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轻型客车仪表板骨架设计与优化

作　者: 孙煜
导　师: 张君媛
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 仪表板数字化设计模流分析缺陷优化
分类号: U463.837
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 36次
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内容摘要

从2009年到2012年，四年时间里中国轻型客车产业发展稳中有升。2009年1-12月轻型客车市场取得了22.5万辆的业绩，同比增长3.4%。2012年轻型客车市场销售到11月份已经累计达到了25.5万辆。同时需求结构也发生了变化，产品出现了高端欧式化，动力柴油化，外观和造型更加趋向美观和舒适性要求。仪表板的发展趋势也随之提出了更高的要求，原来轻型客车的仪表板更注重于实用性，而现在在注重实用性的同时，外观和功能也提出了很高的要求。一些乘用车仪表板的技术优点也逐步在向轻型客车移植。本文在结合了某一款轻型客车的开发过程，从工程的角度阐述了轻型客车仪表板整个的一个工程开发的过程。文中首先描述了一个仪表板整体的开发流程，并对每一步骤进行了简要的阐述，并说明每一步工作中需要工程人员参与的工作内容。然后是法规要求的定义，考虑到产品的要求，这里只需要注意内部突出物要求。仪表板骨架是一个大型的复杂的塑料件，因此塑料件一般的设计原则必须遵守，最后提出了仪表板本身的设计要求和准则，这些是仪表板设计的一些特殊要求，需要考虑到很多周边的配合，性能的要求。接着以一款轻型客车为实例描述如何将一款轻型客车仪表板骨架通过上一章所讲的内容结合一些具体的要求最终完成了工程设计。设计完成后通过软件模拟制造过程预测产品会发生的问题并进行优化，最终通过实际的产品来验证优化措施是否可行。文中重点讲述了仪表板数字化设计和有限元分析优化产品。在仪表板数字化设计中根据前面的章节中一些设计中需要注意的要素，需要遵循的原则，通过CATIA软件进行仪表板骨架的数字化设计。通过拔模方向和角度的选择，头部基准区的确定，固定点的选择和定义，具体的结构分块的定义，并通过一些典型结构特征如壁厚设计准则、加强筋设计准则、支柱设计准则、扣位设计准则、入件设计准则、洞孔设计准则，最终完成仪表板骨架的设计。在有限元分析的章节中以轻型客车仪表板骨架的有限元分析过程来描述整个过程。从网格划分，工艺参数的制定，材料的定义，浇口的设计，对骨架的厚度进行检查，进行了流动性分析，翘曲变形分析，对一些产品表面质量，变形趋势进行了检查，考虑到本人的工作性质，在这里仅仅是关注对产品设计的影响，而不关注产品本身制造过程的模拟结果。通过这些软件模拟出来的功能，找出对工程设计有影响的缺陷趋势，根据这些缺陷趋势去分析优化找到合理的工程解决方案。在随后的实际产品开发过程中关注这些缺陷趋势是否正如软件模拟出来的一样或者相似，验证在优化过程中最终确定的优化措施是否对产品缺陷有所改进。产品质量首先是设计出来的，因此我们在做设计的时候需要充分的考虑到产品的整个生产过程，使用过程中所可能遇到或者发生的问题，提前做出判断和改进以达到避免和阻止问题的发生。通过本文对整个仪表板骨架的设计和虚拟校核，实际验证的过程来说明在工程师进行仪表板设计的时候要非常全面和充分的考虑问题以及如何通过软件模拟的手段来发现问题提出解决方案，并得到实际的验证。虽然模流分析主要是针对产品生产环节出现的问题，但是通过模流分析也同样可以发现能够通过工程手段进行解决和规避的问题，对工程设计者有着非常大的帮助。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 引言  10-11
  1.2 仪表板研究现状  11-14
    1.2.1 国外研究现状  13-14
    1.2.2 国内研究现状  14
  1.3 仪表板骨架研究的目的及意义  14-15
  1.4 论文主要内容  15-16
第2章仪表板设计开发概述  16-32
  2.1 仪表板设计结构开发流程  16-18
  2.2 仪表板设计法规要求  18-21
    2.2.1 头部碰撞区域的定义  18-20
    2.2.2 内部突出物校核  20-21
  2.3 塑料件一般设计要求  21-27
    2.3.1 形状和结构的简化  21-22
    2.3.2 避免应力集中  22
    2.3.3 加强刚度的设计  22-24
    2.3.4 抗变形设计  24-27
  2.4 仪表板设计规则  27-31
    2.4.1 一般要求  27-28
    2.4.2 特殊要求  28-31
  2.5 小结  31-32
第3章仪表板数字化设计  32-58
  3.1 拔模方向的定义  32-33
  3.2 仪表板内部突出物法规检查区域确定  33-34
    3.2.1 头部碰撞区边界的定义  33
    3.2.2 仪表板头部碰撞区免除区域的确定  33
    3.2.3 仪表板头部碰撞基准区的确定  33-34
  3.3 仪表板固定点的分布  34-36
  3.4 仪表板结构分块设计  36-38
  3.5 产品件结构设计  38-57
    3.5.1 壁厚设计准则  39-43
    3.5.2 加强筋设计准则  43-47
    3.5.3 支柱设计准则  47-50
    3.5.4 扣位设计准则  50-52
    3.5.5 入件设计准则  52-54
    3.5.6 洞孔设计准则  54-57
  3.6 小结  57-58
第4章仪表板优化设计及实验  58-74
  4.1 仪表板仿真分析  58-60
  4.2 仪表板骨架成型分析及优化  60-69
    4.2.1 网格处理、浇注系统设计及工艺参数设置  60-63
    4.2.2 骨架壁厚检查及优化  63-65
    4.2.3 仪表板骨架表面缺陷分析及优化  65-67
    4.2.4 仪表板骨架变形分析  67-69
  4.3 仪表板骨架优化的实验验证  69-72
    4.3.1 仪表板骨架的表面缺陷  69-70
    4.3.2 产品壁厚的优化  70
    4.3.3 产品变形优化的验证  70-72
  4.4 小结  72-74
第5章结论与展望  74-76
  5.1 结论  74
  5.2 展望  74-76
参考文献  76-80
作者简介  80-82
致谢  82

轻型客车仪表板骨架设计与优化

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