汽车散热器芯体装配机压装部有限元分析及优化设计

发布时间：2017-05-06 20:04

  本文关键词：汽车散热器芯体装配机压装部有限元分析及优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着汽车行业的发展,汽车散热器芯体装配机在汽车零配件生产制造中应用广泛。国内传统的装配机多以半自动或手动装配为主,散热器装配质量和精度难以保证,因此开发了具有自主知识产权的新一代全自动汽车散热器芯体装配机。而在样机生产之前,通过仿真模拟整机和部件的性能以识别样机的薄弱环节和对其优化设计就非常必要。本文以自主研发的汽车散热器芯体装配机压装部为研究对象,通过有限元分析法和多目标优化方法对其进行结构分析和优化设计,主要内容包括:1.阐述了自主研发的散热器芯体装配机压装部的结构、工作原理和主要的技术参数,利用模块法将压装部分为拍压整平模块、压装扩口模块和机身模块三个部分,并提出了结构的有限元分析方案。2.建立了装配机压装部三个模块的参数化模型,分析了各模块的受力情况并建立有限元分析模型。利用ANSYS Workbench Environment(AWE)软件,对各个模块的结构进行了静力分析和模态分析,得到了结构的应力、位移分布和固有频率、振型等动态特性参数,分析结果表明结构设计合理。并以装配精度要求为前提,分析了装配机压装部中影响装配精度的关键零部件位置的变形情况,其中影响工件平整度的拍压整平模块中整平板Z向变形量和机身模块中工作台平面Z向变形量分别为1.09×10-5m和1.09×10-6m,总变形量满足平整度要求(5×10-5m);影响主板压装和扩口位置的左、右两侧主板模Z向变形量及侧板模X向的变形量分别为2.24×10-5m、1.09×10-5m和2.6×10-6m,总变形量低于位置精度要求(5×10-5m)。3.选取装配机压装部中主要结构尺寸和位置尺寸作为设计变量,以影响装配精度的关键零部件位置的变形量、结构重量为优化目标,以结构最大等效应力和一阶固频为约束条件,基于多目标遗传算法和响应面法对装配机压装部进行了结构优化设计。优化后拍压整平模块、压装扩口模块和机身模块重量分别减轻8.77%、8.52%和4.31%,并且优化后结构的动静态性能也有所提高。
【关键词】：装配机压装部 有限元分析 多目标优化 遗传算法
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.138.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 全自动芯体装配机的工艺流程12-15
• 1.3 国内外研究现状和发展趋势15-17
• 1.3.1 芯体装配机国内外研究现状15-16
• 1.3.2 结构优化设计国内外研究现状16-17
• 1.4 课题来源及主要研究内容17-19
• 1.4.1 课题来源17-18
• 1.4.2 研究内容18-19
• 第二章 芯体装配机压装部有限元分析的理论基础19-25
• 2.1 汽车散热器芯体装配机压装部简介19-23
• 2.1.1 芯体装配机压装部结构的组成及功能19-22
• 2.1.2 芯体装配机压装部的工作原理22-23
• 2.1.3 芯体装配机压装部的主要技术参数23
• 2.2 芯体装配机压装部有限元结构分析方案23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 芯体装配机压装部结构的静力分析25-48
• 3.1 有限元静力分析的理论基础25-26
• 3.1.1 有限元静力分析概述25-26
• 3.1.2 有限元静力分析理论26
• 3.1.3 有限元静力分析的注意事项26
• 3.2 拍压整平模块的静力分析26-35
• 3.2.1 拍压整平模块的受力分析27-28
• 3.2.2 实体建模28-29
• 3.2.3 有限元模型29-31
• 3.2.4 载荷加载与约束31
• 3.2.5 结果分析与评价31-35
• 3.3 压装扩口模块的静力分析35-42
• 3.3.1 压装扩口模块的受力分析35-38
• 3.3.2 压装扩口模块的有限元建模38-39
• 3.3.3 载荷加载与约束39-40
• 3.3.4 结果分析与评价40-42
• 3.4 机身模块的静力分析42-46
• 3.4.1 机身模块的受力分析42-43
• 3.4.2 机身模块有限元建模43-44
• 3.4.3 载荷加载与约束44
• 3.4.4 结果分析与评价44-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 芯体装配机压装部的模态分析48-56
• 4.1 有限元模态分析的理论基础48-50
• 4.1.1 模态分析概述48
• 4.1.2 数值模态分析理论48-49
• 4.1.3 模态分析的应用49-50
• 4.2 拍压整平模块的模态分析50-53
• 4.2.1 有限元模型50
• 4.2.2 加载与求解50
• 4.2.3 结果分析与评价50-53
• 4.3 压装扩口模块的模态分析53-54
• 4.4 机身模块的模态分析54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 芯体装配机压装部结构的优化设计56-84
• 5.1 优化设计相关理论基础56-60
• 5.1.1 优化设计数学模型的建立56-57
• 5.1.2 多目标优化设计问题57
• 5.1.3 多目标遗传算法57-59
• 5.1.4 芯体装配机压装部结构优化设计流程59-60
• 5.2 拍压整平模块的优化设计60-68
• 5.2.1 设计变量和目标函数的选取60-61
• 5.2.2 拍压整平模块优化结果分析61-68
• 5.3 压装扩口模块的优化设计68-77
• 5.3.1 设计变量和目标函数的选取68-69
• 5.3.2 压装扩口模块优化结果分析69-77
• 5.4 机身结构的优化设计77-83
• 5.4.1 设计变量和目标函数的选取77-78
• 5.4.2 机身模块优化结果分析78-83
• 5.5 本章小结83-84
• 第六章 结论与展望84-86
• 6.1 结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 攻读硕士学位期间发表的论文与科研成果90

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