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基于正向设计的电动摩托车研发体系

2021-01-25 来源:《小型内燃机与车辆技术》作者:天津大学内燃机研究所 向彦均
摘 要:为满足消费者和制造企业对产品设计的需求,将基于正向设计的产品研发体系运用到电动摩托车的开发上。在开发过程中,首先对国内外电动摩托车发展现状进行分析,在明确市场整体发展趋势的基础上,结合开发企业对研发的定位,确定新产品所需的造型和性能要求。然后根据企业年度开发计划和产品型谱规划,结合家族式设计特点进行新产品的开发。最后利用计算机辅助设计,进行车架的有限元分析和车辆的轻量化设计,完成新产品性能的优化和提升。以电动摩托车为对象进行实例研究,结果表明该研发体系可有效应用于包括电动摩托车在内的多种产品的开发。
关键词:正向工程;电动摩托车造型设计;产品研发体系;计算机辅助设计
引言
我国(电动)摩托车行业之前长期存在行业准入门槛低、市场竞争混乱无序的弊端,造成很多企业缺乏应有的产品开发能力。随着国家近年来的政策引导和法律监管,例如实行严格的企业生产准入制度,(电动) 摩托车的市场竞争开始由单纯的价格竞争转向综合的技术竞争,各大企业明显加大了新产品的研发力度。过去的新产品研发多采用逆向工程(reverse engineering,RE),虽然逆向工程可以迅速提高车辆开发水平,但并不能真正形成自主研发能力。一些有意愿进行独立研发的企业开发成功率也不高,原因在于缺乏成熟的开发能力和开发流程管理;另外,企业往往注重单一产品的即兴开发,忽视了系列产品在造型和性能上的前后呼应,造成即便同款产品升级换代之后也无法形成新老产品在外形和设计风格上的继承性和连续性,因此有必要建立一个完整的产品研发体系来满足企业的需要[1-2]。目前,基于正向工程(forward engineering,FE)的产品研发体系被(电动)摩托车生产企业普遍采用,该体系可用性强,能够明显减少设计开发所需的时间和成本。除实用性强外,该体系的另一个特点在于设计后期,还可以利用计算机辅助工程 (Computer Aided Engineering,CAE)来发现并解决影响车辆行驶安全和使用成本的各种问题,从而提升车辆的安全性能和市场竞争力。
电动摩托车产品的研发体系一般由市场调查和预测、车辆造型设计、车身结构设计以及样车试制和试验等阶段组成。市场调查和预测阶段主要对国内外市场上的电动摩托车进行总结和分析,并根据企业的产品型谱和家族化设计基因对将要开发的车型做具体定位;造型概念设计阶段一般进行车辆总体布置、概念设计、油泥模型制作等;结构设计和试制阶段主要涉及车辆的三维模型设计、工艺设计、整车性能分析和优化等内容[3-4]。
1 产品调研及车型定位
因节能环保和动力强劲,兼具电动自行车和燃油摩托车的优点,电动摩托车是现在市场追逐的热点和开发的重点。通常情况下,在决定开发一款电动摩托车前,首先应该了解当前国内外市场的代表车型,包括它们的市场定位、销售策略及主要卖点等,并由研发和销售等相关部门进行广泛的市场调查,综合各方面信息后再提出开发建议和立项理由,以便增加决策的正确性和科学性,保障车型开发的成功率[5]。
1.1 国外电动摩托车发展现状
基于上述要求,研发人员首先分析国外电动摩托车的发展现状。在国外市场,电动摩托车普遍市场定位较高,造型上种类较多,在欧美市场多以大型踏板、林地越野车及街跑车等较大车型为主(如图 1 所示),性能上最高车速为 94 km/h,续航里程普遍在100 km 以上;充电方式是插电式充电,代表车型有BMW C Evolution 系列电动摩托车。其他地区的电动车普遍以小型车为主。
1.2 国内电动摩托车发展现状
1.2.1 市场饱和且政府监管日趋严厉
在市场方面,国内电动车的销售从 2014 年之后产销双双下降,其后两年整体表现也是不温不火,这基本上标志着国内电动车市场告别过去的高增长,开始步入行业发展的瓶颈期和市场拐点;在政策方面,广州、深圳等部分城市也开始对电动车实行“限购、限行”等管制措施。面对日趋饱和的市场需求和严厉的监管环境,电动车企业面临较为艰难的处境,尤其是以制造低端电动车为主的中小企业。
1.2.2 车型同质化现象严重
不可否认的是,无论是国内的电动车行业,还是摩托车行业,市场上销售的产品都存在着比较严重的同质化现象,企业很难通过自己的产品展示给别人独特的卖点,消费者也只能根据经销商的
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