车辆工程 汽车优化设计论文
车辆工程毕业论文
车辆工程毕业论文车辆工程毕业论文700字随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对交通工具的需求也越来越高。
而汽车作为一种重要的交通工具,不仅能够为人们提供便利的出行方式,还可以促进经济的发展。
因此,汽车工程在现代社会中起着至关重要的作用。
本文将从汽车工程的设计、制造、试验等方面进行探讨,以期为汽车工程领域的研究提供一些参考和思路。
首先,汽车工程的设计是整个汽车制造过程中的第一步。
在设计过程中,需要考虑到车辆的功能需求、安全性能、外观设计等方面的问题。
对于车辆的功能需求,设计人员需要根据不同的用途和需求来确定车辆的结构和配置,以实现更加高效的运输和使用。
而车辆的安全性能则是设计人员必须关注的重要问题,他们需要通过设计和优化车辆的结构,提高车辆的抗翻滚能力、碰撞能力等,确保驾驶员和乘客的人身安全。
此外,外观设计也是汽车设计过程中一个重要的环节,它可以影响消费者的购买决策,并体现汽车制造商的品牌形象。
其次,汽车工程的制造是将设计图纸转化为实际产品的过程。
在制造过程中,需要考虑到材料的选择、生产工艺的优化等方面的问题。
对于材料的选择,制造商需要根据不同部件的功能和特性来选择合适的材料,以提高产品的质量和使用寿命。
而生产工艺的优化则需要制造商不断寻找新的生产技术和方法,以提高生产效率、降低成本、保证产品质量。
此外,制造过程中还需要关注环境保护和可持续发展的问题,制造商需要采用环保材料和工艺,减少废气废水的排放,以保护环境和资源。
最后,汽车工程的试验是验证产品性能和安全性能的重要手段。
在试验过程中,需要考虑到静态试验和动态试验两个方面的问题。
静态试验主要是通过检验和测试车辆的各项技术指标,以保证车辆的结构和功能的完整和可靠。
而动态试验则是通过模拟实际使用场景,对车辆的操控性、稳定性、制动性能等进行测试,以评估车辆的安全性能和驾驶性能。
综上所述,汽车工程作为一门综合性的学科,涉及到很多方面的知识和技术。
在车辆的设计、制造、试验等方面,都需要设计师、工程师不断地进行研究和探索,以提高汽车产品的质量和性能,满足人们对交通工具的需求。
车辆工程中的车辆传动系统设计与优化
车辆工程中的车辆传动系统设计与优化在车辆工程领域,车辆传动系统的设计与优化是至关重要的一环。
它直接影响着车辆的性能、燃油经济性、驾驶舒适性以及可靠性。
传动系统就如同车辆的“动力输送带”,将发动机产生的动力有效地传递到车轮,使其能够顺畅行驶。
车辆传动系统的主要组成部分包括离合器、变速器、传动轴、主减速器和差速器等。
离合器的作用是在起步和换挡时,实现发动机与变速器的平稳连接和分离。
变速器则通过不同的挡位组合,改变传动比,以适应不同的行驶条件和需求。
传动轴将变速器输出的动力传递给主减速器,主减速器进一步降低转速、增大扭矩,并通过差速器将动力分配给左右车轮。
在传动系统的设计过程中,首先要考虑的是车辆的使用需求和性能目标。
例如,对于城市通勤车辆,重点可能在于提高燃油经济性和换挡的平顺性;而对于高性能跑车,则更注重动力输出的响应速度和传动效率。
不同类型的车辆,如乘用车、商用车、越野车等,其传动系统的设计也会有很大的差异。
设计时还需要充分考虑发动机的特性。
发动机在不同转速下输出的扭矩和功率是不同的,传动系统的设计要确保在各种工况下,发动机都能在其最佳工作区间运行,以实现最佳的动力性能和燃油经济性。
此外,车辆的整备质量、载重情况、行驶路况等因素也会对传动系统的设计产生影响。
为了实现传动系统的优化,现代车辆工程采用了多种先进的技术和方法。
计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)技术的应用,使得设计人员能够在虚拟环境中对传动系统进行建模、仿真和分析。
通过这些手段,可以预测传动系统在不同工况下的性能表现,如扭矩传递、功率损失、振动噪声等,并据此进行优化设计。
优化传动系统的齿轮参数是提高传动效率和降低噪声的重要途径。
合理选择齿轮的模数、齿数、压力角等参数,可以减小齿轮的啮合损失和振动。
同时,采用先进的制造工艺,提高齿轮的加工精度和表面质量,也有助于改善传动系统的性能。
在变速器的优化方面,不断增加挡位数量是一个重要的发展趋势。
车辆工程论文设计方案怎么写
车辆工程论文设计方案怎么写摘要本文提出了一种新型车辆工程设计方案。
该设计方案利用先进的材料和技术,结合现代设计理念,对车辆的整体结构、动力系统、悬挂系统、安全系统等进行了全面的优化和改进。
通过实验和仿真验证,表明该设计方案在提高车辆性能、降低燃油消耗、增强安全性能等方面具有显著的优势。
该设计方案具有一定的工程应用价值,可以为汽车制造企业和相关研究机构提供参考和借鉴。
关键词:车辆工程;设计方案;结构优化;动力系统;安全系统1. 背景车辆工程是指以汽车为研究对象,开展汽车整车及其部件的设计、开发、制造、测试以及相关技术研究的综合性学科。
在当今社会,汽车已经成为人们生活和工作中不可或缺的交通工具之一,然而,随着汽车数量的不断增加,车辆工程也面临着诸多挑战。
为了提高车辆性能、降低燃油消耗、增强安全性能,需要不断改进和优化车辆的整体结构、动力系统、悬挂系统、安全系统等方面。
2. 文献综述在过去的几十年里,许多学者对车辆工程的各个方面进行了深入的研究。
其中,有关车辆结构优化的研究成果表明,通过采用新型材料和加强设计,可以显著提高车辆的刚度和强度,从而提高车辆的整体性能。
在动力系统方面,许多学者提出了各种新型的动力系统方案,如混合动力、电动车等,这些方案具有更高的能源利用率和更低的排放。
此外,在悬挂系统和安全系统方面,也有许多相关研究成果,表明改进和优化这些系统可以显著提高车辆的行驶稳定性和安全性能。
3. 设计方案基于现有文献综述的结果,本文提出了一种新型的车辆工程设计方案。
该设计方案主要包括以下几个方面:3.1 车辆结构优化针对车辆的整体结构,本设计方案采用了先进的材料和加强设计,对车身、底盘、门梁等重点部位进行了优化,提高了车辆的整体刚度和强度。
3.2 动力系统优化本设计方案采用了混合动力系统,集电动、油电混合、内燃机等多种动力形式于一体,使车辆在不同工况下都能达到最佳的能源利用率和低排放。
3.3 悬挂系统优化在悬挂系统方面,本设计方案采用了主动悬挂技术,通过传感器实时感知路面状况,对悬挂系统进行动态调整,以提高车辆的行驶稳定性和舒适性。
车辆工程中的动力系统设计与优化研究
车辆工程中的动力系统设计与优化研究在车辆工程中,动力系统的设计和优化研究是非常重要的一项工作。
动力系统是指车辆的发动机、传动系统和驱动轮等部件的集合,它直接关系到车辆的性能、燃油经济性、排放标准以及驾驶舒适性等方面。
本文将对车辆工程中的动力系统设计和优化研究进行详细探讨。
首先,动力系统的设计是车辆工程中的核心任务之一。
设计一个合理的动力系统需要考虑许多因素,如车辆类型、用途、性能要求、市场需求等。
通过合理选择发动机和传动系统的匹配方式,可以实现最佳的动力输出效果。
同时,还需要考虑动力系统的重量、体积、材料成本、制造工艺等因素,以达到整车工程的综合优化目标。
其次,在动力系统设计过程中,需要考虑动力系统的热管理问题。
动力系统工作时会产生大量的热量,如果不能有效地将热量散出,就会导致发动机过热,甚至引起严重的故障。
因此,需要对动力系统进行热量计算和流体流动分析,设计合理的冷却系统,以确保动力系统的稳定运行。
另外,动力系统的优化研究也是车辆工程中的重要任务之一。
通过对动力系统的优化设计,可以提高车辆的燃油经济性、降低排放量、增加驾驶舒适性等方面的性能。
例如,可以通过改进发动机的点火系统、燃油喷射系统以及优化传动系统的齿轮比等措施,减少能量损失,提高动力系统的效率。
此外,随着环保意识的增强,动力系统的优化研究还需要关注环境保护问题。
通过采用先进的排放控制技术,如三元催化剂、颗粒捕集器等,可以降低车辆的排放标准,减少对环境的污染。
同时,还可以探索新能源技术在车辆动力系统中的应用,如混合动力、电动汽车等,以实现更加清洁和可持续的汽车动力系统。
在动力系统设计和优化研究中,还需要考虑到整车系统的相互作用。
动力系统的设计必须与底盘、悬挂系统、车身结构等部件进行全面的协调,以确保整个车辆的动力性、操控性和安全性。
因此,动力系统设计的优化也需要与其他相关领域的工程师密切合作,形成多学科的综合优化。
最后,动力系统的设计和优化研究也需要结合仿真和测试手段进行验证和验证。
论汽车工程中的结构优化设计与实现
论汽车工程中的结构优化设计与实现随着科技的不断发展,汽车工业也在逐步地向高端化、智能化、环保化的方向发展。
随之而来的是汽车结构的优化设计,目的是提高汽车的安全性、舒适性、能源利用率等方面的性能,以满足消费者对汽车产品的需求。
本文将从汽车工程的角度出发,探讨结构优化设计在汽车工业中的重要性和实现方法。
一、结构优化设计在汽车工业中的重要性汽车作为一种高科技产品,其性能不仅取决于发动机、悬挂系统等核心部件的质量,也与汽车的整体结构有着密不可分的关系。
如何让汽车在保证安全、舒适、性能等多方面需求的同时,尽可能地减少燃油消耗和碳排放,则成为了当下汽车工程领域面临的一个重要课题。
结构优化设计在这个过程中扮演了至关重要的角色。
首先,结构优化设计可以帮助车辆实现轻量化。
汽车的整体重量不仅影响燃油消耗,还可能对车辆的操控性、稳定性等方面产生负面影响。
轻量化是提高汽车能源利用率的重要手段之一,而结构优化设计则可以帮助工程师找出重量过大、结构不合理的部分,进行有针对性的优化设计,从而实现轻量化的目标。
其次,结构优化设计可以提高汽车的安全性能。
汽车在行驶过程中,会面临着各种各样的安全隐患,如碰撞、侧翻等。
而结构优化设计可以在车辆受到冲击时,通过合理的设计和结构布局,将冲击力量分散、缓冲,从而减少车辆的损坏程度并保护乘客的安全。
最后,结构优化设计可以提高汽车的舒适性和性能表现。
车辆的震动、噪音、操控性等方面的性能,都与车辆的结构紧密相关。
通过结构优化设计,可以有效地提高车辆的舒适性和性能表现,不仅让车辆驾乘体验更加舒适、平稳,同时也提高了车辆的市场竞争力。
二、结构优化设计的实现方法结构优化设计具有复杂性和耗时性,需要借助大量的计算分析和试验验证。
下面我们将从结构分析、拓扑优化、有限元分析、材料选型等方面,详细讨论结构优化设计的实现方法。
1. 结构分析——找出设计问题结构分析是结构优化设计的基础,其目的是从设计中找出存在的问题。
车身优化设计与汽车工程研究
车身优化设计与汽车工程研究随着汽车产业的发展,车身优化设计成为了越来越受到重视的一个方向。
汽车工程研究中,车身设计是一个最为关键的环节,直接影响着汽车的性能和外观。
如何合理优化车身设计,成为了汽车企业面临的一个重要课题。
一、车身优化设计的背景车身是汽车最外层、最为显著的部分,直接与外界环境接触。
汽车的车身设计不仅要考虑美观度,还要考虑与驾驶员、乘客舒适性、安全性等因素的结合。
同时,为了实现排放和燃油效率的优化,引入轻量化概念成为了车身优化设计的重点内容。
二、轻量化是车身设计的主要趋势轻量化是一种新兴的汽车技术,指通过优化车身结构和材料选择等手段减轻汽车车身重量,既能提升车身强度、刚度和安全性能,又有助于提高汽车燃油经济性、降低空气阻力和排放等环境污染。
轻量化技术的引入不仅是为了达到节能环保的目的,更是为了让汽车行业更为可持续发展。
三、车身结构的优化车身结构是影响车身刚性和安全性的重要因素。
在车身优化设计的过程中,需要对车身结构进行优化,提高车身的强度和刚性,同时降低车身的重量。
车身结构的优化主要包括材料选择、结构设计和加工工艺等方面,以满足车身的强度、刚性和重量等方面的要求。
四、空气动力学的优化空气动力学是汽车性能关键因素之一,能否对车身设计达到良好的空气动力学效果,对汽车的性能和燃油经济性有着重要的影响。
在车身优化设计中,应该采用流线型设计,减小车身面积和车身阻力,降低风噪声,同时提高车身稳定性和安全性能。
五、智能化技术在车身优化设计中的应用随着智能化技术的飞速发展,智能化技术在车身优化设计中的应用也越来越广泛。
智能化技术可以实现车身材料及安全防护技术的发展,从消除障碍、预测碰撞等方面来推进车身设计的安全性和人性化设计。
随着激光、雷达、红外等传感器的不断普及,更多的汽车相继拥有了智能驾驶和自动化功能,进一步推动了车身设计的智能化和人性化。
总之,车身优化设计是汽车工程研究不可或缺的一个方向,它既直接关乎着汽车性能和驾驶安全,也和环保节能、轻量化、智能化等方面有着密切的联系。
车辆工程专业论文
车辆工程专业论文1. 简介车辆工程是机械工程的一个分支,专注于设计、制造、调试和维护各种类型的交通工具。
这些交通工具包括汽车、摩托车、自行车、火车、飞机等。
随着社会的进步和发展,车辆工程在交通运输和物流领域起着重要作用。
这篇论文将着重讨论车辆工程的关键领域和挑战。
2. 车辆工程的关键领域2.1 汽车设计与制造汽车设计与制造是车辆工程的核心领域。
随着技术的不断进步,汽车制造变得更加智能化和高效化。
这一领域的重点包括汽车的造型设计、车身结构设计、底盘设计以及动力系统的设计等。
在此基础上,汽车制造包括汽车组装、零部件制造、质量控制、制造流程优化等方面。
2.2 车辆动力系统车辆动力系统涉及到汽车内燃机、电动机和混合动力系统等。
随着环保意识的增强,研究和开发绿色能源替代传统燃料成为重要议题。
此外,提高动力系统的效率和减少能量损耗也是关注焦点。
现代车辆动力系统还需考虑自动驾驶技术和智能交通系统的集成。
2.3 汽车电子技术汽车电子技术在车辆工程中发挥着重要作用。
现代汽车配备了大量的电子设备,包括车载计算机、导航系统、驾驶辅助系统、车联网等。
这些技术提升了驾驶体验、安全性和舒适度。
同时,汽车电子技术也面临着网络安全和数据隐私的挑战。
2.4 车辆安全性与 passeng费用车辆安全性一直是车辆工程的关注焦点。
减少事故发生率,保护驾驶员和乘客的生命安全是车辆设计的重要目标。
通过改进车辆结构、应用先进的安全系统和开发智能驾驶技术,可以提高车辆的安全性。
此外,减少车辆使用过程中的维护成本和燃料费用也是挑战。
3. 车辆工程的挑战3.1 环境问题随着全球对环境保护的关注增加,车辆工程面临压力。
尾气排放和噪音污染是主要的环境问题。
需要持续研发低排放、高效能发动机和更环保燃料以减少尾气排放。
同时,通过使用高效隔音材料和设计减噪技术,降低汽车噪音对环境和人体健康的影响。
3.2 新能源和可持续发展随着有限资源的耗尽和全球变暖的威胁,寻找新能源和可持续发展成为车辆工程的重要任务。
汽车工程中的车身设计优化研究
汽车工程中的车身设计优化研究近年来,随着汽车的普及,车辆的外观设计逐渐成为消费者购车的重要考虑因素之一。
而在汽车工程中,车身设计则起着至关重要的作用。
车身设计的好坏关系到汽车的空气动力学性能、稳定性、安全性以及舒适度等多个方面。
因此,对车身设计进行优化研究,可以提高汽车的整体性能,为汽车工程的发展带来更大的壮大。
一、汽车车身设计的基本要求在进行汽车车身设计时,需要根据汽车的使用需求,制定一系列的基本要求。
其中,主要包括以下几个方面:1. 细节设计要精致汽车的外观设计需要表达汽车生产商所要传达的理念和品牌形象,因此需要设计出既符合消费者审美,又有独特个性的外观。
同时,要注重车身整体比例的协调和细节的精致,使车辆外观更加具有吸引力和辨识度。
2. 空气动力学要优良汽车行驶过程中,其所受的空气阻力对汽车的性能以及油耗等都会产生影响。
因此,在车身设计过程中,需要注重优化汽车的空气动力学性能,减小车辆受到的气流阻力,提高车辆的动力性能。
3. 安全性能要保障汽车行驶过程中往往会受到外界因素的干扰,因此,车体的强度以及安全气囊的设计等都需要充分考虑,保障车辆在行驶过程中的安全性能。
4. 舒适性要有保证车身底盘的悬挂系统、座椅的设计等都会影响到车内乘坐者的舒适感,因此在车身设计过程中需要注重舒适性因素,提高车内乘坐的舒适度和驾驶体验。
二、汽车车身设计的优化研究为了满足消费者的需求和提高汽车整体性能,需要对车身设计进行优化研究。
优化研究主要分为以下几个方面:1. 细节设计的优化在车身细节设计方面,需要充分考虑消费者的审美需求,进行精致、个性化的设计,提高汽车的辨识度和品牌价值。
同时,应结合空气动力学性能等因素,优化车身设计,使车辆在行驶过程中的空气阻力最小化。
2. 空气动力学性能的优化针对汽车的空气动力学性能进行优化是车身设计的关键之一。
通过在车身的流线型设计、底盘悬挂系统等方面进行优化,可以减小汽车的空气阻力,提高汽车的动力性能和油耗效率。
大学生方程式赛车气动性优化设计毕设论文
河北工业大学毕业论文作者:学号:110322学院:系(专业):车辆工程题目:大学生方程式赛车气动性优化设计指导者:讲师(姓名) (专业技术职务)评阅者:(姓名) (专业技术职务)2015年 05月 21 日目录1.绪论 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2车身气动性研究现状 (2)1.3研究内容 (3)1.3.1 使用UG对车身进行建模 (5)1.3.2 前期处理 (6)1.3.3 边界条件设定 (6)1.3.4 FLUENT计算结果 (6)2.赛车空气动力学特性 (6)2.1负升力产生原理 (8)2.2空气动力学附加装置 (8)2.2.1前负升力翼 (9)2.2.2后负升力翼 (10)3 空气动力组件与车身的CAD初步模型................... 错误!未定义书签。
4 空气动力组件与车身的前期处理 (13)4.1 模型检查 (15)4.2 设置网格参数 (16)4.3 网格划分并检查质量 (17)5 空气动力组件与车身的流体分析 (17)5.1边界条件 (18)5.2 外流场分析 (19)结论 (24)参考文献 (24)致谢 (27)1. 绪论1.1课题研究的背景及意义车身流体力学是车体与周围空气相对运动的研究时产生的相互作用和运动。
气动性的优劣直接影响汽车上的经济性,动力性能,乘坐舒适性和操纵稳定性。
汽车气动性的优化设计是目前汽车车身设计的一个重要方向,这直接影响的汽车的性能。
大学方程式赛车的研究,国内车队,空已经有了一定的研究基础,气动性的优化设计已经被各个车队所重视。
在日后更高规格的比赛中气动性的优化设计已经成了必不可少的一部分,大学方程式是一场内场场地比赛,其对轮胎和场地的要求较高,在比赛的第一部分要求讲解赛车的设计理念与过程,并展示仿真分析;在比赛的第二部分就是要展示汽车的整体性能在赛制要求下以最快的速度完成比赛,方程式赛车为了跑的更快展示更大的功率就要以牺牲车重为代价,这是增加空气动力学套件就可以解决车重过轻的问题。
汽车工程的设计与性能优化
汽车工程的设计与性能优化随着科技的不断发展,汽车工程的设计与性能优化变得越来越重要。
汽车作为现代交通工具的代表,不仅要满足基本的交通需求,还要具备出色的性能表现和高度的安全性能。
在设计和优化汽车工程时,需要考虑到诸多因素,如车身结构、动力系统、悬挂系统等。
本文将就汽车工程的设计与性能优化进行深入探讨。
在汽车工程中,车身结构是至关重要的一部分。
优秀的车身结构设计可以提高车辆的稳定性、降低噪音、提高行驶舒适度及安全性能。
车身结构的优化需要考虑到材料的选择、刚度的平衡以及防护结构的设计。
举例来说,采用轻量化的材料可以降低整车质量,提高燃油效率和操控性能。
而合理的车身结构布局和设计可以提高车辆的刚度,减少车身的变形,提高行驶的稳定性和安全性。
另外,动力系统也是汽车工程设计和性能优化的重要方面。
动力系统包括发动机、传动系统等。
发动机是车辆的心脏,其性能直接影响到整车的动力性能和燃油效率。
优化发动机的设计可以提高功率输出和燃油经济性。
例如,采用先进的燃烧技术,如直喷技术和涡轮增压技术,可以提高燃烧效率,减少尾气排放。
传动系统的设计也是至关重要的,它将发动机输出的动力传输到车轮,直接影响车辆的加速性能和燃油经济性。
现代汽车广泛使用的自动变速器采用了电控技术,可以实现自动换挡和提升换挡的平顺性和效率。
悬挂系统是影响汽车行驶稳定性和舒适性的重要组成部分,也是汽车工程设计和性能优化的重点。
悬挂系统的设计需要考虑到悬挂刚度、减震器的选用、轮胎的参数等方面。
良好的悬挂系统可以提高车辆在复杂路况下的稳定性和舒适性。
举例来说,采用可调节悬挂系统可以根据路况和驾驶者的需求自动调节悬挂刚度,提高车辆的悬挂性能。
此外,安全性能是汽车工程设计和性能优化不可忽视的重要方面。
汽车工程的设计必须符合严格的安全标准,保障驾驶者和乘客的安全。
设计合理的车身结构和以人为本的安全气囊系统可以有效减少碰撞时的伤害。
而安全辅助系统,如自适应巡航控制、碰撞预警系统等,可以提供驾驶辅助和意外预警功能,提高驾驶的安全性。
汽车毕业设计论文(一)2024
汽车毕业设计论文(一)引言概述:本文旨在探讨汽车毕业设计的相关内容,通过对汽车设计的研究和分析,为毕业设计项目提供指导和建议。
本文将从汽车设计的背景和意义、设计要素、设计方法、实践经验和创新趋势等五个大点进行阐述。
正文内容:1. 汽车设计的背景和意义- 汽车设计在现代社会中的重要性- 汽车设计对于提升驾驶体验的影响- 汽车设计对于节能环保的意义2. 汽车设计的要素- 外观设计:包括车身形态、车窗设计、车灯设计等- 内部空间设计:车厢布局、人机工程学考虑等- 功能设计:操控系统、安全系统设计等- 材料选择:轻量化材料的应用、材料的可持续性等- 车辆性能设计:动力系统、悬挂系统等3. 汽车设计的方法- 设计流程:包括需求概念化、初步设计、详细设计等- 三维造型技术的应用:CAD软件的使用、虚拟样车的设计和评估等- 人机工程学方法的应用:人体工学分析、人机界面设计等- 实用性与美观性的平衡:如何在保证功能的前提下提高汽车的外观吸引力等4. 汽车设计的实践经验- 汽车设计案例分析:对一些成功的汽车设计进行评估和总结- 用户体验研究:通过调查和用户反馈来改进汽车设计- 汽车原型制作:通过制作和测试汽车原型来优化和改善设计- 汽车安全评估:对汽车设计的安全性进行评估和验证5. 汽车设计的创新趋势- 新能源汽车设计:电动汽车、混合动力汽车的设计和研发 - 智能汽车设计:无人驾驶技术、车载信息娱乐系统等- 可持续发展设计:环境友好材料的应用、绿色制造等总结:通过对汽车毕业设计的阐述,我们可以看到汽车设计在现代社会中的重要性和影响力。
了解汽车设计的背景和意义,掌握汽车设计的要素、方法和实践经验,以及关注汽车设计的创新趋势,将有助于毕业设计项目的成功实施。
不断学习和关注汽车设计的最新动态,将有助于毕业生在汽车设计领域取得更好的成就。
汽车工程中的车身设计优化方法研究
汽车工程中的车身设计优化方法研究第一章:引言在汽车工程中,车身设计是整个设计过程中最为重要的部分之一。
汽车车身设计对车辆的外观、空气动力学特性、车内空间等方面起着决定性的作用。
目前,随着科技的发展和市场需求的不断变化,汽车设计要求越来越高,为了适应市场的需求,车身设计和优化方法也在不断地更新和提升。
本文将从车身设计的角度出发,探讨汽车工程中的车身设计优化方法。
第二章:汽车空气动力学汽车的空气动力学是指受空气状况所影响的汽车结构、车身及其空气动力学性能以及相关装置等。
在汽车空气动力学设计中,尽量减小气动阻力是一项十分重要的任务,因为气动阻力直接影响车辆的燃油消耗和行驶性能。
汽车制造商通过对车身设计的优化来减小气动阻力。
其中,减小车身前部和侧部的气动阻力系数最重要,因为车头和侧面是车子前进时首先面临风阻力的区域。
为了减小气动阻力,车身设计中的一些关键因素包括车头和车顶的高度、前差和后差的长度和形状、车颜的倾斜度以及车顶和尾部的偏差角度等。
通过这些因素的调整,设计师可以优化车辆的气动特性,减少气动阻力,进而提高车辆的燃油效率和行驶性能。
第三章:车身结构设计车身结构是汽车工程中最为基础的设计部分。
经过多年的发展,流行的车身结构目前可以分为三种类型,分别是钢框架、铝框架和碳纤维框架。
其中,碳纤维框架结构可以显著降低车重,提高行驶性能,但这种设计仍然较为昂贵。
大部分汽车车身结构采用钢制结构,因为钢是一种廉价、强度高且易于加工的材料,可以提供更好的防护和隔音性能。
钢制车身结构的设计过程中需要根据车辆的类型、使用环境和市场需求等因素进行不同的选择和调整。
例如,越野车辆需要设计更加坚固的车身结构,以保证在极端的路况下仍然能够保持良好的行驶性能。
第四章:车身轻量化设计车身轻量化设计是汽车制造商在设计新车时的一个重要方向。
它通过采用轻量化的材料、减少车身构件的数量和大小等措施来降低车身重量,从而提高车辆的燃油效率、提高行驶性能和降低气排放。
车辆工程本科毕业设计论文:重型汽车双前桥转向系统优化设计
哈尔滨工业大学本科毕业论文(设计)东风DFL1310载重车双前桥转向系统优化设计摘要汽车的双前转向桥转向轮产生异常磨损是较普遍的现象,本文以某型号的双前轴转向载货汽车技术参数作为研究对象,进行转向系统结构参数的优化,从而减少轮胎磨损。
首先根据该车型底盘改装手册中参数用CATIA建立三维运动模型,从而加深自己对该车型转向系统的理解并以此作为后续数学分析与建模的依据;接着通过运用数学知识从整体考虑双前桥系统转向机构,建立了参数化的汽车双前桥转向系统数学模型;然后运用MATLAB软件将数学模型进行编程并建立总体的优化目标函数以进行运算,最终得到了双前桥转向系统部分结构的优化参数,接着通过编写程序对优化后一轴及二轴内外轮转向半径与理论值进行对比分析,得出优化取得较好结果的结论;最后依据CATIA建立的三维模型用CAD绘制出二维工程图纸。
关键词:双前桥转向系统,CATIA三维建模,克曼原理,MATLAB优化仿真- I -哈尔滨工业大学本科毕业论文(设计)The double front axle of Dongfeng trucksteering System optimization designAbstractAuto double front axle steering knuckle steering wheel to generate abnormal wear is a more common phenomenon,this paper to a certain type of double front axle steering truck technology parameters as the research object,to the optimization of the structure parameters of the system,to reduce tyre wear.According to the vehicle chassis modification manual parameters to establish three-dimensional model with CATIA,so as to deepen their understanding of the vehicle steering system as the analysis and modeling of subsequent mathematical basis;then through the double front axle system using mathematical knowledge from the overall consideration of the steering mechanism,establish the double front axle steering system parametric mathematical model;then use the mathematical model with MATLAB software programming and the optimization objective function to establish the overall operation,finally got the optimized parameters of dual front axle steering system parts of the structure,and then through the preparation process of the optimized one axis and two axis wheel steering radius were compared with the theoretical value analysis,obtains success;finally,based on the 3D CATIA model established by CAD to draw the 2D engineering drawings.Key Words:Double front axle steering system,CATIA modeling,Ackerman principle,MATLAB simulation and optimization- II -哈尔滨工业大学本科毕业论文(设计)目录摘要 (I)Abstract (II)第 1 章绪论 (1)1.1 本课题研究目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状概述 (2)1.3 本课题研究内容及技术方案 (3)1.4 本设计的特色 (4)第 2 章双前桥转向系统理论 (5)2.1 双前桥转向系统理论 (5)2.1.1 转向系统设计的基本要求 (5)2.1.2 双前桥转向系统结构 (6)2.1.3 两轴汽车转向时理想的内、外前轮转角关系 (7)2.1.4 双前轴转向汽车转向时的理想的同侧车轮转角关系 (8)2.2 本章小结 (10)第 3 章双前桥转向系统CATIA 运动模型 (11)3.1 CATIA软件介绍 (11)3.2 建立双前桥转向系统零部件三维模型 (12)3.2.1 建立一桥横梁三维数模 (12)3.2.2 建立一桥左、右转向节三维数模 (12)3.2.3 建立一桥转向节臂三维数模 (14)3.2.4 建立一桥左右转向梯形臂三维数模 (14)3.2.5 建立拉杆球头总成三维数模 (15)3.2.6 建立拉杆卡箍三维数模 (15)3.2.7 建立拉杆体三维数模 (16)3.2.8 建立转向器三维数模 (16)3.2.9 建立部分车架三维数模 (17)3.3 建立双前桥转向系统三维装配模型 (17)3.4 本章小结 (19)第 4 章双前桥转向系统的优化 (20)4.1 MATLAB软件介绍 (20)4.2 基于MATLAB的双前桥转向汽车转向机构运动模型 (20)- III -哈尔滨工业大学本科毕业论文(设计)4.2.1 双前桥转向理论 (20)4.2.2 双前桥转向系统数学模型的建立 (22)4.2.3 第一轴转向垂臂机构数学模型 (22)4.2.4 第二轴转向垂臂机构数学模型 (24)4.2.5 摇臂机构总模型 (24)4.2.6 梯形机构模型 (25)4.2.7 建立优化目标函数 (26)4.3 用Matlab进行仿真 (26)4.3.1 编写Matlab仿真程序 (26)4.3.2 编写Matlab调用程序 (28)4.3.3 用Matlab进行优化 (28)4.3.4 对优化结果进行仿真检验 (29)4.4 本章小结 (32)第 5 章平面二维图纸的绘制 (33)5.1 CAD软件简介 (33)5.2 绘制CAD工程图纸 (33)5.3 本章小结 (34)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)- IV -哈尔滨工业大学本科毕业论文(设计)第1章绪论1.1本课题研究目的和意义当今社会,国家的经济飞速发展,人们生活水平越来越高出行也越来越离不开汽车。
汽车车身结构设计与优化
汽车车身结构设计与优化摘要:随着汽车工业的不断发展,汽车的设计和制造技术也在不断地创新和改进。
汽车车身结构作为汽车的重要组成部分,其设计和优化对于汽车的性能、安全性、舒适性等方面都具有重要的影响。
本文将介绍汽车车身结构的设计和优化方案,分析不同材料和工艺对车身结构性能的影响,并探讨未来汽车车身结构设计和优化的发展方向。
关键词:汽车、车身结构、设计、优化1.引言汽车车身结构是汽车的重要组成部分之一,其设计和优化对于汽车的性能、安全性、舒适性等方面都具有重要的影响。
随着汽车工业的不断发展,车身结构的设计和优化技术也在不断地创新和改进。
本文将介绍汽车车身结构的设计和优化方案,分析不同材料和工艺对车身结构性能的影响,并探讨未来汽车车身结构设计和优化的发展方向。
2.汽车车身结构的设计汽车车身结构的设计是汽车工程中的一个重要研究方向。
汽车车身结构的设计和优化需要考虑到多个方面的因素,包括车身的重量、强度、刚度、稳定性、空气动力学性能、减震性能等。
为了满足这些要求,汽车车身结构的设计和优化需要采用不同的材料和工艺,并结合多种分析和测试手段进行评估和验证。
2.1材料选择汽车车身结构的材料选择对于车身结构的性能具有重要的影响。
目前汽车车身结构主要采用的材料包括钢材、铝合金、碳纤维复合材料等。
其中,钢材具有重量轻、强度高、成本低等优点,但缺点是刚度较差,不适用于高性能车型的车身结构设计。
铝合金具有重量轻、强度高、刚度好、耐腐蚀性好等优点,但成本较高,不适用于大众化车型的车身结构设计。
碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、刚度好、空气动力学性能好等优点,但成本较高,不适用于大规模应用。
因此,汽车车身结构的材料选择需要根据不同的车型和应用需求进行综合评估和比较。
对于高性能车型,可以采用钢材和铝合金的复合结构,既能保证车身的强度和刚度,又能控制车身的重量。
对于大众化车型,可以采用高强度钢材或铝合金的结构,既能满足车身的性能要求,又能保证成本的控制。
汽车方面的毕业论文范文
汽车方面的毕业论文题目:混合动力汽车动力系统的优化设计研究摘要随着全球对节能减排的要求日益提高,混合动力汽车作为传统汽车向新能源汽车过渡的关键阶段,其动力系统的优化设计成为重中之重。
本文深入探讨了混合动力汽车动力系统的优化设计方法,着重分析了电池技术、电机技术以及能量管理策略等关键技术领域。
通过引入计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)软件,并结合智能优化算法,本文提出了系统化的优化设计流程,涵盖需求分析、方案设计、仿真评估、优化迭代、实验验证以及总结反馈等环节。
同时,本文还以某款具有代表性的混合动力车型为例,详细阐述了优化设计的实施过程,充分展示了优化设计方案在提升动力系统性能、燃油经济性以及排放水平等方面的卓越成效。
此外,本文还深入剖析了混合动力汽车动力系统优化设计所面临的挑战,并针对性地提出了一系列解决方案,包括加大研发投入、深化产学研合作、完善供应链管理体系、密切关注市场动态和用户需求以及加强人才培养等。
展望未来,随着集成化、智能化的不断推进,以及电池和电机技术的持续革新,混合动力汽车动力系统将愈发高效、环保且智能,为推动全球汽车产业的绿色转型提供坚实支撑。
关键词:混合动力汽车;动力系统;优化设计;电池技术;电机技术;能量管理策略;环保节能;智能化发展目录摘要 (1)第一章引言 (3)1.1 混合动力汽车的发展现状 (3)1.2 动力系统优化的重要性 (4)1.3 研究目的和意义 (5)第二章混合动力汽车技术基础 (7)2.1 混合动力汽车的基本原理 (7)2.2 混合动力汽车的分类 (8)2.3 关键技术分析 (9)第三章动力系统优化设计方法 (11)3.1 优化设计流程 (11)3.2 优化技术手段 (13)第四章优化设计案例分析 (14)4.1 案例选择与背景介绍 (14)4.2 优化设计实施过程 (15)4.3 优化效果评估与分析 (16)第五章动力系统优化设计的挑战与展望 (17)5.1 面临的主要挑战 (17)5.2 解决方案与建议 (17)5.3 未来发展趋势预测 (18)第一章引言1.1 混合动力汽车的发展现状随着全球环保意识的日益增强和能源紧缺问题的凸显,混合动力汽车以其独特的节能和环保优势,正逐渐成为国际汽车市场的新宠。
车辆工程毕业设计(论文)hqj500型节油车车架优化设计【全套图纸】
摘要面对国际国内能源的减缩,节能减排已经成为汽车业所面临的主题。
节能环保具有现实意义和深远意义。
车架是汽车的重要组成部分,承受车上装置和来自地面的交变作用力,需要满足一定的刚度和强度。
由HONDA公司发起的节能竞技大赛将会促进更加节能减排的汽车的问世。
汽车节能可以通过很多渠道做到,本设计主要从车辆的轻量化角度出发,通过减少车架质量,从而在满足车架刚度的强度的条件下来进一步减少节油车整车质量。
本设计对整车做了整体总布置,确定了重心的位置。
而且通过PRO/E软件设计出了三个不同结构的模型,然后将三个车架模型转换成工程图。
最后通过ANSYS软件多车架进行进一步的有限元分析,其中包括静力结构分析,模态分析,和基于实际情况的有限元优化设计。
由于车架结构的复杂性,通过有限元软件不但可以减少繁重的计算量,而且可以有效提高计算精度。
通过静力结构可以更为直观的反映出车架受的最大应力和变形,同时便于三种车架比较。
通过模态分析可以看出车架的动态特性,看其是否在发动机怠速状态下与发动机发生共振,应该避免共振。
车架优化设计原则上是以梁段横截面的高、宽和壁厚为设计变量(DV),以总应力和位移为状态变量(SV),以车架总重量为目标函数的设计过程。
但基于实际,本优化设计是在选出最好的车架模型的基础之上通过加减不同的梁,变换在不同处的梁截面,从而达到对车架优化的目的,进一步实现整车的轻量化而使得节能车更节能、更环保。
关键词:节能车;车架;轻量化;三维建模;静力分析;模态分析;优化设计ABSTRACTFacing the reduce of resource in our country or in the whole world, saving resource and protecting the environment are becoming more and more important nowadays. They have direct and huge meanings .The frame plays an important part in the car.It bends changing machanics from the car and ground, and should satisfied some strength. The composition which is put out by the HONDA Corporation would make more economical car be possible. We have many ways ,but my design is to try to make the frame much lighter. By doing this we can get the frame which meet our requiry. My design do the work that make the car’s components be in its really destination and make sure the location of its gravity. I have made three modes by PRO/E software and changed they into engineering paintings. At last I try to test by software—ANSYS,including statical analysis and motal analysis and getting better results by compariment .because of the frame’s not simpty, analysising by the sortware is more convinent and we can get more accute resaunts. By statical analysis we can get directly pictures of the whole machanic and the leave of the move from is original position. By motal analysis we can diagnose that if the frame will shock with the engine at the same pace. We should get the best resaunts by regarding the width and height in the cut face as the DV, by regarding the whole strength and the leave move from its original location as its SV, by regarding the gravity as its objective function. After thinking the reality, based on finding the best modes, I change different size of different beams so that we can get the best resaunts . Finally will get the most economical frame. It will make the economical car much better in realm of economy and will be good for our environment.Key words:Fuel Efficient Veicle; Frame; Lightweight; Statical Analysis; Motal Analysis ;Optimizasion Design目录摘要 (I)Abstract ...............................................................................................I I 第 1章绪论 .. (1)1.1节油车的研究背景 (1)1.2 HONDA节能竞技大赛的规则简介 (2)1.3节能赛车的节能技术简介 (3)1.4节能赛车的车架简介 (4)1.5节能赛车车架的研究的目的和意义 (6)1.6 HQJ-500型节油车车架研究的基本内容及技术路线 (7)第2 章 HQJ-500型车架结构设计与总体布局 (8)2.1节油车车架选用材料 (8)2.2节油车车架结构设计 (8)2.3节油车总体布局 (8)2.4节油车整体质心位置的确定 (10)2.5本章小结 (15)第 3 章基于PRO/E的模型的构建 (15)3.1 Pro/E软件简介 (15)3.2车架三维模型的构建 (15)3.2.1节油车车架方案一模型 (16)3.2.2节油车车架方案二模型 (20)3.2.3 节油车车架方案三模型 (23)3.3本章小结 (26)第 4 章有限元分析与优化设计 (27)4.1有限元分析的简介 (27)4.1.1 有限元法及分析过程简介 (27)4.1.2 ANSYS软件简介 (30)4.2 基于对该车车架分析的软件预设置 (32)4.2.1 PRO/E和ANSYS接口的创建 (32)4.2.2 设置内存与选求解器 (34)4.3 节油车车架的结构静力分析 (38)4.3.1 ANSYS参数的定义 (38)4.3.2网格的划分 (38)4.3.3 施加约束和载荷 (39)4.3.4车架的结构静力分析 (44)4.3.5车架静力分析的对比及阶段性结论 (50)4.4 基于实际的节油车车架优化设计 (50)4.4.1优化设计的基本概念 (50)4.4.2基于实际的车架结构的优化设计 (51)4.4.3车架优化设计的阶段性结论 (53)4.5 车架的模态分析 (53)4.5.1有限元模态分析简介 (53)4.5.2优化后车架的模态分析 (53)4.5.3优化后车架模态分析的结论 (57)4.6本章小结 (57)结论 (58)参考文献 (59)致谢 (61)附录 (63)附录A (63)附录B (68)第1章绪论1.1 节油车的研究背景全套图纸,加153893706节能与环保是当今世界的重要课题。
车辆工程论文设计方案范文
车辆工程论文设计方案范文摘要:在当今社会,车辆已成为人们生活中不可或缺的重要交通工具。
而随着车辆数量的不断增加,对燃油经济性的要求也日益提高。
本文基于车辆动力系统,针对燃油经济性进行改进设计,并对设计方案进行详细的分析和论证。
1.引言随着社会的不断发展,汽车已成为人们生活中不可或缺的交通工具。
然而,汽车尾气排放带来的环境问题以及石油资源的日益枯竭,使得对汽车的燃油经济性提出了更高的要求。
因此,针对车辆动力系统的设计和改进,以提高燃油经济性,具有重要的研究意义和实际价值。
2.相关工作在车辆工程领域,燃油经济性的改进一直是一个热门的研究课题。
已有许多学者对车辆动力系统进行了优化设计,以提高其燃油经济性。
常见的改进方法包括:提高发动机热效率、降低空气阻力、优化传动系统、采用轻量化材料等。
3.研究目标本研究旨在针对车辆动力系统进行设计改进,以提高燃油经济性。
具体目标包括:提高发动机热效率、降低空气阻力、优化传动系统等,最终实现车辆燃油经济性的显著提升。
4.设计方案4.1 提高发动机热效率发动机是车辆动力系统的核心部件,其热效率的提高对燃油经济性具有重要影响。
为了实现发动机热效率的提高,我们将采用增压技术、缸内直喷技术等先进的燃烧技术,以提高燃烧效率和功率密度。
4.2 降低空气阻力车辆在行驶过程中需要克服空气阻力,对车辆燃油经济性有着直接影响。
为了降低空气阻力,我们将对车辆外形进行优化设计,减小气动阻力系数;同时采用轻量化材料,减轻车辆重量,降低能耗。
4.3 优化传动系统传动系统对车辆燃油经济性也具有重要作用。
我们将采用先进的无级变速技术和双离合器技术,以实现传动系统的高效、平顺和节能。
5.设计方案分析基于以上设计方案,我们进行了详细的分析和论证。
通过模拟仿真和试验验证,我们得出了以下结论:采用增压技术和缸内直喷技术可以有效提高发动机热效率;优化车辆外形和采用轻量化材料可以显著降低空气阻力;应用无级变速技术和双离合器技术可以提高传动系的效率。
汽车工程研究汽车设计与性能优化
汽车工程研究汽车设计与性能优化随着社会的快速发展和人民收入水平的提高,汽车已经成为了人们生活中不可或缺的交通工具之一。
而在汽车工程领域,研究汽车的设计和性能优化对于提高汽车的安全性、舒适性和节能性具有重要意义。
本文将探讨汽车工程领域的汽车设计和性能优化,并就相关的技术和方法进行分析和讨论。
一、汽车设计的要素和步骤在汽车工程中,汽车设计是整个汽车制造过程中至关重要的一环。
它包括了车身、底盘、动力系统、悬挂系统、传动系统等方面的设计。
在汽车设计中,需要考虑的要素包括车辆的外观美观、座舱舒适性、安全性、空气动力学特性等。
而汽车设计的步骤主要包括需求分析、概念设计、详细设计和验证等环节。
需求分析是汽车设计的第一步,需要从用户的角度出发,了解用户对汽车的需求和期望。
在需求分析的基础上,进行概念设计,包括外观设计、座舱布局设计等。
在概念设计基础上,进行详细设计,包括车身结构设计、底盘设计等。
最后,通过模拟、实验等手段对设计方案进行验证,确保设计的可行性和安全性。
二、汽车性能优化的方法和技术汽车性能优化是指通过改善汽车的动力性能、操控性能和燃油经济性,提高汽车的性能和效率。
在汽车性能优化中,常用的方法和技术包括以下几个方面:1. 发动机优化:发动机是汽车性能的核心部件,通过提高发动机的运转效率,可达到提高汽车动力性能和燃油经济性的目的。
常用的发动机优化方法包括改进燃烧过程、提高压缩比、减少内部摩擦等。
2. 液力传动系统优化:液力传动系统是汽车的重要部分,通过改进液力传动系统的结构和控制策略,可以提高汽车的操控性能和燃油经济性。
常用的液力传动系统优化方法包括改进液力变矩器的效率、优化离合器的工作特性等。
3. 悬挂系统优化:悬挂系统是汽车行驶过程中的重要组成部分,通过改进悬挂系统的结构和调节阻尼器等参数,可以提高汽车的操控性能和行驶舒适性。
常用的悬挂系统优化方法包括改进悬挂系统的几何参数、调节阻尼器的特性等。
4. 车身结构优化:通过改进车身结构的材料和结构设计,可以降低车辆的重量、提高车辆的刚度和安全性。
优化设计在汽车行业应用论文
优化在汽车行业的应用周贵富长安大学兴华学院车辆工程0801 西安 710077摘要:安全、舒适、节能、环保是二十一世纪汽车工程领域具有重大意义的研究热点。
本文就上述问题进行了分析讨论。
引言:人们在做一切工作时总希望所选用的方案是一切可能方案中最好的方案,这就是最优化的问题。
优化在个行业的应用极其重要,在当今社会蓬勃发展的汽车领域也不例外。
优化在汽车领域:优化在汽车领域的应用主要体现在设计、生产装配和行车技术的使用上。
下面就这几方面进行浅谈。
一、生产设计生产设计主要有安全性能、行驶稳定性、乘坐的舒适享受以及装配物流等的不断完善。
据世界卫生组织公布的数据显示,目前在导致死亡的各种因素中,车祸排在三大疾病之后成为第四大诱发因素。
如何尽可能地保证并完善是汽车领域永不止步的课题之一,也是汽车设计的首要问题。
安全包括车身设计的安全和人们实用技术的安全。
汽车的安全性是所有消费者购车的首要考虑因素,安全是对汽车操作性能及本身车辆质量的考验,平稳灵活的操控才能提高汽车避免事故的能力。
怎么才能最大化的提高汽车的安全性能。
第一从车身整体结构上分析造型不仅要满足美学角度的标准,还要兼顾对车内外人员的安全考虑。
必须做到质量分布均匀,满足使用的条件下尽可能做到降低车体重心以减小在高速行驶中和转弯时侧翻的可能性。
随着现在高科技的日新月异可以在车身安装防侧翻装置时车体在行驶过程中在一定范围内做到自动调节重心位置防止侧翻。
第二车身的内部结构更是重中之重。
汽车和人体一样一样,需要结实的骨骼和强健的肌肉,以抵抗突发而来的撞击。
如今的汽车无论大小,大多采用了称重式车身设计,丢弃了沉重的钢梁与车壳,不仅车身轻巧省油、提高了车速。
同时通过这种巧妙的设计,一旦发生事故车身会采取溃缩的方式来消解外力,因此有效地降低了所造成的破坏力,安全性大幅度提高。
第三车门的设计。
当遭遇危险,车门或许会成为你的“救命盾牌”,但也很哟有可能成为“死门”。
车门采用一体成型制作,既能保证外观要求,同时受力的门框与其它结构件焊接处不需打磨,能保证焊接强度,比焊接式车门的焊接强度更加稳定,保证车辆发生碰撞后车门不易解题。
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优化设计在汽车中的应用
长安大学汽车学院
车辆工程三班
摘要
20世纪90年代以来,汽车行业的竞争已从单一的性能竞争转向性能、环保、节能等多元综合竞争。
安全、舒适、节能环保是二十一世纪汽车工程领域具有重大意义的研究热点。
随着国内汽车研发水平的提升,优化设计已经逐步应用到整车开发过程当中。
本文结合在整车开发中的优化设计经验,对几种不同的优化设计方法进行简单介绍,从而使大家对优化设计有更直观的认识。
关键词
汽车优化设计实践
目录
一、摘要 (1)
二、现代最优化设计简介 (3)
三、优化设计在汽车设计中的应用 (4)
四、CAE在汽车冲压件生产工艺中的优化应用 (5)
五、优化设计在汽车零部件轻量化中的应用 (6)
六、总结 (6)
一、现代最优化设计简介
1.1最优化设计概念及最优值
最优化设计是在现代计算机广泛应用的基础上发展起来的一项新技术,是根据最优化原理和方法,综合各方面的因索,以人机配合方式或用自动探索的方式,在计算机上进行的半自动或自动设计,以选出在现有工
程条件下的最好设计方案的一种现代设计方法实践证明,最优化设计是保证产品具有优良的性能,减轻自重或体积,降低工程造价的一种有效设计方法,同时也可使设计者从大量繁琐和重复的计算工作中解脱出来,使
之有更多的精力从事创造性的设计,并大大提高设计效率。
最优化设计方法己陆续应用到建筑结构、化工、冶金、铁路、航空、造船、机床、汽车、自动控制系统、电力系统以及电机、电器等工程设计领域,并取得了显著效果。
设计上的“最优值”是指在一定条件(各种设计因素)影响下所能得到的最佳设计值。
最优值是一个相对的概念。
它不同于数学上的极值,但有很多情况下可以用最大值或最小值来表示。
概括起来,最优化设计工作包
括以下两部分内容:(1)将设计问题的物理模型转变为数学模型。
建立
数学模型时要选取设计变量,列出目标函数,给出约束条件。
目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式;(2)采用适当的最优化方法,求解数学模型。
可归结为在给定的条件(例如约束条件)下求目标函数的极值或最优值问题。
1.2设计方法的分类
在工程优化原理和方法的应用领域,主要是优化设计、优化试验和优化控制三个方面。
根据优化问题的不同特征,可有不同的分类方法。
(1)按有无约束分:无约束优化问题和有约束优化问题;
(2)按设计变量的性质分:连续变量、离散变量和带参变量;
(3)按问题的物理结构分:优化控制问题和非优化控制问题;
(4)按模型所包含方程式的特性分:线性规划、非线性规划、二次规划和几何规划等。
(5)按变量的确定性性质分:确定性规划和随机规划。
总之,优化设计作作为一种使用可靠的方法在工程上已经占据了十分重要的地位,起在机械工业领域、数学建模、作为CAD/CAM中资源库的应用十分重要。
二、优化设计在汽车设计中的应用
2.1车架结构优化设计
车架的作用是承受载荷,包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。
根据纵梁的结构特点,车架可以分为周边式、X型式、梯形、脊梁式和综合式几种。
其中梯型车架又称为边梁式车架,是比较常用的一种车架。
本文即以边梁式车架的客车结构为模型。
车架的纵梁结构一方面要保证车架的功能,另一方面还要满足整车总体布局的要求,同时要求形状简单。
纵梁的形状有上翼面是平直的和弯曲的两种:上翼面平直式的车厢地板平整纵梁制造方便;翼面弯曲式纵梁部分区段降低,地板相应高度降低,车辆的稳定性增强。
车架在使用中会受到负载弯曲(Vertical bending),发生非水平扭动(longitudinal torsion)、横向弯曲(lateral bending)、水平菱形扭动(horizontal lozenging),为在确保车架结构稳固的情况下提高车辆的平稳性和路面适应性,设计的时候应尽量达到最优平衡,必须的应用优化设计,其对车架设计与制造的重要性不言而喻。
在对大客车车架进行优化设计时,首先应确定设计变量。
由于车架一般是槽型的,矩形的或者工字形的,优化目的是要减轻车架的质量,所以选择钢的截面形状参数(截面长度、宽度和钢的厚度) 来作为设计变量。
其次是确定目标函数,优化的目的是尽量减少客车底架的质量, 所以对于槽型钢目标函数F =LρT ( H + 2 B) ,对于矩形钢F = LρT (2 H + 2 B) 。
其他的还包括状态变量的确定,即优化过程中的车架结构响应,如应力、变形和车架的最大应力要小于许用应力。
2.2发动机优化设计
发动机设计以结构、热力、燃烧、强度、振动、流体、传热等多个学科为基础,可变因素多,随机性大,是一个可变互耦系统的优化问题。
为了降低汽车的耗油量和废气排放,我们一般采用优化匹配动力传动系统。
因为汽车的动性燃油经济性和排放特性的好坏在很大程度上取决于发动
机的性能和传动系形式参数的选择。
利用计算机对汽车动力传动系统进行模拟仿真计算,通过对汽车动力传动系参数的优选,从而达到改善汽车的燃油经济性、动力性和尾气排放。
发动机结构优化主要是优化关键零部件的形状以改善发动机性能。
有人提出了一种将动态分析与结构形状优化设计相结合的新方法:阐述了CAD/CFD 技术在汽车发动机设计开发中的重要性,给出了 CAD/CFD 技术在电喷汽油机气歧管设计和柴油机螺旋气道设计的应用效果;将边界元法与罚函数优化方法相结合,研究了承受拉、压交变载荷的发动机连杆的形状优化;基于一种高效的有限元方法对三维复杂形状连杆进行优化设计;基于有限元分析和优化技术,对发动机曲轴的结构进行了优化等。
发动机的燃烧过程同样是优化的重要方面。
目前主要是从喷射系统、进气管系、燃烧室形状等几方面对其进行优化设计。
在发动机燃烧喷射系统方面,借助于先进电子控制技术,能准确地调节燃油供给,优化喷油定时和喷油次数,控制气缸内的混合状态、燃烧室内的燃油分布,降低排放污染。
三、CAE在汽车冲压件生产工艺中的优化应用
冲压件在最初设计阶段采用CAD和CAE相结合技术, 根据CAE的成本计算结果,调整几何形状,使冲压件展开后的外轮廓面积最小, 结合
FormingSuite 、Costoptimizer 优化软件包,对汽车冲压件的仿真工艺设计过程进行分析,通过降低材料等级、厚度和增大冲压件设计的圆角半径
及修剪冲压件的边缘各项措施, 达到降低材料成本的目的。
在钣金冲压件和工艺设计阶段, 对于已有的冲压件,不能预知坯料的几何形状,可结合
拉延件产生起皱状况, 通过快速冲压CAE 分析, 找到合理的拉延成形条
件,加速冲压件开发进度。
结合有限元软件,通过计算机模拟、分析冲压件的冲压可行性,设计阶段利用各种降低成本的措施,达到了大大降低生产成本的目的, 分析结果
指导制定合理的冲压工艺。
对于汽车零件, 若表面质量要求不高, 起皱部位无需严格控制; 若冲压件对表面质量要求较高时,则可通过适当增大压
边力、添加拉延筋等工艺措施消除起皱,满足控制冲压件外观质量的要求。
以有限元法为基础的冲压成形过程中计算机仿真技术或数值模拟技术,为模具设计、冲压过程设计与工艺参数优化提供了科学的新途径, 将
是解决复杂冲压过程设计和模具设计的最有效手段。
四、优化设计在汽车零部件轻量化中的应用
汽车轻量化已成为整车企业适应市场发展趋势的必然要求。
目前,对于现有车型的轻量化,主要方法是从零部件轻量化做起.逐步积累。
最终满足整车轻量化的目标。
对零件实现轻量化时主要借助CAE方法重新对其结构进行优化设计,以分析校核——优化分析设计——再次分析校核的“循环式”方法减轻零件的重量并提高强度。
五、总结
本文对汽车行业中的运用优化设计的部分内容作了简单介绍,未来优化设计的应用将会越来越广泛,为人们的生活带来更大的改变,促进科技与生
产的发展。
参考文献
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