DFMA的设计原则为： (1)使产品零件的数量及类吸最少 这意味着减少材料及制造工作童，简化生产管理，提高生产效末，降低成本。当然，对 零件数量和类型的减少应适度，以确保不使零件的形状太复杂和太笨重并导致制造与装 配困摊及成本的提高。取消功能重复的零件及设计多功能的零件是实现这一原则的好 办法， (2)使产品的装配方向最少 装配方向过多会增多装配工位、增加装配时间及装配线的长度，影响装配效率 (3)模块化设计 将产品设计成由特定功能、相互独立的子模块的组合体，子模块间应具有相互连接的 接口，这样不仅可大大地简化装配工艺，且容易使产品变型，实现多品种生产。 (4)减少紧固件数量和品种 对无需拆卸维修的产品，应尽量少用螺栓、螺钉、螺母等需拧紧的紧固件，因其装配时 间长，不适于自动装配和机器人装配】 此外，还有零件易千定位、最少手工装配，最少装配夹具、最少装配中的调整、避免使 用柔性零件等原则。 按上述原则设计的产品具有结构简单合理、性能优良、制造容易、寿命长，可靠性好 维修方便等优点。DFMA能缩短开发周期、降低开发成本、改善产品质量、提高生产 效益 我国汽车工业的设计部门应开展对DFMA的应用与研究，以加速汽车换型，降低成 本，提高汽车质量与在市场上的竞争力。 1.3汽车设计的内容、特点及其发展趋势 汽车的设计开发工作是由根据市场调查及使用要求而制定的设计任务书开始的」 1.汽车设计的内容 汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。整车总体设计又称为汽 车的总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指 标的要求，并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。在这项高层次 的设计工作中，既有汽车各总成间的联系问题，又有人（司机和乘客）与汽车之间的联系问 题。解决人车之间的联系问题属于人一机工程设计，它在汽车设计工作中占有极重要的 位置。例如：驾驶操作空间尺寸的布置，车内乘客空间尺寸的布置，座椅尺寸参数与特性 参数的选择，车身的外观造型与色彩，仪表板的造型及仪表的选型与布置，车身内饰材料 与色彩的选择，汽车的驾驶视野，汽车的驾驶性能与乘坐性能等，这些与人的感觉与视觉 有直接联系的方方面面，都会对汽车产品的设计质量、品位和市场竞争力产生巨大的影 响。汽车总成设计的任务，主要是满足整车设计对总成功能和布置的要求，也有一个是否 易于维修、保养的人一机关系问题。零件设计主要是满足总成的设计要求并解决强度、寿 。7
命和生产技术问题。在完成前两个层次的设计时，还应取得整车的有关性能之间、相关总 成的参数之间的理想匹配。 汽车是一种以数十万辆为经济生产规模的大批量、专业化、高水平生产的机械产品 又是和人们日常接触最多、使用最广泛，对社会和人民生活有密切关系的高速机动交通】 具，其使用地区广阔，使用条件复杂多变，在使用中要消耗大量的燃料、润滑油、轮胎及维 修用的零配件。为了满足不同的使用要求，应有不同型号，不同品种，不同承载容量的汽 车供用户选择。 2.汽车设计的特点和要求 (1)零件标准化、部件通用化、产品系列化 由于汽车的产量大、品种及型号多，设计中实行零件标准化、部件通用化和产品系列 化，可简化生产，据高工效，保证产品质量，降低生产成本，减少配件品种，方便维修 所谓“系列化”是指制造厂为了能供应各种型号的产品（可为汽车，亦可为总成和部 件)，又能进行大量生产，而将产品合理分档，组成系列，并考虑各种变型。例如驱动型式 为4×4的越野汽车加上一根驱动桥则可变成6×6的越野汽车，加.上两根则又可变成 8×8的越野汽车，组成系列；发动机可按缸数分为4缸、6缸或V6缸、V8缸等组成系列。 这样即可以较少的基本型生出较多的系列产品，以满足广泛的需要 所谓“通用化”是指在同一系列或总质量相近的一些车型上，采用通用的总成或部件 以筒化生产 所谓“标准化”是指在设计中广泛采用标准件，以利于组织生产、提高质量、降低造价 和方便维修。 (2)考虑使用条件的复杂多变 为了使所设计的汽车产品在全国和全世界这样的广阔市场上具有竞争力，设计中就 要充分考虑提高其对复杂多变的使用条件的适应性。特别应注意热带、寒带等不同的气 候条件和高原、山区、丘陵、沼泽，沿海等不同的地理条件，以及燃料供应，维修能力等不同 的使用条件对汽车结构，性能、材料、附件等的特殊要求。例如：在高原地区发动机应增 压：在热带地区要考虑车用的隔热、空调或通风：在寒带要考度发动机的冷起动，在山区则 应提高汽车的爬坡能力并附加发动机排气树动等】 (3)重视汽车使用中的安全、可靠、经济与环保 良好的使用性能显然是各种产品的设计者都要追求的目标，汽车设计者更是如此 所不同的是汽车的使用性能是多方面的（例如：动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性 平顺性，舒适性、通过性以及可靠性、耐久性、维修性和对环境保护的影响性能等)，而且在 某些性能之间有时是相互矛盾的。因此，汽车设计的特点还在于：要在给定的使用条件 下，协调各种使用性能的要求，优选各使用性能指标，使汽车在该使用条件下的综合使用 性能达到最优。特别要重视使用中的安全、可靠，经济与环保。 (4)车身设计既重视工程要求更注重外观造型 汽车车身的外形、油漆及色彩是汽车给人们的第一个外观印象，是人们评价汽车的最 直接方面，也是轿车的重婴市场竞争因素，是汽车设计非将重要的内容。车身造型既是工 。8
程设计，又是美工设计。从工程设计来看，它既要满足结构的强度要求、整车布置的匹配 要求和神压分块的工艺要求，又要适应车身的空气动力学的要求而具有最小的风阻系数： 从美工设计来看，它应当适应时代的特点和人们的爱好，要像对待工艺品那样进行美工设 计，给人以高度美感，起到类化环境的作用。 (5)在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身质量 和固定的机械设备不同，作为运输用的汽车其自身质量直接影响其燃油经济性。和 单件生产、小批量生产的产品不同，作为大批量生产的汽车，减小其自身质量可节约大量 的制造材料，降低生产成本。合理地减小汽车的白身质量对汽车工业和汽车运输业会带 来巨大的经济效益。最优化设计方法可满足这方面的设计要求 (6)设计要在有关标准和法规的指导下进行 除设计图纸的绘制与标注应按有关国家标准进行外，汽车设计还应遵守与汽车有关 的一些标准与法规。中国汽车工业标准包括与国际基本通用的汽车标准和为宏观控制汽 车产品性能和质量的标准，它包括国家标准，行业标准和企业标准。汽车标准又分为强制 性标准和推荐性标准。强制性标准主要有：整车尺寸限制标准，汽车安全性标准、油耗限 制标准、汽车排放物限制标准及噪声标准。为使我国汽车产品进人世界市场，设计时也应 考虑到国际标准化组织汽车专业委员会(1SO/TC22)制订的一些标准和美国标准协会标 准(ANSI)、美国汽车工程师协会(SAE)标准、日本工业标准(JIS)、日本汽车标准组织 (JASO)标准、日本汽车车身工业协会标准(JABIA),日本汽车轮胎标准(JATMA)、日本 汽车用品工业协会标准(JARP)、日本着电池工业协会标准(SBA)以及欧洲经济委员会 (ECE),欧洲经济共同体(EC)所制订的汽车法规。文献[？]给出了中国汽车标准目录 1S)汽车标准目录及ECE汽车法规目录。 (?)汽车设计是考虑人机工程、交通工程，制造工程、运营工程、管理工程的系统工程 汽车是由人来驾驶和乘坐的，因此其设计必须考虑这种人一车关系，即操纵要方便， 乘坐要舒适，汽车是一种交通工具，其设计必须符合交通工程的要求，例如转向盘的左置 或右置、灯光与显示系统、车高车宽与轴荷等均要符合交通法规。设计师必须懂得制造工 艺，使所设计的鉴件制造工艺性好，易于加工，便于装配，适于大批量生产；所设计的汽车 使用性能要好、运输效率要高、便于维修保养，以得到高的运营效益：汽车设计还应符合有 关管理部门制订的汽车产品型谱及一切与汽车有关的管理法规。 3.当代汽车设计的注重点及发展趋势 近年米集中表现在重视安全、节能和环保。当然，舒适、平稳、快速及操纵方便、可靠 也一直是没计所追求的目标，尤其是可靠性，始终是作为衡量产品质量最重要的一项 指标 随着高速公路的发展及汽车车速的提高，行驶安全性已成为汽车设计及试验研究的 最重要的课题，它包括主动安全性和被动安全性。美日欧各大汽车公司在这方面都做了 大量的设计、开发和试验研究工作。在主动安全性方面，早在0年代初，美国通用汽车公 司就推出了几种汽车夜行安全系统（例如，转向照明灯可照射转弯方向的照明死角）和紧 急制动装置；日本丰田汽车公司迄今已有多种汽车安全驾驶系统进入工业性试验阶段，包
括监视司机打瞌睡、酒后驾驶和自动刹车装置；通用汽车公司已在别克(Buick)等轿车上 采用了电热除霜外后视镜、电化车相内后视镜、后窗除霜器等。在后面车的强光照射 下，电化后视镜面会自动变暗，减弱反射强度，为司机提供清晰的视野，保持对后方路况的 正确判斯，以提高行驶安全性：德国大众汽车公司已开发出自动避免碰撞系统：奔驰汽车 公司早在80年代就采用了防抱死制动系统(ABS,anti-lock braking system)装置，当前这 种防抱死制动系统装置已为中高级以上的轿车所普遍采用。许多车并配有牵引力控制系 统(TCS),利用ABS系统感应器监测车轮是否打滑，一旦打滑，TCS系统便马上通过调 整发动机功率，变速器输出和ABS来改变打滑车轮的驱动力，保证司机在任何情况下都 能驾驶自如。另外，采用汽车动态稳定性控制系统(VDC)和自动巡航控制系统，也是提 高汽车主动安全性的重要措施。随着国际上对智能交通系统(TS)研究的不晰深入和 【T$计财的逐步实施，各种汽车动力学控制方法将会逐步地集成在光车上，通过系统的综 合调节，实现汽车全工况的高度安全行驶。有此发达国家已进行或正在进行这种综合封 制的研究与开发，使汽车动力学控制向智能化方向前进。在夜间照明方面，法国雪铁龙并 车公司在DS型汽车上采用了有特色的双大灯，其光束可随着汽车前轮转向而转向以照 亮拐弯方向的深处：德国波舍公司推出了一种新型汽车前大灯系统，它是两个各由8个灯 泡组成的复杂的光学组合体，每个灯泡的照射角度都不同，由电子计算机控制，并分“城 市”、“高速公路”、“一般公路”3个使用档位，以满足不同使用情况下对灯光的不同要求并 防止对方来车时司机目眩。尽管现在已有了双焦距后机镜，但驾驶者对汽车两侧的可视 范围仍然是有限的，总还存在看不见的死角，这是造成25%小事故和15%严重事故的根 源，“防死角雷达”可解秋这一阿题。为此，西门子公司发明了一种装在汽车两侧并最好与 后灯合并装在一起的红外线雷达。这种雷达能在可视范围内发现任何不动和移动的物 体。当汽车想向一侧并线，那么在打开该侧转向指示灯的同时也就打开了该侧雷达，这时 就能通过声或光显示出该侧是否有车辆。至子为提高显示效果而设爱的高位制动信号灯 和为防止后座儿童在行车中自行开门的安全锁等安全装置，则已为现代汽车所普遍采用 轮胎气压对安全行车，油耗和轮胎的寿命都起着重要作用，现代汽车可采用轮胎气压监测 器，一且气压不够，仪表上就会马上显示。在被动安全性方面，众所周知，安全带（应包括 腰带和肩带，并应同时使用)在汽车一旦发生碰撞时会保护司机和乘客避免前冲撞击而伤 亡。继安全带之后，自90年代初在一些汽车上又出现了安全气囊。起初是装在方向盘中 心，当汽车以某一或更高的行驶速度撞车时，气囊会在撞车后0.026s内张开，将司机和方 向盘隔开，从而保护司机，避免伤亡。这种气養能大大提高被动安全性，已推广到其他座 位及侧向安装。为了提高汽车的被动安全性，近年来在车身或车架的结构上也采取了 些措施，例如设置在车身前部或尾部可大大地吸收汽车撞击能量的结构件“crumple zone”及吸能保险杠，设置在车门内外板间的纵置管粱“steel side impact beam”或称“steel side door beam”,后者在汽车受到侧向碰撞时，可阻止车门向里变形，以保护乘客。 从1973年石油危机开始，由于世界性的节油要求，提高汽车的燃油经济性的任务更 显得紧迫。有的国家为此而制订了法规，并不断提高汽车油耗的限额标准，用户也都愿购 燃油经济性好的汽车。改进汽车系统工程技术（如改进动力系统以降低燃油消耗率，优化 ·10
发动机与传动系的参数匹配，“：斯，减小汽车的自身质量，改善车身造型降低风阻损失 等)，使用代用燃料以及改善交通管理，均为有效的节能措簏。提高汽车构件中的铝合金 镁合金以及聚合物等新材料的比重，使轿车小型化、轻型化以减小汽车的自身质量，是 节能的重要手段，也是一种发展焰势。例如：国外汽车上用的工程塑料在1983年约占空载 汽车总质量的7%，到1990年则达到12%，为125kg/辆。1994年德国类迪汽车公司曾宜布 在两年内基本淘汰钢板车身而收为铝结构，使车辆减轻100kg,每白公里油耗降低0.5~ 0.84L:美国福特汽车公司近期推出由铝制造的“水星黑貂”轿车，使车辆减轻了180kg。汽 车采用铝及铝合金材料，具有车轻，不锈、节能、材料可再生利用、减小废弃物污染等优点。 l993年美国提出PNGV(partnership for a new generation of vehicles).科技开发项 目。参加项目的有8个联邦政府机构、大汽车公司、众多的国家重点实验室、大学、其他 研究机构以及上千个汽车零部件供应商等企业，其日标是到2004年研制并投产一种性能 不低于现在的发动机排最约为2.8一3.0L的轿车，其废气排放要达到超低水平，油耗应 达到31./100km(即1u.5.gal燃油行驶80mic) 在“绿色浪潮”的冲击下，减轻汽车废气排放及噪声对环境的污染已成为市场竟争的 重要指标，而节能与减轻排气污染又紧密相关。因此，世界各大汽车制造厂家都在积极采 取措施，改进设计，减轻污染，甚至提出了“零污染排放及节能汽车”目标。例如：美国福特 汽车公司采用汽油电离子分解器使汽油燃烧更彻底，既节省了燃料，又净化了排气，达到 环保的目的。三元催化转化器可将尾气中的有害物质转化为无者气体，净化排气，已为现 代汽车所普遍采用。日本五十铃汽车公司安装的消污节能装置，可使汽车在起动、加速时 排出的废气减少80%，几乎没有黑烟排出，可节省燃料25%。为了解决对环境的保护问 题，各国都在加紧研究和开发实用性的电动汽车和混合动力汽车 为保护环境而推出的无氟空调系统已为现代汽车所采用。 当前，在发达国家中，一种新的没计思想即所谓“绿色没计”已被制造厂家普遍接受 其要点就是设计师在设计产品时，就考虑到当它达到使用寿命后，可被重复利用，或可被 安全地处理掉而无污染。对于汽车，20世纪末，欧洲约有2000万辆汽车报废。为了收 回如此之多的汽车，宝马和其他欧洲汽车厂商已经开始建立汽车拆卸实验厂，拆下的材料 可以回收。昌前，宝马汽车自身总量的80%可回收利用，而它的目标是95% 随着现代汽车向高速化和轻量化方向发展，振动和噪声控制日益成为汽车设计的 项关键技术。因此，国际上近十年来形成的一个新的工程领域 -NVH(noise,vibration and harshness)控制技术，亦在汽车工业科技界的科研中占据了重要位置，以改善轿车的 NVH控制性能 现代汽车设计除已表现出的上述重点和发展趋势外，随着电子计算机的飞速发展和 广泛应用，汽车产品也和其他许多领域的产品一样，也越来越多地引进了微处理机、各种 传感器和调节装置，使汽车产品由单一的机械产品向机电-仪一体化的产品过渡，并逐步 向自动控制和智能化方向发展。例如汽油发动机的电控燃料供给系统、变速器的电控自 动换档装置、制动器的电控防袍死装置，悬架（主动悬架和半主动悬架）的自动调节和半自 动调节、车门锁的遥控开启和锁住及自动防盗报警、门玻璃的电控升降、安全气囊的自动 。11