汽车轮毂造型与结构设计一体化方法研究--《燕山大学》2010年硕士论文
汽车轮毂造型与结构设计一体化方法研究
【摘要】：
轮毂是车辆承载最重要的安全部件,其内在质量和可靠性不但关系到车辆和车上人员物资的安全性,还影响到车辆在行驶过程中的平稳性、操纵性、舒适性等性能。这就要求轮毂的尺寸精度高、动平衡好、疲劳强度高、有好的刚度和弹性、质量轻、美观等。随着人们对汽车在安全、环保、节能、舒适等方面要求的不断提高,以及铝合金轮毂在设计与制造技术上的不断进步,与钢制轮毂相比,铝合金轮毂具有安全、散热好、耐腐蚀、美观、舒适、质轻、节能、疲劳强度高、加工性能好、材料可回收等优点,正逐步代替钢制轮毂成为最佳选择。
如今,汽车铝合金轮毂正在向轻量化、高强度、大直径、美观化等方向发展,铝合金轮毂制造技术的主要发展趋势是自动化、智能化、节约、节能和环保。我国已成为了世界铝合金轮毂生产大国。与世界先进水平相比,国内企业在铝合金轮毂的设计开发和制造技术方面尚存在较大的差距,总体的生产技术和装备水平、产品的设计水平、产品的技术含量和质量水平还有待进一步的提高。
以三维实体造型技术,有限元分析技术,计算机辅助制造技术为基础的零部件的结构设计、性能分析、运动仿真和模拟加工等已经得到了广泛应用,并形成了“CAD/CAE/CAM”一体化技术。在此背景下,本文利用CAD/CAE一体化技术对轮毂进行造型、结构设计、受力分析、性能优化等方面的研究,从而在保证轮毂的性能和使用要求的条件下,既满足中国人对造型的审美要求,又缩短轮毂的开发周期,降低生产成本的目的。鉴于轮毂在结构形式、制造材料上有较大的差异,所以本文研究的主要对象是铝合金轮毂,并借助CAD/CAE一体化技术的研究方法,分析其合理性,从全局出发,讨论出一套造型与结构设计一体化的方法。
【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：U463.343【目录】：
ABSTRACT6-12
0.1 汽车轮毂造型与结构设计一体化的必要性12-14
0.2 课题的背景和研究意义14-16
0.3 国内铝合金轮毂的生产及研究现状16-22
0.3.1 铝合金轮毂市场需求17-18
0.3.2 国内铝合金轮毂生产概况18-20
0.3.3 国内轮毂行业的整体形势的特点20-22
0.4 铝合金轮毂在境外生产与研究现状22-25
0.4.1 境外铝合金轮毂制造业概况23-24
0.4.2 国外铝合金轮毂的生产方式24-25
0.5 论文的研究内容与研究方法25-27
0.5.1 研究方法25-26
0.5.2 技术路线26
0.5.3 可行性分析26-27
第1章 汽车轮毂造型的审美研究27-48
1.1 审美的定义27-30
1.1.1 审美理论的渊源28-29
1.1.2 审美理论的内容29-30
1.2 汽车轮毂造型审美的外在研究30-41
1.2.1 轮毂古代造型历史30-37
1.2.2 轮毂的产品类型定位37-38
1.2.3 轮毂的造型的外在表现形式38-40
1.2.4 轮毂造型的形式美40-41
1.3 汽车轮毂审美的内在研究41-47
1.3.1 轮毂造型的深层文化内涵表达41-42
1.3.2 中国人审美心理的分析42-43
1.3.3 基于中国人的审美心理的本土化设计43-47
1.4 本章小结47-48
第2章 汽车轮毂的造型方法48-68
2.1 汽车轮毂的造型分析48-57
2.1.1 轮毂造型几何构成48-55
2.1.2 轮毂的其他构成元素55-57
2.2 轮毂造型与汽车整体造型的关系57-62
2.2.1 汽车造型与轮毂造型的演变57-61
2.2.2 轮毂造型与汽车造型风格匹配61-62
2.3 汽车轮毂的造型方法62-67
2.3.1 造型语义法62-64
2.3.2 仿生造型法64-65
2.3.3 新技术在轮毂造型中的运用65-67
2.4 本章小结67-68
第3章 汽车轮毂的结构设计68-78
3.1 汽车铝合金轮毂的结构分析69-70
3.2 铝合金轮毂的结构设计要求70-72
3.3 轮毂结构的有限元虚拟分析72-75
3.3.1 有限元法的发展及其应用72-73
3.3.2 有限单元法的基本概念及结构73-75
3.4 轮毂结构的优化75-77
3.5 本章小结77-78
第4章 轮毂造型与结构设计一体化的实现过程78-91
4.1 轮毂CAID/CAE 一体化软件平台的选择78-80
4.1.1 AliasStudio 在造型方面的特点及优势78-79
4.1.2 Abaqus 在结构分析方面的特点及优势79-80
4.2 轮毂CAD/CAM 一体化方法流程80-85
4.2.1 汽车轮毂造型的草图81
4.2.2 轮毂造型的二维效果图81
4.2.3 轮毂造型的非参数化建模81-83
4.2.4 模型的渲染83-84
4.2.5 参数化轮毂造型的结构分析84-85
4.3 铝合金轮毂弯曲疲劳试验85-90
4.3.1 试验标准85
4.3.2 试验设备85
4.3.3 测试弯矩计算85-86
4.3.4 轮毂台架试验的有限元模拟86-90
4.4 本章小结90-91
参考文献93-96
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果96-97
作者简介98
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