总布置概述

总布置概述

汽车总布置设计，又称为汽车总体设计，其工作内容包括汽车型式的选择，整车基本尺寸的设定，各大机械系统布置方案、人机工程布置方案的制定，各大系统的布置实现系统间的间隙保证，同时也包括对整车重量、通过性、动力性经济性、车辆动力学、NVH 等性能的考虑。总布置设计，与造型设计，整车性能开发，构成了汽车产品开发过程中整车层的工作内容。总布置设计、造型设计、整车性能开发这三大项工作，不是孤立的，而是相辅相成的；其中，总布置设计，决定了汽车的总体技术方案，是汽车产品开发过程中最重要的内容。总布置设计，也在很大程度上决定了一款汽车产品投放市场后的成败。

图1-1 汽车产品开发中整车层的工作内容

1.1 汽车开发流程与总布置工作

汽车产品开发，可分为平台开发，车型开发和变型开发三种。

平台开发：开发全新的平台，全新整车造型、系统结构、配置、布置的整车项目。

车型开发：在已有平台的基础上，全新整车造型和布置，通常选用已开发成熟的零部件，对整车系统结构进行改动的整车项目。

变型开发：保留平台，通过局部改变造型和布置，选用已开发成熟的零部件对车型进行小范围改动的整车项目。

一般而言，一套完整的汽车新产品开发流程，按先后顺序，包括产品策划，概念设计，工程设计，设计验证，生产准备等几个基本的阶段。不同的汽车公司，对汽车产品开发流程中不同阶段的名称各有不同的定义，但其本质内容却与前面提到的各个基本阶段是对应的。

当然设计验证与生产准备已经不算严格意义上的产品开发阶段了。在产品开发的全过程中，总布置都要发挥积极的作用，但各阶段的工作内容和侧重点有所不同，其中，概念设计与工程设计阶段的工作量最大。

在产品策划阶段，产品规划人员根据各种输入信息，如高层决策，市场需求，或是技术发展趋势报告，撰写新项目建议书。但新项目建议书只是一个比较笼统的概念性报告，其中关于车型产品的定义也比较笼统。根据新项目建议书，项目组成员通过市场可行性、技术可行性、质量可行性、采购可行性、生产可行性、财务可行性等各种可行性分析，确

定该项目是否可行，如果可行，项目的详细方案是什么。这其中，技术人员和市场人员将发挥最重要的作用，而在所有的技术人员中，发挥带头作用的就是总布置工程师。在这个阶段，总布置工程师将会同市场人员，根据市场调研、技术可行性以及其它约束条件，制定该项目的整车产品定义，包括车辆型式选择、整车基本尺寸定义、人机工程布置方案，并绘制初版的整车总布置图。总布置工程师也将与负责动力总成开发和整车动力性经济性的工程师一起，初步制定动力总成的搭载和布置方案。

在概念设计阶段，总布置工程师的要务，是与造型师一起进行造型设计。首先，总布置工程师与相关系统的工程师一起，对产品规划阶段的整车产品定义进行进一步细化，主要体现在整车布置图的细化、底盘硬点、人机工程硬点的确定，发动机、空调等关键系统的选型与布置（对于需要新开发的发动机、空调等关键系统，还要提出对其外廓尺寸、安装点、接头的设计要求）。如：有了发动机的布置方案，才可以确定前悬的长度和发动机盖的高度；有了空调的布置方案，才可以进行仪表板CAS 面或油泥模型的制作，并考虑仪表板上其它部件的布置与造型。总布置工程师也将与车身工程师一起制作整车的典型断面图。所有这些，将作为造型师进行造型设计的重要输入信息。总布置工程师与造型师之间，是约束和配合的关系。所谓约束，是指造型师原则上必须按照总布置工程师提供的整车布置图进行造型设计，造型的创意不能违背整车尺寸定义、人机工程布置方案以及动力总成等关键系统的布置方案。所谓配合，是指造型师在进行造型创意的时候，往往会觉得总布置工程师事先制定的尺寸、布置方案使其造型创意成为不可能，从而希望总布置工程师能做一些调整，这时候总布置工程师将综合考虑各种因素，与造型师沟通，最终获得双方满意的方案。另外，造型师在每交付一版造型交付物（如效果图、CAS 面）后，总布置工程师将与相关系统的工程师一起，对造型进行法规符合性、工艺可行性分析，分析的结果将反馈给造型师，使其调整造型，这样的操作过程在整个造型工作中，将反复好几次。为了验证整车造型、尺寸、人机工程，通常要制作1：1 的外形和内饰模型进行验证；根据验证暴露出的问题，总布置工程师将调整整车尺寸定义和人机工程设计方案。

需要说明的是，在整车开发过程中，概念设计阶段的工作往往与产品策划阶段的工作有部分重叠。或者说，在产品策划阶段，就需要进行部分概念设计阶段的工作，以便提供更明确的整车产品信息，进行各项可行性分析。

在工程设计阶段，总布置工程师的工作，是沿着概念设计阶段确立的整车设计方向，落实各项布置方案，与各系统的工程师一起，建立一辆完整的数字样车。首先，总布置工程师向各专业设计人员下达各系统的布置方案、物理边界、重量目标以及安装点、接头的设计要求，并预留各大系统之间的间隙。各系统的布置方案，主要要考虑空间利用率（尽可能增大乘员空间和行李空间，减小机械部件占用的空间）、整车轴荷、维修可行性、装配可行性，以及碰撞安全、NVH、温度场、EMC 等性能要求。在这个过程中，负责性能的工程师会与总布置工程师就影响相关性能的布置方案进行讨论，最终确定布置方案。各系统的工程师，也会结合各自系统的特点，与总布置工程师商讨布置方案、物理边界以及安装点、接头的设计要求，直至最终双方达成一致。

确定各大系统之间的间隙，是工程设计阶段一项任务繁杂但又必须做得面面俱到的重要工作。为了确定各大系统之间的间隙，总布置工程师需要考虑到加工与装配误差、运动件的运动包络，以及可维修性；对于安全件，如转向油管、制动油管、燃油管，还需考虑自身与周围部件相对运动带来的磨损或穿刺风险，必要时需增加更多的定位装置和保护装置。系统之间的间隙确定，这项工作做得不仔细或者不科学，轻则会导致实车装配时的干涉，重则会酿成安全事故。待各系统的工程师初步完成其系统的设计时，总布置工程师将其数模装配到整车中，对其进行布置校核，看其是否满足了事先提出的要求，包括物理边界、重量、安装点、接头、间隙等，负责性能的工程师也会在数模的基础上进行CAE 分析，看其能否达到事先设定的性能目标，或者看通过一些设计调整，其性能有没有改善的余地。布置校核和性能CAE 分析的结果，会反馈到系统的工程师，使相应系统的工程师修改设计或由总布置工程师调整布置方案。负责装配的工艺工程师，也将从装配可行性的角度，对

整车数模进行审核，其结果反馈给总布置工程师。这样“校核－反馈－修改－校核”的过程也会重复几个轮回，直至总布置工程师、性能工程师、各系统的工程师、工艺工程师多方都对设计满意，从而完成数字样车的制作。

数字样车制作完成后，便着手进行物理样车的试制试验，整个项目进入设计验证阶段。在这个阶段，总布置工程师将对实车中与总布置工作有关的设计进行验证，如：人机工程、底盘硬点是否符合设计值，各系统之间的实际间隙是否在设计范围内，整车重量和轴荷分配是否达到了设计目标。在整车的试制试验阶段，也会暴露出各种装配和性能的问题。针对未达设计目标的项目和装配、性能问题，总布置工程师将汇同相关的工程师，分析其原因，提出和落实整改方案，直至解决问题或达到设计目标。

在设计验证完成后，整车的状态基本达到设计目标，设计冻结，进入生产准备阶段。进入这个阶段后，总布置工作较少，但在批量生产中，往往也会暴露各种问题，需要总布置参与解决，有时候，还需要修改布置方案。生产准备阶段完成，便为SOP节点，即产品已经具备大批量生产的条件。

SOP 至产品上市之间的阶段，为市场导入阶段。这个阶段，已经不是严格意义上的产品设计阶段。在这个阶段，产品开发人员，包括总布置工程师，主要进行项目总结工作，总结在整个项目的运行过程中的成功经验和失败教训。

产品上市后，项目进入一个新的阶段——持续改进阶段。设计人员，包括总布置工程师将根据市场的反馈，对产品的缺陷或不足进行设计变更。但这个阶段，已不属于新产品开发的范畴。