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毕业设计论文轿车车门设计与碰撞分析管理资料
毕业设计(论文)-轿车车门设计与碰撞分析
摘要
车门是车身结构中一个较复杂的总成。
随着社会的发展和汽车工业的繁荣,汽车作为一种交通工具,在人们生活中起着举足轻重的作用。
汽车车身是整车的重要组成部分,而车门作为车身的一个重要组成部分,又发挥着它所特定的功能。
因而对车门也有特定的要求,如开关方便,玻璃升降方便、具有良好的密封、制造工艺性好等。
由此可见,车门结构设计对车身乃至整车都有重大的影响。
本文运用CATIA软件进行车门各系统总成的设计与安装布置,并详细对防撞梁的耐撞性、抗弯性进行分析,并对其结构进行优化。
运用LS-DYNA软件建立侧面碰撞有限元模型,根据C-NCAP侧面碰撞法规要求,进行侧面碰撞CAE仿真模拟,为进一步结构优化奠定了基础。
关键词:
车门;结构;设计;侧面碰撞;计算机模拟
Abstract
Carbodydoorisamorecomplexinthebodystructure.Withthedevelopmentofsocietyandtheprosperityoftheautoindustry,automobileasatraffictool,inpeoplelifeplaysanimportantrole.Thecarbodyisanimportantpartofthewholevehicle,andthedoorsasanimportantpartofthecarbody,andplaywithspecificfunctions.Soonthedooralsohavespecificrequirements,suchasswitchingconvenient,glassliftconvenient,withgoodsealing,manufacturingtechnology.Therefore,thedoorsofbodystructuredesignandthevehiclehassignificantinfluence.
TheuseofsoftwareforeachsystemCATIAthedoorofthedesignandinstallationarrangementanddetailedtoguardagainstthebeamsofthestaminatorun,bentonanalysis,andtooptimizetheuseofitsstructure.ThefinitemodelforacertainautomobilewascreatedwiththesoftwareLS-DYNA.AccordingtotheC-NCAPsideimpactrulesthesimulationanalysiswasfinished,anditestablishedthefoundationforfurtherstructureoptimization.
Topicwords:
Cardoor;Structure;Design;sideimpact;computersimulation
第一章绪论1
车门研究的内容和意义1
汽车CAE技术2
CAE技术简介2
CAE技术在汽车产品开发中的作用2
第二章车门的总成设计和要求3
车门类型的选择3
车门结构的3D建模4
5
6
7
第三章车门附件的布置8
门锁的布置8
窗框结构确定及玻璃升降器布置9
窗框结构的确定9
玻璃升降器的布置10
车门铰链布置及运动校核13
15
16
17
限位器布置及运动校核17
17
限位器运动校核18
车门的密封19
车门的密封19
、性能要求20
第四章防撞梁的结构优化设计21
汽车防撞梁的对比选择21
汽车防撞梁碰撞性能的评价参数22
汽车防撞梁的耐撞性分析23
防撞梁的抗弯性与结构优化23
改变防撞梁的高度25
改变截面料厚30
第五章侧面碰撞仿真分析35
汽车侧面碰撞国内外研究现状35
国外研究现状35
国内研究现状36
C-NCAP侧面碰撞测试方法36
侧面碰撞试验条件36
仿真分析模型建立37
整车侧面碰撞仿真模型建立37
仿真实例38
第六章结论42
参考文献43
致谢44
附录45
第一章绪论
车门研究的内容和意义
随着社会的发展和汽车工业的繁荣,汽车作为一种交通工具,在人们生活中起着举足轻重的作用。
汽车车身是整车的重要组成部分,而车门作为车身的一个重要组成部分,又发挥着它所特定的功能。
车门的结构型式很多,有旋转门,拉门,折叠门和外摆式车门。
后两者主要用于大客车上。
各类车的驾驶员专用门,货车及轿车车门,大多采用旋转门,开门时旋转方向可以是往前顺开门或往后逆开门,顺开门在行车中比较安全。
对车门的要求有:
具有必要的开度,并能使车门停在最大开度,以保证上、下车方便。
安全可靠,车门能锁住,行车或撞车时车门不会自动打开。
开关方便,玻璃升降方便。
具有良好的密封。
具有足够的刚度。
不易变形下沉,行车时不振响。
制造工艺性好,易于冲压并便于安装附件。
外型上与整车协调。
由此可见,车门结构设计对车身乃至整车都有重大的影响,随着经济全球化进程的加快,汽车工业的竞争日益加剧,汽车巨头们都在加紧新车型的设计与开发,由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟,新车型便主要体现在电子设备和车身造型的更新上。
同时,为减少新车型的开发成本、缩短新车型的开发周期、提高新产品的市场竞争力,全球各大汽车公司普遍实施了“平台战略”(PlatformStrategy,车身的开发便是该战略的主要组成部分。
目前,在一种新车型的开发项目中,40%的设计师和工程师是在从事与车身相关的开发。
车身与汽车电子一起己经成为目前汽车整车产品中最活跃的因素。
我国的汽车工业同发达国家相比仍然落后很多,归根结底就是因为车身技术的相对落后。
因此,要大力发展我国的汽车工业关键就在于车身技术的发展。
在新车型的开发设计过程中,如何判断车门结构的合理性及车门结构静、动态性能的优劣,并对车门结构设计进行优化,是一项十分重要的工作。
由于车门的结构十分复杂,用经典力学方法很难得到精确的优化解,为了能够计算出车门的刚度和强度,往往对车门结构进行较多的假设和简化,计算模型只能构造得非常简单,与实际的结构形状相差很大。
汽车CAE技术
CAE技术简介
随着科技的发展进步,产品在趋于多样化、智能化的同时,会不可避免地趋于复杂化。
对于复杂的工程,人们都希望能在产品生产以前对设计方案进行精确试验、分析和论证,这些工作需要借助计算机来实现,即CAEComputerAidedEngineering。
CAE是一个包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的综合过程,关键是在三维实体建模的基础上,从产品的设计阶段开始,按实际条件进行仿真和结构分析,按性能要求进行设计和综合评价,以便从多个方案中选择最佳方案,或者直接进行设计优化。
CAE技术主要包括以下三个方面的内容:
1有限元法的主要对象是零件,包括结构刚度、强度分析、非线性和热场计算等内容;
2仿真技术的主要对象是分系统或系统,包括虚拟样机、流场计算和电磁场计算等内容;
3优化设计的主要对象是结构设计参数。
在CAE技术中,有限元法FiniteElementMethod是运用最成功,最广泛的一种数值方法。
它的核心思想是结构的离散化,就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体。
它将求解域看成是许多称为有限元的小的互相连接的子域单元组成,对每一单元假定一个合适的较简单的近似解,然后推导求解这个域的总的满足条件的解,从而得到问题的解。
目前用于有限元分析的软件很多,如ADINA、PATRAN、NASTRAN、LDEAS、ANSYS等。
CAE技术在汽车产品开发中的作用
实践证明,应用有限元法对整车结构进行分析,可在产品设计初期对其刚度和强度有充分认识,,节省大量的试验和生产费用,是提高产品可靠性、既经济又实用的方法之一。
它在汽车设计及产品开发中的直用使得汽车在轻量化、舒适性和操纵稳定性方面得到改进和提高。
第二章车门的总成设计和要求
车门类型的选择
车门是车身上相对独立的总成,与车身组成一个有机的整体。
因此,在车门设计过程中,应充分考虑结构要素的完整统一和与车身其它相关要素的协调匹配。
车门有多种类型(表2-1)。
不同类型的车门可分为车门本体、车门附件两部分。
车门本体属白车身范畴,指作为一个整体涂漆、未装备状态的饭金焊接总成,包括车门内外板、加强板和窗框等,是实现车门整体造型效果、强度、刚度及附件安装的基础框架。
而附件则是为满足车门的各项功能要求,在白车身上装配的零件及总成,其中包括车门锁、铰链、限位器、玻璃、拉手、操纵钮、出风口、密封件及内外装饰件等,另外还有一些其它的在车门上装备的附件,如烟灰盒、扬声器、放物袋、限位块和行程开关等。
车门的基本结构。
表2-1车门分类
分类方式类型特点及常用车型
开启方式旋转门用于大多数汽车
折叠门多用于客车
拉门多用于轻型客车
结构整体式车门刚度好、质量高、随形性好
分体式车门钣金件减小、材料利用率高、视野性能好
窗框有窗框车门用于大多数汽车、可为独立窗框或整体式车门
无窗框车门敞篷车、硬顶车、运动车使用
旋转方式逆开门较少采用,仅为方便上、下车
顺开门安全性好,车门误开时,不会因为气流作用吹开门,较常用
上开门用于轿车和轻型车的背门,也用于低矮的汽车
根据整车车身结构对车门结构的要求,采用轻量化设计、保证良好的视野性等因素,应当选择分体式结构。
由于滚压窗框车门降低模具难度和成本,极大提高材料利用率,而且门框细而均匀,有更大范围的视野。
所以,本次设计采用的是分体式液压窗框车门。
车门结构的3D建模
左车门由钣金焊接总成、附件及内饰构成。
总成构成如下表2-2所示:
表2-2左车门构成
左车门构成
钣金焊接总成附件内饰
左前门焊接总成左前车门玻璃总成左前车门内护板总成
左前门外板左前车门玻璃升降器总成左前车门开关饰板
左前门里板焊接总成左前车门锁总成左前车门内开手柄护罩
左前门里板左前车门内开手总成左前车门上饰板总成
前门铰链安装板总成左前车门外开手总成
左前门铰链加强板左前车门内挡水条
左前门门锁加强板左前车门外挡水条
左车门窗框总成前车门锁扣总成
左前门防撞杆前门铰链总成
左车门窗沿内加强板前车门限位器总成
左车门窗沿外加强板前车门洞密封条总成
左车门拉手盒支架左前车门防水膜总成
前车门锁机构螺母板总成左外后视镜
左前车门密封条总成
根据以上车门的构成,基于CATIA软件完成车门设计的一些相
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