卡車駕駛室設(shè)計(jì)概況.doc

國(guó)外卡車駕駛室設(shè)計(jì)技術(shù)綜述摘要：本文對(duì)世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的駕駛室設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了跟蹤研究。圍繞駕駛室產(chǎn)品特征、造型設(shè)計(jì)技術(shù)、工程設(shè)計(jì)技術(shù)，以及先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念等幾個(gè)方面，對(duì)當(dāng)今先進(jìn)的駕駛室設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了綜合介紹。其中包括計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)模擬、人機(jī)工程技術(shù)、電子樣車技術(shù)、CAE 驗(yàn)證技術(shù)、模塊設(shè)計(jì)技術(shù)、性能設(shè)計(jì)技術(shù)和并行工程。同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)駕駛室設(shè)計(jì)領(lǐng)域的現(xiàn)狀作了簡(jiǎn)單回顧和總結(jié)。全文旨在對(duì)國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究和分析，以促進(jìn)和提高中國(guó)汽車工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展。 1 前言 從2000 年法蘭克福國(guó)際商用車展到2002 年第59 屆漢諾威國(guó)際商用車展，商用卡車（尤其是重型車）在國(guó)際主流車市上凸顯出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭和市場(chǎng)占有率。隨著國(guó)內(nèi)高速公路的發(fā)展，遠(yuǎn)距離大批量的物流運(yùn)輸特點(diǎn)，同樣給商用卡車提供了巨大的舞臺(tái)。轎車化、人性化、信息化是當(dāng)今商用卡車體現(xiàn)高技術(shù)含量的主要發(fā)展趨勢(shì)。駕駛室作為車輛的一個(gè)主要產(chǎn)品總成，尤其是造型和結(jié)構(gòu)功能的有機(jī)結(jié)合體，同時(shí)也是駕駛員和乘員工作和休息的空間，體現(xiàn)出共性的技術(shù)應(yīng)用和獨(dú)有的發(fā)展特征。 縱觀國(guó)內(nèi)外商用卡車駕駛室，主流市場(chǎng)和制造商分布在三大地域：歐洲（BENZ，VOLVO，RENAULT,SCANIA，MAN，IVECO，DAF）、北美（Freightliner，Kenworth，Peterbilt，International，Mack，Sterling）和亞洲（ISUZU，MITSUBISHI，HINO，F(xiàn)AW，DFMC）。由于地域環(huán)境和文化背景的差異，不同地區(qū)的駕駛室具有獨(dú)特的地域烙印和鮮明的技術(shù)特征。歐洲駕駛室代表了當(dāng)今世界最先進(jìn)的技術(shù)，追求舒適性和安全性，模塊化和系列化設(shè)計(jì)程度高，以平頭駕駛室為主，外部造型高大威猛、內(nèi)部空間寬敞、配置齊全；北美駕駛室多以長(zhǎng)頭車為主，造型和設(shè)計(jì)風(fēng)格自由流暢，先定制后裝配的模式，使得駕駛室具有很強(qiáng)的個(gè)性和自我色彩；亞洲駕駛室更多地側(cè)重于經(jīng)濟(jì)性，配置和裝備簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)安全性、舒適性和使用壽命要求不高。 目前頂級(jí)的歐洲駕駛室代表了當(dāng)今世界最高的設(shè)計(jì)水平，如戴姆勒克萊斯勒公司20 世紀(jì)90 年代中期開發(fā)的全新重型卡車ACTROS 系列，VOLVO 的FM/FH 系列（其中VOLVO FMl2 獲得2000 年度最佳卡車，其豪華型駕駛室GLOBETROTTER 被稱為21 世紀(jì)卡車貴族的典范），SCANIA 的第5 代（4 系列G 級(jí)）代表著技術(shù)變革的前沿，MAN 的重型卡車TGA，五十鈴F 系列等都代表著目前世界最高水平的商用卡車駕駛室的設(shè)計(jì)水平。 2 世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的駕駛室設(shè)計(jì)技術(shù) 2.1 先進(jìn)的駕駛室產(chǎn)品特征 除了駕駛室的內(nèi)外造型永遠(yuǎn)具有時(shí)代氣息和流行元素之外，安全性和舒適性是駕駛室設(shè)計(jì)的主旋律。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置裝備上具有如下特點(diǎn)： (1) 駕駛室結(jié)構(gòu)為全鋼整體設(shè)計(jì)，安全性能滿足和超過(guò)歐洲法規(guī)對(duì)駕駛室的安全要求（ECE R29）。 (2) 駕駛室防腐處理工序復(fù)雜，防腐耐久性可持續(xù)車輛的整個(gè)使用壽命周期。 (3) 外形設(shè)計(jì)充分考慮了空氣動(dòng)力學(xué)原理，每一個(gè)表面部件都單獨(dú)經(jīng)過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)，以求得到最完美的空氣動(dòng)力學(xué)外形。 (4) 駕駛室的內(nèi)部布置充分考慮人體工程學(xué)原理，最大限度地降低駕駛員的疲勞程度，從而使駕駛員的工作效率和安全性得到很大程度的提高；“靈活空間概念”設(shè)計(jì)思想，使其在有限的內(nèi)部空間內(nèi)，提供個(gè)性化的功能配置，滿足用戶多樣化的需求。 (5) 內(nèi)部裝備安全舒適豪華，室內(nèi)居住性得到了極大的提高：配置空氣懸掛座椅、寬大的臥鋪、半自動(dòng)/全自動(dòng)空調(diào)、電控門鎖/車窗、環(huán)繞式儀表板、安全氣囊、碰撞吸能轉(zhuǎn)向柱、電動(dòng)天窗、高級(jí)音響娛樂系統(tǒng)。 (6) 駕駛室懸置系統(tǒng)完全采用空氣彈簧，有效地隔絕了振動(dòng)和噪聲，提高了整車的舒適性和平順性。 駕駛室正成為各種系統(tǒng)的中心控制室，更是司機(jī)駕車、辦公或者休息的空間，制造廠商都對(duì)駕駛室給予了極大的關(guān)注，各種新技術(shù)、新工藝、新材料得到了大量的應(yīng)用，豪華型駕駛室更是成為各制造廠商展示自身開發(fā)能力和核心技術(shù)的舞臺(tái)。 2.2 先進(jìn)的造型設(shè)計(jì)技術(shù) 駕駛室造型的風(fēng)格和水平直接反映出整個(gè)產(chǎn)品的特質(zhì)和檔次。既能體現(xiàn)產(chǎn)品推陳出新的“新貌”，又能秉承產(chǎn)品傳統(tǒng)血統(tǒng)的“遺傳基因”，在產(chǎn)品參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有很重要的權(quán)重。造型階段的評(píng)審需要有高層領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行決策也正說(shuō)明了這一點(diǎn)。 2.2.1 計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù) （CAS-Computer Aided Styling） 計(jì)算機(jī)輔助造型設(shè)計(jì)是隨著掃描技術(shù)和矢量化技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用的一門新興的造型技術(shù)。CAS 設(shè)計(jì)區(qū)別于傳統(tǒng)的仿形法設(shè)計(jì)，將表達(dá)完整的造型膠帶圖 (1:1) 由三維掃描儀直接輸入工作站中、經(jīng)過(guò)矢量處理后得到原始的數(shù)據(jù)點(diǎn)，再運(yùn)用CAS 系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體造型，最后得到三維可加工的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)內(nèi)外表面數(shù)據(jù)狀況的不同，可以采用不同的CAS 軟件進(jìn)行制作。一般情況下，由于外形表面相對(duì)簡(jiǎn)單，可利用ICEM-SURF 軟件進(jìn)行制作；相反，ALIAS 軟件更適合表達(dá)復(fù)雜表面的內(nèi)飾數(shù)據(jù)，但精度較差，只適合模型加工。 相對(duì)于傳統(tǒng)的仿形法造型設(shè)計(jì)而言，CAS 技術(shù)具有如下特征和優(yōu)點(diǎn)： (1) 可省略比例模型的制作環(huán)節(jié)，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短造型周期；對(duì)于一個(gè)完整的駕駛室，利用CAS技術(shù)可以在2030 個(gè)工作日的時(shí)間內(nèi)完成所有內(nèi)外飾表面和大部分細(xì)節(jié)的三維可加工數(shù)據(jù)模型的制作任務(wù)。 (2) 擺脫了手工模型制作和三坐標(biāo)測(cè)量造成的誤差鏈的影響，提高了數(shù)據(jù)精度，為最終模型的制作精度奠定了良好的基礎(chǔ)。 (3) CAS 階段生成的內(nèi)外表面三維數(shù)據(jù)，可以為后序工程和工藝分析提供共享的數(shù)學(xué)模型，為并行工程的開展和深入提供了前期技術(shù)條件。 2.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) （VR-Virtual Reality） 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前是國(guó)際上各大汽車廠商及設(shè)計(jì)公司展示自身實(shí)力及進(jìn)行輔助造型設(shè)計(jì)的一種手段，同時(shí)為方案評(píng)審提供了準(zhǔn)確的依據(jù)（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)除應(yīng)用在造型設(shè)計(jì)中，還在汽車設(shè)計(jì)及其他領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用）。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，它強(qiáng)調(diào)將用戶和計(jì)算機(jī)視為一體，通過(guò)多媒體的方法將信息進(jìn)行可視化，展現(xiàn)在用戶面前。用戶通過(guò)專用的設(shè)備進(jìn)入虛擬的環(huán)境中，以各種習(xí)慣的方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互。 采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)師不再局限于固定的油泥模型，突破了傳統(tǒng)的功能決定形式的束縛，而能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性，使得設(shè)計(jì)中滲入了更多實(shí)用性、更多藝術(shù)性和更多綜合的因素。將車身的形式和功能在更高層次上實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合和統(tǒng)一。 2.2.3 空氣動(dòng)力學(xué)模擬 過(guò)去空氣動(dòng)力學(xué)模擬在轎車造型中應(yīng)用較多，強(qiáng)調(diào)轎車的流線形和完美的空氣動(dòng)力性，盡量減少空氣阻力和空氣升力，從而提高整車的經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性。目前，商用卡車的動(dòng)力性得到了極大的提高，500馬力以上的超大噸位的重型牽引車在歐洲已經(jīng)相當(dāng)普遍，如何改進(jìn)駕駛室的流線型設(shè)計(jì)，降低車輛的風(fēng)阻和油耗，提高車輛運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)列入到了駕駛室的常規(guī)設(shè)計(jì)過(guò)程中。在車頂前部加裝導(dǎo)流罩，在前保險(xiǎn)杠上裝設(shè)導(dǎo)風(fēng)板，在側(cè)圍后部選裝側(cè)導(dǎo)流板，這些措施都能大大降低汽車行駛阻力。奔馳公司的Actros駕駛室，其外形的每一個(gè)部件都單獨(dú)經(jīng)過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)模擬，駕駛室整體裝配完成后，又經(jīng)過(guò)多次風(fēng)洞試驗(yàn)和設(shè)計(jì)修改，以求得到最完美的空氣動(dòng)力學(xué)外形。SCANIA 的頂蓋導(dǎo)流罩的高度是可調(diào)的，調(diào)節(jié)高度也是經(jīng)過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算的，調(diào)節(jié)高度（H）與后部車廂或掛車集裝廂的高度（B）以及駕駛室與車廂或集裝廂的前后間隙（A）有關(guān)。 圖1 頂蓋導(dǎo)流罩的空氣動(dòng)力學(xué)分析示意圖2.3 先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)技術(shù) 2.3.1 人機(jī)工程技術(shù) 人機(jī)工程學(xué)是從20 世紀(jì)50 年代開始迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興的邊緣學(xué)科，從人的生理和心理特點(diǎn)出發(fā)，研究人、機(jī)、環(huán)境相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律，以優(yōu)化人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的一門學(xué)科。 人機(jī)工程技術(shù)在駕駛室產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在駕駛員和乘員在駕駛和乘坐狀態(tài)下的舒適性、視野性、手伸及性、操縱方便性等方面。在美國(guó)，過(guò)去長(zhǎng)途卡車司機(jī)一般都是人高馬大，但是近年來(lái)，由于身材較矮小的婦女和拉美人當(dāng)司機(jī)的越來(lái)越多，汽車制造商必須讓駕駛室能適應(yīng)不同身材的司機(jī)。為此美國(guó)的卡車工程師將人體工程技術(shù)應(yīng)用到卡車設(shè)計(jì)與制造當(dāng)中，他們利用逼真的虛擬 現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)，研究出能夠讓不同身高的司機(jī)均能獲得操作方便，視野開闊的設(shè)計(jì)。這些根據(jù)人體工程技術(shù)開發(fā)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（例如能夠適應(yīng)身材矮小、腿短或肚子大的司機(jī)的轉(zhuǎn)向盤，可調(diào)式剎車，離合器和油門踏板等）最近已經(jīng)用于正在生產(chǎn)的牽引車上。 目前三維人體模型在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟，并有一些商業(yè)應(yīng)用軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。如EAI公司的JACK 軟件，根據(jù)1988 年美國(guó)軍方人體測(cè)量調(diào)查結(jié)果（ANSUR 88）創(chuàng)建了精確的三維人體模型。 能進(jìn)行姿勢(shì)預(yù)測(cè)、舒適評(píng)價(jià)（Porter，Krist，Grandjean，Rebitte，Dreyfuss 2D/3D 等評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)）、手伸及性、空間適應(yīng)性分析（Test fit and accommodation）以及基于最新的人體解剖學(xué)和生理學(xué)數(shù)據(jù)的生物力學(xué)（靜態(tài)受力和疲勞強(qiáng)度）分析。福特公司已將JACK軟件應(yīng)用于其C3P（CAD/CAM/CAE/PDM）項(xiàng)目中，進(jìn)行人體工效分析，包括舒適性、可達(dá)范圍、疲勞狀態(tài)、視野范圍，使其生產(chǎn)出的汽車更加符合人體的生理狀況，更具競(jìng)爭(zhēng)力。RAMSIS 軟件是由德國(guó)汽車技術(shù)研究集團(tuán)FAT (Forschungs gruppe Automobil Technik)及多家汽車公司(AUDI、BMW、FORD、MERCEDES-BENZ、OPEL、PORSCHE、VW)以及幾個(gè)座椅生產(chǎn)廠家(KEIPER RECARO、NAUE/JOHNSON CONTROLS)聯(lián)合研制的。 RAMSIS 除了提供詳盡的人體尺寸外，還特別注重于應(yīng)用環(huán)境的建立。它可以測(cè)量、分析人體坐姿和運(yùn)動(dòng)情形，并能進(jìn)行視野模擬、運(yùn)動(dòng)模擬等交互操作。自1995 年開始成為商業(yè)應(yīng)用軟件后，目前有50%多的汽車公司都在使用RAMSIS 進(jìn)行設(shè)計(jì)和布置。此外，用于人機(jī)功效分析的虛擬人軟件還有：ANTHROPOS、BodyBuilder、ERGO、SAMMIE 等。 2.3.2 電子樣車技術(shù)（DMU-Digital Mock-Up） DMU 電子樣車技術(shù)作為目前世界汽車行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的主流技術(shù)，在提高汽車產(chǎn)品開發(fā)的速度與質(zhì)量方面起著越來(lái)越重要的作用。DMU 技術(shù)從宏觀上來(lái)說(shuō)，是一套基于協(xié)同作業(yè)機(jī)制與理念的并行工程開發(fā)技術(shù)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，就充分考慮產(chǎn)品的裝配環(huán)節(jié)及其相關(guān)的各種因素的影響，在滿足產(chǎn)品性能與功能的條件下，改變零部件裝配結(jié)構(gòu)來(lái)降低裝配時(shí)的復(fù)雜性。從微觀上來(lái)說(shuō)，它是一套結(jié)合一系列專用模塊，如瀏覽 (Navigator) 、運(yùn)動(dòng)干涉分析 (Kinematics)、空間漫游 (Space Analysis) 及拆裝模擬 (Fitting Simulation)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化 (Structural Optimization) 等分析工具的實(shí)用高新技術(shù)。采用DMU 技術(shù)后，能在設(shè)計(jì)階段，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉等潛在的設(shè)計(jì)質(zhì)量問題，從而為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)路線優(yōu)化，確保機(jī)構(gòu)的可制造性、可裝配性和可維修性提供強(qiáng)有力的技術(shù)手段。這樣就能大大地提高汽車產(chǎn)品的開發(fā)速度與質(zhì)量。 DMU 技術(shù)在車身產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1) 白車身焊接過(guò)程模擬。包括焊接順序、焊槍運(yùn)動(dòng)空間、焊點(diǎn)分布等。車門玻璃裝配過(guò)程的模擬也采用了DMU 技術(shù)。 (2) 車門玻璃裝配模擬。車門玻璃和車門焊接總成都屬于空間曲面，驗(yàn)證玻璃的裝配可行性只靠幾個(gè)斷面進(jìn)行分析是非常困難的，此外可信度也不高，而DMU提供的動(dòng)態(tài)模擬功能非常直觀地仿真整個(gè)裝配過(guò)程，避免了在設(shè)計(jì)階段制作實(shí)物模型進(jìn)行實(shí)體驗(yàn)證的高成本，也消除了設(shè)計(jì)階段的隱患在后期裝配過(guò)程中造成的反復(fù)設(shè)計(jì)。 (3) 運(yùn)動(dòng)干涉分析。包括駕駛室的翻轉(zhuǎn)校核。 2.3.3 CAE 驗(yàn)證技術(shù) 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的CAE 驗(yàn)證技術(shù)已經(jīng)得到了全面深入的應(yīng)用，大至白車身的結(jié)構(gòu)分析，小至密封條結(jié)構(gòu)與材料的優(yōu)化。主要涉及到白車身和部件的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、安全、疲勞分析，空間和管路的CFD 分析，鈑金件的沖壓成形可行性分析，塑料件注塑過(guò)程的模擬分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面。并且隨著設(shè)計(jì)的深入、數(shù)據(jù)的完善，CAE 驗(yàn)證工作按多輪次、層層展開，有力地支持了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性，保證了設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。 全面的CAE 驗(yàn)證工作也充實(shí)了性能設(shè)計(jì)方面的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)值的積累。 典型的CAE 驗(yàn)證項(xiàng)目和商用支撐軟件 2.3.4 模塊化設(shè)計(jì)技術(shù) 模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)是在系列化設(shè)計(jì)和平臺(tái)設(shè)計(jì)的技術(shù)概念背景下提出的。隨著零部件供應(yīng)商的自主開發(fā)能力的不斷提高，總成開發(fā)的技術(shù)革新和產(chǎn)品開發(fā)的職責(zé)向供應(yīng)商轉(zhuǎn)移，模塊化的程度和趨勢(shì)日益明顯。模塊化設(shè)計(jì)的原則是力求以少數(shù)模塊組成盡可能多的產(chǎn)品，并在滿足要求的基礎(chǔ)上使產(chǎn)品精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，且模塊結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、規(guī)范，模塊間的聯(lián)系盡可能簡(jiǎn)單。模塊化設(shè)計(jì)分為兩個(gè)不同層次，第一個(gè)層次為系列模塊化產(chǎn)品研制過(guò)程，需要根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果對(duì)整個(gè)系列進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，本質(zhì)上是系列產(chǎn)品研制過(guò)程。第二個(gè)層次為單個(gè)產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)，需要根據(jù)用戶的具體要求對(duì)模塊進(jìn)行選擇和組合，并加以必要的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，本質(zhì)上是選擇及組合過(guò)程。 目前駕駛室設(shè)計(jì)的模塊化程度已經(jīng)達(dá)到車門模塊化、儀表板（加副儀表板）模塊化、頂后側(cè)內(nèi)飾（加地毯）模塊化、白車身模塊化。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)將形成兩個(gè)主要的模塊，即白車身模塊（B.I.W）和座艙模塊（COCKPIT），實(shí)現(xiàn)模塊的高度集成和簡(jiǎn)化。 2.3.5 產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)技術(shù) 傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足功能要求為第一位。現(xiàn)在隨著對(duì)駕駛室性能要求的提高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能適應(yīng)產(chǎn)品性能和對(duì)市場(chǎng)快速反應(yīng)的要求，以CAE 技術(shù)為支撐的性能設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生。 歐洲的商用卡車制造商，其設(shè)計(jì)部門已經(jīng)全面應(yīng)用性能設(shè)計(jì)技術(shù)，從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)開始，貫穿于整個(gè)產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)階段，直到后序的產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證也是以性能設(shè)計(jì)中的目標(biāo)性能為指導(dǎo)綱要。對(duì)駕駛室而言，控制的產(chǎn)品性能主要包括以下幾個(gè)方面： (1) 安全性（主動(dòng)/被動(dòng)安全性，包括車體結(jié)構(gòu)碰撞安全性、內(nèi)外部凸出物要求、乘員約束系統(tǒng)安全性等）； (2) 舒適性（靜態(tài)/動(dòng)態(tài)舒適性，包括居住性、駕乘操作舒適方便性、視野性等）； (3) 綜合NVH 性能（振動(dòng)匹配設(shè)計(jì)、噪聲品質(zhì)控制、車身固有頻率主動(dòng)控制技術(shù)等）。 性能設(shè)計(jì)由三大要素支撐，一是產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期的對(duì)標(biāo)技術(shù)（BenchMarking），準(zhǔn)確的對(duì)標(biāo)分析、科學(xué)的項(xiàng)目規(guī)劃、周詳?shù)漠a(chǎn)品描述為項(xiàng)目的后期開發(fā)提供了參考藍(lán)本和指導(dǎo)綱要，同時(shí)也是性能設(shè)計(jì)的前提條件和基準(zhǔn)依據(jù)；二是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的CAE 驗(yàn)證工程，CAE 的驗(yàn)證分析隨著工程設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，全程保證工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，為性能設(shè)計(jì)提供了技術(shù)保障；三是實(shí)行閉環(huán)控制模式，在項(xiàng)目的運(yùn)作過(guò)程中，產(chǎn)品驗(yàn)證環(huán)節(jié)捆綁于各個(gè)階段，既是各個(gè)階段的評(píng)審節(jié)點(diǎn)，又是性能設(shè)計(jì)的主線，從而保證各個(gè)階段的輸出均在控制目標(biāo)內(nèi)，整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)作始終處于閉環(huán)控制中。 2.4 先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念并行工程（CE-Concurrent Engineering） 并行工程是一種系統(tǒng)工程的方法，動(dòng)態(tài)優(yōu)化地處理問題。它在產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品生命周期中工藝、制造、裝配、測(cè)試、維護(hù)等其它環(huán)節(jié)的影響，通過(guò)各環(huán)節(jié)的并行集成，以縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本。并行工程的核心是并行設(shè)計(jì)，并行設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是“集成”與“并行”。 所謂“集成”是指在信息集成的基礎(chǔ)上，更強(qiáng)調(diào)過(guò)程的集成，過(guò)程集成需要優(yōu)化和重組產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程，組織多學(xué)科專家隊(duì)伍，在協(xié)同工作環(huán)境下，齊心協(xié)力，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)；所謂“并行”是指一個(gè)以上的事件在同一時(shí)刻或同一時(shí)段內(nèi)發(fā)生，以此來(lái)減少整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的時(shí)間。面向制造的設(shè)計(jì) (DFM，Design For Manufacturing)、面向裝配的設(shè)計(jì) (DFA，Design For Assembly) 是并行工程思想的重要體現(xiàn)。 設(shè)計(jì)階段的并行工程主要在以下三個(gè)方面得到具體貫徹：開發(fā)流程的并行、設(shè)計(jì)方案的并行、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的協(xié)同工作。 2.4.1 開發(fā)流程的并行 傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程通常是遞階串行結(jié)構(gòu)，各階段的工作按順序進(jìn)行，一個(gè)階段的工作完成后，下一步階段的工作才開始，某一階段的輸入是其上一階段的輸出。因此，傳統(tǒng)的開發(fā)流程是一個(gè)串行設(shè)計(jì)過(guò)程，它以產(chǎn)品規(guī)劃為第一步，以此順序展開，直到最終開發(fā)產(chǎn)品的輸出。產(chǎn)品的開發(fā)生命周期總時(shí)間可用下式表達(dá)： T 串行（T 產(chǎn)品規(guī)劃十T 產(chǎn)品設(shè)計(jì)十T 產(chǎn)品制造）u 式中，T 代表完成各個(gè)階段所用的時(shí)間，u 為返工系數(shù)。由于在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程存在大量的設(shè)計(jì)修改，返工系數(shù)的值通常超過(guò)2。越是在產(chǎn)品生命周期后期發(fā)現(xiàn)的缺陷（如工藝規(guī)劃、制造裝配和檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的缺陷）其修改周期比概念設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的缺陷的修改周期要長(zhǎng)，因?yàn)槠浞答伒男薷慕Y(jié)果依然是依原來(lái)的執(zhí)行路線順序執(zhí)行下來(lái)，所以最終造成的修改成本及總設(shè)計(jì)成本升高，重要的是直接影響產(chǎn)品開發(fā)周期，推遲產(chǎn)品上市時(shí)間。 為了更大程度地縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，必須在產(chǎn)品開發(fā)的第一步流程上采用并行工程哲理對(duì)開發(fā)流程進(jìn)行重組。運(yùn)用并行工程原理，產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程可建立并行流程模型（圖2）。 圖2 車身產(chǎn)品開發(fā)并行流程模型在這種模型中，設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)包含結(jié)構(gòu)分析組件(CAE Analysis)、工藝分析組件(Process Analysis)、制造分析組件(Manufacturing Analysis)以及裝配分析組件(Assembly Analysis)。其中，結(jié)構(gòu)分析組件對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)斷面、接頭形式、材料選擇、料厚確定、加強(qiáng)方式等方面進(jìn)行靜態(tài)、模態(tài)、安全、疲勞等諸多因素的綜合分析和評(píng)價(jià)，為設(shè)計(jì)方案提供技術(shù)支持。工藝分析組件用來(lái)為設(shè)計(jì)者提供沖壓、焊裝、涂裝、夾具、檢具等方面的工藝可行性技術(shù)支持。制造分析組件可以輔助設(shè)計(jì)人員在方案階段就能考慮到制造工序的繁簡(jiǎn)、設(shè)備的投入以及成本的預(yù)估。裝配分析組件可以幫助設(shè)計(jì)人員在裝配可行性、裝配成本和零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)中做出平衡決策。因此，概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和方案評(píng)價(jià)都是在面向裝配、制造的設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)的支持下進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)了全局優(yōu)化，克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)設(shè)計(jì)以外的其它過(guò)程因素考慮較少而造成反復(fù)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)。 2.4.2 設(shè)計(jì)方案的并行 并行工程的核心是使產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡早地考慮產(chǎn)品生命周期中的所有因素，解決好產(chǎn)品的T、Q、C 難題，即以最快的上市速度T(Time to Market)、最好的質(zhì)量Q(Quality)、最低的成本C(Cost)來(lái)滿足市場(chǎng)的不同需求和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求。而總體方案的設(shè)計(jì)與論證作為以后詳細(xì)設(shè)計(jì)的依據(jù)，必須從總體上保證最優(yōu)的性價(jià)比，優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低成本，縮短研制周期。 設(shè)計(jì)方案的并行意味著在時(shí)間概念上按照并行運(yùn)作模式進(jìn)行模塊化、系列化方案設(shè)計(jì)。在關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)上完成階段性控制，盡早發(fā)現(xiàn)問題、盡早解決問題，從而保證整個(gè)項(xiàng)目和產(chǎn)品的高效率、低成本。 2.4.3 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的協(xié)同工作 開發(fā)流程是設(shè)計(jì)理念的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)方案是技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的表達(dá)，而管理模式是對(duì)資源的優(yōu)化和重組。項(xiàng)目的開發(fā)完全按照項(xiàng)目負(fù)責(zé)制的管理模式進(jìn)行組織管理，運(yùn)用并行工程原理，采用有效的“矩陣式”的集成團(tuán)隊(duì)組織形式，各職能部門協(xié)同地工作(Team Work)。車身開發(fā)項(xiàng)目組一般由技術(shù)管理人員、造型人員、工程設(shè)計(jì)人員、工程分析人員、電氣人員、整車人員、工藝人員、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理人員、二次開發(fā)供應(yīng)商等跨專業(yè)多學(xué)科成員組成。 協(xié)同工作過(guò)程中，由項(xiàng)目經(jīng)理（負(fù)責(zé)人）負(fù)責(zé)總體規(guī)劃、進(jìn)度監(jiān)督、信息管理和交換，以確保不同部門間的順利協(xié)調(diào)。項(xiàng)目文檔和信息（包括流程進(jìn)度、數(shù)學(xué)模型、參考資料、歷史記錄、會(huì)議紀(jì)要等）按照并行工程思想在項(xiàng)目組內(nèi)按級(jí)共享，確保對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的歷史進(jìn)行總體穩(wěn)定的控制。 3 我國(guó)汽車工業(yè)的駕駛室設(shè)計(jì)技術(shù) 改革開放初期，中國(guó)汽車工業(yè)總體技術(shù)水平比國(guó)際水平落后大約2025 年。20 世紀(jì)90 年代開始在不斷加大R&D 投資，提高自身研發(fā)能力和技術(shù)水平的同時(shí)，中國(guó)汽車工業(yè)加快了引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的步伐。到目前為止，中國(guó)汽車工業(yè)己基本具備除轎車外的多種重要車型和零部件的自主開發(fā)能力。但與國(guó)際水平相比，中國(guó)汽車技術(shù)水平和開發(fā)能力仍然很低。近年來(lái)，中國(guó)汽車工業(yè)的技術(shù)引進(jìn)正在從單一全套產(chǎn)品引進(jìn)向以引進(jìn)開發(fā)技術(shù)為主的方向轉(zhuǎn)變。載貨車開始實(shí)現(xiàn)自主開發(fā)，關(guān)鍵總成（包括駕駛室）開始同國(guó)外廠家實(shí)行聯(lián)合開發(fā)，以從中學(xué)習(xí)技術(shù)、積累經(jīng)驗(yàn)，盡快向自主開發(fā)過(guò)渡。 在中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的大環(huán)境下，單就駕駛室產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)而言，也走過(guò)了一條“技術(shù)引進(jìn)-自我開發(fā)-聯(lián)合設(shè)計(jì)”的道路，并向自主開發(fā)的方向努力。近年來(lái)，隨著西部大開發(fā)的實(shí)施以及對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的投入，給裝載量大、遠(yuǎn)距離、高效益的重型卡車提供了巨大的舞臺(tái)。駕駛室設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用也得到了高度重視，設(shè)計(jì)手段也變得更加豐富。 國(guó)內(nèi)駕駛室設(shè)計(jì)技術(shù)狀況具有如下幾個(gè)特征： (1) 目前國(guó)內(nèi)幾個(gè)主要設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到全面三維設(shè)計(jì)的程度，從三維造型、線圖設(shè)計(jì)、三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，到最后出二維文件圖，全面應(yīng)用三維造型和設(shè)計(jì)軟件（ALIAS，ICEM-SURF，CATIA，UNI-GRAPHICS，PRO-ENGINEER），保證了在產(chǎn)品開發(fā)全過(guò)程中的數(shù)據(jù)的一致性和共享性，極大地提高了產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量、縮短了開發(fā)周期，為快速反應(yīng)市場(chǎng)需求提供了技術(shù)條件。 (2) 部分設(shè)計(jì)單位初步具備了自主開發(fā)能力。盡管目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主流駕駛室產(chǎn)品都是通過(guò)技術(shù)（技貿(mào)）引進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)的國(guó)產(chǎn)化，但在此基礎(chǔ)上的改型設(shè)計(jì)（改前臉、改側(cè)圍、改內(nèi)飾等）基本上都是自主開發(fā)。在這些改進(jìn)項(xiàng)目中，初步具備和掌握了當(dāng)前先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段，如計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)、CAE 分析驗(yàn)證技術(shù)等。 (3) 產(chǎn)品開發(fā)流程和設(shè)計(jì)規(guī)范得到了提高和完善。隨著聯(lián)合設(shè)計(jì)項(xiàng)目的增多，與國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)公司的技術(shù)交流也日益頻繁，在技術(shù)培訓(xùn)和項(xiàng)目操作過(guò)程中，吸收了國(guó)外先進(jìn)的開發(fā)流程和設(shè)計(jì)規(guī)范，并充實(shí)和應(yīng)用到具體的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了流程的再造。科學(xué)的流程對(duì)項(xiàng)目的管理運(yùn)作、產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)都起到了積極的指導(dǎo)性作用。 因此，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)就是，技術(shù)水平和開發(fā)能力不斷提高，正逐步縮短與世界先進(jìn)水平的差距。但是設(shè)計(jì)技術(shù)的綜合實(shí)力受創(chuàng)新技術(shù)和方法、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累、軟硬件環(huán)境這三大因素制約和影響。其中，軟硬件環(huán)境可通過(guò)出資購(gòu)買引進(jìn)建立，創(chuàng)新技術(shù)和方法也可通過(guò)與國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)公司進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)，“走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)”等方式部分獲取和掌握，唯有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累是一個(gè)公司的核心技術(shù)和知識(shí)庫(kù)，只有通過(guò)項(xiàng)目的開發(fā)，不斷摸索和積累，沉淀為企業(yè)自身的財(cái)富和資本。按照目前國(guó)內(nèi)車身設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，軟硬件環(huán)境方面基本上與國(guó)外處于同一水平，創(chuàng)新技術(shù)和方法方面還處于淺層次的掌握，在汽車工業(yè)全球性聯(lián)合重組的趨勢(shì)下，這方面的差距會(huì)快速縮小，由于我國(guó)完全自主開發(fā)的車型不多，在設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累方面基礎(chǔ)還相當(dāng)薄弱，這方面直接影響技術(shù)方案的優(yōu)化、導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量的低下。 4 駕駛室產(chǎn)品開發(fā)發(fā)展趨勢(shì) 4.1 對(duì)駕駛室安全性要求大大提高 目前歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECER29 法規(guī)是歐洲駕駛室安全性的一個(gè)門檻，側(cè)重于正面碰撞、頂蓋靜壓、后面碰撞三大方面。正面碰撞時(shí)，碰撞的能量對(duì)于最大質(zhì)量是7000kg 的車輛來(lái)說(shuō)，應(yīng)是30000Nm，對(duì)于最大質(zhì)量超過(guò)此值的車輛來(lái)說(shuō)，應(yīng)是45000Nm。碰撞后對(duì)于50 百分位的假人具有足夠的生存空間，并要求駕駛室前后懸置仍與車架保持連接。頂蓋靜壓要求頂蓋承受最大前軸允許載荷（最大10t），50 百分位的假人具有足夠的生存空間。后面碰撞時(shí)要求駕駛室后圍應(yīng)能承受按車輛允許的載荷，以2000N/t 計(jì)算的靜態(tài)力。 瑞典碰撞試驗(yàn)法規(guī)要求相對(duì)于ECE 更為苛刻，尤其是對(duì)于A 立柱上部的正面撞擊以及頂蓋靜壓（載荷為147kN）要求更高。目前歐洲頂級(jí)車型（如ACTROS，VOLVO FM12 等）已經(jīng)達(dá)到了該項(xiàng)法規(guī)要求。 最近歐盟執(zhí)委會(huì)