文档介绍：基于碰撞安全性的轿车车身
结构轻量化设计
机电工程学院
2017 年 3 月
本科生毕业设计(论文)开题报告
论文(设计)题目
作者所在系别作者所在专业作者所在班级作者姓名作者学号指导教师姓名指导教师职称完成时间
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名
专业
机电
班级
指导教师姓名
职称
讲师
工作单位
课题来源
教师自拟课题
课题性质
课题名称
基于碰撞安全性的轿车车身结构轻量化设计
轻量化是提高汽车燃油经济性、减少尾气排放、节约材耗、提升安全性的有效手段。国外有试验表明,若汽车整车重量降低 10%,燃油效率可提高6%—8%;汽车整备质量每减少100公斤, —;汽车重量降低1%,油耗可降低 %。而在驾驶方面,汽车轻量化后其加速性能也将得到提高, 而在碰撞时由于惯性小,制动距离也将减少。此外,车辆每减轻 100公斤,二氧化碳排放可减少约5克/公里。这些数据显示出轻量化设计具备这样三个优点:节油、减排、提升驾驶乐趣。轻量化对于制造环境、国家、企业和消费者都是有益的,所以汽车轻量化的发展对人类的影响具有不可估量的划时代的意义。
目前国内外针对车身轻量化的研究比较广泛。车身轻量化可以应用新型轻量化材料,例如高强钢、铝合金或镁合金等。车身结构的轻量化研究在已有车型的轻量化改进设计中应用广泛,可以在保证车身结构整体性能基本不变的前提下,最大限度地减轻各零部件的质量,先进制造工艺:推广液压成形、激光焊接在汽车制造中的应用,但是车身结构的轻量化设计往往忽略了车身碰撞安全性的要求。此外,汽车所有零部件质量总和约占整车质量的 3/4,汽车零部件轻量化技术研究必须得到重视。故而,充分发挥不同轻量化技术的优势,实现汽车轻量化技术的系统化和集成化, 是未来汽车轻量化的必然之路。
本设计的科
学依据
(科学意义和
应用前景,国
内外研究概
况,目前技术
现状、水平和
发展趋势等)
设计内容和预期成果(具体设计内容和重点解决
的技术问题、预期成果和提供的形式)
设计内容与预期成果:
1、介绍汽车车身轻量化设计的发展现状。
2、对车身零件的厚度进行优化设计计算并对其进行调整。
3、应用有限元分析软件对轿车的正面碰撞进行模拟计算,和轻量化的结果进行比较分析。
4、根据碰撞结果对优化的车身零件厚度进行调整。(重点)
5、总结及发展前景。
6、在基于碰撞安全性的前提下可以充分验证轻量化设计方法的
可行性以及可以应用于实践的结果。
图文并行
拟采取
设计方法和
技术支持
(设计
方案、技术要
求、实验方法
和步骤、可能
遇到的问题
和解决办法
等)
汽车轻量化的工作不是一个減薄的工作,轻量化是设计出来
的。本课题是在车身结构轻量化设计的同时,还要保证其碰撞的
安全性。论文以某轿车为例,在保证刚度和模态的前提下,以车
身质量最小化为优化目标,对车身零件的厚度进行优化设计计算,
根据零件的可制造性和加工成本对优化的零件厚度进行调整。应
用有限元分析方法对轿车的正面碰撞进行模拟计算,对轻量化的
设计结果进行对比分析,根据碰撞结果对优化的车身零件厚度进
行调整,使轻量化的车身满足碰撞安全性的要求。
设计方法:
更新设计思想
结构优化设计
建立梁、板壳单元有限元模型,优化梁截面形状尺寸、板
的厚度以及设计等效车身结构。车身结构性能分析:刚度分析、
碰撞安全性分析
采用轻质材料
轻量化材料:高强度钢板和特种钢板;IS、镁轻金属合金;
塑料、复合材料;泡沫塑料。
革新制造工艺。
用薄板焊接结构代替梁、建立车身设计明细
此次设计无法做出实物,只能进行模拟。
实现本项目
预期目标和
已具备的条件
(包括过去学习、研究工作基础,现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等)
过去我们了解过汽车碰撞安全性的一些知识在书中以及文稿
中看到过这方面的研究。因不具备太多的实验条件故以某轿车为
例,在保证其碰撞的安全性的前提下,进行车身轻量化设计。
各环节拟定阶段性工作进度
(以周为单位)
时间进度安排:
第1周
广泛查阅参考资料,重点阅读重要参考文献;
第2~3周
对车身零件的厚度进行优化设计计算并对其进行调整;
第4~5周
应用有限元分析软件对轿车的正面碰撞进行模拟计算,和
轻量化的结果进行比较分析;
第6~7周
根据碰撞结果对优化的车身零件厚度进行调整;
第8周
撰写论文,准备答辩。