。个人的社区参与程度各不相同：有的只是注册及提交设计，而其他一些则深入地参与论坛及在线社区的讨论部分。

新的汽车设计可能会以两种方式产生：作为企业主导的项目或作为社区主导的项目。在这项研究进行的时候，Local Motors公司已经进行了很多“挑战赛”，这是他们称呼基于社区的有奖竞赛的术语。

在此类公司主导的项目中，社区成员不仅为Local Motors公司提供车辆设计，也为帮助Local Motors公司运营的企业，如宝马、Peterbilt、壳牌和达美乐比萨提供汽车设计。

与这类公司主导的项目相反，几个社区主导的项目也通过社区成员的互动中脱颖而出，他们希望公司考虑这些新设计。比如“Rally Fighter”和“Open Tandem”就是两个社区主导的项目，他们就是在企业缺席主导情况下诞生在社区里（见图2 Local Motors公司主要特点示意）。

从2008年最初的创始团队和据称有400万美元的私人赞助，Local Motors公司发展到2010年已经大约十几名员工，到2013年则有了约40名员工。

在本项研究进行的时候，大多数的员工都在亚利桑那州的钱德勒市工作。员工的工作主要涉及完善设计、对车辆进行工艺设计、开发软件工具以支持在线平台、样机开发和车辆装配等。

Local Motors公司建立了一个“社区管理”团队，负责与社区成员沟通，并让他们参与进来。除了寻找新的车辆设计，公司也销售使用这些设计所建造的汽车，在其亚利桑那州的所在地建立了数个计划中的被他们称之第一个的“微型工厂”。

投产计划在起步时较保守，计划生产最多2000辆“Rally Fighter”。作为Local Motors公司生产模式及以消费者为重点的一部分，有兴趣的买家会来到微型工厂在现场组装自己的汽车。

3.2 数据收集

如图4（收集到的数据总览）所示，我们收集了多个来源的数据，以便能够对在该汽车设计社区中的激励理论阐述进行多元互证和验证。

我们与23人进行了34次半结构化（semi-structured）的访谈，对有些人的访谈还不止一次。共访问了14名社区工作人员和8名社区成员；我们在表3中描述了这些人的职务。采访持续30分钟至两小时之间，所有的访谈都进行逐字记录以便进行分析。对员工的所有的访谈都是面对面进行的。

我们重点关注项目是如何开发的，员工如何与社区互动，以及平台和社区如何随着时间的推移而变化。

对社区成员的访谈主要是通过电话或视频通话，我们主要关注成员的设计开发经验和他们的参与动机，以及这些会随着时间的推移做出怎样的改变。

此后进行实地调查和分析。一名研究人员在现场花了大约3周调查之后，我们进行了初步分析并更新了我们的采访模板。

接下来是第二个较长的现场调查阶段，由一名研究人员在现场进行3个月的实地调查。在第二阶段，基于第一波分析我们进行了更为聚焦的访谈和观察。

除实地考察外，我们还查阅了研究期间所举行的所有竞赛和设计作品的档案资料。

数据经过初步分析后用NVivo 9（定性分析软件）建立开放编码。开放编码主要集中在确定社区管理实践和对社区成员产生的影响。

在第二轮分析中，这些开放编码被组合成更大的结构。这一阶段允许我们确定个体如何认同社区，但我们仍需要更多关于设计任务如何与激励相关联的分析。

第三次迭代让我们回到了在设计任务的背景下与激励和参与有关的理论问题。我们重新回顾了这些主题的采访、观察和数据档案。

为了整理我们的编码，我们使用了经冯柯.劳格等细化的动机种类，以评估在Local Motors社区环境中个人如何被激励。

3.3 设计任务分析

作为这第三次迭代的一部分，我们更密切关注社区里使设计任务成型的项目。大多数项目的任务是画一辆新车图纸，方法无非是手工绘图，或是使用软件工具。

虽然最初我们的分析都将每个项目视做雷同，但还是发现，我们的受访者对不同类型项目显示出了不同的动机。然后，通过我们采访资料理解到项目本身性质如何在互动中发挥作用，然后我们安排收集更多社区成员访谈资料，以对这个主题进行更深入的探索。

作为随后数据收集过程的一部分，我们的受访者帮助我们厘清了项目多样性的两个重要维度。

第一个维度是项目的复杂性，涉及到设计标准的数量，以及是否需要计算机辅助绘图（CAD）软件。

如一位设计师讲述说，他喜欢“有更多技术和市场需求的项目”。相反，其他人讲述了他们如何喜欢享受在从事标准很少的设计时的“自由”，所以我们按照设计标准调查了设计任务的复杂性。

设计标准由公司或其赞助人设定。例如，Local Motors公司的“户外生活方式”项目要求参与者设计一辆满足六条标准的汽车：（i）能在车内装载一辆公路自行车；（ii）方便做内部清洁；（iii）夜间照明系统，特别是在行李箱区域；（iv）装载某些（运动）套装的行李仓；（v）具备轻型越野性能；及（vi）野营性能。

项目之间的区别之一就是有多少设计标准（也被称为“约束”）在项目简报中给出。作为“户外生活方式”项目有六条标准，一个更详细的项目简报有34个标准。

我们对每一个2009年到2013年间Local Motors公司所运营的44个公司主导的项目设计标准的数量进行了编码（见图5，所指定的设计标准数量，以及每个公司主导项目是否要求使用三维计算机辅助设计工具）。如果设计人员需要准备三维（3D）计算机辅助设计来呈现，就还有更多的复杂性。

对于纯粹的概念项目，不太复杂的二维（2D）工具可以用来进行设计。如果要对产品更直接地进行投产评估的话，就需要有三维计算机辅助设计工具。就像一位经验丰富的社区成员指出，“一些成员可能提交了很好的设计，但是不像其他人一样有建模技巧把它表达出来……”

图5中也显示需要三维设计的那些项目。复杂程度最低的项目是那些仅有几条标准的项目；中等复杂程度的项目增加了更多的标准，最复杂的是那些需要三维计算机辅助设计文件（无论它们有几条标准）的项目。

复杂性的最大区别存在于那些使用二维设计技能（概念项目）与那些所需的三维设计技能（投产项目）之间。

我们的受访者表示，影响他们参与动机的第二维度是他们的项目自，这由一个项目是公司主导还是社区主导所决定。正如我们将在结论部分进行描述的那样，个体成员们汇报说，那些他们有更多自来为他们的设计制定行动方向的项目（社区主导项目）比那些他们拥有较少自的项目（公司主导项目）更有吸引力。如我们在图6（与项目自主性和项目复杂性两个维度交叉的项目种类）所示，两者交叉，项目种类和项目自这两个维度提供了四个主要的项目类型。

我们建立了一个从2008年到2013年所运营的所有项目的数据库。对于每个项目，我们收集了设计标准数量、是否需要二维或三维设计、是公司主导还是社区主导、获奖作品及参赛人等信息。

对采访数据我们进行重新发掘并按照项目类型对参予动机进行了编码。对某种特定类型的项目在有多个证据来源（即访谈、观察和档案数据的组合）支持动机的地方，我们以“强烈”程度对动机作一个的强调记录。

多个证据源在性质上显示为较低的动机时，我们对动机性证明记录为“中等”。例如，如果两位受访者表示，他们因为理想方面的原因比企业主导的项目更容易被激励去参与社区领导的项目，我们在“理想为基础的激励”中，对公司主导的项目评级为 “中”，而对社区主导的项目的参与的激励为“强烈”。

当一类动机在访谈中没有被提到，或也没有被其他的观测或档案数据所支撑的时候，我们就标记“无证据”。我们的分析使我们能够描述参与一个汽车设计社区的动机是如何随不同的项目类型而变化的。

4. 参与一个车辆设计社区的动机

根据采访、观察和档案数据的分析表明，Local Motors公司的汽车设计社区通过贯穿数个由冯柯.劳格及其同事所检验过的几个类型对个体成员进行激励。某些情况下，这些动机通常是跨项目的，而在其他情况下，不同类型项目的动机会不一样。

在我们深入到不同类型项目的动机之前，我们首先简要地检验了五种常见的激励方式――利他主义、亲切感、乐趣、声誉和互惠。

在社区中所有类型的项目中，我们看到了个体成员之间显著的利他行为。即使参与者通过相互竞争以赢得比赛，竞争可以增强参与者的兴趣，这一点是真实存在的。

例如，许多受访者指出，他们从其他竞争对手收到了具体的建设性意见，这些是帮助他们改善设计不可或缺的反馈意见。正如我们在图7中列出的一个例子那样，一些帮助是所使用的工具，而其他的帮助侧重于具体的设计特征。

例如，一个评论指出，“我唯一的疑问是自行车与汽车装置的固定。架子看起来很好，但是在自行车周围的带子感觉有点不切实际。无论如何，作品很优秀！”（2013年10月15日的评论）。

因为在截止日期前提供意见，参与者可以将这一反馈整合到最终的设计中。

数据中有很多社区内以亲切感和乐趣作为动机的例子。有位个体成员表述的一个例子是：“这太酷了，尽管我困在宾夕法尼亚的一偏僻的地方，但我可以和来自世界各地的其他设计师交流，从他们处获得灵感。”

网上评论部分也可以看到充满赞美别人设计的言词。一位摩托车设计挑战赛的获胜者回复一条评论中有这样的一段：“谢谢你Chavito！谢谢你的评论，和你谈了这么多很有意思，这一切都让这个竞赛变得很棒。”

亲切感也可以转化为一个线下的环境：一组罗马尼亚设计师开始时只是在线上互相认识，后来他们在家乡进行了线下的会面。

我们也看到许多纯粹为了享受设计过程乐趣的例子。例如，一位社区成员上传了一个个人项目，包括一个装有发动机的办公椅和拥有第二个引擎的福特Escort。

声誉和互惠，两种“内在化的外在”动机，也在各种不同的项目中所常见。

随着人们在社区中参与度加深，通过其他成员对他们作品的反映，他们的声誉成为一种显示成就重要的指标。

先前的研究已经表明，在社区内声誉是激励的一个主要来源。例如在Local Motors公司，声誉意识通过一个写给一个大赛冠军的帖子显露：“这太棒了John，这是一个进取型的设计，车辆的比例和三维技巧很赞。我是你的粉丝！干得好！”

如图7（跨项目的常见动机）所示，我们还看到了社区内的互惠性。受访者谈到在进行他们自己的设计时向其他人提供反馈意见，由于之前获得过帮助，他们感觉有义务这样做。

事实上，我们的受访者在其他车辆设计竞赛网站上花费的时间很少，因为他们不允许参与者之间互相沟通。

根据这些结果，我们的建议是，企业运营的社区是在其开发促进利他行为、亲切感和乐趣时尽可能地保持参与度。

此外，平台中可以帮助成员保持声誉轨迹和互惠的元素也是宝贵的。与只有极短的历史可提供给参与者的简单在线创新竞赛相反，成功的设计社区平台在互惠上可能需要参照过去成功的竞赛历史。

4.1 项目自的变化

数据表明，项目自主性的变化导致激励重点的差异。继续借鉴在图8（项目自的变化及激励重点的差异）中冯柯.劳格及其同事所概述的动机类型学，图8中注明了金钱、职业、理想和“自用”方面激励重点的差异，我们将依次解释每种动机。

对于公司主导自较低的项目，以金钱为形式的外在激励（在1500美元至10000美元的范围内）发挥了明显的作用。

一位曾活跃在该网站上3年的设计师指出，他第一次与Local Motors公司接触的原因是他挣到了钱，而金钱奖励似乎也是对他的许多设计师同事产生“吸引力”的地方。在这3年中，他作为一名成员，已经参与超过18个项目的竞赛并获得约15000美元。

但他的参与动机已经超越了金钱奖励：“我（并没有把）Local Motors公司看做是一个通过竞赛来获得经济收入或奖品的途径，我把它作为一个学习的一个入口……”

这名设计师也参加了没有奖金但是具有更高的自的社区主导项目，说明项目类型所具有的不同因素是激励参与动机的重要来源。

较低自主性公司主导的项目比社区主导的项目更多地与职业相关的激励相结合。那些赢得了公司主导的竞赛项目的获胜者不仅获得了金钱奖励，而且也为其将来的设计工作的宣传增加了特色。

例如，设计一辆新摩托车挑战赛的获胜者会得到参与工业贸易展定型样机展示的机会。如达美乐披萨或Peterbilt卡车帮助那些可能赢得所主办的挑战赛的选手提供了基于职业的激励。

社区运营项目的参与者也有机会利用在项目上的认可为他们的事业增色。例如，一位企业主导和社区主导项目的长期的参与者，最终受聘于Local Motors公司。

然而，这一激励的证据，在社区主导项目的数据中较少。总的说来，虽然金钱和职业发展作为Local Motors公司社区成员的外在激励，他们的相对重要性取决于项目自的水平。

意识形态在Local Motors公司也起了一定的作用，对于社区主导自主性较高的项目更加明显。社区成员在汽车设计中对企业和汽车设计的开放性创新概念作出了奉献。

例如，一位参赛者特别提到“我深深觉得我是公司的一分子”，所以他会因Local Motors公司而愿意献出自己的时间和努力。如图8所示，在两种类型的项目中意识形态都发挥了作用，而在这方面的最高水平的激励为较高自的社区主导项目所专有。

为自己的目的而创新（所谓的“自用”设计）是在Local Motors公司别明显的另一个激励因素。“自用”作为一种激励比更高自对社区主导的项目的支持程度更为显著。

尽管有些公司主导的项目强调社区设计师个人的兴趣，如户外生活方式的汽车挑战赛，而很多都对社区成员的自用没有直接的用处，如彼得比尔特卡车设计。

相比之下，有更高自主性的社区主导项目更注重车辆对于成员自己的使用上。Local Motors公司的第一个产品，Rally Fighter，最初是作为一位社区成员的个人项目设计和共享的。另一个社区主导的项目通过一辆双座“Open Tandem”得到了许多支持，很多成员希望他们自己使用这辆车。

社区成员把想法注入组织的事实似乎与最近的一个研究关联紧密，该研究表明，创新比赛经常失败，是因为公司无法确定合适的比赛结果。但是以社区为基础的创新模式则使参赛者能够影响和改变所设计的物品。

根据这些结论，我们的结论是，社区创新平台因为允许成员选择不同自的项目包括公司主导和社区主导的设计任务，最有可能吸引人们持续的参与。这样做，扩大了可以激起和维持社区参与动机的范围。

4.2 在线社区的设计实践

在解答项目复杂性的地位之前，这部分我们先来考量，Local Motors线上平台的特性如何让参与者能够共享设计的社会性实践。

一般情况下，一个“社会性实践”包括持续存在的相互关联、快速流动的信息，以及处理工作的特定工具。

正如上文所阐述，该平台传递出三点要素：利他、互惠和声誉让持续性的关联得以存在；允许信息的快速流动，比如即时评论新上传的设计方案；社区成员都可以使用2D和3D工具。

在冯柯.劳格及其同事所描绘的激励实践框架中，三个要素――为优秀而努力、身份认同，以及共同学习知识的机会，构成了共享社会性实践的基础。

第一个要素：优秀，它根植于汽车设计领域所有技巧和设计审美的提升之中。

很多受访者在描述Local Motors时都表示，这个网站会激发自己用更高标准要求自己，其中一位设计师说道：“我是否取胜不是关键，但是它确实提供了一个可以和‘大人物’互动的机会，从中我可以提升自己的风格和技艺。”

另一位设计师对于Local Motors感到，与其他设计大赛不同，“在这里，我可以使用自己的‘标签’、独特的风格和审美”。

第二个要素――分享感，在我们的访谈中体现得更为明显。一些以社区为基础的创新研究已经强调了在集体行动中社会身份认同的重要性。尤其在Local Motors，无论你从事的领域在交通工具设计、工业设计，抑或工程设计，都会把自己视为共同参与的设计师，而且其他人也这么认为。

一名Local Motors的参与者说，这个网站的吸引力在于，“可以接触各种类型的设计师，观察他们的成长，从中摄取经验，同时他们也可以向我学到一些东西”。

此外，Local Motors还能够通过模拟设计学校的社会实践来强化身份认同。正如一位从中受益的参与者所言，它“就像设计学校的课堂，每个人每周提交作业，老师批阅，其他同学也会提出自己的喜好”。

Local Motors的在线互动让它感觉是一所真正的设计学校，加强了设计师的身份认同感，并督促了他们的进步。接下来我们将就此话题进行探讨。

学习的机会，作为第三个元素，它以不同的形式发挥作用。

一方面，在线社区已然成为一个展示其成员比赛过程和结果的场所。参与者可以通过观察自己和他人的作品、收到的反馈相互学习。

一位参与者表示，当设计师不再以赢得奖金为出发点后，“提升自己的水平成为他（她）参与其中最基本的动机，因为实践是最好的提高方式”。

另一位参与者说得更简单：“听到各种表扬，我很开心。当然，我也乐于看到需要改变的东西。”

总而言之，在线社区平台为个人进行“社会性设计实践”――比一般设计实践有更为广泛的参与性提供了环境。

项目的复杂程度会造成设计工作存在诸多差异，这会引发不同的参与动机。接下来，我们将就此展开讨论。

4.3 项目复杂程度的差异导致的多样化

我们的数据表明，项目复杂程度的差异为设计者参与Local Motors提供了不同的动机。图9（项目复杂度的多样性与动机类型）显示出了在低、中、高各级复杂度项目中，各自成员的参加动机和学习机会。

我们设定不超过10项要求标准的2D概念性项目为低复杂度项目。其中，一些参与者表示，他们参加的原因是能够展现其独特的设计风格，以及项目本身能够给予的自由度。

一位设计师说：这种要求标准少、相对“开放”的项目应该受到鼓励，“因为在我看来，作为一名设计师，至少应该可以自由发挥，不被诸多原则和规则所限。工作中，一旦可以如此自由，你就能找寻到内心的平静。”

而且，设计师认为，通过观察其他同行运用这种自由，他们自己也将有所收获。

我们设定超过10项要求标准的2D概念性项目为中等复杂度项目，通过解决这些要求，参与者能够学到相应的东西。

正如一位设计师所说，“作为一名从事创意的工作者和汽车设计师，你总是要面对工程、制造和喷涂的问题，你总是不得不遵循对设计的各种要求……（但这些问题）让社区成员能够理性创作，而非简单地疯狂而不切实际地设计一些东西。”

中等复杂度项目仍然是概念性的，但它要求参与者考虑一些接近生产的标准。

不限标准数量，需要3D CAD工具完成的项目是最高复杂度项目。参与者普遍认为，这些项目能帮助他们将技艺提升到不同的层次。

一位参与者讲道：如果你观察到其他人在3D工具使用方面的天赋， “然后跟他们说：‘我真的喜欢这个渲染、这种技术，你如何做到的？’就会有设计师花时间作些讲解，或者展示出如何一步步做到的。”

图9显示，那些喜欢2D绘图技巧的设计者通常不会参与需要3D CAD工具的项目。不过，虽然有些人会对更高或者更低复杂性项目有特别的偏好，但仍有很多设计师认为，不同复杂性的项目是同样重要的。“它们并不相同，但某种程度上，同样有趣”，一位设计师如是说。

为了说明设计师参与动机的多样性――既会被项目的复杂性吸引，也会因为项目的自主性而参与，我们收集了他们不同时间提交项目的细节。

如图10显示，设计师可以为4种主要类型的项目中的任何一种提供设计，我们就能够算出所有设计师各自涉及各类项目的数量。

将所有精力都集中于一类项目上的设计师不太常见。例如，在2009年～2010年间赢得奖项的设计师中，67%的人至少提交过2类项目的设计，而在我们研究期间，42%的人提交过至少3类项目的设计。

为了能生动地说明具体情况，我们选取了三位代表不同技能水平的受访设计师的信息，将其提交任务的情况绘制成表（图10 三位设计师提交的项目类型示例）。

“设计师1号”能够熟练绘制2D草图，但在使用3D工具方面就薄弱一些。通过分析他提交的10份任务发现，他的设计涵盖低自主性（公司引导）、高自主性（社区引导），以及低到中复杂度（概念性的）、高复杂度（生产要求的）的项目。

例如，他提交的第一个任务就是由公司引导的概念性项目，接下来则是一个同样由公司引导的、需要使用CAD工具的生产性项目。

同样，如图10所显示的那样，另外两位设计师的工作同样涵盖了不同自主性和复杂性的任务。

总而言之，这些数据表明，社区成员的参与动机是随着不同项目的转变而转变的。

项目复杂度的多样性为那些有特别技能和喜好的设计师能提供了多种选择。更为有趣的是，我们的采访和资料数据表明，对很多成员而言，复杂度的多样性本身就是一个诱人的参与动机。

根据这些结果，我们认为，提供多种复杂度的项目能够创造宝贵的学习机会、支援设计的社会实践，这对设计社区保持参与性大有裨益。

5.讨论

我们的研究允许我们在一个开放式创新平台中去检验参与动机，这个过程中，竞争、在线社区和设计任务三者结合在了一起。

我们发现，通过恰当的管理，公司在寻找新设计方案时能够解决自身面对的一些挑战，而这些挑战在其他形式的开放性创新中也会常常遇到。

过去，许多研究倾向于把在线社区的设计任务看成彼此相似的设计任务，本次研究中，我们不仅探索了设计任务本身从本质上如何对设计师间的互动产生影响，而且也揭开了个人参与的积极性是如何被培养的。

我们发现，通过主动提供一系列的项目类型，创立在线社区的那家公司完成了两个主要目标。第一，项目自主程度的差异让设计师个体对不同项目、不同时间点上的动机各有侧重。第二，项目复杂度的差异帮助我们模拟设计的社会实践和相关学习，这进一步促进了持久的参与性。

社区承担了重要技能提升功能，在整个过程中激励个人发展，同时使企业引入更多技术人才。在提升供应商能力方面，社区的角色变得和一些汽车公司有几分相似。

接下来，我们将讨论到这份研究的主要贡献：首先是线上社区内动机理论的详细阐述，其二是全球汽车工业的创新启示。

5.1 设计实践和在线社区的参与动机

某种程度上讲，我们的方法是，通过不同项目类型来检测一系列分散的内部和外部，以及外部内化的参与动机。

为此，我们的第一个贡献是，将迄今为止包括项目多样化影响在内的研究成果作了综述。很多内在动机（利他主义、亲属关系、乐趣）和内化了的外在动机（声誉和互惠）的确在项目中很普遍，先前的研究成果也证明过这一点。

其他的动机则因项目类型不同而不同。比如回报和职业前景，作为外在动机，它们已经被普遍研究过了，采用的方法是研究如何设计在线创新竞赛，以使奖金奖励机制发挥最大作用。

就这点来说，我们有新信息补充：虽然公司主导的低自主性项目强烈地吸引了一些外在动机，但某些高自动性项目则吸引了更多内在（观念上的）和外在内化（自己使用的）的动机。

我们的数据显示，个体在低自主度（公司主导的）项目和高自主度（社区领导的）项目之间循环往复，这不仅表明这两种项目类型能够被单一个体所钟爱，而且也展现出个体持续参与的动机。

通过对在线社区参与动机的大量研究，我们提供了一种方法，使人们能理解设计任务的本质是如何借由内在、外在和外在内化的动机产生作用的。

进一步的研究，或许是随着引入纵向调查数据，检验动机转换间的平衡性。

本研究的第二个贡献是延伸了冯柯.劳格及其同事的研究对动机实践构架的研究，后者主要使用了开源软件，而我们则更广泛在线设计社区。

更为重要的是，我们不仅展示了汽车设计社区的运用，而且经验性地构筑了项目多样性如何塑造潜藏在框架内而未曾被开发的重要方面。

动机实践构架强调了社区学习对持久参与性价值，我们则论证出：项目复杂性被社区众多成员所重视，比如模拟社会实践就是与设计学校直接的竞赛。

在多样的项目复杂性的价值外，我们也论证了社区成员在参与到项目中时，不同的自如何发挥作用。

在关于未来可能研究的摘要中，冯柯.劳格及其同事说道：“我们坚信，最好的研究机会存在于社会实践和体制交叉所产生的问题上，解决之后，个人动机将能够而且应该被表达。”

在线设计社区的发展为设计师展现了一个新的机构，同时我们调查研究证明了，一个意在项目差异性的平台如何以实现设计实践为中心。

我们的第三个贡献在于，当这个开放创新模式达到最佳时，为其提供了边界条件。我们的调查研究表明，当需要在单一领域持续性构思时，基于社区的创新竞争最有可能获得成功，而不是在不同领域利用广泛的搜寻，以解决某一项特殊的问题。

竞争者在同一个职业社区能够产生共同的利益，由此这个模式的价值得以升华；一个社区的基本参与动机（亲属关系和互惠原则）是共同的，并具有维持性，如果一个公司聚焦的竞争范围太过广泛，那么，社区将不太可能形成。

正如在公司支持章节中所证明的，为提升能力必须要有共同的职业规范，如果这个领域不够狭窄，那么以学习为基础的动机也将受限。

进一步讲，此次研究成果显示：当竞争者有机会证明其努力时，公司主导的创新平台形式是最有效率的，基于职业和名誉的参与动机最可能会发挥作用。考虑到这些因素的平台设计才是最有可能持续下来。

我们研究的最后一个贡献是，帮助论证竞争如何在社区的社会实践中发挥作用。竞争似乎与人们通常对社区的认识不合，那是因为大部分社区的功能在于互相学习与合作，没有明确的竞争。我们的研究存在一个假设，即常规竞争会以三种方式加强实践社区。

第一，常规竞争能够提供一种鉴别社区内专家的方法，因为小规模的竞争允许一定程度的专业交流，这是其他地方无法实现的。

第二，常规竞争致力于保证社区活力必不可少的信息流动；Local Motors的竞争提供了信息的常规波动，包括新设计技术和参与者们不断变化的技术。

最后，常规竞争增强了众参与者的身份认同感，因为他们让个体感到自己是一名活跃的设计师，而非被动的纯粹汽车设计消费者。

我们对Local Motors的调查做出许多贡献，不仅解释了一个模式如何将社区和竞争有效地结合在一起，而且提供了观测项目多样性在促进参与在线设计社区潜在作用时的多个视角。

最后，我们认为，这份研究的成果同样为汽车工业创新提供了一些更为具体的启示。

5.2 在全球汽车工业中创新的启示

对于一项工业来说，创新的程度通常能与其产品表现直接关联在一起，但同时，投资创新也有潜在的风险，我们的研究提供了一些启示，以便大家理解在全球汽车产业周期“长尾”时代的创新模式。

第一个启示是，考虑到先前整个行业在开放式创新策略方面有限的成功，汽车设计将比你想象的能更容易掌握。

对于“工业中的工业”与Local Motors在提出汽车设计新概念方面的直接竞争而言，这一点尤其正确。Local Motors挖掘了那些对汽车设计有热情，并且能够大量使用设计工具的人的潜力。

其他公司已经在尝试汽车设计大赛的混合式奖项。我们的受访者提到，其他在线平台并没有Local Motors所具备的社区元素。他们很快厌倦了竞争；参赛者会有机会获得外部奖励，但设计社会实践普遍不复存在。

第二个启示是，基于社区的创新竞争可以作为汽车公司开放创新策略的一个组成部分，无论是公司自己实行，还是与Local Motors之类的平台合作。

举个例子，基于社区的创新比赛可以跟其他公司开放式创新的方案结合，比如与供应商持续性地合作，或者运用在线知识经纪人（knowledge brokers）为技术难题提供远程搜索。

在研究中，我们看到了诸公司如何与Local Motors合作，调查产品开发“模糊的前端”，以作为探索新概念的一种方法。

其他开放式创新平台可能主要用于高端技术的解决，而对于最难的技术挑战和整合贡献者的努力而言，内部资源仍然被需要。

这项研究的最后一项启示是，全球汽车工业的新入者可能会来自于新技术和新商业模型的联合。在汽车发展历史中，通过成立公司进入这个行业的局外人，或者来自汽车行业的新生力量，普遍都非常优秀。

当Local Motors不以批量生产向当下的制造商发起挑战时，它就代表了一种小规模生产模式，为行业外的个人提供车辆设计服务。尽管规模化生产的能力尚且合适，但规划化的设计能力还有很大潜力，很多公司将发现新设计的工作转向Local Motors已是证明。

当然，Local Motors能否像宾法或者摩根汽车那样持续几十年仍是未知数。但在其存在的头6年中，Local Motors已经验证了一种设计模式，并产生了影响，全球汽车工业也乐意继续验证这种模式的优劣。

6.结论

即使在诸如汽车工业这种成熟的行业，都会为变革和创新平台提供足够的机遇。

我们关于由公司创立汽车设计社区的研究提供了一种模式，即如何将竞争与社区融合，以反映出设计师的社会实践，培养了他们之间能够激发参与、创新和学习的互动。

篇2

关键词:汽车;外观;人机环境;设计流程

汽车外观设计,从造型、颜色、尺寸、功能等方面可以为汽车简单的分类为:小型车、中型车、大型车、越野车、商务车、跑车等。外观主体元素的设计不是对汽车的简单装饰,而是运用艺术手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点,是决定产品命运的关键过程。好的汽车造型设计在给人们美的享受的同时,还向人们传达设计师对美的理解和诉求,因此汽车造型设计的最终产物是艺术品。

汽车外观设计原则

1.美学原则

美学原则既是系统性原则的内容之一,又是汽车生产企业提高市场竞争力和满足消费者的关键所在。汽车外观主体素包括车体轮廓、车灯、车窗、轮胎、后视镜、保险扛、内饰等几大部分。无论什么款型的汽车,人们首先想到汽车外观主体美不美。这里就涉及到以下一些美学原则:统一与变化。统一与变化是造型美学原则中最灵活多变、也最具艺术表现力的艺术规律。美的造型必须具有统一性,统一使造型和谐、条理,不统一则使造型杂乱无章。为了增强美的情趣,必须在统一中加强变化。变化可使造型生动、活泼、耐看。因此,在统一中赋予变化,在变化巾求得统一,这就是统一与变化的艺术规律。传统轿车与跑车外观最大的区别就是,跑车主体具有极为夸张流线型轮廓,车身较矮,底盘较低,轮毂时尚尺寸大等。使得这一类型的车更有速度感,也是爱车族追求的最高理想。可理想和现实总是有差距的,除了理想中的跑车之外,可以实现的目标诞生了。这就是运动版轿车。运动版轿车的外观设计,只是对传统轿车上主体元素很少的增添或者改变。例如:增添尾翼、喷绘图案、内饰的改变等。这样运动版汽车可以用“梦想触手可及”来形容了。在汽车消费的金字塔上,大部分是量产车的消费者,狂热的汽车个性追求者、狂热的汽车改装迷只占了塔尖的那么一小点。而中间部分则是既想与众不同,而又不想锋芒毕露的。这个特点在年轻的消费群体中表现得尤为明显。他们的要求比普通的有车族要高,但经济实力还不足以消费跑车,运动版轿车正好能够满足他们的梦想。

2.汽车造型的色彩设计

色彩设汁是汽车设计中的一个再要组成部分。色彩的视觉特征表明,色彩具有“先声夺人”的特征。视神经对色彩的反应最快,它给人以极深的第一印象。色彩直接影响造型的质量,甚至在某种程度上影响产品的功能与使用效果。好的色彩能美化车的造型,使使用者心情舒畅。若色彩不恰当,则可能破坏车的造型形象,引起使用者视觉上的疲劳、心理上的压抑,从而降低使用功效。

一款汽车的诞生,会配有多种颜色供消费者选择。消费者对汽车颜色的选择多是从美观角度来考虑。当然,颜色是车主个性的体现,能反映车主的情感和身份。红色能激发欢乐情绪;黄色是崇尚大自然的颜色;蓝色表示豪华气派;白色则给人以纯洁、清新、平和的感觉;而黑色是一种矛盾的颜色,既代表保守和自尊,又代表新潮和性感;绿色则能给人带来沉静和蔼的气氛。 但如果仅仅从喜好的角度来考虑对汽车颜色的选取是不够的。还会这样一些问题:什么颜色的汽车发生交通事故最少?什么颜色能使汽车显得大一些?专家认为,汽车的颜色已经不仅仅是美观和个人偏好的问题,最重要的是它关系到驾车的安全问题。近来,科学研究表明,汽车行车安全性不仅受其操作安全视线的影响,而且还受到车身颜色的能见度的影响。心理学家认为,视认性好的颜色能见度佳,因此把它们用于汽车外部以提高行车安全性。

人机环境汽车外观设计中的运用

1.人机工程学

所谓人机工程学,是把人的因素作为产品设计的重要参数,从而为产品设计提供一种新的理论依据和方法,人机工程学研究的中心问题就是优化人机关系川。在汽车设计中人机工程学称为车辆人机工程学,它是以改善驾驶员的劳动条件和车内人员的舒适性为核心,以人的安全、健康、舒适为目标,力求使整个系统总体性能达到最优。车辆人机工程学应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法,对人体结构特征和机能特征进行研究,提供人体各部分的尺寸、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系及范围等人体结构特征参数;还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率等人体机能特征参数,分析人的视觉、听觉、触觉等感觉器官的机能特性。在汽车造型设计中,研究人机工程学的目的是:设计出良好的工作环境,保证驾乘者能在最佳条件和环境中高效、可靠、方便地驾驶,舒适地乘坐。应用人机工程学是汽车设计的重要原则之一,其目的是要改计出人一车协调的优美汽车形态。

2.空气动力学

汽车在路面上行驶时,会受到周围气流的作用,研究这些力的特性及其对汽车性能产生的影响的学科称为汽车空气动力学。由于汽车在空气中行驶时,空气作用于车外表面所产生的气动力对汽车的各种性能有很大的影响,汽车的外形也影响气动力的大小和方向,因此,汽车的外形设计离不开空气动力学研究与运用。

汽车外观设计的流程

外观设计是新车型诞生的关键之一,开发程序一般包括:前期调研、创意思维与草图绘制、效果图绘制、三维数据构建、油泥模型制作。

1.前期调研

前期调研是开发设计的必要条件和充分条件,没有前期的调查,无法决定人群的需求和市场的供求量。产品规划前期,对所要开发的车型都要有详尽的技术与相关因素的资料收集,这样设计师对即将进行的造型构思和风格定位以及功能定位更容易把握,以使得新造型尽可能被目标客户群接受。

2.创意思维与草图绘制

在进行了一系列的产品前期调研、分析、评价后,可以根据调研与评价的结果,有目的、有计划地进行初期的创意构思,这个阶段会有大量的草图出现,设计师会有很多有创意的方案。因为草图阶段绘制的是概念性的朦胧的灵感性的东西,所以设计师应该用发散性的思维开启自己的设计视野,从不同角度不同观点不同设计风格上寻找灵感,这样做可以给设计师创造一个最大的自由度,可在最大程度、最大范围内寻找设计的灵感。

3.效果图绘制

效果图绘制是在创意思维草图的基础上进行的一项更加深入、更加细化的表达手段。通过对优选出来的几种方案,进行细化构思和细节设计,在设计的基础上,通过手绘或计算机三维建模与渲染,用色彩、光影的明暗效果以及材料的质感、形面的变化来精确表现汽车的实际感官效果。

4.三维数据构建

随着汽车产品开发整体的发展,汽车造型设计也不断进步,数字信息化汽车造型设计方法主要包括了CAX技术、CNC加工技术、VR虚拟技术等一批计算机技术,同时也包含了快速成型、协同设计与并行工程等先进的方法。其中CAX是数字信息化设计的核心,是实现计算机辅助设计的主要工具。

5.油泥模型制作

油泥模型是用油泥材料、用仿真的效果来表达汽车实际结构和外观的一种方法。它比效果图来得更为真实,更加地直观、更有说服力,有利于及时发现设计中存在的问题。通过油泥模型,汽车的细部结构和在效果图中尚未发现的问题,可进一步地的得到改进和处理,使设计方案得以最终的完善。

参考文献:

篇3

德州学院汽车工程学院 王海鑫

【摘要】本文是基于EQ1090载货汽车的半轴的设计。通过计算校核，设计出的半轴具有较好的安全、稳定性，满足其使用条件。

【关键词】载货汽车;半轴;设计

1.引言

半轴用来将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮或轮边减速器上。半轴一般是实心的，一般用花键槽与半轴齿轮相连，另一端圆盘与轮毂用螺栓联接。从差速器传出来的转矩经过半轴（或再经过轮边减速器）、轮毂，最后传给车轮，所以半轴是传动系中传递转矩的一个重要零件。

2.半轴的选型

驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器的半轴齿轮传给驱动车轮。驱动车轮的结构形式与驱动桥的驱动形式密切相关，在一般的非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴。半轴的形式主要取决于半轴的支撑形式。普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外表支撑形式或受力状况的不同分为半浮式，3/4浮式和全浮式三种[1]。

半浮式半轴承受的载荷较复杂，但是机构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉，所以被质量较小、使用条件好、承载负荷也不大的轿车和微型客货车所采用。3/4浮式半轴的优点是结构简单轻便，因此可用于轿车和微型、轻型客货车，但没有推广起来。全浮式半轴的驱动桥外端结构比较复杂，制造成本高，但其工作可靠，常应用在各种载货汽车、越野汽车和客车上[2]。

根据各种半轴的特点分析，在这里选用全浮式半轴。

3.半轴的设计计算

3.1 半轴的受力分析

全浮式半轴及受力简图如图1所示。

图1 全浮式半轴及受力简图

半轴主要的尺寸是它的直径，计算时首先应合理地确定作用在半轴上的载荷，应考虑以下三种可能的载荷工况：

A.纵向力X2（制动力或驱动力）最大时（X2=Z2φ），附着系数φ取0.8，没有侧向力的作用;

B.侧向力Y2最大时为Z2φ（发生于侧滑时），没有纵向力作用，地面与轮胎的侧向附着系数φ1在计算侧滑时取1.0;

C.垂向力最大时（在汽车以高速通过不平整路况发生时），其值为（Z2-gw）kd，其中gw为车轮对地面的垂直载荷，kd为动载荷系数，这时不考虑纵向力和侧向力的作用。

由于车轮承受的纵向力X2，侧向力Y2值的大小受车轮与地面最大附着力的限制，即有：

（1）

所以纵向力最大时没有侧向力作用，侧向力最大时也没有纵向力作用。

3.2 半轴计算载荷的确定

全浮式半轴只承受转矩，转矩T计算时可由式（2）求得，其中X2L，X2R的计算，可以根据下面的式子计算，取两个值中较小的一个。

（2）

（1）若按最大附着力计算，即：

（3）

式中：

φ―轮胎与地面的附着系数取0.8[2];

m，―汽车加速或减速时的质量转移系数，后驱动桥的可取1.2～1.4在这里取1.3。

根据式（3）得：X2L=X2R=1.3・0.8・92733.32/2=48221.327N

（2）若按发动机最大转矩计算，即：

（4）

式中：ξ―差速器的转矩分配系数，对于普通圆锥行星齿轮差速器取0.6;

Ttpd―发动机最大转矩，368N・m;

η―汽车传动效率，计算时取0.90;

iTL―传动系最低挡传动比48.75;

rr―轮胎的滚动半径，0.48526m。

根据式（4）、式（5）得：X2L=X2R=0.6・368・0.9・48.75/0.48526=19963.731N

T=19963.731・0.48526=9687.600N・m

3.3 半轴杆部直径初选

全浮式半轴杆部直径的初选可按下式进行：

（5）

式中：d―半轴杆部直径，mm;

[τ]―半轴扭转许用应力，MPa。

根据式（5）得：d=（2.05～2.18）・21.318=（43.702～46.474）mm

根据强度要求在此d取46mm。半轴杆部直径应小于或者等于半轴花键的底径，容易使半轴各部分达到基本等强度。

3.4 半轴的强度计算

（1）半轴的扭转应力计算τ（MPa）

（6）

τ=506.889MPa<[τ]=（490～588）MPa

（2）半轴扭转角的计算

（7）

式中：l―半轴长度，800mm;

G―材料的剪切弹性模量，取80GMPa;

Ip―半轴横截面的极惯性矩;

Ip=3.14・464/32=439573.215mm;

θ=0.0000126o

（3）半轴花键计算

半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接，花键内径的大小应该不小于其杆部直径，所以选用压力角30°，齿数20，模数3的圆柱渐开线花键并对花键进行挤压应力和键齿切应力验算。

1）半轴花键的剪切应力τs（MPa）

（8）

式中：DB―半轴花键的外径，mm，在此取57mm;

dA―相配花键孔内径，mm，在此取51.25mm;

z―花键齿数;在此取18;

Lp―花键工作长度，mm，在此取100mm;

b―花键齿宽，mm，在此取4.712mm;

φ―载荷分布的不均匀系数，计算时取0.75。

τs=56.275MPa

2）半轴花键的挤压应力σc（MPa）

（9）

σc=39.148MPa

通过以上的验证校核本次半轴的设计符合要求。

3.5 半轴的材料及热处理

半轴使用的材料大部分是含铬的中碳合金钢，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。半轴的热处理过去都采用调质处理的方法，调质后要求杆部硬度为HB388―444（凸缘部分可降至HB248）[2]。近年来采用高频、中频淬火的方法越来越多。由于硬化层本身的强度较高，并且在半轴的表面形成了大的残余压应力，以及采用喷丸处理、滚压半轴突缘根部过渡圆角等工艺，使半轴的静强度和疲劳强度大为提高，尤其是疲劳强度提高十分显著。本设计中选用40Cr作为半轴材料，进行了渗碳处理。

4.结论

对EQ1090载货汽车半轴进行了设计与校核，选择了全浮式半轴，花键为模数3mm，压力角30°，齿数18的圆柱渐开线花键，工作长度定为100mm，半轴长度定为800mm。经校核，半轴所有尺寸符合设计要求。

参考文献

[1]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京：清华大学出版社， 2004.

篇4

引擎的技术革新，第一次技术推动了汽车设计的变革。以前的汽车更像是一辆马车，而随着技术创新引擎变得越来越高效、体积越来越小，汽车的外观设计发生了天翻地覆的变化。随后，使用方式带来更多类型的汽车设计，根据不同的用户需求，汽车制造商设计出各种样式的汽车：轿车、SUV、MPV、卡车、跑车等等。

最近10年，感觉汽车设计的创新空间似乎越来越小了。但越来越多的革命性科技的出现、成熟，将会引发新一轮的汽车设计变革。

首当其中的当然是电动车带来的变革，这就像当年引擎革命时期发生的一样。现在几乎每家主流汽车公司都会至少有一款纯电动车产品。它们的共同之处就是不再安装一台需要高效燃烧的引擎。这意味着，原本引擎以及配套部件所占据的空间，成为汽车设计师在外形设计方面的巨大创新空间。

除了新能源技术将会对汽车外观设计带来巨大改变之外，汽车互联网化程度的加深，也会为内饰设计带来全新的理念。随着用户在车内操控方式开始发生变化，例如越来越多的使用触控、语音操作，甚至利用手势控制。车内原本繁多的按钮、开关将会越来越多的被集成为虚拟的电子操作界面，不再占据巨大的物理面积，内饰设计的趋势可能更接近极简主义。但另一方面，内饰设计师可能会更多参与到车载信息系统中的UI界面、交互体验的设计之中。而这需要另一套非常不一样的设计理念。

再进一步，无人驾驶技术正变得越来越成熟。谷歌这样的公司希望能够在5年内将无人驾驶技术推向市场。奥迪这样的传统汽车制造商也已经获得了无人驾驶汽车的试验行驶牌照。无人驾驶技术一旦成熟，意味着原有的方向盘可能就没有存在的必要了，或者在形式上被弱化。而仪表盘将承担起更重要的信息视觉化作用，甚至前挡风玻璃，也会被用作一块视觉信息显示区域。某种程度上，这一系列新技术革命，可以让设计师们几乎随心所欲地设计汽车的外观和内饰了。

但别高兴的太早。正如观致汽车设计总监何歌特，以及梅赛德斯-奔驰 中国高级设计中心总监Olivier Boulay两位所谈到的那样，科技革命对与汽车设计的影响，是具有一定滞后性的。

篇5

目前我国汽车销量位居全球第一，汽车产业已然成为国民经济的支柱产业，并且仍在高速发展。日益激烈的市场竞争要求企业在能够在最短的时间内以较低的开发费用设计出性能优良的汽车产品，这对国内汽车企业的设计方法和设计手段提出了新的要求。传统设计方法采用“经验设计－试制－反复试验和修改－定型”的设计流程早已不适应当前市场，而多刚体动力学仿真技术的应用则可以满足各车企对高效和低成本的要求。其大致过程是在样车（物理样机）设计出来之前，即可对其性能进行预测，以进行可行性研究和优化设计。本文针对汽车设计中多刚体动力学仿真技术的应用进行探讨，共分为五部分。第一部分简单介绍多刚体动力学仿真技术在汽车设计中的应用情况；第二部分介绍了利用ADAMS软件进行动力学仿真的过程；第三、第四部分围绕汽车多刚体动力学模型的建立、模型验证进行深入讨论；第五部分对多刚体动力学仿真在汽车领域的进一步完善进提出了合理化建议。

关键词：

多刚体动力学；虚拟设计；仿真试验

1多刚体动力学仿真技术的介绍

多刚体动力学并不等同于多体系动力学，二者是包含与被包含的关系，多体系动力学包括刚体与柔体两部分。多刚体系统通常由多个刚性物体组合在一起。多刚体动力学的发展源于经典力学与计算机的结合，在发展过程中再融合汽车设计等学科，使其在汽车设计中发挥重要作用。动力学系统仿真的重点是虚拟样机技术，虚拟样机设计是根据各种设定参数及附加条件构一种计算机模型来模拟真实样机测试几何、动力或功能方面的特征，然后再根据测试结果将虚拟样机进行改善。传统产品的开发流程从概念设计到产品定型需要经过详细设计、制造物理样机、物理样机测试等多个过程。物理样机测试发现问题后又要修改设计，重新制造样机，再重新进行测试，如此多次循环之后才能将产品定型。而虚拟样机技术中的样机测试避免了制造物理样机的过程，从测试到发现问题，修改设计等完全可以在计算机上进行，从而简化了开发过程，大幅缩短了周期减少了开发成本。多刚体动力学仿真即是针对多刚体动力学系统通过构建虚拟样机模型来测试设计产品，并根据测试结果进行优化完善。其在汽车设计领域的广泛应用，极大地促进了汽车工业的发展。多体动力学仿真软件ADAMS曾经为“美国福特汽车公司”节省了10亿美元的开发制造成本。这很好地解释了多刚体动力学仿真为何在汽车领域被广泛应用。

2利用ADAMS软件实现多刚体动力学仿真过程

多刚体动力学仿真需要使用一些专业软件，在汽车领域最著名的仿真软件是由美国MSC公司开发的ADAMS软件，本文以该款软件为例，介绍多刚体动力学仿真的实施过程。利用ADAMS软件来进行多刚体动力学仿真一般要依次经过一下步骤：建模、测试、验证、完善模型、反复仿真、优化、自动化。“建模”即在建好的几何模型上根据需要加以约束条件，完成虚拟样机模型。“测试”是对建好的模型上进行运动学仿真，得到力与速度方面的信息。“验证”是通过对比分析数据来确定模型是否需要改进。“完善模型”是指在模型中定义某些参数，使模型更接近真实情况。“反复仿真”使模型参数化，定义相关变量。“优化设计”对设计产品设置人为控制参数，进行优化分析，寻求最佳设计方案。“自动化”可以设置一些重复性工作的自动进行，提高工作效率。

3对整车虚拟样机模型建立的探讨

建立整车虚拟样机模型时，研究对象是汽车整体而不是某一部分零件或系统，建模时要考虑车身、悬挂系统、转向系统、轮胎与制动系统等子系统模型的有机结合。这里只探讨多刚体理论的应用，除了连接衬套等部分，将其余部分可以抽象为理想刚体，忽略各构件的形变且不考虑轮胎等柔体系统。对整车建模主要反映的是汽车操纵的平稳性与平顺性两个方面的问题。汽车操纵稳定性是指在驾驶员的正常操作下,当汽车受到外界条件变化干扰时,汽车保持稳定性的能力。汽车平顺性是指汽车所运载的人或物，在坑洼等不良路面上减少因振动而受到损坏的能力。汽车整体动力学模型是在ADAMS/CAR中建立起来的，在实际模型的建立过程中，影响模型分析精度的主要因素是参数的精度与数量。从理论上讲，所考虑的影响模型计算精度的因素越多，模型越接近于真实情况。虽然接近程度增加了，但同时模型复杂度和仿真计算的初始参数也增加很多。而有些初始参数不易获得或者缺少准确数据，这样又会造成仿真计算结果精度的降低。所以建模过程中应该在满足研究要求的情况下将模型进行合理简化。

4对模型验证的探讨

整车虚拟样车模型建立之后，将所得数据与实车进行对照，通过对比分析仿真模型计算结果与实车数值，来证实仿真模型。且在仿真过程中，以实车试验数据作为仿真输入，来增强仿真结果与实车的可比性，从而有效验证模型的精确度等相关问题。模型验证有角脉冲输入试验验证、蛇形试验验证、转向角轻便性试验验证、转弯制动试验。转向角脉冲输入试验验证的是汽车瞬态响应特性，具体做法是保持汽车油门开度不变，使汽车按最大速度的70%直线行驶，给转向盘转角输入一个三角脉冲后迅速恢复原状并保持不动，记录车身的横摆角速度等晃动状态。蛇形试验是用来验证汽车行驶稳定性和乘坐舒适性。转向轻便性试验与转弯制动试验验证的都是转向系统的工作情况。将模型验证的结果与实车实验数据相比，虚拟样机的试验结果与实车相似程度足以满足研发要求。从模型试验的过程和结果可以发现，在模型试验时使用与样机类似车型的已有试验数据作为仿真输入，可以大大增强仿真结果与实车试验的可比性，而据此所构建的多刚体模型能够更有效地反映所设计汽车的动力学特性。

5多刚体动力学仿真技术在汽车设计领域中的进一步完善

从上世纪70年代至今，多体仿真技术一直在发展完善，汽车的动力模型由简单变复杂，自由度由少到多，仿真技术从计算机模拟到数字仿真，使多刚体动力学仿真能够更进一步地服务于汽车行业。目前，在汽车动力学研究中对柔体系统仿真较少，随着计算机技术的发展，多刚体动力学仿真将逐步大量融入柔体系统的动力学研究。刚体动力学的仿真再加上对关键部件柔性特征以及结构柔性对车辆动态性能影响的考虑，将大大增加模型的通用性与真实性。对于模型参数，车辆模型的参数化程度将进一步提高，使之能够成为该类汽车的一个通用“整车动力学仿真平台”，有助于快速高效地分析不同参数的同类型车辆的重要动力学性能。对汽车整车性能分析（如操纵稳定性、平顺性分析）时，将进一步考虑结构变形刚度影响，而不是简单地进行结构刚性简化，此外还要进行整车非线性系统分析，以达到动态参数设计的目标，进一步提高模型的精度。进行动力学仿真时还将逐步考虑人员对车辆控制的影响，建立和完善车辆的动力学建模及仿真输入的驾驶员模型，建立“人－车－环境”闭环控制系统。

6结语

随着计算机性能的提高以及各种软件技术和数学算法的进步，虚拟设计技术（VirtualDesign）也得到了快速发展并逐渐成熟，已被用于各种不同行业。其中，虚拟设计技术中的多体动力学仿真技术已经被广泛应用到工程机械、国防工业、汽车工业等领域。尤其是在汽车制造业，多体动力学仿真技术的应用，使汽车的设计开发与传统设计流程相比，设计经费与周期等都得到大幅下降。本文根据实际的多刚体动力学仿真经验，提出的一些关于ADAMS软件仿真过程中“整车虚拟样机模型建立”、“模型验证”相关问题的探讨，以及针对汽车设计工作中多刚体动力学仿真技术的进一步完善所提出的合理化建议，将促进该技术更好的服务于汽车领域。

作者：李璐伶 单位：扬州盛达特种车有限公司

参考文献

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这个展览叫做八车展（Eight Automobiles），没错，真的只有八款汽车，是MOMA以开放而严格的眼光在全世界选取的八款能够代表某一流派、或者深刻影响了汽车设计发展方向的设计。它们分别是1930 MB SS Tourer，1937 Cord 812 Bevery Sedan，1939 Bentley Saloon，1939 Talbot-Lago Figoni-Teardrop Coupe，1941 Lincoln Continental，1947 Cisitalia 202，1948 MG TC，1951 Jeep Willys。

也许已经有人注意到了，其中五款都是10年甚至20年前的老式汽车，而且时至今日，这八款古典汽车仍然是设计界非常推崇的高水平设计。其设计之美虽然包含了对应的时代和地域文化背景，但另一方面，它们纯粹的美学价值却又的确跨越了时空，成为永恒。当然，这里所指的并非狭义的复古价值，而是蕴含在线条动静之间的和谐、比例关系之间的匀称和勇为人先的创新等永远都值得赞叹的艺术之美。

从古典汽车设计中了解前辈天才们天马行空的创造，感受不同时代和科技背景下设计发展的脉络，探寻新设计可能的方向，这对设计师来说不仅充满了职业的乐趣，也是永不枯竭的灵感源泉，因此各种古典汽车活动中设计师们总是不可或缺的角色。

每年五月在科莫湖（Como Lake）畔美丽的古堡酒店举行的德埃斯特古典汽车展览（Concorso_d’Eleganza_ Villa_d’Este）已经有80多年历史了，在大众圈子里她也许不够著名，规模也很小，一般只有50部车子，但在古典汽车圈子里却绝对属于高大上的级别。其评委大多是业界设计大师，主要针对古典汽车进行选秀，但对有望成为明日经典的现代设计也并不拒绝。例如阿尔法・罗密欧的4C小型跑车便在此大受褒奖，而另一些品牌则选择直接以这里为新车会场，比如艳羡众生的阿斯顿・马丁One-77，展示的品格超越嘈杂拥挤的国际大型车展不知多少去了。

始于1950年的美国圆石滩老爷车展（Pebble Beach Concours d’Elegance）则是国内媒体开始逐渐熟悉和了解的另一个著名展会。纵观其历史Best of Show获奖名单，简直就是最优美汽车界璀璨明星的集合。除了著名记者、汽车爱好者外，这个比拼优雅和美丽的展会上，设计师也是重要的出席者。

Mille Miglia（意为“一千英里”）赛事则是非常专业的古典汽车竞速运动。虽然因为战事中断过20年，但依然无法削减她在古典汽车领域的名望和声誉。很多注重运动性能的车型都有以此比赛命名的MM特别款，这两个字母上身，几乎便意味着跻身于悠久历史和超凡性能的贵族车型圈。同样，设计师也是这个比赛的常客，BMW前任造型总监Adrian Van Hooydonk甚至和著名工业设计师Alfredo Haberli直接驾驶1936款BMW 328参加了2011年的比赛。

值得一提的是，巴黎、日内瓦等大型车展都开辟有专门的古典汽车展区或分会场，时常会有极为珍稀的车型展出，有时也直接拍卖，不少天价绝世之车都出自这类展会。不过国内媒体给与报道的很少，大家可能不太熟悉。

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【关键词】语音电子喇叭；集成电路；自激振荡器；HL-169A

1.引言

现今，汽车进入普通大众的家庭已成为了当今的潮流。汽车喇叭是汽车的音响信号装置，在汽车的行驶过程中，驾驶员根据需要和规定发出必需的音响信号，警告行人和引起其他车辆注意，保证交通安全，同时还用于催行与传递信号。但是城市道路尤其是繁华区严禁鸣笛，如何在这些区域发出语音警示信号却不造成噪声污染是目前电子喇叭研究一个热点。因此本文设计了一款汽车语音电子喇叭，可以实现严禁鸣笛的区域内，通过切换电子喇叭与原汽车喇叭转换开关，替代原车的喇叭使用。

2.语音喇叭电路设计

2.1 设计指标要求

要求设计一款在严禁鸣笛的区域内，替代原车的喇叭使用的汽车电子喇叭，具体设计指标如下：

（1）供电电源为12V；

（2）电路以集成电路为核心；

（3）语音电子喇叭的启动开关使用原车上的喇叭开关；

（4）每按一次喇叭发出5次语音提示声音。

2.2 语音喇叭电路具体设计

本文设计的汽车电子喇叭采用以集成电路为核心的，是由语言产生电路、自激多谐振荡器、电源延时电路以及音频功率放大器四大部分组成，具体的原理图如图1所示。

2.2.1 电源延时模块

设计中由于采用的是2.8秒语音集成电路[1]，不能每3秒按一次喇叭按钮，并且按动过于频繁会影响司机注意力。因此在本次设计中设计了15秒的电源延时电路，这样每按一次开关AN电路就能延时15s。

电源延时电路如图2所示。电源延时电路是由小型直流继电器、2个PNP型三极管、按键、电阻、电容、单刀单掷开关和单刀双掷开关组成，其中单刀双掷开关K1是换电子喇叭与原汽车喇叭转换的开关，K1开关拨向左边接通原汽车上的机械喇叭，开关往右边拨动接通电子语音喇叭。当使用的汽车电子喇叭的电源电压为12V时，按动开关AN，电容C1很快就被充电，此时PNP型三极管V1、V2立即导通，引起继电器线圈有了得电的动作，继电器的常开触点K2开始闭合，且保持吸合15s向语言发声电路供电。其延时时间是由C1及R1的值决定。C1的耐压值应≥400V，R1的功率应≥2W，AN按钮开关可选用K-18型的，继电器的型号为JZC-22FA型。

2.2.2 自激多谐振荡器模块

自激多谐振荡器是由NE555时基集成电路、电容、电阻等组成的。自激多谐振荡器[1]的电路如图3所示。

接通电源后，电容C2被充电，当C2上的电压Vc升到时，使Vo为低电平，同时放电三极管T导通。此时电容C2通过Rp1和放电三极管T放电，C2上的电压Vc下降。当C2上的电压Vc下降到时，Vo翻转为高电平。放电时间为。当放电结束时，T截止，VCC将通过R2、Rp1向电容器C2充电，Vc由上升到所需时间为。当C2上的电压Vc上升到时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。输出一个周期的时间为充电时间与放电时间之和，其中Rp1为可调电阻，可调节Rp1使得自激多和谐振荡器每3s输出一次高电平。故每按一次喇叭发声电路电源接通15s，产生5次高电平。

2.2.3 语言产生电路模块

语言产生电路如图4所示。语言集成电路[1]是由HL-169A集成电路、电容、电阻、稳压二极管等组成。其中，HL-169A集成电路采用软封装形式制作在一块小印制电路板上，它内储“请让路，谢谢！”语音声。自激多谐振荡器每输出一次高电平集成电路HL-169A的触发端TG获得正脉冲触发信号，其内部电路开始工作，然后通过输出端输出一遍内储的“请让路，谢谢”语音信号。故每按一次喇叭发声电路电源接通15s，产生5次高电平，触发HL-169A集成电路发出5次语言声。

2.2.4 音频功率放大器模块

音频功率放大器电路如图5所示。音频功率放大电路[3]是由功率开关放大集成电路IC3、电阻、电容等组成。音频功率放大集成电路的功能是对音频信号进行功率放大，其最大特点是具有较大的输出功率，能够推动扬声器等负载。本文设计的汽车电子喇叭采用集成放大器TDA2030来实现。其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10～1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、所需元器少，一般不需要调试即可成功。Rp2是音量调节电位器，C4是输入耦合电容，R7是TDA2030同相输入端偏置电阻。R9、R10决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为倍，C6起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点稳定性好。C9、C10为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R11、C7、C8称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。

3.结论

噪音对人体的主要危害是损伤听觉系统。当噪音强度超过100分贝时，即能造成听觉损伤，致使工作、学习、生活中感到听觉困难。而噪音很大程度来源于交通的运输和车辆的鸣笛，因此在城市的繁华区或者一些特定的区域内都严禁车辆鸣笛。本文设计的汽车电子喇叭是一种有别于传统机械式的汽车喇叭，多次采用集成电路模块，完成电子喇叭发出语言声音的任务，消除机械喇叭造成的噪声污染。元器件组装在电路板上后，调节可变电阻的大小，使继电器的常开触点在按动电子喇叭按钮瞬间接通，喇叭能连续发出5次完整的语言声。本语音电子喇叭不仅操作简单，还具有很高的效率，与传统机械喇叭相比，具有寿命很长，稳定性高，性价比高等特点，实际应用方面的价值也更高。

参考文献

[1]杨国志,王立峰,杨东光,王辉林编著.实用电子制作实例[M].福建科学技术出版社,

2000,10.

[2]阎石著.数字电子技术基础[M].2008,6.

[3]康华光,陈大钦编著.电子技术基础(模拟部分第四版)[M].高等教育出版社,2002,3.

[4]康华光,邹寿彬编著.电子技术基础(数字部分第四版)[M].高等教育出版社,2003,6.

[5]门宏编著.图解电子技术[M].人民邮电出版社,2010,6.

[6]余小平,奚大顺编著.电子系统设计[M].北京航空航天大学出版社,2007,1.

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1.1定量装车控制由PLC和现场批量控制器协同完成系统手、自动定量装车，防静电溢油报警、联锁控制，防水击措施等。1.2实时数据监控对装车作业的数据进行实时采集、显示、记录、报警、控制。每个鹤位的参数、操作状态、阀门状态、报警等均在操作站上集中显示及操作，所有操作均进入系统操作记录以备查询，重要数据进入历史趋势记录。1.3数据管理系统可实时、准确地实现装车全过程数据管理，包括提单号、计划量、实发量、待发量等的数据统计与汇总。可查询装车量统计、日志、数据备份等内容，并可按日期、车位、产品名称、销售单位、车号、提单号等内容进行单位或综合查询。1.4报表系统能根据用户需求制定各类报表，并自动或随机打印报表。1.5用户管理能够根据需要设定各类操作员、值班长、管理员等用户权限，通过权限限制保证生产操作、管理安全。

2主要设备选型及技术要求

由于装车现场多为防爆场所，所以现场安装的所有电气设备和仪表都应该具有防爆功能，多采用隔爆型仪表。2.1控制系统PLC控制系统用于对所有装车设施的监控，应（但不限于）满足以下要求：（1）应采用近几年发展和改进的新产品、新设备和新系统，及经过验证具有可靠性的硬件和软件；系统应扩展方便，可以满足生产控制和管理的需要。（2）系统硬件配置应保证所有可能发生损坏的部件留有15%的余量，机柜留有20%的可用空间，以备系统扩展。此外，系统的输入、输出点增加20%时，系统的机柜、电源、软件、通信负荷和其他的各种负载应可以满足这些扩展量。（3）为了将故障对系统的影响限制在最小范围，故障发生时，一般的过程输出应保持不变或达到预先设置的安全输出值；同时要保证系统本身不会因人员操作而出现不正常工况。（4）所有子系统，包括控制站、操作站、工程师站、通信系统、电源系统等，其负荷都不应超过其软、硬件能力的60％。（5）可燃、有毒气体检测器要求使用独立的I/O卡件。（6）工程组态软件应有先进的操作画面，系统应有快速的屏幕反应；系统应提供方便的常规控制算法和逻辑控制功能。2.2批量控制器批量控制器是定量装车控制系统的核心，一般采用一对一定量装车。隔爆型批量控制器一般情况下为壁挂式或立柱式四脚固定安装。隔爆控制仪本身重量较重，如果现场不具有安装条件或在易日晒雨淋的地方，应该配备控制仪专用安装操作柜。批量控制器必须能够很好地与室内PLC控制系统、现场质量流量计（输出脉冲和4～20mA信号）、装车阀配合，实现装车功能。控制器根据设定的发油数量，自动打开和关闭相应的阀门，同时对管道中介质的流量计，以及罐车的防静电溢油保护器等现场仪表进行检测，实现自动定量装车、防静电接地、溢油自动安全保护。可在现场批量控制器上预设装车量（或者输入提单号码，发货量通过通信线直接从计算机中调入），现场条件允许装车后（批量控制器上需要有确认按钮将条件具备信息传入至控制室），启动批量控制器，批量控制器自动打开主管线上的阀门，进行装车。装车过程中批量控制器实时采集流量信号并显示累积流量（并且需要在室内操作站上显示装车重量百分比）。当装车量达到预设装车量的提前量时（例如95%，控制器可以随时更改提前第一段关阀量），批量控制器自动关闭阀门开度至50%，当装车量达到预设装车量时，控制器自动将阀门全部关闭，结束装车，装车自动完成无需人工关阀。当需要人工开关阀时，可实现在现场批量控制器上手动打开或关闭阀门。批量控制器应能联网工作，也可脱机单独工作，可实现换票或开票提油功能。系统可通过局域网，将发货数据送入ERP信息管理网络或其它控制系统（如PLC、DCS等）内，便于管理人员统计、打印等。批量控制器发货计量精度，等同于质量流量计的计量精度：±0.1%+流量计的零点漂移精度。2.3流量计选用一体化质量流量计，通常采用进口质量流量计，误差精度等级，0.1%；供电电源，220VAC；流量信号，脉冲输出+模拟量信号输出；防爆等级，ExdⅡBT4。2.4装车阀在装车设施中使用可靠的执行机构非常必要。一般情况下，汽车自动装车大部分都采用两段气动切断球阀，可实现开、关阀和阀门开关速度可调功能，可有效防止装车过程中的水锤现象产生，起到保护管道设备的功能。也可以选用电动阀或电液阀。而气动调节阀因灵活的组态功能和经济性，正在逐步被采用。气动调节阀通过电气转换器可接受4～20mA信号，上位机可根据不同的工况要求，组态给出多个输出值，使调节阀有多个开度，从而实现多段阀的功能。2.5静电接地溢油保护器选用静电溢油保护器，可以杜绝和减少装车过程中溢油和静电火花的产生。静电夹不夹上槽车体，不能打开管道阀门和输送泵。装车过程中，安装在鹤管上的液位探头接触到液体时，自动关阀停泵，消除溢油带来的安全隐患。2.6计算机监控管理系统选用计算机监控管理系统，可以在控制室内进行各种数据管理维护，进行开票、提单打印，监控发油现场的情况，可以随时查询、统计、打印每班和日、月、年的统计报表，便于日常生产管理，防止错误的发生。2.7地衡操作站司机进入装车区域后，先空车停在地磅上过磅，地衡室确认到位后，刷IC卡记录空车重量，并将数据存储至服务器，同时调取服务器存储的最近相同型的车辆空车信息进行比较，如果相差偏大，则报警提示操作人员检查原因。装车完成后车辆到地衡进行满车过磅，操作站计算出实际灌装量，并同时和批控器中记录的数据进行比对，合格后完成业务结算，否则给出报警，让操作人员检查原因。

3结语

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关键词：外流场分析；风阻系数；汽车设计

中图分类号：U461.1 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2015）02-0049-04

Abstract： Taking a self-owned brand vehicle of DFSK for example， the external flow analysis has been carried out， and its analysis process and the result was generally described that have resulted in the drag coefficient of the vehicle under full load， the surface pressure distribution nephogram， streamline body distribution and so on. Using cruise software， it could be predicted by the drag coefficient and fragment windward area and other parameters about the maximum speed， each gear acceleration， fuel consumption， etc. That would be determined whether the vehicle was designed to meet expected design model by surface pressure distribution nephogram and streamline body distribution. The external flow analysis is applied in the related analysis and design of domestic independent brand automobile.

1 概 述

计算流体力学（CFD）是一种由计算机模拟流体流动、传热及相关传递现象的系统分析方法与工具。目前广泛的应用于汽车、高速铁路和航空领域等。CFD的基本思想是把原来在时间域与空间域上连续的物理量场，用一系列离散点上的变量值的集合来代替，并通过一定的原则和方式建立起反映这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组得到场变量的近似解。随着国民经济的快速发展，客户对汽车的节能、平顺性、噪音与振动等特性的要求越来越高，而这些特性与空气动力学息息相关。在传统的汽车空气动力学研究中主要用风洞实测的方法，但是这样会造价高、试验周期长。近年来随着计算机技术与湍流技术的飞快发展，把原来只能在风洞实验室才能完成的试验用计算机模拟来完成，这样就大大的缩短开发周期与节约开发成本。虽然一般认为试验的可信度高，但是其成本高、测量结果要进行换算、周期长等因素的影响，这在汽车开发设计中广泛的应用汽车外流场分析模拟，通过与传统的试验方法相结合，这样对一款新的汽车开发设计中可以缩短工期与降低成本。通过对该车型进行外流场分析 ，给出整车满载下的风阻系数，把风阻系数、迎风面积等相关参数，输入cruise 软件能够对该车型的最大车速、各档的加速度、油耗进行预测。通过对该车型车身表面压力分布云图、车身流线图等分析判断该新车型外型设计是否合理。因此用CFD相关软件对汽车的外流场分析，对汽车的设计是十分必要的。

2 模型处理与网格划分

汽车车身表面存在大量细小特征，要精确地模拟所有详细特征，经常会导致生成的网格单元数目巨大，从而大大增加了求解计算时间，因此在处理计算模型时对几何模型进行合理的简化。

2.1 CAD模型的前处理

在CATIA中将汽车模型（特别是底盘部分）作合理的简化：保留轮胎、后视镜、门把手、行李架等部件；底盘部分，考虑其复杂性，这里将汽车底部简化为一个完整平面，然后将车身表面和底盘的碎面缝合起来，形成若干个大的特征表面，将整个汽车简化为封闭的壳体；然后在汽车周围形成适当的空气域，汽车与风洞几何模型如图1所示：

2.2 有限元模型的前处理

网格生成采用贴体网格，由于主要关心车身周围的流场变化，特别是由于车身的影响使得车身周围的流体有分离与再附着现象，为了较合理的模拟车身表面附近的空气流动，在车身外做边界层网格，边界层以外适当放宽网格大小控制网格规模。将车身的外?表面生成为三角形网格，单元大小为5～20 mm，计算域单元大小为30～500 mm。体单元总数约为280万左右，网格总体连续、均匀，过渡平缓，车身表面网格如图2：

3 模型分析条件及结果分析

3.1 分析条件

设风洞入口边界条件为：u0 = 30 m/s，出口边界条件为压力出口；空气密度为ρ = 1.18415kg/m3；

计算中不考虑温度影响；由于计算限制，采用Realizable k-ε 湍流模式和Two-layer Ally+ Wall 壁面函数；计算选择一阶迎风格式，这样虽然降低了收敛速度，但保证了计算精度。设置计算步数为5 000步。

3.2 求解结果分析

分析完成后，在Starccm+中进行后处理，根据上述模型及边界条件进行外流场计算，现将计算结果整理如下：

图3是汽车在行驶过程中车身表面压力分布云图（其中色柱表示的是不同的压力值，单位为Pa），从压力分布云图可以看出汽车前部进气格栅处和前保险杠处压力最大，约为556.57 Pa，前端滞止区域影响范围较大，增大了阻力。尾涡区的压力梯度变化较小，会减少尾涡区域的影响范围，减少阻力，其中，在A柱附近、前轮胎外侧以及后视镜边缘处出现较低负压区，见图3中椭圆标记所示。

图4为车身对称面上速度分布云图，图5和图6分别表示车身对称面的速度矢量图和车身尾部的速度矢量图。由于车体阻碍，气流在汽车头部形成滞止区，形成高压区；车底部气流基本流畅；车尾出现较明显的涡。

图7、图8分别表示侧视流线图和车身尾部流线图，流线基本贴合车身表面流动，在整车表面流动状态较好，汽车尾部出现了漩涡。由图9、图10可以看出左、右后视镜的流线情况，后视镜的镜壳处产生的流线没有贴近车窗玻璃，镜座处的流线有贴近车窗玻璃。

4 空气阻力系数的计算

气动阻力计算公式为：

式中：FW为空气阻力，N；ρ为空气密度，Kg/m3； A为迎风面积，m2；v0为相对速度，在无风时即为汽车的行驶速度，m/s。

经Star-ccm+模拟可得：空气阻力FW=401.067N，迎风面积A=2.397m2，空气阻力系数CD=0.314 。

本次计算中对发动机舱进气格栅进行了简化，忽略了发动机舱内流场的阻力，同时，地板简化为一个大平面，这样仿真结果与实际值有一定误差。通过对试验车做风洞试验，得到修正系数20%，可以预测该车的风阻系数约为0.377。

5 汽车动力性、经济性指标

通过外流场分析所得的风阻系数、迎风面积、车重、轮胎直径等相关参数，输入cruise 软件能够对该车型的最大车速、各档的加速度、油耗进行预测，模拟所得参数如图11所示：

图11 模拟所得

6 结论

（1）通过对该车型满载整车状态下的模型分析，得到阻力系数为0.314，但是CFD分析由于简化发动机舱进气格栅，忽略了发动机舱内流场的阻力，简化了地板，通过对试验车做风洞实验得到修正系数20%，因此预测其风阻系数约为0.377。

（2）从流场各个特性显示可以看出，整车总的流动性较好，有很好的贴体性能，整车表面流线光顺，没有大的曲率的流动曲线，除了尾涡区，没有大的回流和流动分离现象，尾涡区的压力梯度变化较小。

（3）在局部区域还是有一些增加阻力或降低性能的因素，例如前挡风玻璃的压力分布。

（4）从左、右后视镜的流线情况可以看出，后视镜的镜壳处产生的流线没有贴近车窗玻璃，镜座处的流线有贴近车窗玻璃。

（5）把所得参数输入cruise软件进行模拟，得到的该车型的最大车速、各档的加速度、油耗等参数值，这些参数值达到前期设计确定的目标值。

参考文献：

[1]黄金陵.汽车车身设计[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]汽车工程手册编写组编.汽车工程手册（设计篇）[M].北京：机械工业出版社，2001.

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[关键词]汽车座椅；造型设计；因素

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0299-01

随着科学技术的不断发展，人们对于汽车设计的要求越来越高，在强大的市场需求下汽车产商也在不断的更新汽车来满足人们的需求，汽车的更新换代主要包括外观造型、功能应用以及零部件改动，而汽车座椅作为汽车中重要的零部件在更新换代中更加频繁。汽车座椅对于乘客和驾驶员而言是非常重要的，较好的汽车座椅不仅能够满足人们的舒适感给车上人员与一定的保护作用，而且还可以使得人们能够欣赏其独特的造型设计，给人们以视觉上的享受。但是座椅的设计并不是非常简单，座椅的设计需要设计师考虑多方面的因素，如何在设计中兼顾多种功能就变得较为困难，本文主要针对汽车座椅的造型设计进行探究，以期望能够获设计出较好的汽车座椅，并使得所设计出来的汽车座椅能够满足人们越来越高的要求，即既具实用性也具观赏性。

一、汽车座椅造型设计的因素分析

汽车座椅是汽车中的重要部件，而且关乎车上人员的安全性、舒适性以及方便性，人们在挑选新车的过程中也将汽车座椅作为一项重要的参考因素。而且人们现今不仅要求汽车座椅能够满足上述要求，而且还要能够使得其造型美观大方，下面将进行详述。

1、舒适性设计

汽车座椅能够使得人们直观的感受到其舒适性，所以在汽车座椅舒适性的设计中需要参考以下原则，首先在座椅舒适性的设计中尽可能的考虑人体尺寸，遵循人机工程学原理。这样人们在乘坐的过程中就会感觉到非常舒适[1]。由于每个人的身材并不是一致的，所以为了满足人们对于舒适性的要求就要能够使得座椅可以调节，即乘坐者可以变换坐姿，乘坐者可以通过调节座椅来满足自身对于舒适性的要求。汽车座椅设计最为关键的一点就是能够使得乘坐者坐姿舒适，即乘坐者的脊椎能够保持在一个正常的弯曲状态，这样才能够达到人体最为舒适的状态。舒适的汽车座椅将能够合理的分布体压，而且还可以使得肌肉松弛，腿部血管能够正常循环，避免长时间驾驶造成的疲劳。

2、安全性设计

汽车作为交通工具在行驶的过程中也具有一定的危险性，那么汽车座椅就是保障其安全的重要部分。那么在汽车座椅的安全性设计中就要参考以下原则，那么首先就要选择具有足够强度的骨架材料，这样在汽车发生车祸的过程中车上的乘客所受到的伤害就会降低到最小。另外车内分为前后两排座椅，在车祸产生的撞击中座椅可能会产生移位或者断裂变形等情况。这些情况的出现就会使得车上的人员受到较大的安全性危害[2]。那么在汽车座椅安全性设计的过程中就要能够确保座椅的造型结构较难发生位移，并且座椅的使用寿命较长，不会在使用一段时间以后就产生结构上的变形以及材料上的损坏。

3、功能性以及人文性设计

虽然汽车座椅设计中舒适性和安全性是非常重要的，但是其功能性以及人文性也是非常关键的，良好的汽车座椅设计不仅能够保障舒适性以及安全性，而且还能够满足功能性以及人文性。汽车座椅功能性设计主要是随着科学技术水平的提高而提高的，汽车座椅功能性设计就是在座椅上添加其他功能，例如在座椅设计中增加坐垫加热装置，避免车上人员在冬季感觉到坐垫寒冷，或者增加座椅宽度的调节，或者是为特殊人群设计相应的座椅。使得其能够在乘坐中感觉到舒适[3]。汽车座椅的人文性设计就是满足人们的精神需求，通常而言档次价格较高的汽车在座椅设计中其造型更加美观，这是对于高层次人员进行设计的，那么对于中低端客户也可以设计相应的造型来满足其需求。

二、汽车座椅造型设计的流程及方法

汽车座椅造型设计的流程主要包括三个步骤，分别是设计前期、设计展开阶段以及设计后期，在不同的设计阶段中流程也有一定的区别，下面将进行详述。

1、设计前期

汽车座椅造型设计的前期主要是弄清楚客户的实际需求，即弄清楚消费群体所喜爱的风格。那么为了弄清楚消费群体的需求就需要进行相关的调查，首先是整体环境调查、其次是汽车行业环境调查最后是人文因素环境调查，整体环境调查就是了解未来行业的发展趋势以及新技术的采用。汽车行业环境调查就是针对不同消费阶段的人们采取怎样的设计方案。针对用户的需求来设计汽车座椅造型[4]。人文因素环境调查就是弄清楚人们对于汽车座椅造型的想法，并尽可能的满足人们的设计需求。此外人文因素环境调查还需要能够有效的控制开发成本，并且选择合适的难易程度，从而来达到较好的设计风格。

2、设计展开阶段

在进行设计前期的准备工作之后就可以大致确定人们的需求，那么根据人们对于汽车座椅的需求就可以对汽车座椅的形状以及色彩进行分析。汽车座椅的形状虽然在外部很难进行观察，但是在车内却是非常容易观察的，而且汽车座椅也是汽车内饰的一部分。汽车座椅造型设计的好坏直接影响到汽车内饰整体情况[5]。而且汽车座椅的造型设计能够带给人们不一样的视觉体验，通过汽车座椅造型的某些设计将能够唤醒人们内心的某种感受，那么在进行汽车座椅造型的设计过程中就要去寻找并且抽取出这种造型设计。色彩是人们最为直观的感受，人们在观察汽车座椅的过程中首先看到的是汽车座椅色彩，其次才是座椅的造型，汽车座椅的色彩将能够带给人们不同的感受，不同的色彩可以代表不同的语言含义，同样性格不一样的人们会选择不一样色彩的汽车座椅。汽车座椅的形状以及色彩都是非常重要的，这个需要结合人们的实际需求来进行设计，这样才能够满足人们的消费需求。

3、设计后期

汽车座椅造型设计的后期工作主要是对设计的产品进行评价以及跟踪，通过结合设计前期所调查的数据结果以及中期的设计框架来完成汽车座椅的设计图和效果图，即形成了相应的设计方案，但是设计方法有很多种，如何才能够挑选出最好的设计方法就是一个非常重要的问题。设计方案的最终确定是由问卷调查和专家评估来进行的，通过问卷调查以及专家评估来决定哪一种设计方法是最佳的方案，并且对选出的汽车座椅造型进行试生产，通过试生产出来的样品来观察是否能够满足人们的需求。

汽车座椅作为汽车中的一个重要零件其在设计中非常复杂，而且设计出较好的汽车座椅造型是非常困难的，根据本文所提出的几个观点将能够为汽车座椅造型设计提供部分理论参考。

参考文献

[1] 龙圣杰，胡虹.汽车座椅造型设计分析[J].包装工程，2013，08：124-126.

[2] 林敬亭.客车座椅造型快速设计研究[J].机械设计，2013，09：108-111.

[3] 崔士斌.汽车座椅造型设计[J].汽车工程师，2014，06：18-20.