汽车设计技术：利用计算机辅助实现最佳方案

20世纪70年代以后，计算机的功能逐步完善，使汽车设计过程逐步走向半自动和自动，正是由于设计技术的不断发展，才使得产品的功能不断提高。

电子计算机的出现使汽车设计方法有了新的飞跃，设计过程彻底改观，从而走向一个新阶段——计算机辅助设计（CAD）和自动设计（AD）阶段。全数字化汽车设计流程如图3-1所示。

计算机辅助设计技术，特别是近10年来以计算机为基础而产生的计算机集成制造系统，使计算机技术在汽车产品开发中的运用日益广泛。计算机辅助设计技术主要包括CAD、CAM、CAE、CAPP、CAT和FA（工厂自动化）等内容：CAD就是计算机以某种模式和方法，按照人的意图去进行科学分析和计算，并作出判断和选择，最后输出令人满意的设计结果和生产图样；CDM就是把计算机与工厂的设备联系起来，实现用计算机系统进行生产计划、管理、控制及操作的过程；CAE是通过结构分析来评价汽车的性能，提高产品质量，减少开发时间，具有精确地描述各种工程现象、快速完成结构分析和综合评价各种性能的功能。

图3-1 全数字化汽车设计流程

随着测试技术的发展与完善，在汽车设计过程中引进新的测试技术和各种专用的试验设备进行科学实验，从各方面对产品的结构、性能和零部件的强度、寿命进行测试，同时广泛采用近代数学物理分析方法，对产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究，这样就使汽车设计发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段。(www.xing528.com)

计算机的出现和其在工程设计中的推广应用，使汽车设计技术飞跃发展，设计过程完全改观。汽车结构参数及性能参数等的优化选择与匹配、零部件的强度核算与寿命预测、产品有关方面的模拟计算或仿真分析……都可以在计算机上进行。这种利用计算机及其外部设备进行产品设计的方法，统称为计算机辅助设计（CAD）。

还可以利用计算机的逻辑分析，在各种设计参数或设计方案中进行选择，最后得到符合性能要求的最佳方案。例如：美国康明斯发动机公司设计载货汽车的新型柴油机时，有8个方案可供选择，本来根据以往设计经验的分析，想采用传统的V型8缸结构，只是要对其性能、油耗等加以研究改进。当采用计算机对8个方案作适用性的全面计算分析后，证明直列6缸新结构是最先进合理的，结果采用了后者。

进入20世纪70年代以来，计算机又有了新的发展，不仅在计算速度有了很大的提高，容量也有了很大的扩大，而且在外部设备和人机联系上有很大进展。如果配以光笔、图像显示装置、感应板等硬件设备和人机对话功能，则可以把计算机的快速计算和逻辑判断能力、高效的数据处理（包括储存）能力与人的创造性思维能力充分结合起来，这样的设计系统称为会话型计算机辅助设计系统。设计过程：根据设计者描述的设计模型，由计算机对有关产品数和量的资料进行检索；对有关数据和公式进行高速运算；通过草图标准图显示计算结果；如果尚有修改之处，可由设计人员用光笔和人机对话语言直接对图形进行修改设计，直至达到最佳方案为止。

这种系统适用于设计目标难以用目标函数来定量描述的设计问题。