车身轻量化与钢铝一体化结构新技术的研究进展

综述现代车身轻量化技术的研究进展,包括新型钢板与铝合金的应用、采用框架结构车身、零部件整合与结构优化及新的制造工艺与成形技术等。基于先进的车身骨架结构与轻质材料相结合的思想,提出钢铝一体化车身框架结构车身。在现有钢制车身骨架结构上,应用部分铝材替代钢材,通过合理的结构组合实现一体化承载,充分发挥铝合金板材在减重及强度刚度方面的优势,实现车身结构的整体优化。提出这种车身结构的研究内容、关键技术及建立精确计算机辅助工程(Computer aided engineering,CAE)分析模型的技术路线。研究内容包括如何确定钢铝的比例、铝合金替代钢的部位、钢与铝合金结构的形状和尺寸以及零件的合理布局,钢与铝的连接机理及铝合金成形理论的研究,不同钢铝比例与不同替代部位框架结构车身对整车强度、刚度、振动、噪声、可靠性、平顺性及操纵稳定性等性能的影响规律以及整车开发规范。关键技术包括新的成形工艺技术、拓扑结构优化、连接技术、电化学腐蚀问题及基于安全的轻量化车身技术。

半承载式客车骨架有限元建模与轻量化研究

采用薄板单元和梁单元相结合的方法,建立了某半承载式客车骨架的有限元模型,并通过试验对模型进行了验证。首先,对原车模型进行了强度分析,获得整车应力分布信息,结果表明大部分构件有足够裕量储备,可以通过改变结构、构件截面参数等方法来进行优化减重。其次,通过构件对整车重量的灵敏度分析,获知对整车重量影响较大的构件,提出了轻量化优化方案,该方案减重达7.35%,效果明显。最后,通过对优化前后整车强度、刚度、模态特性等的比对,验证了优化方案的可行性。

钢铝一体化车身结构机械连接技术试验研究(英文)

不同材料的板件连接技术对开发钢铝一体化车身结构至关重要。机械连接技术是连接异种金属的新方法,通过试验方法,研究影响机械连接接头剪切强度与剥离强度的因素,这些因素包括冲头尺寸、异种金属板材的放置次序、板材厚度、连接接头直径等,得到了接头最大剪切力与最大剥离力随这些因素变化的规律,这些因素的影响从大到小依次为冲头尺寸、异种金属板材的放置次序、板材厚度、连接接头直径。研究结果为设计出优质的钢与铝机械连接接头提供了依据。

基于结构优化的客车骨架轻量化设计研究

建立了某大型客车车身骨架FE模型,获取了自由模态参数以及静态弯曲和扭转工况下的刚度和强度特性。基于分析结果,对车身骨架结构形式进行了改进。利用优化设计方法,建立了以客车薄壁梁厚度为设计变量,车身总体积和表征车身刚度的状态量为响应的优化模型。通过对影响车身轻量化和力学性能指标构件的灵敏度分析,筛选了设计变量,重新建立了以车身骨架总体积最小为目标的优化模型,得到了轻量化效果明显的优化方案。最后对轻量化模型进行典型工况分析,与初始模型进行了对比,验证了优化方案的可行性。

基于神经网络无铆钉自冲铆接头力学性能预测

为研究钢铝一体化结构车身无铆钉自冲铆接接头力学性能,引入反向传播神经网络模型来描述板材厚度、板材硬度和成形接头底部直径等工艺参数与接头剪切力及剥离力强度等力学性能的映射关系。由于标准反向传播网络存在训练精度低、收敛速度慢及泛化能力差等缺陷,采用归一化法与Levenberg-Marquardt算法相结合的算法来优化神经网络预测模型连接权值,提高了神经网络模型的预测精度和泛化能力。对神经网络的预测结果进行检验的结果表明,训练后的神经网络模型能够准确有效地预测无铆钉自冲铆接接头力学性能,证实了神经元网络应用于无铆钉自冲铆接接头力学性能预测的可行性与可靠性,为优质的钢与铝无铆钉自冲铆接接头的设计提供了依据。

基于响应面法的全地形车排气系统结构优化研究

为了研究结构参数对全地形车排气系统散热的影响,采用Fluent软件对排气系统进行流场分析,得到壁面的温度分布图,并通过试验验证有限元模型的准确性。以消声器内隔板孔的直径、隔板到消声器前端的距离、消声器未端圆角半径为设计变量,以排气系统壁面平均温度为优化目标,应用响应面法进行结构参数优化,得到使壁面平均温度最小的一组设计变量值。最后,对改进后的排气系统进行流场分析,并与优化前的数据对比。结果表明,通过设计变量的合理改变,重点关注的消声器处壁面温度明显下降,消声器处壁面4个测试点温度分别下降了10.3%、11.5%、8.0%、10.4%。

基于正面碰撞安全性的增程式纯电动汽车车身轻量化研究

以增程式纯电动汽车为研究对象,在保证其正面碰撞安全性的前提下,对其车身与关键零部件进行轻量化设计,设定了优化目标函数。对整车一阶模态对主要零部件厚度的敏感性进行分析,选取对于一阶模态影响较大的车身零部件进行轻量化设计,并建立车辆正面碰撞有限元仿真模型。通过对比轻量化设计前后白车身的弯曲模态和扭转模态,预测轻量化设计后的增程式纯电动汽车的正面碰撞安全性能。经实车碰撞试验,验证了轻量化设计后的增程式纯电动汽车具有良好的正面碰撞安全性,轻量化水平在同类车型中处于中等水平。

考虑多工况刚度和模态灵敏度的全地形车车架轻量化设计

针对某全地形车质量偏大的缺陷,提出一种基于刚度和模态灵敏度的全地形车车架轻量化方法。构建全地形车车架有限元模型并验证仿真模型的精准性;分析车架的弯曲和扭转刚度以及3种典型工况下的强度;采用相对灵敏度方法筛选设计变量,基于弯曲和扭转刚度的仿真分析,以质量最小为目标,1阶模态频率、扭转刚度和弯曲刚度为约束条件,对全地形车车架结构进行轻量化优化;将优化模型与基准模型进行综合对比,采用3种典型工况进行验证。结果表明:在弯曲刚度和扭转刚度分别提高4.9%和9.5%的条件下,车架总质量减少17.39 kg,降幅为7.5%。优化后的车架在水平弯曲、极限扭转和紧急制动3种典型工况下的应力分别降低15.0%、2.6%和8.8%。

通风制动盘结构参数对制动抖动的敏感性

针对某通风制动盘制动抖动情况,采用正交试验设计方法,得到了通风制动盘各结构参数的最优水平组合。采用有限元法模拟制动盘15次循环制动,对比分析优化前后制动盘的热变形差异,得到各结构参数对制动盘热变形影响的敏感性,并利用台架试验验证了仿真分析的有效性。结果表明:通风制动盘各结构参数对制动抖动的影响敏感性由高到低顺序为盘厚、盘帽高度、颈部角度、制动盘外径、制动盘内径、颈部半径;盘厚、盘帽高度、颈部角度越大且制动盘外径及制动盘内径越小,制动抖动越小。

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%。

转缸驱动转子滑片压缩机运动分析

介绍了一种新型结构滑片压缩机的结构特点和工作原理 ,该新结构压缩机与传统滑片压缩机相比 ,改善了低速性能 ,具有更低的振动噪声和摩擦损失等优势。建立了机构模型 。

基于频响函数数据筛选的发动机惯性参数识别

发动机的惯性参数为质量、质心位置的3个坐标、绕3个轴的转动惯量以及3个惯性积共10个参数。在振动模态试验测试的频响函数基础上,提出了利用质量线识别台架上发动机10个惯性参数的改进方法,较精确地识别了发动机的10个惯性参数。根据一定的误差限水平,筛选合适的激励点和响应点处的频响函数数据,剔除互易性差的数据,提高了识别精度。台架试验验证了所提改进方法的正确性。

转缸驱动转子滑片压缩机油路设计

油路设计对压缩机运行的可靠性与经济性有着决定性的影响。对制冷系统而言,润滑油的存在却影响传热效果,导致功耗加大。因此,压缩机设计与开发时,需要对压缩机油路进行精心设计,确保压缩机内部形成可靠的润滑,同时又要避免过多的润滑油进入制冷循环系统。转缸驱动转子滑片压缩机在一定程度上克服了传统滑片压缩机的缺陷,本文详细介绍了它的油路设计。该油路设计能够保证压缩机的各部位润滑,同时避免过多润滑油进入制冷系统,设计是合理和可行的。

结合三维CAD设计软件及电子表格软件设计回转压缩机吸排气结构的一种方法

以实例的形式提出了结合三维CAD设计软件及电子表格软件设计回转压缩机吸、排气结构的一种方法。

增程式纯电动汽车后碰撞安全性仿真和试验研究

通过有限元软件分析国内某款增程式纯电动汽车的后碰撞安全性,利用得到的分析结果来指导和优化整车后碰撞安全性的设计。针对该款增程式纯电动汽车的结构特点,建立车辆后碰撞有限元分析仿真模型,进行了有限元理论分析计算,得到了车辆安全性能优化方案;对比增程式纯电动车型和原型车的弯曲模态、扭转模态和扭转刚度,对现有车型的车身结构方案和整车后碰撞安全性进行优化和改进设计。经实车后碰撞试验验证,改进后的设计安全结构方案完全可以满足设计要求。

小波包和BP神经网络在齿轮箱故障诊断中的应用

研究如何采用处理非平稳性的实用方法以提高监测诊断效率及水平是国内外专家一直研究的课题之一。小波包技术将信号中不同的分量无冗余、无疏漏、正交地分解到独立的频带内,这些频带里的信号能量守衡,每个频带里信号的能量对于状态监测和故障诊断都是十分有用的信息。本文对齿轮箱振动信号应用小波包分解提取故障特征向量,进一步用特征向量训练前向传播BP人工神经网络,建立齿轮运行状态分类器,对齿轮故障进行识别。实验结果表明,本文方法对齿轮箱故障诊断十分有效。

车身材料轻量化及其新技术的应用

车身轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用,而轻质板材的应用是未来汽车轻量化的重要方向。减轻车重的材料可分为两大类,一类是铝合金等轻质材料,另一类是高强度钢等高性能材料。介绍了新材料在车身轻量化中的应用现状,综述了汽车车身轻量化材料及其新工艺、新技术的研究进展,总结了新材料在应用过程中需解决的问题及发展方向。

车身覆盖件点焊结构虚拟节点建模及应用

为了研究大量焊点快速建模及保证焊点的位置精度问题,提出了虚拟节点法以模拟点焊结构。首先在实际焊点位置处建立参考点,并把该参考点沿焊接面的法线方向向两焊接面投影,得到两个虚拟节点;焊接单元由该虚拟节点对构成,并在两虚拟节点之间引入一短梁单元来模拟焊接关系。其次,在每个虚拟节点和其周围网格节点之间建立分布耦合约束,通过耦合关系实现虚拟节点和其周围网格节点运动上的协调。经试验与比较表明,该方法仿真结果与试验结果一致性较好,比传统方法更有效地模拟实际焊点的力学行为,证实了虚拟节点法应用于模拟点焊结构的可行性。

电动汽车永磁无刷轮毂电机控制策略建模

针对轮毂电机的独立控制问题进行研究,分析轮毂电机的基本结构和类型,建立了无减速机构的轮毂电机动力学计算模型,探讨轮毂电机电磁转矩的控制方法。在理论分析的基础上,建立了轮毂电机的直接转矩控制方法模型、车辆控制模型和地面负载输入模型,研究不同路面情况和控制转矩输入下,轮毂电机的滑移率和轮速的差异性关系以及制动过程中定转子间隙变形情况,选择了合适的轮毂电机制动控制方法。仿真和试验结果表明,轮毂电机的转矩控制方法具有控制精度高、响应迅速的特点,搭载轮毂电机的电动汽车具有良好的操纵稳定性。

电动车用对转双转子电机驱动及防滑试验研究

在研究新型对转双转子电机驱动特性基础上,设计了一套基于硬件在环仿真的双转子电机专用测试平台,并进行了驱动、差速及驱动防滑等试验。试验结果表明,双转子电机具有与理论分析相同的驱动、差速特性。此外,通过模拟驱动系统突然进入低附着路面的情况,验证了轮速跟踪控制策略在双转子电机驱动防滑方面的应用是可行的。