基于工况模拟载荷的轿车关键件轻量化设计及可靠性分析方法研究
发布时间：2023-10-03 21:09
节能与环保是汽车发展的永恒主题,随着全球能源、环境、资源等方面问题的加剧,这个主题显得更加突出。轻量化是汽车节能与环保的重要途径。理论和实践均表明,汽车的能耗与其重量近似成正比。轿车作为汽车家族中的重要一员,其轻量化意义尤为重大,因为其占有率超过汽车总量的三分之二。近些年来,汽车动力电动化和汽车驾驶智能化成为重要趋势,这些前沿技术的发展也期待汽车轻量化技术的进一步提升。随着新材料的不断发展和应用新需求的不断出现,轻量化不断面临一些新的问题,尤其国内汽车正向开发技术还处于成长和成熟阶段,有不少轻量化的理论和实践问题亟待进一步探讨和深入分析,以寻找更好解决办法。本论文正是为了满足这一汽车关键共性技术的发展需要开展了轿车轻量化领域的系统深入研究。首先,提出了面向轻量化设计及可靠性分析的轿车关键件工况模拟载荷的计算理论与方法,并构建了面向轿车关键件的柔性共享的工况模拟载荷计算平台;然后,重点以基于轻量化材料应用的结构创新和优化为主线,开展悬架、动力传动系统和车身关键件的结构轻量化设计及可靠性分析的理论和方法研究。本论文的主要研究方法及结果包括如下几个方面:(1)针对汽车部件的正向开发流程,提出...
【文章页数】：188 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 轿车轻量化技术的重要性及发展现状分析
1.1.1 轿车轻量化技术的背景及重要性
1.1.2 轿车轻量化技术的发展现状
1.2 轿车结构轻量化技术的若干难点问题
1.2.1 材料选择与工艺创新问题
1.2.2 结构优化设计问题
1.2.3 可靠性分析与保障问题
1.3 可靠性分析的基本理论与方法
1.3.1 可靠性分析的一般概念
1.3.2 可靠性设计与分析方法
1.3.3 提高可靠性的方法及可靠性目标的确定
1.4 轿车结构设计与可靠性分析的CAE技术基础
1.4.1 静态分析与动态分析CAE技术
1.4.2 显式分析与隐式分析CAE技术
1.4.3 有限元单元类型与建模要点
1.5 研究目标定位与主要研究内容
1.5.1 研究定位和总体目标
1.5.2 主要研究内容及章节结构
第2章 面向轻量化设计与可靠性分析的轿车关键件工况模拟载荷计算理论和方法
2.1 轿车运行工况载荷的不确定性及其关键件设计载荷依据
2.1.1 轿车运行工况载荷的不确定性
2.1.2 轿车关键件设计中的一般载荷依据
2.2 轿车关键件工况模拟载荷计算方法
2.2.1 轿车承载传力系统的基本构成及主要传力路径
2.2.2 基于全正向开发条件下的源载荷强度准则
2.2.3 强化路面道路工况载荷模拟计算方法
2.3 面向关键件工况模拟载荷计算的轿车整车仿真建模平台构建方法
2.3.1 轿车承力关键件及整车仿真建模的柔性共享平台构建原则
2.3.2 参数化轮胎模型构建
2.3.3 仿真共享参数库构建
2.3.4 强化路面仿真建模
2.4 显式与隐式联合仿真方法
2.4.1 整车动态仿真的总体思路
2.4.2 子模型隐式仿真方法
2.4.3 隐式与显式联合仿真
2.5 本章小结
第3章 基于载荷循环迭代的悬架关键件轻量化优化及可靠性分析方法
3.1 基于载荷循环迭代的悬架关键件轻量化设计流程
3.1.1 悬架仿真模型建立
3.1.2 载荷工况分析
3.1.3 关键件受力分析
3.1.4 基于载荷循环迭代的轻量化设计流程
3.2 悬架锻压件结构轻量化参数化优化方法
3.2.1 悬架锻压件结构轻量化参数化模型
3.2.2 悬架锻压件轻量化流程与寻优策略
3.3 悬架关键件的轻量化结构优化
3.3.1 摆臂轻量化参数优化
3.3.2 转向节轻量化参数优化
3.4 基于载荷一致性及载荷循环迭代的悬架关键件可靠性分析
3.4.1 可靠性分析目标设定与计算方法
3.4.2 基于载荷一致性及载荷循环迭代的摆臂可靠性分析
3.5 本章小结
第4章 电驱传动系统中复合结构轻量化设计与基于制造误差的可靠性分析方法研究
4.1 电驱传动系统关键件的载荷特征及可靠性设计要点
4.1.1 电驱传动系统的构成及载荷类型与可靠度分配
4.1.2 电驱传动系统关键件的载荷特征及可靠性设计难点
4.1.3 密封件的载荷特征及可靠性设计难点
4.2 基于装配误差的电机主轴的轻量化设计与可靠性分析方法
4.2.1 电机主轴的结构特征及建模仿真
4.2.2 电机主轴的轻量化设计及疲劳失效分析
4.2.3 电机主轴装配误差对疲劳寿命影响分析
4.3 基于多参数变化的减速箱轻量化设计与可靠性分析方法
4.3.1 电驱传动减速箱的有限元模型及轻量化设计要点
4.3.2 减速箱轴的可靠性分析
4.3.3 电驱传动减速箱的机械可靠性分析
4.4 基于内压增强的传动半轴的轻量化设计与失效分析
4.4.1 传动半轴的结构与载荷特征分析
4.4.2 基于复合结构的传动半轴轻量化设计
4.4.3 传动半轴的疲劳寿命分析
4.5 基于刚度匹配性和几何型面匹配性的减速箱的密封系统可靠性分析
4.5.1 减速箱密封系统的基本构成及几何与力学特征
4.5.2 基于刚度和公差影响的金属密封面的可靠性分析
4.5.3 基于刚度和公差影响的油封密封件可靠性分析
4.6 本章小结
第5章 典型高强度钢车身骨架复合梁的结构轻量化设计及可靠性分析方法
5.1 车身的一般结构形式
5.2 高强度钢车身结构特点分析
5.2.1 高强钢车身的强度与刚度的矛盾
5.2.2 高强度钢车身成型工艺与结构设计要求
5.2.3 高强钢零部件的连接
5.3 基于波纹板加强结构的车身骨架复合梁轻量化设计
5.3.1 典型高强度钢车身骨架梁的结构形式与受力变形模式
5.3.2 波纹板加强结构设计及主要特征参数与仿真建模
5.3.3 基于波纹板加强结构的车身骨架复合梁的性能分析
5.4 典型车身骨架梁的可靠性分析
5.4.1 盒形骨架梁在极限载荷下的变形模式与失效研究
5.4.2 骨架梁的焊接失效模式研究
5.4.3 基于设计公差的骨架梁结构失稳模式分析
5.5 本章小结
第6章 轻量化样车在强化路面可靠性试验的CAE建模仿真与道路试验验证
6.1 整车强化路面可靠性试验基本要求及CAE仿真的主要难点
6.2 基于柔性共享平台的轻量化样车整车动态仿真建模
6.2.1 车身系统与动力传动系统建模
6.2.2 底盘系统建模
6.2.3 联合仿真结果及分析
6.3 悬架K&C特性试验
6.4 强化路面可靠性试验
6.5 强化路面可靠性试验数据处理与分析
6.6 可靠性试验结果分析及仿真结果对比
6.6.1 静态测试-K&C特性参数试验与仿真的比较
6.6.2 静态测试-摆臂应变试验与仿真的比较
6.6.3 动态工况-车身系统关键参数试验与仿真的比较
6.6.4 动态工况-摆臂应变试验与仿真的比较
6.7 本章小结
总结与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 攻读学位期间所参加的科研项目
致谢
本文编号：3850650
【文章页数】：188 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 轿车轻量化技术的重要性及发展现状分析
1.1.1 轿车轻量化技术的背景及重要性
1.1.2 轿车轻量化技术的发展现状
1.2 轿车结构轻量化技术的若干难点问题
1.2.1 材料选择与工艺创新问题
1.2.2 结构优化设计问题
1.2.3 可靠性分析与保障问题
1.3 可靠性分析的基本理论与方法
1.3.1 可靠性分析的一般概念
1.3.2 可靠性设计与分析方法
1.3.3 提高可靠性的方法及可靠性目标的确定
1.4 轿车结构设计与可靠性分析的CAE技术基础
1.4.1 静态分析与动态分析CAE技术
1.4.2 显式分析与隐式分析CAE技术
1.4.3 有限元单元类型与建模要点
1.5 研究目标定位与主要研究内容
1.5.1 研究定位和总体目标
1.5.2 主要研究内容及章节结构
第2章 面向轻量化设计与可靠性分析的轿车关键件工况模拟载荷计算理论和方法
2.1 轿车运行工况载荷的不确定性及其关键件设计载荷依据
2.1.1 轿车运行工况载荷的不确定性
2.1.2 轿车关键件设计中的一般载荷依据
2.2 轿车关键件工况模拟载荷计算方法
2.2.1 轿车承载传力系统的基本构成及主要传力路径
2.2.2 基于全正向开发条件下的源载荷强度准则
2.2.3 强化路面道路工况载荷模拟计算方法
2.3 面向关键件工况模拟载荷计算的轿车整车仿真建模平台构建方法
2.3.1 轿车承力关键件及整车仿真建模的柔性共享平台构建原则
2.3.2 参数化轮胎模型构建
2.3.3 仿真共享参数库构建
2.3.4 强化路面仿真建模
2.4 显式与隐式联合仿真方法
2.4.1 整车动态仿真的总体思路
2.4.2 子模型隐式仿真方法
2.4.3 隐式与显式联合仿真
2.5 本章小结
第3章 基于载荷循环迭代的悬架关键件轻量化优化及可靠性分析方法
3.1 基于载荷循环迭代的悬架关键件轻量化设计流程
3.1.1 悬架仿真模型建立
3.1.2 载荷工况分析
3.1.3 关键件受力分析
3.1.4 基于载荷循环迭代的轻量化设计流程
3.2 悬架锻压件结构轻量化参数化优化方法
3.2.1 悬架锻压件结构轻量化参数化模型
3.2.2 悬架锻压件轻量化流程与寻优策略
3.3 悬架关键件的轻量化结构优化
3.3.1 摆臂轻量化参数优化
3.3.2 转向节轻量化参数优化
3.4 基于载荷一致性及载荷循环迭代的悬架关键件可靠性分析
3.4.1 可靠性分析目标设定与计算方法
3.4.2 基于载荷一致性及载荷循环迭代的摆臂可靠性分析
3.5 本章小结
第4章 电驱传动系统中复合结构轻量化设计与基于制造误差的可靠性分析方法研究
4.1 电驱传动系统关键件的载荷特征及可靠性设计要点
4.1.1 电驱传动系统的构成及载荷类型与可靠度分配
4.1.2 电驱传动系统关键件的载荷特征及可靠性设计难点
4.1.3 密封件的载荷特征及可靠性设计难点
4.2 基于装配误差的电机主轴的轻量化设计与可靠性分析方法
4.2.1 电机主轴的结构特征及建模仿真
4.2.2 电机主轴的轻量化设计及疲劳失效分析
4.2.3 电机主轴装配误差对疲劳寿命影响分析
4.3 基于多参数变化的减速箱轻量化设计与可靠性分析方法
4.3.1 电驱传动减速箱的有限元模型及轻量化设计要点
4.3.2 减速箱轴的可靠性分析
4.3.3 电驱传动减速箱的机械可靠性分析
4.4 基于内压增强的传动半轴的轻量化设计与失效分析
4.4.1 传动半轴的结构与载荷特征分析
4.4.2 基于复合结构的传动半轴轻量化设计
4.4.3 传动半轴的疲劳寿命分析
4.5 基于刚度匹配性和几何型面匹配性的减速箱的密封系统可靠性分析
4.5.1 减速箱密封系统的基本构成及几何与力学特征
4.5.2 基于刚度和公差影响的金属密封面的可靠性分析
4.5.3 基于刚度和公差影响的油封密封件可靠性分析
4.6 本章小结
第5章 典型高强度钢车身骨架复合梁的结构轻量化设计及可靠性分析方法
5.1 车身的一般结构形式
5.2 高强度钢车身结构特点分析
5.2.1 高强钢车身的强度与刚度的矛盾
5.2.2 高强度钢车身成型工艺与结构设计要求
5.2.3 高强钢零部件的连接
5.3 基于波纹板加强结构的车身骨架复合梁轻量化设计
5.3.1 典型高强度钢车身骨架梁的结构形式与受力变形模式
5.3.2 波纹板加强结构设计及主要特征参数与仿真建模
5.3.3 基于波纹板加强结构的车身骨架复合梁的性能分析
5.4 典型车身骨架梁的可靠性分析
5.4.1 盒形骨架梁在极限载荷下的变形模式与失效研究
5.4.2 骨架梁的焊接失效模式研究
5.4.3 基于设计公差的骨架梁结构失稳模式分析
5.5 本章小结
第6章 轻量化样车在强化路面可靠性试验的CAE建模仿真与道路试验验证
6.1 整车强化路面可靠性试验基本要求及CAE仿真的主要难点
6.2 基于柔性共享平台的轻量化样车整车动态仿真建模
6.2.1 车身系统与动力传动系统建模
6.2.2 底盘系统建模
6.2.3 联合仿真结果及分析
6.3 悬架K&C特性试验
6.4 强化路面可靠性试验
6.5 强化路面可靠性试验数据处理与分析
6.6 可靠性试验结果分析及仿真结果对比
6.6.1 静态测试-K&C特性参数试验与仿真的比较
6.6.2 静态测试-摆臂应变试验与仿真的比较
6.6.3 动态工况-车身系统关键参数试验与仿真的比较
6.6.4 动态工况-摆臂应变试验与仿真的比较
6.7 本章小结
总结与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 攻读学位期间所参加的科研项目
致谢
本文编号：3850650
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3850650.html
