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汽车仪表板结构优化设计与成型工艺仿真分析研究开题报告

 2021-03-11 12:03  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 目的及意义:
随着汽车行业的不断发展,大部分汽车内外饰产品都是选用塑料材料通过注塑成型制造加工的[1]。

在汽车内外饰产品开发的过程中,材料的选用、零件的结构设计、零件的成型生产的工艺条件等因素不仅直接关系到内外饰产品的使用性能,而且会影响到整车的质量和成本。

而仪表板系统是汽车内饰设计中部件最多、最复杂的组件,包括仪表板总成,副仪表板总成和仪表板横梁等零部件,一直是结构优化设计和材料成型工艺研究的首要目标。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容:
汽车仪表板是汽车内饰中部件最复杂,要求最严格的总成之一,本文的研究分为两部分,一是汽车仪表板结构优化设计,二是成型工艺仿真分析。对比之下,前者是研究的关键。通过上述研究分析,对汽车仪表板的性能、尺寸和工艺等进行优化。本研究以汽车仪表板为研究对象具体的内容如下:
(1)检索文献并收集相关资料,了解分析国内外汽车仪表板的结构优化设计及成型工艺仿真研究情况。
(2)参考相关车型的汽车仪表板结构设计,同时基于汽车仪表板的人机、法规等相关要求,利用三维建模软件catia建立不同结构的汽车仪表板设计模型;
(3)基于有限元仿真模拟,利用hyperworks/hypermesh软件对已建模型进行网格前处理,建立有限元模型,完成目标仪表板的模态性能、刚度性能分析等。其中为检验仪表板总成的振动特性,拟参考仪表板总成的模态试验要求,计算仪表板总成的约束-自由模态;为验证仪表板总成的刚度,拟进行了垂向2g重力加速度分析;为优化尺寸,拟根据灵敏度分析结果,以仪表板总成的总质量最小作为优化目标,以仪表板总成的模态性能和刚度性能作为约束函数进行优化分析[6];
(4)基于材料成型模拟,利用cae软件moldflow建立仪表板注塑成型模型[7],预测其成型质量,结合实际生产条件优化出合理的成型工艺参数,完成仪表板注塑成型工艺分析。
综合上述四部分内容,研究仪表板结构设计对刚度、模态和成型性能的影响规律,总结各影响因素的变化规律,完成汽车仪表板结构优化设计和成型工艺仿真分析研究。
2.2 研究目标:
本研究通过有限元仿真模拟分析,材料成型分析,探讨零件结构和材料成型对汽车内外饰中仪表板产品性能的影响,在满足汽车仪表板人机、安全、法规和工艺要求的前提下,对汽车仪表板进行结构优化设计与成型工艺仿真分析,优化仪表板的结构,得出最佳设计及成型方案。

2.3 拟采用的技术方案:


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3. 研究计划与安排

周次(时间)

工作内容

提交内容

(阶段末)

8 学期第1周

方案构思、文献检索、完成开题报告

文献检索、开题报告

8学期第2-3周

外文翻译、资料再收集

外文翻译

8学期第4-6周

设计计算、草图绘制

设计计算草稿、草图

8学期第7-9周

图样绘制、编写设计计算说明书(论文)、预答辩

图样、论文初稿

8学期第10-12周

图样及设计计算说明书整理、资料袋整理,答辩资格审查

正式图样、论文

8学期第13周

学生提出答辩申请,并作答辩准备;教师审阅图纸、说明书

毕业设计资料袋

8学期14-15周

参加答辩、推荐省优

毕业设计成绩、省优论文

4. 参考文献(12篇以上)

[1] 郭巍. 微型汽车内外饰产品设计制造技术基础研究[D]. 武汉理工大学, 2013.
[2] 曹渡. 汽车内外饰设计与实战[M]. 北京: 机械工业出版社, 2011.
[3] 林宇. 轿车仪表板及骨架的优化设计与试验验证[D]. 吉林大学, 2013.
[4] 侯晓辉. 汽车零件注塑模具的CAE分析与优化设计研究[D]. 郑州大学, 2012.
[5] 刘伟萍, 毛春升, 钟绍华. A级车仪表板总成性能分析及优化[J]. 汽车工程师, 2010(01):23-25.
[6] 刘伟萍. 仪表板总成性能分析及优化[D]. 武汉理工大学, 2010.
[7]杨斌,李延杰. CAE技术在汽车仪表板模具设计中的应用[J]. 工程塑料应用,2005,03:61-63.
[8]赵涛,柴黎明. 汽车仪表板设计及制造[J]. 客车技术与研究,2010,06:34-36.
[9]何业磊. 汽车仪表板材料与头部碰撞模拟分析[D].大连理工大学,2013.
[10]金杨福,钱欣,吕迅,胡晓冬,余庆平. CAE技术在汽车仪表板气辅注射成型中的应用[J]. 中国塑料,2008,07:67-70.
[11]丛穆,江梅. CAE技术在塑料仪表板成型性分析中的应用研究[A]. 中国汽车工程学会.2007中国汽车工程学会年会论文集[C].中国汽车工程学会:,2007:5.
[12]朱靓卿. 基于Moldflow软件的汽车仪表板上体骨架的分析与优化设计[D].浙江工业大学,2014.
[13]刘伟萍. 仪表板总成性能分析及优化[D].武汉理工大学,2010.
[14]战仕海. 汽车仪表板的设计与分析研究[D].大连理工大学,2013.
[15]黄先,董祥忠,莫健华. 汽车仪表板注塑模具的CAE优化分析与设计[J]. 中国机械工程,2006,S1:175-179.
[16]陈美文,丛艺家,赵福全. 仪表板的布置设计[J]. 轻型汽车技术,2012,Z1:21-24.
[17]谭立国. 仪表板的设计安全性[J]. 天津汽车,2001,03:17-20.
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[19]呼华斌,徐有忠,田德旺,杨晋,吴沈荣. 仪表板总成模态分析[A]. 中国力学学会、中国机械工程学会机械工业自动化分会、中国力学学会促进工程应用与产业结合工作委员会、中国软件行业协会数学软件分会、陕西省国防科技工业信息化协会.第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C].中国力学学会、中国机械工程学会机械工业自动化分会、中国力学学会促进工程应用与产业结合工作委员会、中国软件行业协会数学软件分会、陕西省国防科技工业信息化协会:,2009:4.
[20]李秋明. 汽车仪表板整体优化设计要点探讨[J]. 中国新技术新产品,2013,06:129.
[21] 邱新军. 仪表板驾驶侧腿部空间评价和布置[J]. 上海汽车. 2013(09)
[22]秦艳山. 仪表板成型工艺研究[D].吉林大学,2008.
[23]刘贺,马晓乐. 分析仪表板表皮成型工艺概述及发展[J]. 中小企业管理与科技(中旬刊),2016,04:174-175.
[24] Alimardani, Masoud. Computational optimum lightweight design of an instrument panel support structure[J]. Masters Abstracts International.2004
[25] Su-Hyun Shin, Cheolung Cheong, Experimental characterization of instrument panel buzz, squeak, and rattle (BSR) in a vehicle[J], Applied Acoustics, 2010.
[26]Venkat Pisipati, Srikanth Krishnaraj, and Edgar Quinto Campos. Investigation of Finite Element Material Models for Instrument Panel Head Impact Simulation [J].SAE 2014.
[27] Vali Farahani, Salamah Maaita, Aditya Jayanthi. An Automated Head Impact Development for Automobile Instrument Panel Application [J].SAE 2016.
[28] Jaranson, J. and Ahmed, M., MMLV: Lightweight Interior Systems Design [J].SAE 2015.
[29] Pisipati, V., Krishnaraj, S., Webb, A., and Kandukuri, P., Simplified CAE Models for Upfront Development of Instrument Panel [J].SAE 2016.
[30] Da Silva, I., The Use of a Simply Vibration Analysis Method for Optimization of Vibration Damping Material in Vehicle Panels [J].SAE 2010.
[31] Byungseok, K., Development of the Overmolding Instrument Panel [J].SAE 2013.
[32]WANG Ping[1].Multidisciplinary Design Optimization of Vehicle Instrument Panel Based on Multi-objective Genetic Algorithm[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering,2013,26(2):304-312.
[33]Wang Wentao Liu Qiang Li Li Li Huilian[1].A study on light-aging resistance of instrument panel materials and bumper materials on the automobile[J]. Engineering Sciences, 2014,12(3):43-47.

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