載貨汽車的車身結(jié)構(gòu)設計【帶開題報告+文獻綜述】【QX系列】
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一、選題依據(jù)
1、研究領(lǐng)域
車輛工程-機械設計
2、論文(設計)工作的理論意義和應用價值
當今社會科技迅速發(fā)展,人們的生活水平不斷提高,優(yōu)越的生活條件下,人們的精神層面也有非常顯著的發(fā)展。汽車的普及,讓我們看到了如今汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展, 從原來的蒸汽汽車到如今的新能源汽車,我們看到的是機械的創(chuàng)新與發(fā)展。信息化時代全球化,物流業(yè)的崛起也就是意味著載貨汽車的大運輸時代已經(jīng)到來。隨著我國的交通條件的的改善和高速公路的普及,汽車的行駛速度有了普遍提高,最高車速從
90~100km/h 提升至 120~130km/h,甚至更高。這樣一來,對貨車的結(jié)構(gòu)強度、剛度有了更為嚴格的要求。從目前國際、國內(nèi)的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看,載貨汽車在我國有很好的發(fā)展優(yōu)勢,是其發(fā)展的大好時機。
車身結(jié)構(gòu)設計就是以車身造型設計為基礎(chǔ)進行車身強化設計和功能設計,其設計質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到車身內(nèi)外造型能夠順利實現(xiàn)和車身各種功能是否能正常發(fā)揮。而且大物流時代,進行貨車的車身結(jié)構(gòu)設計很有意義。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
我國汽車工業(yè)隨著多年發(fā)展已形成相當規(guī)模,汽車車身生產(chǎn)制造水平也有了極大的提升,但與世界先進水平相比還有很大的差距。
國內(nèi)汽車車身覆蓋件沖壓工藝和 CAD(CAPP)沖壓件成型過程的計算機模擬技術(shù)目前已經(jīng)開始推廣,但與國際先進水平相比還存在明顯差距。先進沖壓裝備主要依賴進口。在我國僅有少數(shù)企業(yè)在成型過程模擬做了初步嘗試,還沒有進行深入系統(tǒng)的開發(fā)而國內(nèi)開發(fā)的模具設計和成型過程模擬軟件的實用性較差。
在焊裝技術(shù)和涂料方面,雖然有些企業(yè)也采用了一些當今國際先進水平的新設備,但總體僅相當于歐美年 10 前的水平。 但綜合比較仍有較大的差距,主要體現(xiàn)在清潔生產(chǎn)技術(shù)方面。就汽車涂裝生產(chǎn)關(guān)鍵裝備技術(shù)而言,我國可能在今后相當長的時間內(nèi)主要依賴進口。
未來車身結(jié)構(gòu)設計的研究重點還是在于外觀流暢性與安全性。汽車外形的流暢程度很大程度影響消費者的購買率。其安全性更是判斷一輛車結(jié)構(gòu)設計優(yōu)劣程度的非常重要的標準。
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二、論文(設計)研究的內(nèi)容
1.重點解決的問題
微型載貨汽車的駕駛室和車廂造型改進
2.擬開展研究的幾個主要方面(論文寫作大綱或設計思路)
(1)確定載貨汽車的駕駛室以及車廂的尺寸
(2)根據(jù)已確定的尺寸計算出其他細節(jié)尺寸;
(3)用 CATIA 造型確定最后整體輪廓
3.本論文(設計)預期取得的成果
完成車身結(jié)構(gòu)的設計,通過CAD/CAM 系統(tǒng)繪制基于特征的載貨汽車的三維參數(shù)建模。
(1)完成 10000 字以上的論文;
(2)完成 3000 字左右外文文獻翻譯;
(3)使用 CAD/CAM 等軟件進行建模、分析;
三、論文(設計)工作安排
1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設計參數(shù));
(1)確定載貨汽車的駕駛室以及車廂的尺寸
(2)根據(jù)已確定的尺寸計算出其他細節(jié)尺寸;
(3)用 CATIA 造型確定最后整體輪廓
2.論文(設計)進度計劃
第 1~2 周 理解設計題目,查找參考資料
第 3 周 整理參考文獻,寫好文獻綜述部分第 4 周 完成開題報告初步
第 5~6 周 修改開題報告,完成初次答辯
第 7~8 周 確定微型載貨汽車車身結(jié)構(gòu)的初步布置
第 9~10 周 用 CATIA 繪制車身結(jié)構(gòu)造型總布置圖、調(diào)整第 11 周 完成車身結(jié)構(gòu)總布置圖
第 12 周 撰寫載貨汽車車身結(jié)構(gòu)設計說明書第 13 周 設計審核、修改
第 14 周 畢業(yè)設計(論文)修改 畢業(yè)設計答辯準備及答辯
四、需要閱讀的參考文獻
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附:文獻綜述
文獻綜述
1 引言
載貨汽車主要用途是為了載運貨物而設計和裝備的商用車輛。近年來,隨著我國高速公路網(wǎng)的飛速發(fā)展與完善,我國也已經(jīng)進入了運輸行業(yè)大發(fā)展的時代。當今社會, 貨車的功能也已經(jīng)不僅僅是單一的運載貨物了,逐漸成為了一種社會化服務工具。因此,貨車車身設計必須要緊扣時代的步伐,滿足人們現(xiàn)今的物質(zhì)需求。
貨車車身包括駕駛室和車廂兩部分。在效率成為主旋律的今天,貨車更是晝夜不停的運作,駕駛室作為駕駛員休息和工作的區(qū)間,其設計要滿足安全性、舒適性、耐用性等基本要求。車廂按不同需求設計成多種行式,其結(jié)構(gòu)也不同,在設計時需考慮的有車廂結(jié)構(gòu)強度、車箱尺寸及容量、前后軸載荷分配等因素,對于廂式車箱還要考慮空氣動力性能。
在設計貨車車身結(jié)構(gòu)時,需要綜合地考慮貨車的實用性、耐用性、安全性、舒適性以及其他各方面相關(guān)的因素。
2 國外現(xiàn)狀
近年來國際上的汽車結(jié)構(gòu)設計趨向于采用等強度、等剛度以及等壽命的設計原則,并能準確預測車身零部件的壽命,精確而高效的預測零部件的動態(tài)應力歷程。汽車結(jié)構(gòu)在實際工況下承受較為復雜的激勵載荷,車骨架開裂的情況時有發(fā)生。
現(xiàn)代大存儲容量計算機的出現(xiàn),尤其是 CAD、CATIA 技術(shù)的逐漸成熟,促進了汽車結(jié)構(gòu)設計的革命性發(fā)展。
CATIA 在汽車等機械產(chǎn)品的開發(fā)中應用非常廣泛。在汽車產(chǎn)品開發(fā)中的作用集中體現(xiàn)在三方面:
①極大地縮減了產(chǎn)品的研制周期。在建模和分析過程中采用實體造型和參數(shù)化, 模型和參數(shù)修改都很方便,最終確定合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)所需時間得到大幅縮減。
②減少了開發(fā)費用。利用 CATIA 對車身造型所需費用大幅減少。
③能夠在設計階段造型出更為優(yōu)越的整車車身結(jié)構(gòu)。譬如通過優(yōu)化車架和車身結(jié)構(gòu)減輕整車質(zhì)量。
在汽車工業(yè)中激光技術(shù)主要用于車身焊接、坯板拼焊和零件焊接。車身激光焊接工藝主要用于車頂焊,其應用可以減噪和適應新的車身結(jié)構(gòu)設計。Volvo 公司是最早開發(fā)車頂激光焊接技術(shù)的廠家。如今,德國大眾公司在 Audi A6、Golf A4、Passat; 寶馬公司的 5 系列;Opel 公司的 Vectra 等車型均采用了此技術(shù)。歐洲各大汽車廠的激光器絕大多數(shù)用于車頂焊接。車身激光焊可以提高車身強度及動態(tài)剛度。
日本最先開始雙相鋼的研發(fā),其車身結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)先于其他國家。北美通用汽車和福特汽車用雙相鋼制造小汽車發(fā)動機罩蓋,是板厚由原來的 1.8mm 減少到了 0.7mm, 并保證了零件的剛度要求,在車身結(jié)構(gòu)制造方面具有廣闊的應用前景。
隨著空氣動力學的研究迅速發(fā)展,許多歐美、日本產(chǎn)商已經(jīng)將風阻系數(shù)降到 0.3 以下。因此,不難預計,下一代的車型將會更加光順。今天的車身外部造型設計,按照造型師的新理念,汽車外形的連續(xù)完整性不在是通過挺拔的棱角來表現(xiàn),而是由各種曲面的連接以及各種光學效果和視覺效果顯示出來。日本各公司為了適應在 1990 年開始實施的車身新標準,對微型載貨汽車進行換型。整體換型的森巴(Sambar)、迷你卡布(Minicab)牌廂式車,森巴牌廂式車采用視野開闊的大玻璃,前門和后滑門采用了加強板,以提高橫向安全性。還通過擴大使用防銹鋼板的方法來提高防銹能力。迷你卡爾牌廂式車采用富有動感的流線型車身造型,并通過采用隱蔽式后踏板, 使后座乘客出入更方便。另外,還采用高強度鋼板和防銹鋼板,提高了駕駛室強度、
剛性以及防銹能力。另一方面,實行局部改型的的廂式貨車還有斯克拉姆、卡利、阿克泰、海杰特牌。他們在加大保險杠的同時,還改變了前格柵的周圍設計,并提高了周圍裝備的的等級。
在后車身方面,一方面是追求車廂內(nèi)空間的有效利用,另一方面是要有流行的車身造型。另外,為適應物資流通系統(tǒng)的冷藏等專用載貨車在逐年遞增,裝卸性也將通過減輕防護欄的質(zhì)量,減小操作力以及降低貨箱地板的離地高度等方法來改善。 3 國內(nèi)現(xiàn)狀
從上世紀五十年代開始,我國的汽車工業(yè)已初步形成,發(fā)展到今天無論其規(guī)模還是品種,儼然已經(jīng)成為汽車大國,汽車工業(yè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。目前,我國汽車行業(yè)。汽車結(jié)構(gòu)的設計還只停留在引用外來技術(shù)層面。此外,過多的注重車身外觀而忽略結(jié)構(gòu)本身的受力特性,或是車身結(jié)構(gòu)中存在的不合理的傳力線路等也是存在的弊端。
國內(nèi)對汽車結(jié)構(gòu)的研究主要集中在對客車和轎車車身的強度和剛度方面。1998 年清華大學的陸秋海等人已通過實驗證明動應力過大是造成車身車架開裂的主要原因,而且應力隨車速提高而明顯增大。雖然通過試驗或路試能夠獲得較為精確的動態(tài)應力歷程,但前提是己制造出樣車。如果在設計階段就能在各種不同的人—車—路面系統(tǒng)仿真下,獲得車體骨架的動態(tài)應力歷程,則不僅可以較精確的預測車體骨架的安全性和壽命,而且可以通過重分析優(yōu)化其結(jié)構(gòu),降低整車重量。自行設計的車身骨架常因整車分配不合理而簡單采用局部加強筋的修補方法,這導致開裂部分的轉(zhuǎn)移,問題并沒有得到根本上的解決。而對載貨汽車如廂式貨車等的研究還很少,在載貨汽車的設計過程中,采用的大部分還是經(jīng)驗類比法。尤其是對車廂的設計,由于承擔了載重貨物的大部分重量,通常只是考慮幾何尺寸等方面的要求,對廂體剛度和強度方面的設計還需要更加雄厚的技術(shù)資本。不過,隨著國內(nèi)的汽車技術(shù)的不斷進步,對車身結(jié)構(gòu)的設計也必然也會有更加良性的發(fā)展。
對于載貨汽車的平順性,除了評價汽車行駛時的震動對駕駛員的影響,還有振動對貨物的影響。由于貨廂的震動程度直接關(guān)系著貨物的運輸安全,因此低水平的貨廂振動一直是設計師的追求。由于技術(shù)水平的限制,各種貨廂振動還是存在區(qū)別的,存在之分。迄今為止,在我國還沒有載貨汽車的載貨振動的限值。評論貨廂振動的優(yōu)劣, 還只能與同類車進行比較。國內(nèi)在進行貨車車體模態(tài)分析時,都進行了大量的簡化, 尤其在車身蒙皮的處理方面,簡單方法過于簡單,通常只是將蒙皮按照一定的折算系數(shù)加到車身骨架上,這樣處理所得結(jié)果很粗糙。
4 發(fā)展趨勢及展望
1.我國汽車工業(yè)隨著多年發(fā)展已形成相當規(guī)模,汽車車身生產(chǎn)制造水平也有了極大的提升,但與世界先進水平相比還有很大的差距。
2.國內(nèi)汽車車身覆蓋件沖壓工藝和 CAD(CAPP)沖壓件成型過程的計算機模擬技術(shù)目前已經(jīng)開始推廣,但與國際先進水平相比還存在明顯差距。
3.先進沖壓裝備主要依賴進口。在我國僅有少數(shù)企業(yè)在成型過程模擬做了初步嘗試,還沒有進行深入系統(tǒng)的開發(fā)而國內(nèi)開發(fā)的模具設計和成型過程模擬軟件的實用性較差。
4.雖然涂裝技術(shù)與國際水平的差距在不斷縮小,但發(fā)展很不均衡。就涂裝質(zhì)量的保證而言,幾大轎車生產(chǎn)企業(yè)雖然已經(jīng)達到國際水平,但綜合比較仍有較大的差距, 主要體現(xiàn)在清潔生產(chǎn)技術(shù)方面。
5.就汽車涂裝生產(chǎn)關(guān)鍵裝備技術(shù)而言,我國可能在今后相當長的時間內(nèi)主要依賴進口。
5 結(jié)論
綜合分析,我國汽車車身制造技術(shù)的差距主要表現(xiàn)為生產(chǎn)設備的落后、先進的沖壓、焊接和涂裝工藝所需的關(guān)鍵設備基本上都依賴于進口。而企業(yè) R&D 投入力度不足、
R&D 管理體系不完善、研發(fā)人才缺乏等因素造成的汽車車身制造裝備自主開發(fā)能力薄弱是其主要原因。
現(xiàn)在設計師的研究重點普遍基于轎車,對于載貨汽車車身造型很容易被大眾忽略,當代物流業(yè)的發(fā)展正是大物流的發(fā)展,載貨汽車的車身結(jié)構(gòu)改進也需要得到大眾的目光。
本次本科畢業(yè)設計的研究課題是載貨汽車的車身結(jié)構(gòu)設計。我們在貨車車身結(jié)構(gòu)發(fā)展方面能做的還有很多,在貨車白車身設計方面參照國內(nèi)外設計經(jīng)驗,CATIA 一直為車身設計中的使用熱點。本次設計重點為車身設計,擬采用 CATIA 進行參數(shù)化設計。
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