精密铸铝保险杠轻量化设计及碰撞性能研究
发布时间：2021-06-22 10:53
由于我国汽车产业的飞速发展,污染问题也越来越严重,带来逐渐严峻的环境和能源问题。研究表明,轿车每减少重量10%,那么油耗量可减少8%-10%,汽车轻量化成为汽车产业发展的重要方向之一。精密铸造铝合金产品由于其“大”、“薄”、“精”的特点,逐渐成为零部件发展的趋势。本文针对车身重要部件-保险杠,从逆向建模、性能分析、产品设计、结构优化以及浇注模拟等方面来进行铸铝保险杠代替原车身钢制保险杠的研究。本文将实车上的保险杠拆下做3D扫描,建立三维模型与有限元模型,并进行性能分析,以此为基础对再设计的铸铝保险杠进行结构优化,最后对铸铝保险杠进行浇注系统设计,模拟浇注过程,分析产品状态。主要内容如下:首先,通过三维扫描逆向建模建立保险杠三维模型,建立了摆锤对保险杠低速碰撞有限元模型,并通过试验来验证了保险杠模型的准确性,对保险杠在4km/h正面碰撞和2.5km/h偏置碰撞中的响应特性进行了分析,评价原保险杠碰撞性能。其次,基于铸件设计准则,对铸铝保险杠进行再设计。一方面通过对保险杠前梁的三点约束工况进行拓扑优化,对前梁进行设计。另一方面通过比较不同方案,选取吸能特性最优的结构作为铸铝保险杠的吸能盒。...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车保险杠Fig1.1VehicleBumper
图 2.1 摆锤结构示意图Fig 2.1 Structural sketch of pendulum标准中规定的摆锤结构，在三维制图软件 CATIA 中建立摆锤几何模险杠结构及其三维模型建立险杠结构汽车保险杠外部的塑料主要作用是美化外观，因此在仿真过程中将杠结构如图 2.2 所示，其中 1 为保险杠前横梁，厚度为 1.5mm；2与吸能盒的连接板，厚度为 1.8mm；3 为保险杠吸能盒，厚度为 1.5盒与车身前纵梁的连接板，厚度为 1.5mm。1、2、3、4 之间通过点车身前纵梁通过螺栓进行连接，通过称重，原保险杠质量为 4.48k
图 2.2 原保险杠结构Fig 2.2 The original bumper structure建模是依据已有模型对其进行改良再设计，对原本模型进行的方式来获得最终的三维模型。这种方法得出的三维模型出模型更有依据，因此可以快速找出产品模型的优缺点进，缩短开发周期从而降低成本[38]。上拆卸下的原保险杠进行三维扫描（图 2.3），通过逆向模型，为后续碰撞有限元分析做准备。：原保险杠、手持式无线 X7 扫描仪、计算机、大理石标、无线路由器。：及初始设置：打开 3D-SCAN 软件与路由器，手持式无线信号并连接。
【参考文献】：
期刊论文
[1]满足未来中国燃油消耗量法规的行业技术路线选择[J]. 陈康达,赵福全,刘宗巍,郝瀚. 汽车技术. 2019(03)
[2]基于ProCAST的薄壁叶片熔模精铸过程模拟[J]. 曹岩,张浩,石亚茹,黄亮. 特种铸造及有色合金. 2018(11)
[3]2018中国汽车轻量化技术研讨会[J]. 汽车工程. 2018(05)
[4]SMC轻量化初步探究[J]. 周振方,王立和,葛平,彭周岗. 玻璃钢/复合材料. 2018(04)
[5]汽车轻量化技术方案及应用实例[J]. 高阳. 汽车工程学报. 2018(01)
[6]SMC树脂在汽车轻量化中的应用[J]. 金良,刘世强,茆凌峰. 玻璃钢. 2017(04)
[7]面向CAFC法规的汽车企业轻量化策略研究[J]. 郝瀚,王司南,李骁,刘宗巍,赵福全. 汽车工程. 2017(01)
[8]熔模铸造在航空工业中的应用[J]. 于江成. 科技视界. 2016(20)
[9]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅. 锻压技术. 2016(02)
[10]基于逆向工程的工艺品设计及快速成型[J]. 孙进,朱兴龙,闫大战,陈晓波. 机械设计与制造工程. 2015(08)
博士论文
[1]薄壁结构轴向冲击能量吸收性能分析与改进设计[D]. 唐智亮.大连理工大学 2012
[2]汽车接触碰撞仿真中的关键技术研究[D]. 高晖.湖南大学 2008
硕士论文
[1]大型薄壁镁合金支架铸件的低压铸造工艺研究[D]. 娄大光.哈尔滨工业大学 2015
[2]汽车前防撞梁耐撞性分析及其轻量化研究[D]. 苏尚彬.山东理工大学 2015
[3]K4169高温合金薄壁铸件调压精密铸造工艺研究[D]. 闫乃舜.上海交通大学 2015
[4]面向行人综合保护的轿车安全性结构优化设计[D]. 刘明敏.哈尔滨工业大学 2013
[5]铝合金汽车保险杠横梁的轻量化设计及其性能研究[D]. 万银辉.湖南大学 2013
[6]用于汽车前纵梁的金属薄壁结构抗撞性研究[D]. 董方亮.大连理工大学 2012
[7]轿车前部低速碰撞的耐撞性研究[D]. 孙晓强.湖南大学 2011
[8]基于拓扑优化和高强钢应用的雷达车车架轻量化设计研究[D]. 佘高翔.武汉理工大学 2010
[9]汽车保险杠系统低速碰撞性能研究[D]. 杨永生.哈尔滨工程大学 2009
[10]基于LS-DYNA的轿车保险杠耐撞性研究[D]. 刘少华.吉林大学 2008
本文编号：3242706
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车保险杠Fig1.1VehicleBumper
图 2.1 摆锤结构示意图Fig 2.1 Structural sketch of pendulum标准中规定的摆锤结构，在三维制图软件 CATIA 中建立摆锤几何模险杠结构及其三维模型建立险杠结构汽车保险杠外部的塑料主要作用是美化外观，因此在仿真过程中将杠结构如图 2.2 所示，其中 1 为保险杠前横梁，厚度为 1.5mm；2与吸能盒的连接板，厚度为 1.8mm；3 为保险杠吸能盒，厚度为 1.5盒与车身前纵梁的连接板，厚度为 1.5mm。1、2、3、4 之间通过点车身前纵梁通过螺栓进行连接，通过称重，原保险杠质量为 4.48k
图 2.2 原保险杠结构Fig 2.2 The original bumper structure建模是依据已有模型对其进行改良再设计，对原本模型进行的方式来获得最终的三维模型。这种方法得出的三维模型出模型更有依据，因此可以快速找出产品模型的优缺点进，缩短开发周期从而降低成本[38]。上拆卸下的原保险杠进行三维扫描（图 2.3），通过逆向模型，为后续碰撞有限元分析做准备。：原保险杠、手持式无线 X7 扫描仪、计算机、大理石标、无线路由器。：及初始设置：打开 3D-SCAN 软件与路由器，手持式无线信号并连接。
【参考文献】：
期刊论文
[1]满足未来中国燃油消耗量法规的行业技术路线选择[J]. 陈康达,赵福全,刘宗巍,郝瀚. 汽车技术. 2019(03)
[2]基于ProCAST的薄壁叶片熔模精铸过程模拟[J]. 曹岩,张浩,石亚茹,黄亮. 特种铸造及有色合金. 2018(11)
[3]2018中国汽车轻量化技术研讨会[J]. 汽车工程. 2018(05)
[4]SMC轻量化初步探究[J]. 周振方,王立和,葛平,彭周岗. 玻璃钢/复合材料. 2018(04)
[5]汽车轻量化技术方案及应用实例[J]. 高阳. 汽车工程学报. 2018(01)
[6]SMC树脂在汽车轻量化中的应用[J]. 金良,刘世强,茆凌峰. 玻璃钢. 2017(04)
[7]面向CAFC法规的汽车企业轻量化策略研究[J]. 郝瀚,王司南,李骁,刘宗巍,赵福全. 汽车工程. 2017(01)
[8]熔模铸造在航空工业中的应用[J]. 于江成. 科技视界. 2016(20)
[9]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅. 锻压技术. 2016(02)
[10]基于逆向工程的工艺品设计及快速成型[J]. 孙进,朱兴龙,闫大战,陈晓波. 机械设计与制造工程. 2015(08)
博士论文
[1]薄壁结构轴向冲击能量吸收性能分析与改进设计[D]. 唐智亮.大连理工大学 2012
[2]汽车接触碰撞仿真中的关键技术研究[D]. 高晖.湖南大学 2008
硕士论文
[1]大型薄壁镁合金支架铸件的低压铸造工艺研究[D]. 娄大光.哈尔滨工业大学 2015
[2]汽车前防撞梁耐撞性分析及其轻量化研究[D]. 苏尚彬.山东理工大学 2015
[3]K4169高温合金薄壁铸件调压精密铸造工艺研究[D]. 闫乃舜.上海交通大学 2015
[4]面向行人综合保护的轿车安全性结构优化设计[D]. 刘明敏.哈尔滨工业大学 2013
[5]铝合金汽车保险杠横梁的轻量化设计及其性能研究[D]. 万银辉.湖南大学 2013
[6]用于汽车前纵梁的金属薄壁结构抗撞性研究[D]. 董方亮.大连理工大学 2012
[7]轿车前部低速碰撞的耐撞性研究[D]. 孙晓强.湖南大学 2011
[8]基于拓扑优化和高强钢应用的雷达车车架轻量化设计研究[D]. 佘高翔.武汉理工大学 2010
[9]汽车保险杠系统低速碰撞性能研究[D]. 杨永生.哈尔滨工程大学 2009
[10]基于LS-DYNA的轿车保险杠耐撞性研究[D]. 刘少华.吉林大学 2008
本文编号：3242706
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