某越野车悬架下摆臂的结构轻量化设计

针对某越野车悬架的摆臂结构,应用轻型的铝合金材料替代原来的钢板材料。在结构的概念设计阶段,基于摆臂的多工况工作环境,采用密度法的拓扑优化技术,实现了摆臂结构的轻量化设计。最终,该越野车的悬架下摆臂实现减重12.10%     

基于拓扑优化方法的赛车制动踏板轻量化设计

为了得到轻量化的赛车制动踏板,将拓扑优化方法引入到踏板的结构设计中,建立了轻量化优化设计的数学模型;并对踏板初始设计几何模型进行了3种受力情况的减重优化,得到质量分别减少301.5,319,293.95g的3种拓扑结构;最后,根据实际工况和机加工工艺要求选择第2种方案进行了强度、安全系数和寿命的仿真校核和样件的加工制造,并装配到赛车上进行了物理实验。结果表明,优化设计的制动踏板满足工作要求。     

拓扑优化技术在制动钳轻量化设计中的应用

以Optistruct软件为平台,以汽车盘式制动器为例,将三维拓扑优化技术应用于制动钳轻量化设计中,对采用变密度拓扑优化方法的拓扑优化技术进行了研究。以汽车紧急制动工况为边界条件,以制动钳的总柔顺度最小化为优化目标函数,以制动钳质量为约束条件,对制动钳进行拓扑优化。在考虑加工、装配等因素的基础上对制动钳重新进行了合理的建模,应用ANSYS软件分析校核了优化后的制动钳模型,结果表明该模型应力分布更为均匀,在保证制动钳刚度的前提下,优化后的制动钳比原型节省材料约11%。     

基于Workbench板簧支架轻量化设计

板簧支架是连接板簧和车架的主要承载结构,对其进行轻量化设计对于整车的轻量化具有重要的意义.以板簧支架为研究对象,利用SolidWorks软件进行三维建模,通过SoildWorks和Workbench软件之间程序接口,将模型导入Workbench中,利用Static Structural模块、Response surfa...     

浅谈车辆工程CAE中拓扑优化技术的应用

针对车辆工程中不同车型部件结构的特点,阐述了结构拓扑优化设计的一般流程,报告了代表性较强的相关软件应用现状与发展,包括优化过程中有限元分析模型的数据转换、分析计算、CAD优化模型提取.对提高整车零部件刚度、降低车身骨架及各零部件自重的优化分析应用研究进行了概括.实例论证了应用有限元法进行机械承载结构拓扑优化设计是一种有效的优化方法,可为机械结构及零部件轻量化设计提供重要的概念化设计参考,对今后结构优化中拓扑优化技术发展方向、应用范围及趋势作出了展望.     

基于有限元分析的某电动汽车车身轻量化设计

以企业提供的某款电动汽车为研究对象,对车身进行轻量化设计。在HyperMesh中建立整车的有限元模型,进行车身的静态刚度和模态仿真。根据仿真结果,选出适合轻量化的钣金件并进行灵敏度分析,对车身质量灵敏度较高同时对车身刚度以及模态灵敏度较低的钣金件进行轻量化。以板厚为设计变量,车身的刚度和模态为约束条件,车身质量最小为目标进行轻量化,使车身减质7.38kg。通过车身轻量化前后的性能对比分析,轻量化后车身的刚度、强度和NVH性能均符合要求,且浮动量在企业要求范围内。     

某轻型变速箱箱体轻量化设计

由于变速箱工作环境复杂恶劣,设计时一般取一个较大的安全系数,所以会造成箱体质量过大的问题,严重浪费生产资源,也影响了整车的经济性能,因此箱体轻量化设计显得尤为重要。首先,采用理论分析对该变速箱进行受力计算,得到变速箱在启动工况下各轴承的支反力;其次,运用Optistruct软件对变速箱箱体进行静力学分析,得到启动工况下的强度与刚度;最后,根据静力学研究结论,对整体结构进行拓扑优化设计。仿真结果显示,经过优化后的箱体质量降低10.63%,同时箱体的强度和刚度也满足使用要求,从而完成了箱体的轻量化设计。     

基于拓扑优化的FSC镂空链轮设计

为满足FSC大赛高效传动及轻量化要求,设计了一种对称结构镂空式链传动结构,对传动比、传动大小齿轮等关键参数进行设计并运用了一种二次拓扑优化方法对其进行优化,使用Workbench+Shape Optimization和ANSYS静态分析等软件仿真结果表明,优化后链轮结构减重48.2%,传动比经设计校核确定为3.54,大、小链轮在极限工况下的形变量和所受应力均符合设计要求。经实车验证,该设计满足实际需求。     

基于多学科优化的整车轻量化设计研究

在我国当前阶段的经济发展中,汽车行业的发展可谓日新月异。为了能够提升汽车整车轻量化的计算效率,主要采用了一种比较新型的响应面结构构建方法,该种方法主要将车身的耐撞性与其自由模态的多科学系统的近似性模型构建出来,然后利用多学科的设计进行优化工作。文章就多学科优化的整车轻量化设计研究问题进行了一系列的分析与探讨,期望能够为我国在汽车研发领域进步提供一部分参考建议。     

重型商用车驾驶室轻量化设计

以某重型商用车驾驶室为研究对象,运用拓扑优化设计方法对该驾驶室进行轻量化分析与改进设计,并与原驾驶室的性能进行了对比。结果表明,轻量化驾驶室的结构强度、刚度和低频固有振动特性不低于原驾驶室,并使驾驶室抗前部摆锤冲击和高顶驾驶室耐顶压性能得到了改善。在不改变驾驶室结构材料特性的条件下,使驾驶室质量减小46 kg,取得了良好的轻量化效果。     

概念设计中车身地板多目标拓扑优化的实现

针对承载式车身地板结构的特点,在某款车型车身地板总成自重得到控制的情况下,利用OptiStruct模块对其多工况刚度、各阶频率进行了多目标拓扑优化。实例论证了应用有限元法进行机械承载结构多目标综合拓扑优化设计是一种有效的优化方法,可为机械结构及零部件结构设计提供重要的概念参考。     

某越野救护车整车性能分析及悬架系统优化

针对现有越野救护车平顺性问题,运用传统的计算方法对前后悬架进行匹配计算,并结合多体动力学软件建立了整车虚拟样机模型,整车试验验证了所建模型的正确性。根据国家标准对整车的平顺性和操纵稳定性进行模拟计算,验证了悬架改进方案的正确性和可行性。     

基于拓扑优化的柴油机下曲轴箱改进设计

针对某型大功率军用柴油机,运用特征化实体建模技术,利用HyperWorks-Optistruct软件平台,开展了基于拓扑优化的该柴油机下曲轴箱结构改进设计。在优化设计中,以提高下曲轴箱结构刚度为目的,建立了以结构质量最轻为优化目标、下曲轴箱固有频率提高20%为约束函数的拓扑优化设计模型。优化后的下曲轴箱质量有了明显降低,前5阶固有频率也有了不同程度的提高,实现了移频和减质量的结构改进目标,并给出了曲轴箱结构材料的最优分布图。这为有效提高下曲轴箱的结构刚度,进而改善柴油机整机的结构辐射噪声,奠定了基础。     

基于灵敏度和碰撞仿真的汽车车身轻量化优化设计

提出了基于灵敏度分析和侧面碰撞的汽车车身结构轻量化设计方法.首先以车身结构零件的板厚为设计变量,以白车身的模态和刚度为约束条件,白车身质量最小为目标,分析了零件板厚关于车身模态和刚度的灵敏度.选取对车身模态和刚度以及抗撞性不敏感的车身零件的板厚,进行以白车身质量最小为目标的优化计算.优化结果使车身减轻14.8 kg.对轻量化后的整车和乘员约束系统进行了侧面碰撞的模拟计算,并与轻量化前的结果进行了对比,对整车耐撞性和乘员的安全性进行对比校核,根据碰撞结果对车身零部件的厚度进行了再调整.结果表明,轻量化后的车身满足碰撞安全性的要求,假人的C-NCAP得分也是可接受的.     

拖挂式大载荷特种车辆导航控制系统设计与试验

针对拖挂式大载荷特种车辆作业自动化以及高精度安全作业需求,以大载荷牵引车为对象,设计了一套拖挂式机组自主导航控制系统。车载程控系统采用模块化分布式系统,通过CAN总线实现系统内各模块间通信,远程运管平台与车载程控终端之间采用TCP协议进行数据通信,实现远程运管平台与车载程控系统间信息交互。建立拖挂式特种车辆的运动学模型,分析牵引作业时被牵引机具的牵引状态和最小转弯半径。针对传统纯追踪算法中固定前视距离缺陷,本文根据当前牵引车实时速度、追踪路径曲率、航向等信息动态计算前视距离,将固定前视距离改进为动态前视距离追踪,由单参数变为多参数进行优化控制参数,显著提高了轨迹追踪精度;使用随机森林算法对轨迹追踪数据进行特征提取,根据各个特征重要性指标权重,修改算法参数。在试验场地为水平倾斜度最大为2°的空旷的水泥跑道上,牵引车质量2t,被牵引机具质量10t、长22m,且牵引机组设计要求最大行驶速度为6km/h、最大横向偏差为50cm。根据复杂路径试验与数据分析,系统纠偏响应时延最大为84ms,牵引机组绝对横向误差最大为37.14cm,平均绝对误差为14.91cm,满足大载荷拖挂作业中的实际应用要求。     

基于应力特征的商用车前桥轻量化研究

以某型商用车前桥为研究对象,提出一种基于应力特征的轻量化研究方法。对前桥进行理论受力分析,从而确定有限元加载方式。建立前桥有限元模型,并对前桥典型工况进行静力学分析。结果表明,应力最大值低于材料屈服强度,因此存在轻量化空间;通过对前桥模态分析,证明了前桥动态特性的合理性。以前桥最大应力为约束进行拓扑优化,优化后模型在满足强度、刚度及模态要求下,减质3.4kg,实现轻量化。     

基于边缘检测与扫描滤波的农机导航基准线提取方法

为了实时、准确地提取作物行基准线,提出了一种将边缘检测和扫描滤波(Boundary detection and scan filter, BDSF)相结合的基准线提取方法。首先对RGB颜色空间采用G-R颜色特征因子进行图像灰度化,再采用最大类间方差法（OSTU）对灰度图像进行分割,得到二值化图像,获取较好的作物信息。然后分别对图像的底端和顶端部分进行垂直投影,获取作物行的位置,形成一个包含作物行直线的条形框;在这个条形框内,再用等面积的小条形框对图像进行扫描并统计有效点的个数。最后根据扫描的结果来提取导航线。试验结果表明,对比Hough算法和最小二乘法(Least square method, LSM),BDSF算法处理一幅分辨率为640像素×480像素的图像,平均耗时为67ms,与LSM算法耗时相当,精度接近Hough算法;并且在杂草和株数稀缺情况下具有良好的适应性,能够快速准确地提取作物行基准线。     

基于ANSYS的拖拉机下拉杆拓扑优化设计及模态分析

为了提高拖拉机下拉杆的轻量化水平及分析其固有频率,利用SolidWorks三维实体建模软件建立下拉杆的三维模型,将建立好的模型导入有限元分析软件ANSYS中,建立下拉杆有限元模型,对其进行稳定载荷下的静力学分析,得出其位移、应力和应变的分布情况。以此结果为基础,进行拓扑优化设计,并对优化前后的强度进行对比。结果表明:优化后的强度满足要求,下拉杆质量较之前减轻了29.2%,轻量化效果明显。最后对优化的下拉杆进行模态分析,保证其工作可靠。