時間：2023-03-21 17:07:49
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇汽車設計論文，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關鍵字：80C51汽車行駛信息紅外接收器
一、系統數學模型
系統使用80C51單片機作為信息控制器，將調制到40kHz載波的信息經紅外發射管發送出去；同樣80C51單片機控制紅處接收器接收數據信息。
如果以汽車甲為例，當乙車要轉彎或剎車時都會通過紅外發射器發出信息，甲收到信息后就會在本車上顯示并用聲響電路提醒，同樣當丙車要超車時也會有信息從丙傳給甲并在甲車上顯示。
二、系統基本組成結構
本系統采用80C51核心芯片，附加12MHz的晶振頻率，30PF的瓷片補償電容，最簡單的RC上電復位電路，片外存儲器選擇腳(31腳EA)接正電源，并利用采樣電路對接收的模擬信號數字化然后送80C51處理，從P3.5輸出的調制信號經T9013放大送紅外管發射。
三、信息的編碼格式及發送/接收過程
本系統采用脈沖個數編碼，分別代表左轉彎、右轉彎、剎車3種狀態，其中左轉彎為2個脈沖，右轉彎為5個脈沖，剎車為8個脈沖。為了增加接收的可靠性，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，數據幀間隔大于10ms。
為了消除干擾，確保數據的有效傳輸，脈沖采用的編碼格式，起始位為10ms，數據位為1ms，停止位為10ms，此可保證數據的準確發送與接收。
當單片機檢測到P0.0-P0.2端口為低電平時，先設置發送標志位，然后依次發送數據幀。發送數據時，中斷將被禁止。當剎車(轉向)開關閉合時，數據幀將被重復連續地發射，直到開關松開為止。
當紅外線接收器接收數據幀脈沖時，第一位碼的低電平將啟動中斷程序，實時接收數據幀。在數據幀接收時，中斷將被關斷，并且對第一位(起始位)碼的碼寬進行驗證。若第一位低電平碼的脈寬小于2ms，將作誤幀處理。當間隔位的高電平脈寬大于3ms時，結束接收，然后根據累加器A中的脈沖個數，使相應的輸出口(P0.3-P0.6)為低電平，驅動顯示及聲響電路。
四、結論
本文是利用紅外線穿透性強、干擾小等特點，將其應用于交通工具中，彌補了紅外線很少在交通通信中應用的空白。此系統采用電能驅動、結構簡單、成本低廉、噪聲小，不妨礙司機的正常駕駛。
參考文獻
早期的汽車業完全是由一些對機械充滿激情的工程師們所主宰。但是到了美國工程師亨利·福特率先尋找到大批量制造便宜汽車的方法，同時也引發了對汽車極大的需求以后，情況就有所改變了。
亨利·福特的T型車開遍了天下，使得汽車從富有階層的變成普通人的代步工具，但也引發了汽車業的巨變。到了20世紀20年代，在汽車業最為發達的美國，人們已經普遍對清一色黑乎乎的福特T型車感到厭倦。正是敏銳地感覺到這一需求變化，通用汽車公司在總裁斯隆的倡導下成立了“藝術與色彩處”，以后又升格成為設計部，讓設計師來包裝汽車的外形，此舉使得1930－1940年代的美國汽車明顯變得豐富多彩起來。
技術的發展為設計師的大舉登臺創造了極佳的條件。首先是用于車殼的快干與多彩油漆的發明及廣泛應用使得雙色甚至多色的車體開始流行，同時車身僵硬的線條與凸角也開始被弄彎磨圓，用藝術與色彩來概括不僅準確而且生動。與以往只是為汽車底盤配上一個漂亮、合乎買家口味的車體不同，通用的設計師并不只是簡單地做造型，而是將流行色與從航空流體力學那里借鑒來的最新研究成果結合起來，讓汽車更美觀、行駛更快速平穩。正是借助了設計部門的力量，通用汽車超越了福特成為全美以及全球汽車業的霸主，至今沒有動搖。
美國汽車設計師的黃金歲月是二次大戰以后的1940－1950年代。又是通用率先在凱迪拉克的車尾上裝飾了一對漂亮的小尾翼以及亮閃閃的車首，在車尾車身鍍鉻裝飾條，讓人們仿佛回到剛剛離開的軍艦甲板上、飛機舷梯旁。發展到1950－1960年代，一個個唯美而沒有實用的裝飾翼“高聳入云”，成為最明顯不過的時代烙印。1960年代的美國人突然開始講究起安全、環保等實際用途而厭倦了華而不實的東西，于是單純的設計師又開始失勢，一批有著工程師背景的新人又借機崛起，其影響至今不絕。
其實，工程師在這近半個世紀的時間里并沒有受到太大的冷落。到了他們有機會來把握設計的大局時，1970－1980年代的汽車實用而平板，難以稱得上漂亮。
如今的汽車設計師都儼然成為業內的明星，從設計高爾夫的喬治亞羅到法拉利、勞斯萊斯的設計者平尼法利納都為“真正懂行”的車迷們所津津樂道。
門蓋在工作時與汽車殼體之間的接觸過程非常復雜，不僅涉及到接觸、大位移、大變形等非線性問題，而且由于不同車型的汽車外殼結構不同，選用的材料也不同，所以研究時必須考慮汽車殼體模型.由于研究的主體是門蓋，而推動門蓋的主動力已知，汽車殼體只是力傳遞的邊界條件，所以引入汽車殼體的簡化模型.汽車殼體采用一般小轎車大小4500×1750×1300的簡化模型，其材料模型采用線彈性模型，彈性模量取相比結構鋼較小的值，這樣既可以模擬在壓縮過程中出現的較大變形，又避免引入材料非線性影響計算效率，同時對門蓋的應力和變形計算影響很小..根據門蓋的結構形式和特點，CAE建模時采用殼單元（ShellElement）來劃分網格.在不影響分析結果的前提下對門蓋進行了必要的簡化，如忽略了螺紋孔、圓角及倒角等特征，從而提高有限元模型的質量、減小模型的計算規模.分析模型如圖2所示.
2有限元分析
門蓋閉合過程中，門蓋與汽車殼體之間存在接觸非線性.同時，工作過程中汽車殼體的剛度不是恒定的，它隨著變形的大小而變化，即存在幾何非線性.因此本文作SOL601，106高級非線性靜力學分析.非線性分析和線性分析相比，非線性分析的計算時間和計算機存儲量要大得多，而且在數值計算方法和求解參數的設定上有較大區別[2].邊界條件包括載荷、約束和仿真對象[3].在門蓋的左右軸套上分別施加軸承力，力的大小為800KN，方向為沿著油缸的軸向，指向門蓋.在汽車殼體的底部作固定約束、門蓋的旋轉軸處作銷釘約束.同時，忽略門蓋組件各結合面之間的接觸變形，近似將各接觸部分看作剛性接觸，在FEM下為門蓋的各邊、面之間添加1D連接[4-5].門蓋與汽車殼體之間的接觸是非線性的，在仿真模型下，定義高級非線性接觸，汽車殼體作為“源區域”，門蓋底板作為“目標區域”，“接觸參數”保持默認.有限元計算模型如圖3所示，分析結果如圖4所示（只顯示門蓋）.根據圖形可知門蓋最大等效應力為170.76MPa.應力主要集中在門蓋的左右軸套上，即油缸與門蓋連接處.門蓋的材料為Q235號鋼，屈服強度為235MPa，可見在該工況下門蓋滿足強度要求.
3優化設計
有限元分析的最終目的是進行優化設計，現在需要對門蓋結構進行優化，優化的目標是模型的重量最小[6-7].約束條件是在不改變門蓋模型網格劃分、邊界約束和載荷大小，并能滿足強度要求的前提下，控制最大等效應力值不超過材料屈服強度的70%（約165MPa）.
3.1筋板的布置
根據分析結果可知，應力主要分布在左右軸套處，大部分的筋板受力極小，因此，可通過布置筋板的分布進行優化設計.為便于加工和裝配，門蓋筋板布置采用均勻分布的方式.設計變量為筋板的數量，原結構中單行設置的筋板數量為10，考慮減重的目標及結構的穩定性，取筋板數量為3-7.圖5為筋板數量與門蓋最大應力和位移關系，圖6為不同筋板數量對應底板的應力分布圖.結果表明筋板數量對門蓋的最大應力（軸套處）影響較小，對門蓋底板的應力分布位置影響較大.底板最大應力發生在門蓋油缸軸線方向上的臨近筋板與主橫筋板接觸處，最大應力為N=4時σmax=61.52MPa.綜合考慮最大應力、最大位移和底板的應力分布，以及實現減重的目的，確定新結構的筋板數量為4.
3.2筋板厚度的優化
3.2.1靈敏度分析
靈敏度分析是為優化設計做鋪墊.通過靈敏度分析可以確定模型各參數對輸出結果影響的大小.在模型校正過程中重點考慮對輸出結果影響較大的參數，排除那些對輸出結果影響很小的參數，這將在很大程度上減小模型校正的工作量，提高優化設計的效率[8-9].NX高級仿真中幾何優化模塊下提供了全局靈敏度解算方案.設計目標為門蓋的重量最小，約束條件為門蓋的最大應力，設計變量為筋板厚度.為便于加工與安裝，門蓋結構中相同結構的尺寸應保持一致.筋板厚度參數主要包括底板厚度T1、主橫筋板厚度T2、橫筋板厚度T3、豎筋板厚度T4、軸套厚度T5、前板厚度T6、門蓋耳套幫板厚度T7和其他筋板厚度T8.對上述筋板厚度進行全局靈敏度分析，獲得各參數對設計目標影響的全局靈敏度曲線，最后將所有靈敏度曲線調整到一幅圖表中進行比較，根據各參數的全局靈敏度曲線的斜率大小判斷設計參數對設計目標的靈敏程度，最終確定T1、T2、T3、T4.根據各參數對約束條件的影響曲線，確定T5.全局靈敏度曲線如圖7所示.由圖7（a）可知底板、主橫筋板、橫筋板及豎筋板的厚度對門蓋的重量影響較大，其中底板的影響最大.由圖7（b）可知軸套的厚度對約束條件的影響最大.為提高門蓋強度以及減輕門蓋的重量，主要對底板、主橫筋板、橫筋板、豎筋板厚度進行減小，同時適當增加軸套的厚度.
3.2.2尺寸優化
尺寸優化是建立在數學規劃論的基礎上，在滿足給定條件下達到最佳經濟技術指標[10].NX高級仿真結構優化的解算器采用的是美國Altair公司的AltairHyperOpt，它擁有高效、強大的設計優化能力.結合以上分析結果，進行筋板數量等于4時筋板厚度的優化分析.在“幾何優化”對話框中作如下設置：①定義目標：重量定為最小；②定義約束：門蓋上的最大等效應力為165MPa；③定義設計變量見表1；④控制參數：選擇最大迭代次數為20.經解算，找到最佳方案：底板厚度由原來的52mm修改為45mm，主橫筋板厚度由原來的50mm修改為45mm，橫筋板厚度由原來的25mm修改為20mm，豎筋板厚度由原來的20mm修改為16mm，軸套厚度由原來的34.5mm修改為35.2mm，為了便于生產，將軸套的厚度圓整為35.5mm.優化后與優化前的分析結果對比見表2.從計算結果可看出，優化后的門蓋強度得到明顯提高.另外，重量由原來的10496kg降低為8786kg，減重17.2%，取得了優化設計的預期效果.
4結論
究竟是誰動了誰的奶酪暫且不論，但汽車外觀對于國人消費心理的影響也許由此可見一斑。記者在北京亞運村汽車交易市場調查時發現，很多市民往往被一些外觀新穎、顏色亮麗的汽車所吸引。“他（她）們對于汽車專業知識一般都知之甚少，在挑選時除了參考性價比和朋友的建議之外，汽車外觀是否貼合心意成為選擇要素之一。”北京中瑞辰汽車銷售公司負責人告訴記者。
記者在市場中隨機采訪了一個正在辦理購車手續的中年男士，他對汽車外觀的選擇很重視顏色，乳白色車身、造型簡潔的“東風銳達起亞”由此入了他的“法眼”。記者發現，中年人一般青睞銀灰色、白色等比較穩重中性的顏色，而造型偏酷色彩靚麗的汽車更容易搶到年輕人的眼球。
買輛汽車長個“面子”，國人的消費心理無疑也讓本土汽車企業對汽車外觀設計投入不敢小視。
中國一汽集團技術中心外觀設計科科長張長林在接受中國經濟時報記者電話采訪時表示，“好的汽車外觀能夠吸引客戶青睞這輛汽車，好的內飾能夠讓客戶決定買這輛車，好的底盤則能讓客戶想買第二輛車。好的汽車外觀自己就會說話。”由此可見，如果不能吸引住汽車買主的眼球，再好的內室、再好的底盤也可能無法讓客戶接觸認知，這也是諸多汽車公司競相重視汽車外觀設計研發的關鍵。
素有“鲇魚”之稱的吉利汽車品牌雖然“土生土長”，但在外觀設計上已經開始走出去，和國際頂級的專業設計公司合作，今年上海車展上亮相的概念車——吉利“城堡”已經博得掌聲，另一款外觀上采用歐式設計風格的量產車“自由艦”也引起了不少消費者的關注。
汽車中電子成分的不斷增多是因為市場對汽車產品的要求與期望的不斷增加。例如，對汽車安全系統的更高要求就產生了防抱死剎車(ABS)、軌道控制系統、防滑出、防翻滾及其側面氣囊保護等措施。對更高燃油效率的要求又引入了直噴發動機系統(DirectInjection)、隨換多缸系統(DisplacementOnDemand)、電子閥控系統(ElectronicValving)以及混合動力型汽車(HybridVehicle)。這些不斷增加的電子系統使汽車系統變得更為復雜，也使得這些系統的開發、設計過程變得更具有挑戰性。
對日趨復雜的汽車部件及電子系統，傳統的控制方法已顯得力不從心。例如，傳統發動機點火時序控制都是基于表格查找方法。這種方法對現動機來說有很多局限性，一是表格法不能將發動機的動態特征考慮進來；二是現動機需要控制的狀態從以前的幾百個到現在的上萬個，這樣，用表格查找的方法就很難實施，也無法再繼續提高發電機的性能。隨之而來，一種代替這種方法的現代控制是基本模型的控制方法(。這種方法的實施過程不太隨發動機的復雜程度而變，但需要一個較準確的發動機的動態模型。另外，汽車電子器件與系統的開發方式和過程也必須加快速度、降低成本、增加質量才能滿足廠家的管理目標。傳統的硬件研制、測試、再研制、再測試的重復模式就顯得費時、費力，成本也會相應增加。
在這樣的背景下，越來越多的汽車電子廠家利用計算機輔助工程軟件來加速研發過程，降低研發成本，提高產品質量。具體做法是：廠家在計算機的虛擬平臺上來完成盡可能多(可高達80到90的工作量)的產品設計、分析工作，只是在最后一步才進行實際硬件實施。
無刷電機代替有刷電機油泵的設計實例
我們以發動機的油氣控制系統為例來說明設計過程。如圖1所示。首先，一個廠家決定用無刷電機來代替傳統的有刷電機油泵。它可以從RMxprt軟件開始，該軟件中有包含無刷電機在內的13種電機和發電機模式。用戶只需要輸入與電機有關的設計參數，例如輸入電壓、功率、極數、永磁鐵類型等，RMxprt就可以自動設計出一個基本的無刷電機，并計算出該電機在不同運營狀態(例如空載和全載)的性能參數，例如力矩、轉速和效率等。
如果用戶想對以上設計的基本電機進行更進一步的分析與優化，他可以選用全功能的FEA軟件。Maxwell是一套通用的用于電磁分析的FEA軟件。它可以對任意的兩維或三維的實體設計，其中每一物體可以有不同的包括非線性的電磁特性，進行與電磁場有關的靜態或動態的性能分析。例如，用戶可以分析一個電機內的磁場強度的分布來確定定子槽距的間隙，或者調整空氣間隙來確定力矩的大小。同時Maxwell一個很重要的功能就是動態的損耗計算，包括由渦流和滯回引起的鐵芯損耗。由于Maxwell軟件的通用性，它可以用于除電機外任何包括電磁原理的系統分析與設計，例如可變磁阻的速度傳感器、電磁線圈(Solenoid)、電抗器以及變壓器等。
電機設計完成后，其準確的仿真模型可直接應用于線路仿真系統軟件Simplorer中。這種從FEA模型直接生成線路模型的過程省去了很多對物理系統建模的繁雜過程。Simplorer是一個以電路為核心并具有包括機械、液壓、熱能等多物理域的仿真系統軟件。與許多其他線路仿真軟件不同的是，Simplorer線路中所用的元件都是基于物理原理的模型，而不是行為模型。這樣，當整個系統模型建成后，其行為由每個元件的物理特性所決定。在線路仿真中，電機驅動控制電路的設計和分析首先得到完成，這包括用固體開關元件和PWM的控制方法對電機進行調速控制。
電路以外的系統設計實例
此外，Simplorer還可用于電路以外的系統設計。在下面的油路控制示意圖(圖2)中，由上面設計的電機來驅動油泵。燃油通過油泵過濾器，油壓控制閥進入電控噴頭。電噴頭的開關與時間的長短由電磁閥來控制，閥中所用的電磁線圈也是由FEA的精確設計而來，電磁線圈的上端接電控部分，下端接電噴的滑體與頂針。這樣整個油路的控制的系統模型就完成了，油路的壓力及流量的動態特性就可以用仿真進行分析和調試。
與此類似的是燃氣控制系統，其中所有元部件模型均來自Simplorer軟件所隨帶的汽車和液壓系統模型庫，這些模型庫包含了許多汽車中用到的基本元部件，例如導線、保險絲、點火器、發動機和變速箱等等。這樣，汽車電子設計工程師可以很快地建立起所設計的系統模型。在油路和氣路控制完成后，就可以進行點火系統的設計。在點火系統中，直接安插在點火器的點火線圈(ignitioncoil)的設計也是用FEA的方法設計出最優的電磁特性。通過電子控制的方式將電能轉換成點火器所需要的高壓電弧，因為電弧特性(電壓高低、電弧延續時間長短)對發動機點火過程和運行性能有很大影響，所以用CAE設計出的一個性能良好的點火系統很有意義。由計算機仿真出來的點火器上的電壓和電流波形圖與其后的實際測試結果與仿真結果非常吻合。
本文小結
美國Ansoft公司EM工具是包括北美、歐洲及日本在內的汽車電子行業內的一種主流CAE產品，它的產品用于機電系統的仿真、分析、設計與優化。EM工具包括：專用元部件設計軟件RMxprt和Pexprt；通用電磁系統的有限元分析軟件(FEA)Maxwell；通用的多物理域仿真軟件Simplorer組成。這些產品有機地組合在一起形成一個流暢、高效的設計平臺。以上實例說明，利用先進的設計仿真軟件，像發動機油氣點火系統這樣復雜的過程也可以在設計出實物之前進行精確的性能分析。
Ansoft的EM工具在汽車設計的其它方面也得到了廣泛的應用，在下列汽車電子系統中，EM工具用來設計和分析傳感器、驅動器、通訊和控制系統，它們包括：
動力系統：包括油氣控制、點火系統、電水泵、電壓縮機和電控閥門系統等。
變速系統：包括電控液壓系統和舒適換速等。
底盤及懸掛系統：包括半積極和全積極懸掛系統。
軌道控制系統：包括ABS、電助力轉向系統(EPS)、輪胎壓力管理系統(TPM)等。
車身電子：包括儀表盤系統、線束設計、照明和通訊等。
汽車電子設計已成為汽車系統設計中的重點和難點。傳統方式下的汽車設計者不得不借助各種機械的、液壓的、電子的汽車零部件以驗證汽車各子系統的功能，開發周期長，成本居高不下。為了縮短開發周期、降低開發成本，人們引入了SABER仿真技術進行汽車系統技術的驗證和開發。SABER仿真技術通過對整個汽車系統進行有效的建模和分析，能夠節約大量的試驗設備和試驗時間。國際上幾大跨國汽車公司都已使用SABER仿真技術進行設計，如美國通用、大眾、克萊斯勒等。目前，國內有泛亞技術中心能夠運用此項技術與通用（北美）進行同步開發。
1SABER軟件仿真技術
SABER軟件是一個在數學模擬及硬件設計方面功能卓著的仿真工具。對于復雜的混合信號設計和驗證問題，SABER軟件為設計工程師提供了一種功能強大的混合信號行為仿真器。由于混合信號硬件描述語言——MAST的支持，SABER軟件實現了單一內核混合信號及混合技術的仿真，完全改變了模擬電路仿真的現狀。SABER軟件在混合技術領域具有多個仿真引擎，可以分別處理不同領域的設計單元，且遵循相應的守恒定律，支持電力系統、機電一體化、機械系統、電子系統、光電控制系統、液壓系統等系統單元。現在，SABER軟件在汽車和飛機制造領域已得到廣泛的應用。尤其是在汽車制造領域，許多歐美公司已將它定為行業標準，并投資SABER軟件的發展以不斷滿足新的設計需要。
SABER軟件具有明顯的優勢：分析從SOC到大型系統之間的設計，包括模擬電路、數字電路及混合電路；通過單一的混合信號仿真內核就可以提供精確有效的仿真結果；通過對穩態、時域、頻域、統計、可靠性及控制等方面的分析來檢驗系統性能。
SABER仿真器能夠讓設計人員對從汽車的最初設計方案（方框圖）到由實際電路和機械實現的完整系統進行仿真。這種能力對于復雜運動控制系統的設計（如ABS系統、安全氣囊系統、發動機控制系統、車身控制系統等）尤為重要。
2汽車電子仿真技術的應用
汽車在投產之前要經過大量的測試試驗，對原設計不斷地進行修正往往會耗費大量的物力和時間。在設計階段，對各種狀況進行模擬仿真、修正、完善設計，能夠提高效率、縮短開發周期。使用SABER軟件進行仿真，主要分為3個階段：建立數學模型、對系統原理進行仿真和對仿真模型進行修改檢驗。
2.1建立數學模型
所謂計算機仿真就是將實際系統的運行規律用數學形式表達出來，它們通常是一組微分方程或差分方程，然后通過計算機采用數值求解法求解這些方程。
在仿真之前，首先對系統原理圖中的所有零部件進行抽象化，建立數學模型，繪制系統的數學模型。為了對電路或系統進行計算機仿真，經常需要開發一個或一組模型。要研究電路的詳細特性，可能要求對物理器件建模，有時還需要對大型電路或系統建模。系統模型可能無需和器件模型一樣詳盡，但作為大系統仿真的一部分，系統模型仍然非常有用。零部件數學模型的質量直接關系到仿真結果的準確性。通過對數學模型各種參數屬性的設置來模擬零部件的功能，同時，經過大量計算和試驗，不斷修正、完善數模。對于同一類零部件可以共用一個（或一類）模型，通過調整數模參數值來實現零部件的更迭。這對于縮短開發周期、節省開發成本，起著至關重要的作用。
在一定外界條件（即輸人或激勵，包括外加控制與外加干擾）的作用下，從系統的一定初始狀態出發，所經歷的由其內部的固有特性（即由系統的結構與參數所決定的特性）決定了整個動態過程。研究系統及其輸人、輸出三者之間的動態關系，即可確定其性能的屬性。圖1是汽車音響系統中揚聲器的物理模型，其中In_pfUIn_m作為輸人信號、由電磁學可知，可以進一步將其簡化為力f（t）輸人。
于是可將其進一步簡化為質量-阻尼-彈簧系統，如圖2所示，圖2中m、c、k分別表示質量、粘性阻尼系數、彈簧剛度。對系統而言，質量受外力f（t）的作用，質量位移為y（t）（實際揚聲器銜鐵的振幅），系統的動力學方程為my"（t）cy''''''''（t）ky（t）=f（t），y（o）=yo，y''''''''（o）=y''''''''。
其中，y（0）與y''''''''（0）分別為質量的初位移與初速度，這就是在輸人作用于系統之前系統的初始狀態。顯然，此系統在任何瞬間的狀態完全可以由質量的,y（t）與y''''''''（t）這兩個變動著的狀態（即狀態變量）在此瞬間的取值來刻畫。因為y（t）在此瞬間的取值代表了位移的情況，y''''''''（t）在此瞬間的取值代表了y（t）在此瞬間的變化趨勢（速度）的情況。
還有一種更直接的建立數學模型的方法，就是模擬硬件描述語言（AHDL）的含義。MAST就是一種AHDL,Saber仿真器可以仿真用MASTAHDL描述的網表。
零部件的模型是建立在大量計算和試驗基礎上的，SABER軟件提供了大量的零部件庫文件，對于類似的零件只需修改其屬性參數值即可。
2.2對系統原理進行仿真
在仿真過程中，將數學模型轉變成為計算機上運行的仿真模型，是由SABER軟件系統來完成的，并同時根據仿真模型編制出仿真程序。通過對系統的仿真，可以隨時得出各個子系統或零部件的瞬時工作狀態及性能參數變化，如電壓、電流、功率、轉矩等各參數的波形。通過對這些波形與實際試驗的結果進行對比分析，找出兩者的差別，從而修正原設計。
如先前所提及的，安全性和舒適性的需求導致了新的、高能耗的負載。這些負載可能隨著汽車產品的進一步電子化，汽車電子控制裝置得到更多的應用，所消耗的電能也將大幅度地增加。現有的12V動力電源已滿足不了汽車上所有電氣系統的需要，今后將采用集成的42V起動機-發電機供電系統，發電機最大輸出功率將由目前的1.4kW提高到8kw左右，發電效率將會達到80以上。伺時，電壓等級的提升還將同時帶來許多新的問題。12V/42V汽車雙電壓系統原理圖如圖3所示。
在雙電壓系統中，把用電設備分成兩部分：中小功率負載由14V電壓供電，如室內燈、中控鎖、收音機、儀表、車載導航系統等主要為車身電子設備；大功率負載，如電控機械制動裝置、電控機械氣門正時裝置、三元催化轉換加熱器、電控懸架等，主要為發動機、底盤系統電子設備，由42V電壓供電。此雙電壓供電系統有兩個關鍵器件，一個是DC/DC變換器，它能把交流發電機輸出的42V高電壓轉變為14V的電壓。另一個，是裝在發動機和變速器之間的起動-發電機，借助一個半導體整流-逆變功率變換器，它不僅充當交流發電機，發出42V的高電壓，而且在發動機起動時還作為起動機用。由于它是直接起動發動機，起動時間僅為0.5s，所以噪聲很小。
2.2.2起動機／發電機系統
大功率起動機與發電機（IntegratedStarter/Alternator，ISA）的轉矩特性一致，因此，集成兩種設備于一體在技術上是可行的，在經濟上的效益也顯而易見。如圖4所示的輸出功率與內燃機曲軸轉速的關系曲線，ISA讓內燃機的速度達到600v/min的起動速度，然后切換到發電模式。由于42V系統能夠提供足夠的電能，發動機在極短的時間內起動且在點火前達到更高的轉速，這樣可以降低低轉速下的排放，換句話說，使得汽車重起動變得更加容易。
2.2.3雙電壓系統中42V供電系統
在運行中，雙電壓系統的電壓隨著轉速變化而變化，電壓峰值對電器元件的影響是非常明顯的。圖5所示的是雙電莊系統中42V供電系統的變化曲線，非常清晰地顯示了在轉速急劇變化時電壓的瞬時值，此脈沖電壓峰值在電氣系統設計和選擇電子電器元件時有著非常重要的參考價值。
在仿真過程中，主要分兩種類型進行。為了描述簡單，這里將42V與14V分開進行討論。第一種方法，全部打開所有的電子設備，可以觀察到整個系統及各個電子器件的電壓、電流波形，以及各個電子電器設備互相切換或同時打開時的電壓、電流波形。同時，很方便地觀察到在拋載狀況時的峰值電壓波形，局部拋載或全部拋載對系統的影響。
2.2.414V供電系統
14V電壓系統主要用于各控制單元，對波形要求甚高。若峰值電壓及電流產生嚴重的脈動，使蓄電池兩端電壓產生脈動干擾，控制單元搭鐵（蓄電池負極）電位也將隨之產生脈動干擾。如果這個干擾脈沖幅值過大，就會造成原有信號的丟失，引起控制失靈。觀察峰值電壓的波形，判定是否符合系統要求。14V線路上的電壓波形如圖6所示。
2.3對仿真模型進行修改、檢驗
通過對系統的仿真，得出的初步結果往往不能與理想的目標相一致，還需要通過分析研究，以及與試驗進行對比，對系統原理或數學模型進行修改。SABER提供多種仿真分析，如：直流工作點分析、交流小信號分析、順態分析、蒙特卡羅分析（在模型參數值浮動范圍內隨機取樣，對所取的參數進行分析，檢驗器件參數在一定范圍內浮動對輸出的影響）、零極點分析等。結合多種分析，加以對仿真模型的完善。
意大利是世界主要工業發達國家之一，世界第6大貿易國，生產總值在世界排名第7。意大利在這方面的成功，首推他們獨特的設計風格。意大利著名作家和藝術評論家烏貝托·艾科（UmbertoEco）在談到意大利設計時不無自豪的說“如果說別的國家有一種設計理論，意大利則有一套設計哲學，或許是一套設計思想體系”。
不過，這套設計思想體系的歷史并不悠久，二戰期間意大利飽嘗了戰爭之苦，戰爭結束后，意大利幾乎是在一片廢墟上重建家園。戰后初年，意大利的設計師已經顯示出他們與眾不同的才華，他們的創造性才能，極大地豐富了現代設計的內容。與其它國家相比，意大利設計既沒有較強的商業味，也沒有極重的傳統味，他們的設計是傳統工藝、現代思維、個人才能、自然材料、現代工藝、新材料等的綜合體。他們更傾向于把現代設計作為一種藝術和文化來操作，“藝術的生產”（TheProductionofArt）成為意大利設計師的新口號。于是小批量和高品位成了意大利設計的優勢，這體現在那些別具一格的家具、汽車、鞋等設計上。
從60年代開始引導世界設計新潮流到80年代，意大利設計師一直走在世界設計的前沿，他們在設計領域展現的創造力，使別國的設計師眼花繚亂，從此確立了意大利設計的世界性地位。到了今天，意大利設計幾乎成為“優良設計”的代名詞。
由于意大利設計師的杰出成就，意大利甚至形成了“設計引導型生產方式”，使意大利的設計和生產形成了良性循環。這種生產方式既肯定了設計師的才能,也提高了整個國民的生活質量。
意大利的許多設計師出身建筑師，畢業于米蘭理工學院或都靈建筑學院，這種教育機制也許更能發揮設計師的潛力，所以意大利的設計師大都多才多藝，同一個設計師既可以設計豪華典雅世界一流的法拉利跑車，也可以設計普通的意大利通心粉式樣。
在眾多杰出的設計門類里，作為意大利風格設計中重要的組成部分的汽車造型設計，更是被那些享譽世界的汽車造型設計師們演繹得爐火純青、別具一格。
作為世界第一商品的汽車，如同名牌時裝的款式一樣，無論其內在品質如何，給人的第一印象均來自于它的造型，造型是否討人喜歡是購買者很重要的選擇要素，也直接關系到這款車子甚至汽車商的命運。因此，汽車的造型設計至關重要，全球各大汽車企業在汽車造型方面傾注了大量人力財力，而汽車造型工作也都是由公司的最高層直接管轄的。
以下是一段描繪汽車造型設計的文字：汽車造型設計是根據汽車整體設計的多方面要求來塑造最理想的車身形狀，其目的是吸引和打動觀眾，使其產生擁有的欲望。汽車造型設計是外部和內部設計的總和，它不是對汽車的簡單裝飾，而是運用藝術的手法科學地表現汽車的功能、材料、工藝和結構特點。它雖然是車身設計的最初步驟，但卻是決定產品命運的關鍵。汽車的造型已成為汽車產品競爭最有力的手段之一。
汽車造型主要涉及科學和藝術兩大方面。設計師需要懂得車身結構、制造工藝要求、空氣動力學、人機工程學、工程材料學、機械制圖學、聲學和光學知識。同時，設計師更需要有高雅的藝術品味和豐富的藝術知識，如造型的視覺規律原理、繪畫、雕塑、圖案學、色彩學等等。另外，汽車作為一種商品，設計師還要考慮成本和顧客的心理需求。設計師在精通這些知識的基礎上，不斷推陳出新（這是最重要的），創作更富魅力的汽車形體。
早期的意大利汽車造型設計，受到了美國設計的影響，但到了30年代，意大利人就已經開始設計具有它們自己特色的汽車了。這些汽車因為在設計中使用了有節制的、優雅的線條而不同凡響，在這一時期確立的設計特點，到今天，仍然是意大利設計中最重要的特色。由于意大利人不僅有著與法國人相同的浪漫和時尚的嗅覺，而且比法國人更奔放和沒有禁忌。設計時排除了其它客觀條件的限制，以豪放、性感、灑脫，多以性能的表現和外形吸引顧客，此種風格充分地反映出了意大利人的熱情、浪漫、靈活和機敏的個性。
歐洲是世界汽車造型發展的中心，歐洲的汽車造型設計領先美日，而意大利則是汽車造型設計的圣地，這里薈萃了世界上大部分專業設計室，是全世界造型設計工作者所膜拜的神圣殿堂，世界上許多名車的車身設計往往來自意大利設計師的靈感之作。在歐洲十大暢銷汽車中，就有六款是由意大利人設計的。
造就一批批世界級汽車設計師的搖籃地，就是菲亞特總部所在地，意大利的都靈汽車工業園。都靈位于意大利西北部，在近一百年的工業發展史上，該地區許多行業的中小企業發展成為知名的大企業，形成意大利最發達的工業地區。今天的都靈汽車工業園區巳是世界汽車工業領域中最重要的中心之一，匯
集著大名鼎鼎的意大利設計Italdesign、平尼法里那（Pininfarina）、博通（Bertone）等著名的汽車設計公司。當地有無數具有優良技術傳統的鈑金沖壓工匠以及長期從事汽車設計的大小規模工作坊，可提供世界一流的設計、開發、原型車制作等服務。
當今世界許多車廠的車型都是在這里設計的，每年約有400輛樣車在此誕生。歐洲車廠傳統上將新車型的設計交給這里的設計公司進行，雖然到現在幾乎所有車廠都具備了獨立研發的能力，但委托設計往往是更高效的方法。美國、日本的車廠偶爾也會成為他們的客戶，但數量遠比不上歐洲車廠。近年韓國車廠在委托設計方面表現最為積極。
意大利著名汽車設計公司和設計師介紹
Italdesign（意大利設計）
在世界汽車設計領域，有兩個名字無人不知，那正是來自意大利的Italdesign和被評為“世紀設計大師”的喬治亞羅。對于這個值得驕傲的稱號，喬治亞羅是當之無愧的，不論是他設計的為數眾多、遐邇聞名的名車還是他所創立的目前全球效益最好也是規模最大的汽車設計室Italdesign來看，喬治亞羅和他的設計室已經成為汽車設計領域經典的象征。
喬治亞羅畢業于都靈美術學院，17歲進入菲亞特汽車公司工作。Italdesign由喬治亞羅和工程師曼托瓦尼創立于1968年，主要給國際汽車生產商提供汽車樣式、工藝和原型生產。許多世界著名車廠與之有著良好的合作關系，客戶群龐大而穩定。公司的名字后來發生了改動：1987年變為ItaldesignS.p.A.（意大利設計股份公司）；從1999年7月（在1999年9月進入股市之前）開始叫做Italdesign-Giugiaro股份公司。
Italdesign擁有完備而先進的硬件設施，公司占地面積42,000平方米，擁有CAD/CAM工作站系統450套，數控機床16臺，不同噸位的沖壓機10臺，激光切割機器人6臺，三維坐標測量儀15臺，原型車生產線3條。其規模已接近普通小車廠。
Italdesign同時有著一支十分龐大的設計隊伍，名氣和高薪是吸引設計師的主要原因；能為這樣的設計室工作是每個汽車造型師的夢想。
不過擁有驕人成績的喬治亞羅也不是一步登天，這位設計大師也是憑借自己的努力和超人的天賦，在不斷的磨礪中取得令人矚目的成績。當初的喬治亞羅加入了有著悠久歷史的博通設計室，師從呂思奧·博通。呂思奧·博通的教誨深深影響了喬治亞羅，拓展了他的創作空間，使他的天賦得以展現，同時造就了喬治亞羅驚人的想象力。人們說，博通先后造就了兩位設計大師，其中之一就是喬治亞羅，另一位是設計出藍博基尼跑車的馬塞羅·甘迪尼MarcelloGandini。
在博通的這段時間，喬治亞羅創作了許多以實用性為主的汽車，大受歡迎，同時也確立了自己樸實、簡練、細膩、流暢的實用風格。后來由于種種原因，喬治亞羅離開了博通，來到設計風格更適合自己的GHIA設計室，但是在這兒他卻沒有多少優秀的作品問世。1968年喬治亞羅自立門戶，與著名的汽車工程師曼托瓦尼一起成立了Italdesign，并為此傾注了他全部的心血。喬治亞羅不僅是一位優秀的造型設計師，他還具有企業管理的天賦，在他的領導下，設計室規模日漸壯大、生意紅火。現在，能為這個設計室工作已成為每個汽車造型師的夢想。
20世紀六、七十年代，以美國車為代表的夸張造型達到了鼎盛時期，然而，當時世界經濟處于蕭條時期，對汽車有直接影響的便是燃油危機。在那個時候，大家更需要一種簡單、實用、有良好空氣動力性的車型，于是以喬治亞羅為代表的意大利車身設計界所倡導的樸實、簡練、細膩、流暢的實用風格在國際上得到了很高的評價。喬治亞羅也籍此奠定了大師級的地位。據稱，世界上現有2500多款他設計的汽車在行駛著，除了一些著名的法拉利、阿爾發·羅米歐和藍旗亞車型之外，在歷史上獲得卓著成功的菲亞特家庭轎車如熊貓（Panda）、烏諾（Uno）、鵬托（Punto）、派力奧等都是出自這位大師之手。
近年，喬治亞羅已退居二線，把生意和設計工作交給了飽受其熏陶的兒子法比齊奧。法比齊奧雖然也有一些比較出色的作品，然而外界評價其能力和天賦都與父親有很大差距。
盡管如此，Italdesign在老喬光環的籠罩下，憑借著規模和硬件的優勢，法比齊奧領導的Italdesign發展得亦相當不錯。當然，Italdesign欲在未來繼續保持其行業上的優勢，如果法比齊奧只負責管理企業，另行聘請更高水平和年輕有活力的設計師作為生力軍是有遠見之舉。
Pininfarina（賓尼法瑞那）
1.1工藝設計的主要原則
（1）遵循工藝規程原則。汽車工廠沖壓車間的布局設計必須按照工藝的要求進行合理配置，從而滿足汽車加工的需要。（2）最小距離移動原則。汽車工廠沖壓車間設計要充分考慮到成本與效率因素，搬運線上的各項操作程序之間要保證短距離，物流和人員的流動也要保持經濟距離，從而可以大大節省物流時間和成本。在汽車零部件加工過程中，通過不斷優化加工流程，保證整個加工過程合理有序，不會發生混亂。（3）直線前進原則。汽車工廠沖壓車間要求機器上安排操作的流程按照材料加工或裝配過程的順序進行，避免迂回和倒流，盡量按直線型流水布置。（4）充分利用空間和場地原則。沖壓車間內場地有限，人員、設備和物料較多，在加工過程中要盡可能物盡其用、節約用地。（5）生產均衡原則。維持各種設備和工位生產的均勻進行，必要時設置緩沖區以協調各個工位。（6）盡量簡化搬運作業，減少搬運環節原則。在汽車工廠沖壓車間內，汽車加工生產用的物料搬運要使用專門的設備和容器，按照科學的操作方法進行作業，讓整個物料運輸過程盡量簡化和高效，提高系統的物流可靠性。
1.2主要生產設備的選型
在選擇車身沖壓車間設備時應遵循以下原則：(1)在汽車工廠沖壓車間內使用的設備要符合國家環保和節能要求，要有正規的進貨渠道。防止劣質設備進入車間導致加工過程出現差錯。(2)所選用的設備應結構合理，操作起來也比較方便，技術工藝上比較成熟和合理，尤其是安全性能要達標，避免給汽車零部件或者操作人員帶來傷害。(3)在設備選型上要符合企業實際情況，并充分考慮企業的長遠發展狀況，不能過于超前選擇那些十分先進卻并不實用的設備，也不能選用那些目前可以滿足使用，但很快就會淘汰的設備，看似節省了成本，實則給企業帶來巨大經濟負擔。目前，汽車工廠沖壓車間中主要的設備主要有：(1)開卷落料設備。開卷落料線是一種常用于汽車行業表面覆蓋件卷板的開卷、清洗涂油、校平、落料和碼垛的板材加工設備，其功能是向沖壓線提供料片，目前在發達國家的汽車制造廠中已普遍采用。（2）沖壓線設備。1）板料拆垛系統是完成板料自動上線中的重要部分，一套完整的沖壓自動化拆垛系統主要由兩個部分組成：一是垛料機，垛料機有兩臺，兩臺之間形成聯動設計，當其中一臺沒有料時，系統可以自動的切換到另一臺繼續工作，保證了工作效率。二是移載機。移載機的主要功能是物料的運輸，垛料機作業完畢后系統將物料送到輸送帶上，然后穿過清洗機、涂油機送到達對。2）清洗、涂油系統，板料運輸至清洗機，要經過多道清洗工序，將板料表面上的雜質清除干凈。然后進行涂油處理，形成表面一層油膜，油膜對于防止板料被腐蝕具有重要作用，而且也可以大大延長材料的使用壽命。3）壓力機設備。壓力器是汽車工廠沖壓車間最關鍵的設備，在節能降耗的大環境下，汽車工廠沖壓車間大多使用機械壓力機。盡管與油壓機相比，機械壓力機的制造成本要高不少，但同時其生產節拍也是油壓機的兩倍左右。而且從長遠看，機械壓力機的生產能耗和后期的維修養護成本都比較低，因此是車身沖壓車間不錯的選擇。
1.3土建設計
汽車沖壓車間荷載較大，因此對土建的設計要求比較高。（1）車間規模設計。汽車沖壓車間的規模根據壓機的形式來具體設計，一般而言，沖壓車間壓機有三種三模形式，分別是左右、前面以及側面上模，這三種形式比較起來，前面上模對車間面積要求最小，一些跨度在15m或以上的廠房都滿足生產要求。側上模比前面上模所需要的車間面積稍大，一般21m或以上的廠房也都滿足要求。左右上模所需要車間面積最大，而且這種壓機形式也是目前汽車沖壓車間最常見的形式，一般要求車間跨度在24m以上，不然鏟車運輸起來就不方便。車間的長度也是根據壓機形式進行設計，一般全自動沖壓生產區域所需長度為60m。車間的高度設計中，除了考慮壓機的形式外，還要充分考慮行車高度。（2）壓機基礎。沖壓車間內自動化壓機線的基礎是一項非常重要的土建內容，其形式有獨立基礎、條形基礎、地下室基礎三種形式。獨立基礎為壓機線上的每臺壓機均獨立設基礎，壓機之間不連通，因此每臺壓機的廢料都是獨自運輸處理，盡管這種形式成本較低，但對物流帶來不利的影響，最終也會增加成本支出，因此逐漸被淘汰掉；條形基礎是將每臺壓機基礎貫通布置，并在基礎內設廢料輸送和收集廢料，由于這一形式使廢料物流與生產物流完全分開，故目前較常用；地下室基礎使壓機基礎成為一個大空間，除布置壓機設備、廢料輸送線外還可布置公配設施及部分維修區域，使車間使用面積大大增加，但由于造價過高，目前使用也不多。
2結語
