汽车设计案例分析

汽车设计案例分析（精选8篇）

1.汽车设计案例分析 篇一

着眼于当下热点话题之一，即节能减排智能控制汽车的信息管理问题，结合本专业所学的相关计算机信息技术，如c语言、数据库等，开发能适用于普通大众了解并管理控制汽车排放的信息系统。并通过设计各功能模块诸如：新能源汽车资讯，尾气检测，充电桩分布，上门检测等来对最终的成果进行预测与评价。

1系统的需求分析

1.1新能源汽车的信息要求

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车，其废气排放量比较低或者没有废气的排放。主要包括液化石油气汽车，混合动力汽车，纯电动汽车，及氢能源动力汽车等。

新能源汽车的推广对于环境的保护意义是重大的，在杭州、上海、深圳等城市，现在大多数的公交都采用的是纯电动汽车，噪音小，污染低，这对于城市的可持续发展也是起到促进作用的。

1.2节能减排智能控制汽车信息管理系统的功能需求

为了让更多的人了解新能源车，无论是它的资讯，性能，价格类型，或者购买过的人的真切评价，销量等，我们之前已成功建立了“低碳智能机动车信息管理系统”。但是考虑到现在新能源汽车的快速发展，以及其广阔的发展前景。我们将在完善之前的系统前提下，推出“节能减排智能控制汽车信息管理系统设计与开发”。我们将结合线上线下，PC端与移动端来实现节能减排新能源汽车各项服务的智能控制。

1.3节能减排智能控制汽车信息管理系统的软硬件环境要求：

1.3.1软件需求

adobe photoshop cs5、flash cs5、adobe dreamweaver、Office Access等。

1.3.2硬件需求

操作系统：Microsoft Windows7;内存1G及以上;1024x768屏幕(推荐 1280x800)，16位显卡等。

1.3.3技术支持

asp vbscript、html 、Access等。

2.汽车设计案例分析 篇二

近模具设计是制作模具的基础也是现代模具生产行业的灵魂, 一套模具的好坏, 可以说一半取决于设计。而一套模具设计的好坏, 牵涉面极广, 除了要求设计者有丰富的模具方面理论知识和经验外, 对设计前的周详检讨与思考也同样重要今天我们就讨论一套产品的模具设计思路。下图为玩具汽车拼装模具效果图。

1 产品设计检查

针对本产品 (见图1) 先期进行检查。本产品是否具备开模条件:脱模斜度, 收缩变形, 能否顶出如果没有问题我们就进入下一步, 如果存在问题需要联系厂家进行修改。

2 结构分析和材料分析

塑件用途:拼装玩具。

塑件材料:ABS (其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良, 还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点, 容易涂装、着色, 还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工, 广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域, 是一种用途极广的热塑性工程塑料) 。

塑件结构分析:产品平均厚度1.5 mm个体尺寸较小, 由于是拼装类玩具既作为成型系统也作为支撑系统所以要求既节约材料又充分成型。经过分析和比较确定方案如下, 见图2

3 模穴及其排列

模穴的确定是由产品的投影面积、形状、精度、产量及效益来确定。各方面互相协调制约, 多方面考虑来达到一最佳组合, 并确定模胚和标准件, 针对本次模具设计采用一模一腔, 中心分布。

4 浇注系统设计

浇注系统需要根据不同塑胶产品进行浇注系统设计。一般由:主流道、分流道、冷料井、进料口等几部分组成。应遵循以下几个方面来完成。

主流道:可以把它理解成由注塑机喷嘴开始到分流道上的熔融塑料的流动通道。

分流道:是连接主流道末端和浇口之间的一段流道。多型腔模具结构当中必不可少, 单型腔结构中有时可以忽略。一般来说分流道的截面积最好要略小于主流道截面积这样可以有效的避免流动过程中的压力损失。

冷料井:又称冷料穴, 是在塑料模具注射成型过程中储存注射间隔期间产生的冷料或废料, 防止冷料残渣进入型腔而影响塑料产品表面质量。

进料口:也称浇口, 是分流道和型腔间的狭小的通道, 也是整个浇注系统最为短小的部分。作用在于利用紧缩流动面而使进料达到加速的效果, 可使进料流动性良好;浇口的种类繁多有直浇口, 潜伏式浇口, 点浇口等。因需求而异, 设计浇口应注意是否有外观要求及流动、平衡、溶解纹的要求。

浇道方式——绝热浇道、热浇道、无浇道、直接进胶, 间接进胶及其他有效方式。

排气——对保证产品品质至关重要, 利用多种形式进行排气, 注意防止产品真空吸附及模具拉不开。

5 冷却系统的设计

冷却对模具生产影响很大, 冷却系统的设计即要保证冷却有效还要保证加工简单, 结合本套模具特点冷却系统设计为直流冷却。结构简单, 冷却可靠, 方便加工及安装操作。

6 校对审核

模具设计完成以后, 必须对模具的整体进行复核。可以组织相关部门对模具的结构设计, 加工难度, 注塑特点进行讨论和审核。如遇到产品改动问题需要通知客户进行复审。以对总体结构, 加工可行性及绘图过程中的疏漏作一次全面的检查, 对改动部位做出标示, 避免因设计失误造成模具的相关问题。减少不必要的浪费。

7 结语

3.当代汽车设计的造型因素分析 篇三

关键词：当代；汽车设计；造型因素；分析

0 前言

当今社会，汽车不仅是一种交通工具，更是一件艺术品，汽车已经逐渐融入人们生活的每个角落，而汽车造型不仅是一种产品的价值体现更是汽车使用者的审美体现，因此，本文分析了当代汽车造型设计的重要性以及当代汽车设计的造型因素，为提高汽车造型设计水平提供借鉴。

1 当代汽车造型设计的重要性

首先，当今社会汽车作为一种商品，首先向人们展示的就是汽车的外观造型，汽车造型是否能够满足消费者的需求，直接关系到汽车的销售情况，与汽车制造企业的发展息息相关。在众多汽车生产制造企业中，均由汽车生产企业的高层管理者直接领导与干涉造型设计工作，因此，大多数的汽车制造企业中都具备一支强大、专业的设计队伍，通过汽车专业造型设计队伍对汽车造型的设计提高汽车企业的市场竞争实力，促进企业的长足发展。

其次，汽车造型需要根据汽车多方面的设计需求，塑造理想的车身形状，将汽车内部车厢与外部车身造型相结合，它不仅对汽车进行简单的装饰，还运用一些艺术与美学手法科学的体现汽车车身的工艺、材料以及功能和结构等，完美的汽车造型能够充分打动消费者，吸引消费者的眼球，使其产生购买欲望，因此，汽车造型设计直接关系到该造型汽车的命运，完美的设计不仅能够增加汽车的销量，对满足消费者的审美需求具有重要意义。[1]

第三，随着人们生活水平的不断提升，目前市场上出现以价格衡量汽车性能的现象，除了价位能反映出汽车的性能之外，汽车造型成为满足消费者需求的另外一个重要因素，大部分消费者在选择汽车时，汽车的造型极大地影响着消费者的选择，因此，汽车生产与制造过程中对车体造型的要求应摆在首位，鉴于此，当今各大汽车企业相继推出了各种造型新颖、美观大方的概念车，这些概念车的推出对消费者的偏好起到了一定的测试与引导作用，法国雷诺车企业曾经濒临破产倒闭，后通过对车体造型进行重新定位，设计出一系列满足不同消费者需求的好车，彻底改变了该企业的命运，从这一案例中能够充分看出汽车造型设计的重要性。

2 当代汽车设计的造型因素分析

2.1 汽车设计的艺术造型因素

汽车造型设计本身就是一种艺术活动，因此汽车设计中的艺术造型因素在汽车造型中占据着重要位置，从艺术角度来分析汽车造型的设计，要求汽车造型不仅要满足形式美还要满足意蕴美的需求，形式美与意蕴美两者不可缺一，在汽车造型设计中要做到将形式美与意蕴美相结合，这样才能充分延伸汽车造型中蕴藏的情感，使其满足消费者的审美需求，与此同时，汽车造型设计以及汽车的韵律和节奏等各种方式都要相互协调、统一，加强对汽车造型节奏的反复，利用不同汽车结构与条件的差异性，有意识将各个因素相结合，是汽车造型设计的主要任务之一。汽车造型是一项复杂的工作，汽车构架包括车架、车厢以及驾驶室等三部分，汽车造型设计需要利用艺术因素将这些复杂的部分作为一个有机组合的整体，以此，满足广大消费者的审美需求，实现汽车造型的应用与韵律相结合的目的。[2]

2.2 汽车设计的美学造型因素

汽车造型设计的美学因素主要包括数字化制图、碳纤维复合材料的应用以及新布局与空气动力学等三部分。首先，数字化制图主要是指随着科技的不断发展，汽车造型设计师在汽车造型设计工作中对数字化制图有较强的依赖性，数字化制图具有精确、快速和简便的特点，逐渐成为当代新能源汽车造型中的主打旋律，常用的数字化制图软件包括Photoshop、3Ds max、Alias等。

其次，碳纤维复合材料的运用，传统的汽车造型设计所用材料包括塑料、钢铁、镁铝合金等，这些材料在汽车造型设计中的应用具有成本低廉、使用寿命长等优点，但也存在一些明显的缺点。[3]当代汽车造型设计材料需要具有环保、可塑、轻便、绿色等特点，只有在汽车造型设计中应用的材料满足这些特点，才能更好地节约能源，这些材料不仅适用于新能源汽车还适用于传统的内燃机汽车，在汽车中的应用能够有效减轻车身重量，降低耗能，可以减少尾气排放对空气带来的污染。

第三，新布局与空气动力学是新能源汽车在造型设计中应用的主要驱动方式，可以使汽车布局更加科学合理，同时还能有效的利用汽车室内空间，进一步缩小汽车的尺寸，对解决道路交通拥挤、停车困难有重要帮助。空气动力学是汽车造型设计中的重要因素，在汽车造型设计中合理运用空气动力学不仅可以有效降低汽车的能耗，还能充分增加汽车的动力，目前，随着社会的不断发展，空气动力学在汽车造型设计中的应用可以将汽车车身的曲面设计得更圆滑和流畅，造型设计时还充分考虑到汽车外形对气流的影响，极大地增强了汽车的应用效果。

2.3 汽车设计的人机造型因素

汽车造型设计的人机因素主要包括智能化因素和个性化因素两方面：

首先，智能化因素主要是指，在造型设计时要考虑人与车的关系，人与车之间不再是单纯的人与机器的关系，人们的生活已经离不开汽车，在生活中形成了浓郁的汽车文化，这就要求汽车造型设计师要结合人们生活对汽车的需求，在设计时注重考虑如何使汽车这一机器激发人们生活的激情，这就是汽车造型设计需要遵循的“设计以人为本”的理念，人们生活中需要汽车为其提供舒适、便捷、方便，鉴于此，汽车的内室以及汽车的车身造型需要结合人机关系进一步发展。[4]

其次，个性化因素，主要是指在充足的物质生活中，人们的精神生活越来越丰富，越来越多的个性化造型汽车受到消费者的青睐，人们需要这种个性化的设计来充实其生活，因此，个性化的汽车造型设计是满足时代进步和消费者审美需求的重要因素，当代一些汽车生产企业中不断推出了概念车，从概念车的发动机、轮胎以及材料的应用可以看出个性化潮流在汽车行业中开始蔓延开来。

3 结语

本文通过对汽车造型设计因素的分析与研究，可以看出，汽车造型的设计需要结合先进的科学技术与伟大的艺术，顺应目前社会对汽車低耗能、便捷性、安全性等需求，并以此需求为设计方向，这就需要汽车设计人员要借鉴国际先进的设计经验，不断改进与加强汽车的设计方式，使汽车造型设计满足消费者的审美需求，促进汽车企业的快速发展。

参考文献：

[1]徐志海，崔胜民，王惠君.浅谈中国文化在汽车造型设计中的运用[J].合肥学院学报（自然科学版），2014（03）.

[2]叶敏，余有杰，刘德辉.“仿生”设计在汽车造型设计中的应用[J].现代装饰（理论），2014（10）.

[3]孙虎，李晓峰，刘涛.探析立足地域特色的汽车造型设计——以蜀文化为例[J].美术教育研究，2013（08）.

4.《汽车设计》课程设计指导书 篇四

一、课程设计的题目：离合器设计

二、课程设计的要求

请根据所给的基本参数，设计一套完整的离合器装置。即设计出的图纸经过加工，并按照一定的装配工艺进行装配，不再需要任何其他辅助工作，离合器就能正常使用。

每人一题，具体参数分配情况见附录。具体完成任务：

（1）离合器膜片弹簧（3号图）

1张（2）扭转减震器（3号图）

1张（3）摩擦片（3号图）

1张（4）离合器总成装配图（2号图）

1张（5）设计计算说明书

1份

三、课程设计内容及步骤

1、离合器主要参数的确定

（1）根据已知参数，确定离合器形式。

（2）确定离合器主要参数：①后备系数；②单位压力；③摩擦片内外径D、d和厚度b；④摩擦因素f、摩擦面数Z和离合器间隙。

（3）摩擦片尺寸校核与材料选择。

2、扭转减震器的设计（1）扭转减震器选型（2）扭转减震器主要参数确定（3）减震弹簧尺寸确定

3、从动盘总成确定（1）摩擦片确定

（2）从动盘毂的确定（花键确定）

4、离合器盖总成的设计。

（1）选择压盘内外径、厚度及材料，并进行校核（2）离合器盖的确定（3）支撑环的确定

5、膜片弹簧的设计（1）膜片弹簧基本参数确定（2）膜片弹簧强度计算

6、总成装配

四、设计成果要求

1、设计计算说明书

学生从一开始就应随时逐项记录设计内容、计算结果、分析意见和资料来源，以及教师的合理意见、自己的见解与结论等。每一设计阶段后，随即可整理、编写出有关部分的说明书，待全部设计结束后，只要稍加整理，便可装订成册。对说明书的具体要求：

（1）设计计算说明书要包括：目录、任务书、设计内容、参考资料、对两周课程设计的心得体会等。

（2）设计内容要主要体现：①进行参数选择与计算时的理论依据、计算步骤及对计算结果合理性的阐述；②分析几种不同类型离合器方案，论证自己所选方案的合理性；③对课程设计结果的合理性进行分析。

（3）最终上交的课程设计说明书统一用A4纸撰写，要求排版整洁合理，字迹工整，不少于20页。

2、设计图纸

（1）离合器膜片弹簧3号图纸一张（手工绘图）（2）扭转减震器3号图纸一张（手工绘图）

（2）离合器总成结构装配图2号图纸1张（手工绘图）（3）离合器摩擦片3号图纸一张（手工绘图）尺寸标注、公差标注、技术要求、明细栏等完整。

五、课程设计的进度及时间安排

课程设计时间为两周，查阅资料安排3天时间，设计计算及绘图安排5天时间，答辩安排2天时间。具体的时间安排如下：（1）18周星期一上午动员大会。

（2）18周星期一上午至18周星期二下午学生自行查阅相关的设计资料。

（3）18周星期二下午至19周周一下午在学院提供的教室完成计算、绘图及设计说明书的编写。

（4）19周星期四上午至星期五下午进行设计答辩。

六、成绩评定

1、设计完成后将成果装入档案袋里，在规定的时间交给指导老师。

2、组织答辩：按照课程设计分组情况，由指导教师依具体情况安排每个学生进行答辩。

3、成绩评定：指导教师按学生独立完成工作情况、设计计算说明书及图纸质量、答辩情况等综合考虑后给出成绩。

4、成绩分五等：优、良、中、及格、不及格。

七、参考文献

1．汽车工程手册 人民交通出版社 2．陈家瑞 汽车构造 人民交通出版社 3．王望予 汽车设计

机械工业出版社 4．余志生 汽车理论

5.汽车设计总结 篇五

汽车作为商品在世界各处都有广阔的市场，又因其生产批量大而给企业带来丰厚的利润。汽车品种的多样性课满足各种生产生活的活动的需要，而且还有良好的社会效益。

下面就这学期具体学到的知识做简单的小结。

从第一章开始，我们学习了汽车总体设计，包括汽车形式的选择，汽车主要参数的选择，发动机的选择以及车身总体布置等。这里汽车形式的选择主要是轴数、驱动形式、布置形式三个方面来设计。

然后学习了离合器与机械式变速器的设计。离合器方面，首先对离合器结构方案的分析以及参数的选择，更精确地制作离合器，而且对于扭转减震器的设计有很大的帮助；大家都知道，变速器是汽车在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，获得不同的牵引力和速度同事使发动机在最有利的工况周围工作，因此变速器布置以及操纵方便性对于汽车的性能有很大关系。这里涉及到变速器传动机构的布置方式、参数的选择设计及计算，同时学习了同步器的设计以及机械式无级变速器，更加增广了我的知识面，对于以后各种变速器的设计有很大帮助。

万向传动轴设计主要通过结构方案分析、运动及受力分析的学习，掌握了传动轴各种设计，了解了万向节，轴管及伸缩花键的Pro/E画法。在巩固驱动桥的基础上，我们对驱动桥在承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力的分析与计算，进一步深化了对驱动桥设计的要求。主减速器弧形齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮、蜗杆涡轮齿轮这几种齿轮传动的优缺点，从它们的优缺处设计合理的主减速器。

悬架也是汽车设计中不可缺少的部分，其中弹性元件的计算、导向机构的设计以及减震器方面的设计装配对我的学习以致以后的工作都会有很大的帮助。转向系是保持汽车行驶方向的机构。正确设计转向梯形机构，可以使全部车轮瞬时绕转向中心旋转。

制动系统重点学习了制动器结构方案分析、参数的确定、制动器的设计与计算、制动力调整机构和制动器主要结构元件。

过而能改，善莫大焉。在课程学习过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检验修改环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在不懈的努力下，终于迎刃而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！汽车设计不仅是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思路，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这们课程的设计，我掌握了汽车设计的基础原理。

我认为，在这学期的汽车设计学习中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课程学习过程中，我们学会了很多设计的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在学习结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程学习，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是有苦有甜，但是可以学到很多很多的东西，同时可以巩固了以前所学过的知识。通过这们课程学习以及设计，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。此次汽车设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

在我们的认识中，这便是理论与实践相结合的过程。在贾老师的课堂中，我们学习了很多关于汽车设计的知识，这让我们脑中有着很多“模型”，如何将模型具体化，这便需要课程设计的“真金”磨练。在汽车设计学习中，我们重新温习并应用了很多课堂知识。在理论与实际相结合的过程中，这让我们更加认识到课堂知识的重要性。

6.汽车曲柄连杆机构设计 篇六

摘要

本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。

首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用三维CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用Pro/E软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。

关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；Pro/E

I

黑龙江工程学院本科生毕业设计

ABSTRACT

This article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism.First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained.Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination.Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module(Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment.The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine.It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine.Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/E

II

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目录

摘要 ······································································································· I Abstract ································································································· II 第1章 绪论 ································································ 错误！未定义书签。

1.1 选题的目的和意义 ··············································· 错误！未定义书签。1.2 国内外的研究现状 ··············································· 错误！未定义书签。1.3 设计研究的主要内容 ············································ 错误！未定义书签。

第2章 曲柄连杆机构受力分析 ···································· 错误！未定义书签。

2.1 曲柄连杆机构的类型及方案选择 ····························· 错误！未定义书签。2.2 曲柄连杆机构运动学 ············································ 错误！未定义书签。

2.1.1 活塞位移 ·················································· 错误！未定义书签。2.1.2 活塞的速度 ··············································· 错误！未定义书签。2.1.3 活塞的加速度 ············································ 错误！未定义书签。2.2 曲柄连杆机构中的作用力 ······································ 错误！未定义书签。

2.2.1 气缸内工质的作用力 ··································· 错误！未定义书签。2.2.2 机构的惯性力 ············································ 错误！未定义书签。2.3 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。

第3章 活塞组的设计 ·················································· 错误！未定义书签。

3.1 活塞的设计 ························································ 错误！未定义书签。

3.1.1 活塞的工作条件和设计要求 ·························· 错误！未定义书签。3.1.2 活塞的材料 ··············································· 错误！未定义书签。3.1.3 活塞头部的设计 ········································· 错误！未定义书签。3.1.4 活塞裙部的设计 ········································· 错误！未定义书签。3.2 活塞销的设计 ····················································· 错误！未定义书签。

3.2.1 活塞销的结构、材料 ··································· 错误！未定义书签。3.2.2 活塞销强度和刚度计算 ································ 错误！未定义书签。3.3 活塞销座 ··························································· 错误！未定义书签。

3.3.1 活塞销座结构设计 ······································ 错误！未定义书签。

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3.3.2 验算比压力 ··············································· 错误！未定义书签。3.4 活塞环设计及计算 ··············································· 错误！未定义书签。

3.4.1 活塞环形状及主要尺寸设计 ·························· 错误！未定义书签。3.4.2 活塞环强度校核 ········································· 错误！未定义书签。3.5 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。

第4章 连杆组的设计 ·················································· 错误！未定义书签。

4.1 连杆的设计 ························································ 错误！未定义书签。

4.1.1 连杆的工作情况、设计要求和材料选用 ··········· 错误！未定义书签。4.1.2 连杆长度的确定 ········································· 错误！未定义书签。4.1.3 连杆小头的结构设计与强度、刚度计算 ··········· 错误！未定义书签。4.1.4 连杆杆身的结构设计与强度计算 ···················· 错误！未定义书签。4.1.5 连杆大头的结构设计与强度、刚度计算 ··········· 错误！未定义书签。4.2 连杆螺栓的设计 ·················································· 错误！未定义书签。

4.2.1 连杆螺栓的工作负荷与预紧力 ······················· 错误！未定义书签。4.2.2 连杆螺栓的屈服强度校核和疲劳计算 ·············· 错误！未定义书签。4.3 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。

第5章 曲轴的设计 ····················································· 错误！未定义书签。

5.1 曲轴的结构型式和材料的选择 ································ 错误！未定义书签。

5.1.1 曲轴的工作条件和设计要求 ·························· 错误！未定义书签。5.1.2 曲轴的结构型式 ········································· 错误！未定义书签。5.1.3 曲轴的材料 ··············································· 错误！未定义书签。5.2 曲轴的主要尺寸的确定和结构细节设计 ···················· 错误！未定义书签。

5.2.1 曲柄销的直径和长度 ··································· 错误！未定义书签。5.2.2 主轴颈的直径和长度 ··································· 错误！未定义书签。5.2.3 曲柄 ························································ 错误！未定义书签。5.2.4平衡重 ····················································· 错误！未定义书签。5.2.5 油孔的位置和尺寸 ······································ 错误！未定义书签。5.2.6 曲轴两端的结构 ········································· 错误！未定义书签。5.2.7 曲轴的止推 ··············································· 错误！未定义书签。5.3 曲轴的疲劳强度校核 ············································ 错误！未定义书签。

5.3.1 作用于单元曲拐上的力和力矩 ······················· 错误！未定义书签。

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5.3.2 名义应力的计算 ········································· 错误！未定义书签。5.4 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。

第6章 曲柄连杆机构的创建 ······································· 错误！未定义书签。

6.1 对Pro/E软件基本功能的介绍 ································· 错误！未定义书签。6.2 活塞的创建 ························································ 错误！未定义书签。

6.2.1 活塞的特点分析 ········································· 错误！未定义书签。6.2.2 活塞的建模思路 ········································· 错误！未定义书签。6.2.3 活塞的建模步骤 ········································· 错误！未定义书签。6.3 连杆的创建 ························································ 错误！未定义书签。

6.3.1 连杆的特点分析 ········································· 错误！未定义书签。6.3.2 连杆的建模思路 ········································· 错误！未定义书签。6.3.3 连杆体的建模步骤 ······································ 错误！未定义书签。6.3.4 连杆盖的建模 ············································ 错误！未定义书签。6.4 曲轴的创建 ························································ 错误！未定义书签。

6.4.1 曲轴的特点分析 ········································· 错误！未定义书签。6.4.2 曲轴的建模思路 ········································· 错误！未定义书签。6.4.3 曲轴的建模步骤 ········································· 错误！未定义书签。6.5 曲柄连杆机构其它零件的创建 ································ 错误！未定义书签。

6.5.1 活塞销的创建 ············································ 错误！未定义书签。6.5.2 活塞销卡环的创建 ······································ 错误！未定义书签。6.5.3 连杆小头衬套的创建 ··································· 错误！未定义书签。6.5.4 大头轴瓦的创建 ········································· 错误！未定义书签。6.5.5 连杆螺栓的创建 ········································· 错误！未定义书签。6.6 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。

第7章 曲柄连杆机构运动分析 ···································· 错误！未定义书签。

7.1 活塞及连杆的装配 ··············································· 错误！未定义书签。

7.1.1 组件装配的分析与思路 ································ 错误！未定义书签。7.1.2 活塞组件装配步骤 ······································ 错误！未定义书签。7.1.3 连杆组件的装配步骤 ··································· 错误！未定义书签。7.2 定义曲轴连杆的连接 ············································ 错误！未定义书签。7.3 定义伺服电动机 ·················································· 错误！未定义书签。

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7.4 建立运动分析 ····················································· 错误！未定义书签。7.5 进行干涉检验与视频制作 ······································ 错误！未定义书签。7.6 获取分析结果 ····················································· 错误！未定义书签。7.7 对结果的分析 ····················································· 错误！未定义书签。7.8 本章小结 ··························································· 错误！未定义书签。

结论 ············································································ 错误！未定义书签。参考文献 ····································································· 错误！未定义书签。致谢 ············································································ 错误！未定义书签。附录 ············································································ 错误！未定义书签。

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7.汽车设计案例分析 篇七

汽车牵引钩是汽车的牵引装置,当汽车出现故障时,牵引车将通过牵引钩拖动故障车。强度是构件抵抗破坏的能力,刚度是构件抵抗变形的能力[1]。两者其一不满足要求,构件都不能正常工作。如果牵引钩强度不足,在拖车时,会直接在螺栓根部断裂(如图1所示)。还有一种经常出现的情况就是拖车后,牵引钩变形较大,而无法取出(如图2所示)。

牵引钩及其安装点的强度和刚度是汽车安全性能的考核指标之一。做牵引钩及其安装点强度和刚度试验,至少需要半个白车身,几次试验下来会浪费大量成本。运用CAE仿真分析,可以大量节省试验成本。本文对牵引钩进行了台架试验,将仿真分析结果与试验结果进行对比,从而找到有效的仿真分析方法。笔者根据多年工作经验,对牵引钩常见故障问题及其相应的优化方法做了几点总结。

2 显示分析理论

本文对牵引钩及其安装点的分析属于瞬态动力问题,采用LS-DYNA显示求解方法。LS-DYNA采用显示中心差分法来进行时间积分,在已知的0,……,tn时间步解的情况下,求解tn+1时间步的解,运动方程[2]如下:

上式中,P(tn)为外力向量列阵,Fint(tn)为内力矢量,为单元内力和接触力之和,表达式为,单元的内力由当前构型的应力场的散度求得,H(tn)为沙漏阻力。

把质量矩阵移到方程的右边,求得tn时刻的加速度如下:

tn+1时刻的速度和位移由以下公式求得:

这样可以求得在tn+1时刻的位移,更新tn时刻的系统几何构型,得到tn+1时刻的系统新的几何构型。

3 台架试验

本文为了节省成本,设计了一个简单的台架试验。从图3可以看出,牵引钩用2块铁板固定螺母。模拟实车的前后2块铁板固定螺母的方式,对牵引钩30°方向缓慢加载汽车满载质量的0.5倍的力,分别做了M14、M16牵引钩试验各2组。

对比M14和M16牵引钩的变形量,M14牵引钩拖环处位移量约21 mm;M16位移量约12 mm。如图4所示,图上为M14牵引钩试验后状态,图下为M16牵引钩试验后状态。

4 有限元模型的建立

本文按照台架试验,对牵引钩进行了有限元建模。有限元模型主要包括牵引钩及牵引钩螺母。如果此有限元模型仿真分析结果与试验结果基本一致,就能证明仿真分析方法的有效性。将此有限元模型放在白车身模型中,使用同样的仿真方法分析,能仿真出实际拖车时牵引钩的变形情况。

在本文的分析中,对模型进行了简化。去除了牵引钩及其螺母的螺纹。

4.1 单元类型的选择

本文的仿真分析前处理工作使用的是ALTAIR公司的HyperMesh软件。对于钣金件类型的零部件,单元必须建立在中性面上,采用一阶四边形壳单元和一阶三角形壳单元划分网格,一阶三角形壳单元的精度不够高,整体模型三角形壳单元的数量应控制在5%以内。对于牵引钩及其螺母等铸造件类的零部件,采用六面体网格和四面体网格划分。由于四面体网格的刚度过大,只有牵引钩头形状不规则的部分用了四面体网格;其他形状规则的牵引钩都用六面体网格。

零部件间的螺栓连接采用刚性单元,焊点采用BEAM单元(如图5所示)。

4.2 网格划分

在CAE仿真分析中,网格划分是一个很重要的环节,它决定着分析结果的精度和计算成本[3]。在有限元分析收敛的前提下,应力的误差与单元尺寸成正比,位移的误差与单元尺寸的平方成正比[4]。

焊点的布置由相应的产品工程师提供。为了对建成的有限元模型进行检查,本文对该模型进行了模态计算,检查焊接点的连接情况,并进行修改。

图6为按照台架试验建的有限元模型,本文称为模型1。

4.3 约束

模型1按照台架试验约束,约束螺母部分节点的6个方向自由度。按照同样的建模方法建立的带有车身的模型(本方称模型2),约束白车身阶段处6个方向自由度和前悬安装点6个方向自由度。

4.4 载荷

本文的仿真分析给牵引钩施加了冲击力,随时间变化的力,整个加载过程共400 ms,前100 ms为加载阶段,100～200 ms为加载维持阶段,200～300 ms为卸载阶段,300～400ms为卸载后恢复阶段(如图7所示)。力的大小为汽车满载质量的0.5倍即9 500 N,与台架试验一致。

5 仿真结果及误差分析

5.1 仿真结果

模型1的仿真分析结果显示,M16牵引钩塑性变形为15.9 mm,M14牵引钩塑性变形为22.1mm。通过与台架试验结果对比,仿真结果与试验结果接近,证明了试验结果的有效性(如图8所示)。

以上结果证明了模型2的有效性(如图9所示)。模型2的仿真结果显示,M14牵引钩端部永久变形为32.8 mm;M16牵引钩端部塑性变形为17.74 mm (如图10所示)。M14牵引钩在实车试验时,确实发生过断裂(如图1所示)。

5.2 误差分析

通过对试验和仿真模型进行分析,得出产生误差的原因主要有以下几点。

(1)零部件材料曲线不够准确。拉伸试验测出的材料曲线与具体零部件的材料曲线有出入,并且不是同一批生产出来的材料,材料曲线也会有出入。

(2)牵引钩及其安装点螺纹的简化处理会对结果产生影响。

(3)试验结果的测量存在误差。

(4)台架试验时,力是缓慢加上去的。而仿真分析时,力是在100 ms内加上去的。

基于以上可能产生误差的分析,仿真结果与试验结果在误差范围内基本一致,证明了仿真结果的有效性。

6 牵引钩常见故障问题及其相应的优化方法

根据多年的工作经验,本文对牵引钩常见故障问题和相应的优化方法做了几点总结。

(1)进行CAE分析前,一定要确保不是零部件的制造工艺出现问题。如图11所示,牵引钩脱出,是因为焊接质量有问题,所以此类问题不需要进行仿真分析。

(2)牵引钩根部断裂或螺纹损坏导致牵引钩无法取出,这种情况应该加粗牵引钩或缩短牵引钩的长度。

(3)牵引钩的刚度和强度满足要求,但是变形很大,说明车身的结构刚度较差,可以通过加强牵引钩车身侧安装点的方法进行优化设计。

7 结论

(1)通过与台架试验结果的对比,证明了本文仿真分析方法的有效性。

(2)在产品设计阶段应用有限元仿真分析,避免了多次造车试验验证过程,大大节省了成本。

(3)本文总结的误差分析,如果能够在后续工作中避免,则能提高仿真结果的准确性。

(4)本文总结的牵引钩常见故障问题和相应的优化方法,可以作为牵引钩及其安装点结构优化设计的参考。

参考文献

[1]许本安,李秀治。材料力学[M]。上海:上海交通大学出版社,1988。

[2]赵海鸥。LS-DYNA动力分析指南[M]。北京:兵器工业出版社,2003。

[3]龚曙光,谢桂兰,邱爱红,等。CAE仿真分析中计算精度与网格划分关系探讨[J]。现代机械,2003(6)。

[4]张铜生,张富德。简量有限元法及其应用[M]。北京:地震出版社,1990。

8.汽车设计案例分析 篇八

摘 要：傳统设计中的汽车座椅骨架构件是在经验的支撑下所进行的，这样的方式使得最终的设计效率偏低且难以实现最优化的性价比。所以，在技术的发展更新下，并在结构拓扑技术不断优化的基础上，对于座椅骨架构件布局设计提出了全新的优化设计方案，这就需要在确切的骨架外观形状和座椅构件的整体尺寸要求下来确定设计区域，在技术的支撑下确定科学可行的实施方案，最大化的实现结构布局的最优化。

关键词：汽车座椅；骨架构件；布局设计方式

随着社会经济的发展，人们的生活质量和需求水平在不断的上升，使得在逐渐的发展中，汽车行业成为我国国民经济发展的支柱型产业之一，成为工业产业发展的重要影响因素，甚至于涵盖了整个工业领域的工作内容。所以，在基本的设计建设中，需要将其作为耐用消费产品的作用有效的发挥出来，从基本的研发和设计到后期的生产、销售以及维护等形成一个完成有效的体系，确保整体行业的质量和效率。在整个体系建设中，研发和设计环节是对产品后续的预期的性能有效实现的关键环节，这就体现了在具体应用过程中对各种零部件的结构设计在进行整体性的研发设计时的重要性。

1 汽车座椅骨架构件布局设计分析

在社会主义市场经济的发展运行下，我国的制造业也得到长足的发展和进步。在进行汽车座椅的初期结构设置时，主要通过结构拓扑优化设计技术实现对构件材料分布和整体布局的设计，进而得出初步阶段的最优化设计方案，并在此基础上进行模型的创建，确保具体设计同整体机构的形状和面貌以及尺寸之间的最优化，并在同实际状况相协调一致的基础上实现真正的最优化结构方案设计。通过这样的方式能够极大地提高整体的设计效率和后续的开发周期，并且在进行模型构建的基础上减少不必要的修改过程，使得整体性的开发成本有所降低，并提升了自身产品的市场竞争力。

在优化设计领域中，拓扑优化是最具有生命力色彩的研究方向，能够极大地实现结构的最优化设计，并对给定设计区域内的材料分布实现最优化的布局，一般情况下的应用方法有变密度法、水平集方法和均匀化法以及变厚度法等。近年来，在对汽车的零部件结构进行优化设计的过程中，通过拓扑技术的应用已经取得了有效的进展。

汽车内饰中汽车座椅系统是重要的部件构成部分，对乘员起着重要的保护作用，在结构设计中，金属骨架自身的刚度特性是座椅设计过程中需要考虑的核心问题。就传统的设计而言，多是通过经验化的思维活动来实现整体的设计，难以确保整体结构的最优化设计。所以，在基于实现结构优化的拓扑设计而言，需要明确基本的结构状况，然后再明确设计的应用区域，进而进行模型创建，以确保整体运行结果的有效性。

2 拓扑结构方法设计

2.1 汽车座椅骨架结构分析

汽车座椅的骨架结构主要有纯板结构和板管结构以及管钢丝结构三种。在基本结构设计中，纯板结构是由钣金件对压延金进行冲压之后所形成的，板管结构主要是通过管件和钣金件焊接而成的，管钢丝结构则是通过钢丝和管件焊接而成的。一般情况下，汽车采用相对频繁的是板管结构，因其与其他两种相较而言工艺较为简单，并且因其结构的因素还能在整体布局上提高座椅的骨架刚度。

2.2 构件布局设计和方法流程应用

在进行优化设计时，基本的应用流程分为优化设计阶段和新结构设计阶段。这就需要对整体结构中所选定的区域进行模型的分析和设计，进入优化设计的运行阶段，然后再对设计模型进行分析，进而在基于拓扑优化设计技术的应用下采用变密度法进行设计规划，并在合理模型的支撑下，实现整体性的优化，并将最终的优化结果进行效果输出验证，如果优化效果不甚明显的话，则需要对模型设计重新进行拓扑优化，在整体优化完成之后，则进入到新结构设计阶段，通过上一阶段的拓扑优化结果分析，需要实现新结构模型的设计，然后开展性能比较分析，然后对优化后的结构性能参数同原结构进行比较，进而实现有效的分析，检验其是满足整体的设计要求，满足情况下则得到最优化的设计，构件布局结束；如果没有实现整体的满足，则需要重新进行模型的分析，以达到最优化的设计要求。

其中，采用的变密度法主要在同行材料的应用中，将各个单元内的相对密度确认为整体设计的变量，然后进行单元材料和密度的物理属性设定，并寻求其间或许存在的某种对应关系，并通过连续变量的密度函数形式进行具体的显性形式表达，一般情况下，单元内的设计变量是具有唯一性的。在具体应用中，该方法具有高效的计算效率和程序实现的简单化，而且其中所采用的单元密度是相对性的参数，确保了同实际情况的有效结合。在工程研究应用中，变密度法在不断的得到重视和推广，并在不断的研究上实现了有效的应用实施，并且就目前而言，已经在算法上具有一定的可行性，成为采用较多的一种材料插值方式。

2.3 优化设计模型的建立

在进行汽车座椅骨架的设计时，刚度特性是需要考虑的关键性因素和问题，所以，在进行优化设计时，在保证整体应用效率的基础上提升骨架刚度，但同时也要确保整体的物体质量在规定的范围之内，实现轻质高刚的结构设计。所以，在基于拓扑优化设计的变密度法基本原理应用中，能够实现有效的模型构建：

模型公式设计中C代表结构运行中的应变能，V是实现优化后的体积，V0则为优化前的体积，V*代表体积分数[1]。

3 结束语

为了有效实现具体应用中汽车行业的科学化发展，本文从其主要构件的座椅骨架方向出发，将其在设计中采用先进的拓扑优化设计技术进行研究，以确保其在建设初期能够实现合理的布局设计，并且能够在设计的最初环节快速的寻找和确认构件布局的大概位置，突破了传统的经验性设计在应用中的重复测量，在提高整体设计效率的基础上有效节约了资源设计成本，并且能够通过最优化的设计在应用的具体环节实现座椅骨架的最优化，提升汽车使用的有效性和长久性。

参考文献：

[1]张坤，丁晓红，倪维宇，王海华.汽车座椅骨架构件布局设计方法[J].工程设计学报，2015，02：166-171.