出行设计研究:从情境创新到机器行为设计——访谈湖南大学谭浩教授

在汽车“电动化、网联化、智能化、共享化”的大背景下,汽车设计正进行着革命性的突破,致力于构想和探索未来出行的全新情景,超越传统的框架,引领行业的未来发展。在此背景下,谭浩教授探讨了工业设计如何通过人工智能、行为科学等手段进行设计创新,以及如何在国际化和学术研究中发挥作用,提出设计研究应关注用户接受度和社会责任。

激光焊接技术在汽车制造中的应用与激光组焊单元设计

介绍了激光焊接技术在汽车车身及零部件制造中的技术特点和国内外应用现状,重点论述了激光焊接技术在汽车车身拼焊板焊接、零部件焊接和总成及分总成组焊三个方面的应用情况。为了将激光焊接技术应用于汽车车身制造中,填补国内此项技术的空白,依靠国内力量设计激光组焊单元,在布局设计、设备选型和集成调试工作完成以后,焊接某车型左前门零部件,并与点焊焊接进行对比分析,试验结果表明:激光焊接单元焊接速度明显加快、控制灵活、焊缝强度高,焊接质量显著提高。激光焊接单元的研究加速了国内汽车行业激光焊接生产单元的应用,有利于提高国产汽车的国际竞争力。

汽车白车身激光焊接生产线单元设计及分析

为了将激光焊接技术用于汽车白车身焊接生产线,采用自动控制技术、通信技术与激光焊接技术相结合的方法,提出了以可编程逻辑控制器为控制核心,工业计算机为辅助控制核心,实时与光纤激光器、焊接机器人通信的激光焊接生产线。并通过改变控制焊接参量,焊接某车型左前门零部件,与点焊焊接进行了分析。结果表明,激光焊接生产线焊接速度明显提高、控制灵活、焊接强度提高了70%。这为我国汽车的小型化、轻量化的发展,以及车身结构的综合力学性能的提高,提供了一种新的焊接生产线技术。

概念设计阶段基于混合元模型的纯电动铝合金汽车车身轻量化优化设计

在汽车车身概念设计阶段,针对轻量化设计及优化白车身刚度问题,建立了某款纯电动铝合金汽车车身骨架基于真实接头的简化力学模型。运用灵敏度分析筛选出灵敏度较大部件,然后利用元模型的优化方法(hybrid and adaptive meta-modeling method,HAM)对灵敏度较大部件进行截面厚度优化,使优化目标车身质量得到了降低,同时改善了车身的模态和刚度,根据研究的数据制造了电动车车身。

汽车车身耐撞性设计参数的区间稳健性优化

基于区间分析,提出了一种考虑公差的汽车车身耐撞性稳健优化设计模型,可在有效降低耐撞性能对设计参数波动敏感性的同时实现公差范围的最大化。该模型首先利用对称公差来描述汽车碰撞模型中车身关键耐撞部件的主要尺寸、位置和形状等设计参数本身的不确定性,然后将参数设计和公差设计相结合,建立了以稳健性评价指标和公差评价指标为优化目标,设计变量名义值和公差同步优化的多目标优化模型。再次,利用区间可能度处理不确定约束,将该优化模型转换为确定性多目标优化模型。最后,将该模型应用于两个汽车耐撞性优化设计问题,并通过序列二次规划法和改进的非支配排序遗传算法进行求解,结果表明该方法及稳健优化设计模型可行且实用。

基于ADAMS的汽车主动悬架虚拟实验台的设计

基于ADAMS/View建立了1/4汽车麦弗逊悬架模型,并运用ADAMS/Hydraulic模块,建立了主动悬架的液压伺服系统,设计了汽车主动悬架虚拟实验台。以阶跃输入、模拟路面输入和随机路面输入作为激励,对比分析了汽车主动悬架系统在理想控制力和液压伺服作用力作用下采用PID控制器的控制效果,以验证汽车主动悬架虚拟实验台的有效性。仿真结果表明,基于ADMAS的汽车主动悬架虚拟实验台,其跟随理想控制力的能力较强;与被动悬架比较,其车身的垂直加速度、悬架变形和车轮动载荷都明显降低,控制效果好。

基于同步工程的汽车车身设计流程分析

在研究汽车车身设计方法和常用设计流程的基础上,提出了车身设计过程中,车身结构设计和仿真计算两大技术主线,建立车身设计的同步流程。最后,将其运用在某款微车产品上,具有一定参考价值。

汽车车身设计目标分析与控制

从整车开发的要求出发,探讨分析车身设计所应达到的设计目标。首先,论述了设计目标的影响因素。在深入分析设计规划的基础上,结合质量屋分析法,提出了设计目标分析模型。该模型充分考虑了质量的多重性,保证了每项质量需求都有相应的技术特征与其匹配。最后,将此模型应用于汽车车身设计中,结果表明,此模型最大程度地提高了顾客满意度。

汽车车身制造技术发展现状及趋势分析

车身的制造需要同时考虑技术可行性、经济性和生产周期等特定要求。产品品质、制造周期和制造成本是衡量车身制造水平的主要指标。

基于刚度链的纯电动汽车车身主断面优化设计

基于梁单元车身简化几何模型建立以主断面为节点的车身静态和动态刚度链数学模型,研究电动车车身主断面属性与刚度以及模态的关系;以车身刚度、模态为约束条件,以车身质量最小为目标函数进行多目标优化,并利用遗传算法求解,得到同时满足静态刚度和频率特性要求的电动汽车车身主断面属性参数。建立对应的车身骨架有限元模型计算刚度及模态,并与刚度链优化结果进行对比分析。对比分析结果验证了本文研究方法的合理性和有效性。

薄壁梁结构的电动汽车车身刚度正向设计方法

汽车车身骨架结构由薄壁梁构成,因此将薄壁梁理论运用到车身正向开发设计中。改进文献中的车身刚度设计方法,推导了包括双力矩和翘曲函数等在内的薄壁结构的14个状态向量与15个截面属性之间的力学关系;建立了包含主断面属性的车身梁单元刚度分析模型和以车身接头为耦合点的整车刚度链力学模型。通过对比相同模型的有限元分析结果以及文献中的刚度链计算结果,验证了提出的薄壁结构车身刚度计算方法的合理性。最后,以车身弯曲和扭转刚度为约束条件,以车身质量为目标函数,运用遗传算法进行求解,得到了比对应文献更好的车身轻量化设计效果。

基于响应面法的汽车盘式制动器稳定性优化设计

针对汽车制动噪声的抑制问题,将响应面法与优化技术相结合,提出一种降低系统复模态的不稳定系数以提高汽车盘式制动器系统稳定性的优化方法。该方法基于制动器的振动稳定性原理建立有限元分析模型,通过拉丁超立方试验方法采样,结合最小二乘法构建制动器系统复模态的二阶响应面近似模型,以制动器几何结构参数为设计变量,制动器复模态的不稳定系数为设计目标,采用遗传算法对响应面近似模型进行优化。对某车的浮钳盘式制动器的分析和优化算例表明,采用该方法对汽车盘式制动器的稳定性进行分析和优化,能大大提高优化效率的同时有效降低系统复模态的不稳定系数,从而提高制动器的稳定性,减小制动噪声产生的可能,达到改善汽车振动噪声与舒适性的目的。

板料冲压成形工艺与模具设计制造中的若干前沿技术

板料成形技术是最重要的金属成形方法之一,广泛应用于工业领域。因此,成形制造技术及装备水平已成为衡量一个国家制造水平的重要标志,在很大程度上决定产品的质量、效益和开发能力,决定着一个国家制造业的国际竞争力。结合相关研究领域的发展趋势和最新研究成果及其工业应用,针对目前板料成形技术发展现状,提出板料冲压成形工艺与模具技术的若干发展前沿问题。包括冲压过程仿真模拟中的新理论和新方法、高性能材料参数反求技术、冲压工艺设计中的优化理论和方法、基于CAE技术的冲压新工艺、模具型面数字化制造技术以及模具表面磨损预测和寿命控制方法。通过对这些新理论、新方法和新技术的分析,重点阐述其重要性以及可能取得的进展和预期效果。

基于序列响应面法的汽车结构耐撞性多目标粒子群优化设计

汽车结构的耐撞性及碰撞吸能优化是一个涉及到多变量、多约束和多目标的优化过程。为克服常规响应面法在整个设计空间进行逼近导致精度低和传统的单目标优化设计只能针对其中的一个目标进行优化的缺陷。提出采用逐次逼近方法,通过移动、缩放等方式在设计空间中不断更新兴趣域,在不同的兴趣域中将试验设计、能代表实际碰撞过程精度较高的近似模型和多目标粒子群优化算法相结合,获得一组最小化各目标函数的非劣解。利用最小距离选解法快速有效地从非劣解集中挑选出一组耐撞性效果最好的解并以此解作为下一迭代步兴趣域的中心,直到收敛至最优解,最终优化解的各个目标函数值均得到提高。数字算例表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。

可靠性优化设计在汽车构件耐撞性中的应用

将实验设计、响应表面法和蒙特卡罗模拟技术相结合,提出了基于产品质量工程的6σ概率优化设计方法,实现了对汽车构件耐撞性的优化设计,提高了设计变量的可靠性.数字算例表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性.

基于混合近似模型的汽车正面碰撞耐撞性优化设计

以汽车前部结构主要零件的厚度为变量,采用拉丁超立方试验设计方法生成100个汽车正面碰撞有限元仿真模型样本数据并进行计算,对计算结果应用Kriging模型、最小二乘响应面模型、径向基函数模型构建前部结构质量、B柱加速度最大值和前部结构最大吸能相对于各部件厚度的三种近似模型。以B柱加速度最大值为目标,约束前部结构最大吸能、前部结构零件质量及各零件厚度,利用模拟退火算法和三种空间密集撒点优化搜索方法,最终得到一组最优的前部零件厚度组合,使得B柱加速度最大值最小。研究表明,该方法计算精度和效率较好地满足了耐撞性工程设计的需求。

基于DSP的电动汽车电池管理系统的设计

在大量充放电模拟试验和随车试验数据采集的基础上,构建了基于数据信号处理器(DSP)芯片TMS320C2812的电池管理系统,实现了数据监测、荷电状态(SOC)估计、控制局域网(CAN)通信及USB存储等功能.在SOC估计算法上,根据电池所处状态进行了分类分析,并对估算难度最大的电池动态放电状态的算法进行了仿真实验.实验结果表明,该算法对镍氢电池的SOC能进行准确预测,并具有较高的精度.

汽车发动机舱散热性能实验及数值研究

针对后置式汽车发动机舱过热问题,以某混合动力汽车为研究对象,运用3D/1D数值耦合方法,建立了发动机舱散热系统的耦合计算数值模型.通过耦合数值计算,对不同环境温度和车速条件下的机舱发动机部件表面对流换热系数、机舱空间流量系数进行了研究,总结了对流换热系数、流量系数的一般性规律,并拟合了相应的经验关系式,为发动机冷却系统一维模型以及发动机舱的设计研究提供了参数依据和理论基础.同时通过对机舱热流场分析,发现不同的机舱布置形式下,对流换热系数和机舱流场有明显影响.

车身用铝、镁合金先进挤压成形技术及应用

资源和环境的制约将成为未来社会实现可持续发展的瓶颈,对决定国民经济命脉的交通运输产业的发展有显著影响。因此,低油耗、低排放技术已成为汽车产业发展中的关键技术,轻量化是节约能源和减少有害气体排放的有效途径。铝、镁合金由于比强度和比刚度高,是汽车轻量化的理想材料。针对汽车车身用的高性能铝、镁合金挤压成形和后续加工困难的问题,系统地开展挤压变形机理和精确仿真建模研究,开发包括基于数值仿真的等温挤压、挤压—弯曲—淬火一体化成形和镁合金连续挤压等一系列高效、短流程挤压加工新工艺、新装备。为铝、镁合金在汽车上的大规模推广应用打下了良好的基础。

激光-电弧复合焊接及应用于车身制造的进展

激光-电弧复合焊接技术充分集成了激光焊接和电弧焊接两种工艺的优点,是一种新型优质的焊接技术,具有良好的工业应用前景。介绍了激光-电弧复合焊接的特点和激光与电弧的相互作用机制;总结了常见激光-电弧复合焊接技术的研究进展;最后对激光-电弧复合焊接技术在汽车车身制造中的应用情况进行了概述。