汽车横向稳定杆轻量化设计方法研究

以某车辆的横向稳定杆为研究对象,通过将仿真结果与理论计算得到的稳定杆杆臂端部位移和应力分布进行对比,检验了有限元分析的可行性;通过ISIGHT软件对CATIA和ABAQUS集成,设定横向稳定杆的杆臂长度、杆件外圆直径和内圆直径为变量,采用NSGA-II遗传优化算法实现了横向稳定杆的轻量化设计。对轻量化结果再次进行有限元仿真,结果表明,轻量化后横向稳定杆质量降低了18.1%,应力降低了7.1%,侧倾角刚度提升了26.4%,在大负荷工况下疲劳寿命提升了14.8%。研究结果既实现了横向稳定杆的轻量化,又提升了横向稳定杆的刚度和使用寿命。研究方法为同类产品的有限元分析及轻量化设计提供参考。     

基于3D打印的机械零件轻量化设计与制造

3D打印技术和轻量化技术是近年来发展较为快速的先进技术.为了研究机械零件轻量化的问题,以山地自行车结构部件中的一个连接件为例,采用概念设计工具Altair Inspire对连接件进行设计空间的几何重构及重构前后的强度对比分析,再采用3D打印中的子模型新技术和合理设置工艺参数的方法,进行了机械零件轻量化设计与制造.实验结果表明,在满足实际的刚度和性能要求、不改变模型主要结构的情况下,该研究所得结构连接件最终模型的优化结果,实现减重达38.46％,有效减轻了质量,节省了材料,解决了拓扑优化后的复杂结构难加工与支撑多的问题,为机械零件轻量化设计与制造提供了一种可行的方法.     

基于SolidWorks Simulation的3D打印机机体静力学分析

近年来,3D打印机作为一种高效率的成型设备被广泛的使用,然而,其高速性、高精度与高可靠性与其机体的轻量化设计存在一定的矛盾关系。通过SolidWorks软件对3D打印机机体进行轻量化设计,并使用集成的Simulation仿真软件对设计模型进行快速静态力学分析,参照仿真结果对轻量化设计的模型进行验证与优化。通过集成化的三维建模软件和仿真软件,实现了3D打印机的模型设计和模型力学分析,验证了3D打印机设计的合理性和可靠性,为3D打印机的轻量化设计提供理论指导和修改建议,节省设备的研发周期和研发成本。     

基于隐式参数化设计的车身焊点布局优化研究

对基于分析驱动设计的白车身焊点布局多目标优化进行研究.首先建立隐式参数化白车身关键零部件模型,以实现有限元模型的快速更新,并验证其准确性.利用Isight优化平台集成参数化模型和相关计算模块实现后台全自动运算功能.以焊点数量最小,扭转刚度最大为目标,焊点的间距为设计变量,采用NSGA-Ⅱ算法对白车身进行轻量化多目标优化...     

基于快速设计方法的产品装配技术研究

通过描述快速设计方法中的装配特点,提出以关联函数作为装配纽带完成快速设计方法中的装配信息表达;依据快速设计的特点建立装配序列,实现检索装配,从而构建出了针对快速设计方法中的装配技术。结合某儿童推车产品局部的快速设计装配,给出装配流程和检索方案,获得最终的最优装配,验证了该技术在快速设计装配中的快速性和合理性。     

基于稳健性和多目标优化的车顶结构轻量化设计研究

针对国内外顶结构轻量化的研究多是单目标优化,且没有考虑不确定性因素影响的问题,提出了一种基于多目标优化和6σ稳健性设计的车顶结构轻量化设计方法。通过参数试验设计进行了灵敏度分析,筛选出了对车顶响应贡献量较大的结构件厚度作为设计变量;采用最优拉丁超立方设计和响应面法建立了车顶各响应的近似模型;以设计变量总质量、覆雪强度、抗凹性能为优化目标,前三阶模态频率为约束条件,基于近似模型,运用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了确定性多目标优化,得到确定性多目标优化结果;运用蒙特卡洛模拟技术对确定性多目标优化结果进行了6σ质量分析,并进行了6σ稳健性多目标优化。优化结果表明,车顶结构在满足各性能要求的情况下实现了轻量化,质量减轻3.77 kg,且覆雪强度提高,同时车顶结构各工况性能的稳健性提高,达到6σ质量水平。     

大载荷滚轮推车强度有限元分析

将UG三维建模软件和ADINA软件相结合,分别建立了大载荷滚轮推车的整体和双滚轮的有限元模型.基于非线性接触算法对滚轮接触面的接触应力进行分析,对比2种情况下的计算结果,得到双滚子的有限元结果与传统的赫兹理论较接近.同时对滚轮推车的结构静强度进行了计算,为大载荷滚轮推车的设计提供理论依据.     

面向快速设计的产品需求驱动模型研究

准确地理解客户个性化需求,建立高效的设计驱动处理机制是实施快速设计的前提条件。在获取客户需求以及合理划分需求类别的基础上,引入本体论二元结构组建立起面向快速设计的需求表达机制;然后通过规划出需求特征成员变量,提出Hibernate特征成员关系来完成需求数据的预处理过程并建立数据库中产品特征间的关系映射,从而完成需求模型的建立。最后以儿童推车为例,建立起的需求驱动模型能快速给出客户需求定制方式,说明了该模型的有效性。     

多种代理模型在汽车座椅轻量化设计中的应用研究

针对汽车座椅传统轻量化方法存在计算周期长,提出一种基于多种代理模型的汽车座椅轻量化设计方法.首先,建立某乘用车座椅子系统碰撞台车试验的仿真模型,并经台车试验验证.然后,结合优化拉丁超立方试验设计,以6个座椅部件厚度和3种材料类型为设计变量,通过多种代理模型对样本点进行近似拟合.最后,以质量最小、1阶频率最大为目标,以假人最大下潜量、靠背转角为约束,采用粒子群算法进行多目标优化.结果表明:相比Kriging代理模型优化结果,基于多种代理模型优化,汽车座椅多减重0.74 kg,提高了36％,1阶模态频率提高1.39 Hz,计算周期缩短80％.     

基于拓扑优化与灵敏度分析的公交车车身骨架轻量化

运用有限元思想,采用优化设计方法,对某客车公司12 m公交车车身骨架进行了轻量化研究。以建立的车身骨架有限元模型为基础,进行了水平弯曲、极限扭转工况以及自由模态的模拟,分析了骨架的静动态特性。以骨架的一阶弯曲频率、一阶扭转频率、弯曲柔度以及扭转柔度为约束条件,以体积最小为目标函数,对骨架进行了拓扑优化。以拓扑优化结果为依据,选取371组杆件为设计变量,对骨架进行了灵敏度分析。根据拓扑优化和灵敏度分析的结果,结合企业对定型产品的规定要求以及钢结构材料的国标标准,提出了车身骨架的轻量化方案,使骨架质量减轻了240 kg。与原骨架相比,新骨架保持了振动特性,强度性能明显改善,实现了客车车身骨架轻量化目标。     

杆机构运动分析可视化

通过对杆机构的运动分析及其动画实现,提出了一种产品虚拟设计的方法,提高了预测及决策水平,在产品设计中,具有广泛的实用价值。     

燃料电池轿车后横向稳定杆的轻量化设计

为达到对后横向稳定杆减重的目的,讨论了两种减重方案,一种是将原来的实心杆做成空心结构,另一种是直接将稳定杆的外径减小.首先,用三维软件完成稳定杆的3维模型,再利用有限元分析软件HyperWorks分别分析和比较两种方案的应力与形变、模态及扭转刚度,最后在虚拟样机ADAMS中建立整车模型,通过典型工况模拟两种轻量化方案对整车性能的影响.在保证原车性能的前提下,优化选择适当的轻量化设计方案.     

XML-based assembly visualization for a multi-CAD digital mock-up system

Using a virtual assembly tool, engineers are able to design accurate and interference free parts without making physical mock-ups. Instead of a single CAD source, several CAD systems are used to design a complex product in a distributed design environment. In this paper, a multi-CAD assembly method is proposed through an XML and the lightweight CAD file. XML data contains a hierarchy of the multi-CAD assembly. The lightweight CAD file produced from various CAD files through the ACIS kemel and InterOp includes not only mesh and B-Rep data, but also topological data. It is used to visualize CAD data and to verify dimensions of the parts. The developed system is executed on desktop computers. It does not require commercial CAD systems to visualize 3D assembly data. Multi-CAD models have been assembled to verify the effectiveness of the developed DMU system on the Internet.     

我国起重机轻量化设计存在的困难及建议

通过对国内外起重机轻量化趋势的分析和我国起重机自重的研究,以及特种设备节能政策的解读,总结了起重机轻量化设计的重要意义和紧迫性。介绍了起重机轻量化设计的几种典型方法、相关研究及其应用进展,从设计理念、设计方法、材料、结构、机构、电气系统、政策等方面阐述了我国起重机轻量化设计存在的困难,并提出了符合国情的有效途径和诚恳的建议。为我国起重机轻量化设计和节能提供了经验指导,为相关部门制定起重机节能政策提供了有益的参考。     

Multi-criteria decision making and uncertainty analysis for materials selection in environmentally conscious design

Around the globe, manufacturers are increasingly trying to design products that are as ecological as possible, which is leading to the establishment of new design methods focused on environmentally conscious design (ECD). Materials selection, as a key element in ECD, differs from traditional design by introducing three additional requirements: life cycle viewpoint, consideration on environmental impact and cost, and uncertainties in the product life cycle scenario. This paper presents a new multi-criteria decision making (MCDM) model and uncertainty analysis method for the environmentally conscious materials selection problem. The model is based on engineering analysis and life cycle simulation, and is constructed in such a way so that it contains uncertainties to be explored and may be executed during product design; it considers such issues as manufacturing and post-use processes such as recycling. The TOPSIS method is employed, and uncertainty analyses are performed for model flexibility. The model is applied to material selection for PC housing. The case study shows that the decision-making analysis can provide useful design guidelines and a criterion for materials selection to achieve Environmentally Conscious Design.     

浅谈专用车产品轻量化设计

初步介绍了汽车产品轻量化设计的理念,并详细阐述了专用车产品轻量化具体实现的方式及在现实中的一些应用,轻量化的设计理念符合国家节能减排的要求,同时也提高了汽车自身的品质,树立了良好的品牌,为赢得市场打下基础。     

工业设计应用计算机辅助系统的探讨

尝试将工业设计流程分为产品定位分析、产品概念及方案设计、模型制作、市场推广等4个阶段。浅析了这4个阶段计算机辅助技术的应用状况，重点对三维计算机辅助概念设计、数控加工及快速成型技术辅助模型制作等技术进行了探讨。文章力图结合现代制造企业的实际情况，实践证明利用现代计算机辅助技术，可以将工业设计的整个流程进行有机结合，从而形成一个快速、准确、高效的设计系统。     

基于变复杂度近似模型的汽车安全性和轻量化优化

针对汽车安全性优化过程中考虑冲压效应的计算复杂性特点,采用最优拉丁方实验设计,利用较少样本点数据在传统模型和高精度模型间建立一个差值补偿响应面模型,再通过传统模型和差值补偿响应面模型构造新的实验样本点,在此基础上建立Kriging响应面模型,应用多目标粒子群优化算法对此响应面模型进行优化求解,进行了整车正面碰撞和轻量化多目标优化设计。结果表明,该方法能够在保证响应面精度的前提下,快速收敛于优化解。     

基于几何同伦分析的复杂机械产品多参数关联性能方案反演技术

复杂机械产品开发试验和产品样机运行记录数据是离散的,不能有效地完成产品性能方案设计,而连续的理论计算数据往往与实际测试数据误差较大。为了解决复杂机械产品性能方案设计中理论计算数据与实际测试数据误差较大的问题,依据理论计算数据和实际测试数据,建立多参数关联性能方案反演分析模型,采用数值与几何结合的分析方法,借助多参数关联的数值几何同伦反演技术,提出一种获得或逼近实际的连续参数数据的方案反演分析方法。利用多参数同伦两段修正技术抑制观测噪声,对性能方案反演分析结果进行修正,完成复杂机械产品多参数关联的性能方案设计。以宁波海天集团有限公司的HT××X3Y×系列注塑机产品注射时间性能方案反演分析为例,说明该方法在实际复杂机械产品性能方案设计中的应用,证明该方法的正确性、有效性与实用性。