《轎車車門設計及側(cè)碰分析》綜述

1、轎車車門設計及側(cè)碰分析綜述1.1 車門研究的內(nèi)容和意義隨著社會的發(fā)展和汽車工業(yè)的繁榮，汽車作為一種交通工具，在人們生活中起著舉足輕重的作用。汽車車身是整車的重要組成部分，而車門作為車身的一個重要組成部分，又發(fā)揮著它所特定的功能。車門的結(jié)構(gòu)型式很多，有旋轉(zhuǎn)門，拉門，折疊門和外擺式車門。后兩者主要用于大客車上。各類車的駕駛員專用門，貨車及轎車車門，大多采用旋轉(zhuǎn)門，開門時旋轉(zhuǎn)方向可以是往前(順開門)或往后(逆開門)，順開門在行車中比較安全。對車門的要求有：（1） 具有必要的開度，并能使車門停在最大開度，以保證上、下車方便。安全可靠，車門能鎖住，行車或撞車時車門不會自動打開。（2） 開關(guān)方便，玻璃升降

2、方便。（3） 具有良好的密封。（4） 具有足夠的剛度。不易變形下沉，行車時不振響。（5） 制造工藝性好，易于沖壓并便于安裝附件。（6） 外型上與整車協(xié)調(diào)。由此可見，車門結(jié)構(gòu)設計對車身乃至整車都有重大的影響，隨著經(jīng)濟全球化進程的加快，汽車工業(yè)的競爭日益加劇，汽車巨頭們都在加緊新車型的設計與開發(fā)，由于發(fā)動機、底盤設計制造技術(shù)基本成熟，新車型便主要體現(xiàn)在電子設備和車身造型的更新上。同時，為減少新車型的開發(fā)成本、縮短新車型的開發(fā)周期、提高新產(chǎn)品的市場競爭力，全球各大汽車公司普遍實施了“平臺戰(zhàn)略”（Platform Strategy)，車身的開發(fā)便是該戰(zhàn)略的主要組成部分。目前，在一種新車型的開發(fā)項目中，

3、40的設計師和工程師是在從事與車身相關(guān)的開發(fā)。車身與汽車電子一起己經(jīng)成為目前汽車整車產(chǎn)品中最活躍的因素。我國的汽車工業(yè)同發(fā)達國家相比仍然落后很多，歸根結(jié)底就是因為車身技術(shù)的相對落后。因此，要大力發(fā)展我國的汽車工業(yè)關(guān)鍵就在于車身技術(shù)的發(fā)展。在新車型的開發(fā)設計過程中，如何判斷車門結(jié)構(gòu)的合理性及車門結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)性能的優(yōu)劣，并對車門結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化，是一項十分重要的工作。由于車門的結(jié)構(gòu)十分復雜，用經(jīng)典力學方法很難得到精確的優(yōu)化解，為了能夠計算出車門的剛度和強度，往往對車門結(jié)構(gòu)進行較多的假設和簡化，計算模型只能構(gòu)造得非常簡單，與實際的結(jié)構(gòu)形狀相差很大。 在國際汽車行業(yè)中，為了降低勞動強度，縮短開發(fā)周期提

4、高數(shù)據(jù)傳輸精度減小設計誤差，節(jié)約能源符合綠色環(huán)保要求和污染控制標準保持產(chǎn)品競爭力，滿足用戶對汽車舒適性和外形多樣化方面的不斷追求。汽車制造廠商在產(chǎn)品與工裝的設計制造上競相采用計算機輔助技術(shù)并逐步發(fā)展成為CAD/CAM/CAE一體化它除了用于設計繪圖，還大量用于汽車結(jié)構(gòu)分析模擬。車身外表面空氣動力學試驗噪聲振動和碰撞試驗等?；谥R的車門附件布置設計系統(tǒng)是以基于知識的工程并行工程及面向?qū)ο蟮人枷牒图夹g(shù)為指導結(jié)合車門設計領(lǐng)域的知識規(guī)則以及領(lǐng)域?qū)＜业膶嵺`經(jīng)驗以，CATIA為開發(fā)平臺借助， CATIA的二次開發(fā)工具， GII進行開發(fā)旨在簡化車門布置設計的重復性試探性和不確定性從而幫助設計人員得到最佳的

5、車門布置方案。 綜上所述，本課題具有一定的可行性和實用價值其應用必將大大提高車門及其附件布置的設計效率和設計質(zhì)量促進車身設計水平的提高。但是，CATIA軟件在國內(nèi)汽車行業(yè)的應用研究和二次開發(fā)的時間還不長并且知識工程的理論和實踐在我國發(fā)展還不夠成熟加之時間和其他客觀條件的限制所以本系統(tǒng)僅是一個探索嘗試其中的某些部分還有一定的欠缺還需進一步的充實完善和維護1.2.1 CAE技術(shù)簡介隨著科技的發(fā)展進步，產(chǎn)品在趨于多樣化、智能化的同時，會不可避免地趨于復雜化。對于復雜的工程，人們都希望能在產(chǎn)品生產(chǎn)以前對設計方案進行精確試驗、分析和論證，這些工作需要借助計算機來實現(xiàn)，即CAE(Computer Aide

6、d Engineering)。CAE是一個包括產(chǎn)品設計、工程分析、數(shù)據(jù)管理、試驗、仿真和制造的綜合過程，關(guān)鍵是在三維實體建模的基礎(chǔ)上，從產(chǎn)品的設計階段開始，按實際條件進行仿真和結(jié)構(gòu)分析，按性能要求進行設計和綜合評價，以便從多個方案中選擇最佳方案，或者直接進行設計優(yōu)化。CAE技術(shù)主要包括以下三個方面的內(nèi)容：(1)有限元法的主要對象是零件，包括結(jié)構(gòu)剛度、強度分析、非線性和熱場計算等內(nèi)容；(2)仿真技術(shù)的主要對象是分系統(tǒng)或系統(tǒng)，包括虛擬樣機、流場計算和電磁場計算等內(nèi)容；(3)優(yōu)化設計的主要對象是結(jié)構(gòu)設計參數(shù)。在CAE技術(shù)中，有限元法(Finite Element Method)是運用最成功，最廣泛的

7、一種數(shù)值方法。它的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，就是將實際結(jié)構(gòu)假想地離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體。它將求解域看成是許多稱為有限元的小的互相連接的子域(單元)組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的)近似解，然后推導求解這個域的總的滿足條件的解，從而得到問題的解。目前用于有限元分析的軟件很多，如ADINA、PATRAN、NASTRAN、LDEAS、ANSYS等。從運用有限元法對已設計產(chǎn)品的性能進行簡單校核，逐步發(fā)展到對產(chǎn)品性能的準確預測，再到對產(chǎn)品工作過程的精確模擬仿真，有限元法和仿真技術(shù)發(fā)揮了重要作用，贏得了人們的普遍信賴。然而，提高產(chǎn)品競爭力不但需要提高產(chǎn)品的性能.質(zhì)量，也要降低產(chǎn)品的成本，縮短

8、開發(fā)周期。最優(yōu)化技術(shù)引入CAE方法，使人們從繁重的繁重工作中解脫出來，CAE技術(shù)也達到了一個新高度。1.2.2 CAE技術(shù)在汽車產(chǎn)品開發(fā)中的作用實踐證明，應用有限元法對整車結(jié)構(gòu)進行分析，可在產(chǎn)品設計初期對其剛度和強度有充分認識，使產(chǎn)品在設計階段就可保證使用要求.縮短設計試驗周期，節(jié)省大量的試驗和生產(chǎn)費用，是提高產(chǎn)品可靠性、既經(jīng)濟又實用的方法之一。它在汽車設計及產(chǎn)品開發(fā)中的直用使得汽車在輕量化、舒適性和操縱穩(wěn)定性方面得到改進和提高。參考文獻1. 王海亮等 車輛側(cè)面碰撞性能評價與提高策略. 汽車工程師2010 2. 吉林大學汽車工程系 汽車構(gòu)造 人民交通出版社 2009年3. 宋曉琳 汽車車身制造

9、工藝學 北京理工大學出版社 2006年4. 王 陽 汽車實車碰撞試驗方法探討 汽車技術(shù) 2001 5. 賈宏波等 汽車車身結(jié)構(gòu)碰撞性能的計算機模擬、評價與改進 吉林工業(yè)大學學報，1998 6. Kentaro Sato， Akihide Yoshitake and Yoshihiro Hosoya， FEM Simulation to Estimate Crashworthiness of Automotive Parts， SAE Paper 9823567. HEINZ HEISLER. Advanced Vehicle Technology. Reed Educational and Profes