电动汽车设计初探：科技与创意的融合

与设计传统的内燃机相比，使用CAD设计电动汽车有多项优势。其中包括：

• 电力的燃料成本低于汽油。
• 电动机的机械复杂性较低，因此需要的维护较少。
• 电动发动机更清洁，因为可以实现零排放，从而对环境和气候变化更友好。

汽油短缺、更高的燃料成本和环境问题导致人们对汽车、飞机、水下航行器和无人驾驶飞行器（无人机）电气化的兴趣更高。电池技术的进步扩大了电动汽车的范围，使其成为传统发动机的可行替代品。这些因素导致更多的公司开始探索电动汽车的设计。

2014 年，笔者首次与Amazon Prime Air合作开发电动汽车。这与其在波音公司的时候有很大不同，在那里他们有几十年来开发的设计手册和以前的产品线来指导进行新的设计。电动汽车没有这些优势。

“跳出框架思考”可以说是陈词滥调了，但有时你甚至没有框架。那么，您如何设计一款新的电动汽车呢？这里就有一种方法。

电动汽车设计

让我们看看在电动汽车设计框架中使用计算机辅助设计 (CAD) 工具、技术和流程是什么样的。

将需求分解为设计规范。产品开发始于需求。对于电动汽车，这些需求包括任务、范围、容量、运行条件、可靠性等。我们将顶层需求分解为子系统需求，然后分解为设计规范。我们将要求转化为重量、体积、长度、充电、功率和电流等数值。诸如Mathcad这类的工具以及Creo Parametric中的关联功能可以通过工程计算协助完成此步骤。

使用自上而下的设计技术。电池是任何电动汽车的核心。您可以从为其容积和其他主要组件列出空间声明开始。在汽车中，这些空间声明会涉及电机、变速器、转换器和充电系统。在无人机中会涉及电机、螺旋桨、航空电子设备和传感器。然后我们可以设计车辆的结构。

使用曲面工具创建车辆的形状。复合材料、3D 打印和制造技术的进步使我们能够制造出比传统车辆的几何形状更符合空气动力学、更符合人机工程学和更美观的车辆。要设计车辆外模线（OML），我们可以使用：

• 标准“技术”曲面特征，如扫描、混合、扫描混合和边界混合。
• 自由曲面，也称为“样式”曲面。这些功能由您在 3D 空间中创建和动态操作的曲线和曲面组成，可以凭借直觉进行设计。
• 在细分建模中，我们从球体、立方体或圆柱体等原始形状开始，然后像在粘土中建模一样推拉该形状。

使用3D线束将电池连接到它们驱动的组件。我们可以使用Creo Schematics等应用程序在2D中使用框图、电路图和接线图来绘制我们的网络。然后我们可以使用这些逻辑参考来辅助完成我们的线束在我们的3D装配模型中的布线。

迁移您的车辆总成。除了标准的3D零件模型外，我们还可以使用以下方法创建组件：

• 薄壁零件的钣金设计。
• 增材制造中的晶格可减轻重量，同时保持必要的强度。
• 库（如Creo的智能紧固件扩展 (IFX) 中的库）可以用于快速轻松地放置螺钉、垫圈和螺母等紧固件。

CAD工具可加速和简化电气化的设计过程。

未来的措施

德勤估计，未来十年电动汽车的年复合增长率为29%。无人机市场预计到2026年的增长率将达到16.4%。电气化的市场和需求为产品开发组织提供了巨大的机会。

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