汽车行李箱盖刚度分析
汽车行李箱盖刚度分析
杜登惠 黄庆
泛亚汽车技术中心有限公司
汽车行李箱刚度分析
Decklid Stiffness Analysis for Some Cars
杜登惠 黄庆
(泛亚汽车技术中心有限公司 上海 )
摘要：本文通过MSC Nastran求解计算对汽车行李箱盖的刚度进行评估，通过对计算结果的分析，对行李箱盖的力学本质有了许多新的发现，根据这些新的发现，提出相应的改进方案，排解了设计工程师苦于难以提高行李箱刚度的困扰。
关键词：MSC Nastran，行李箱盖，刚度
Abstract: In this paper, the Software MSC Nastran is applied to simulate the decklid stiffness of some cars. Much mechanics about decklid are discovered through studying the simulation results, what’s more, many effective proposals are put forward to help decklid designer to improve the performance of decklid.
Key words: MSC Nastran Decklid Stiffness
1 背景
近年来，随着汽车改型换代加快，汽车行李箱盖成为频繁更改且更改较大的部件之一。为了在很短的时间里设计出刚度很好的行李箱，需要在开发阶段用MSC Nastran软件对其刚度进行评估，对不满足刚度要求的结构提出有效的改进方案，得到设计工程师的认可后再进行验算，有力地支持设计工程师的设计工作，缩短了产品开发时间，保证项目顺利进行。
本文通过对某车型的行李箱盖进行各种刚度计算，来分析不同的改进方案对每种刚度的影响，从而进一步找到行李箱盖的一些力学现象和大幅度提高刚度的设计方向，有效支持设计工程师的设计工作。
行李箱盖主要由外板、内板、铰链、铰链加强板，锁加强板组成，外板和内板在外周包边，中间有胶连接，如图1所示。
为了保证行李箱盖在制造、运输、使用过程中不会有太大的变形和损坏，行李箱盖的设计需要满足一定的刚度值，主要刚度有：侧向刚度，扭转刚度，前端局部刚度，过开刚度，尾部纵向刚度，尾部切向刚度，等等。
图１某汽车的行李箱盖图２行李箱盖的有限元模型
2 有限元模型的建立
2.1 网格划分及连接
采用边长为10mm的壳单元进行网格划分。铰链与内板及加强板处的螺栓连接孔要有两圈washer。内外板之间的包边共节点，内外板之间的胶连接用一定刚度的弹簧连接。行李箱盖的有限模型如图2所示，节点数大约２万。
2.2 材料
计算中所使用的材料参数如下：
所有零件材料均用上述参数。
3 分析与结果
对现有设计进行侧向刚度、扭转刚度、前端局部刚度、过开刚度、尾部纵向刚度和尾部切向刚度分析，得出每个刚度的位移，求出刚度值，并对主要工况的应变能图仔细研究。图３、图４、图５分别为过开刚度、扭转刚度、侧向刚度的应变能图。
图３过开刚度应变能图图４扭转刚度应变能图
图５ 侧向刚度应变能图
图６ 改变行李箱铰链的截面和厚度通过对计算结果研究，发现铰链及铰链的布置、铰链加强板的设计和行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计对刚度影响很大，下面就这几个方面分别分析。
（１）铰链的截面比厚度性价比更高，即增加截面可以在增加较小的质量（质量在某种意义上就代表cost）上获得较好的刚度。
在原始设计的基础上，将铰链的截面从20mm×20mm变为22mm×22mm，将厚度从2.0mm变为1.6mm，如图６所示。结果是：铰链的质量下降了8.9%；侧向刚度上升了5.1%；扭转刚度上升了0.3%；过开刚度上升了2.3%。
（２）铰链与内板及加强板的连接孔间距增加可以提高刚度。
在原始设计的基础上，将铰链与内板及加强板的连接孔间距从60mm增加到70mm，如图７所示。结果是：前端局部刚度增加了10.8%；尾部纵向刚度增加了2.1%；扭转刚度增加了1.7%；过开刚度增加了1.5%。
（３）侧向刚度计算的加载点和铰链在车身上的安装点比较，Ｚ向的位置对侧向刚度影响很大。
在原始设计的基础上，将计算侧向刚度的加载点Ｚ向抬高30mm，如图８所示。结果是：侧向刚度提高了27%。
图８侧向刚度加载点Ｚ向抬高图7 改变行李箱铰链孔间距
（４）铰链加强板的设计对刚度影响很大。
(a) 在原始设计的基础上，将铰链加强板的靠前的加强筋的高度从2mm变为5mm，将加强筋延伸靠近螺栓连接孔，见图9。结果是：侧向刚度增加了3.4%；扭转刚度增加了10.3%；
过开刚度增加了2.8%。
（b）在原始设计的基础上，将铰链加强板的一部分材料去掉，见图10。
结果是：侧向刚度下降了8%；扭转刚度下降了36.3%；过开刚度下降了50.0%。
图９改变铰链加强板上加强筋的设计图10去掉铰链加强板部分材料(５) 行李箱盖水平面与垂直面相接处的设计对刚度影响很大。
在原始设计的基础上，将靠两边的行李箱盖水平面与垂直面相接处的过渡改缓，即圆角半径变大，最高处相差8mm，如图11所示。
结果是：
侧向刚度增加了3.7％；
尾部纵向刚度增加了11.3％；
扭转刚度增加了9.5％；
图11 行李箱盖水平面与垂过开刚度增加了10.1％。
直面相接处的设计更改
4 结论
利用MSC Nastran软件计算可以为设计提高汽车行李箱的刚度提供方向性指导，并且在产品开发阶段取得了很好的成效。(1)铰链的截面做得大一点，为了不增加质量，可以将厚度减小，结果对提高侧向刚度、扭转刚度、过开刚度都有好处；(2)将铰链与内板及加强板的靠前的连接孔向前移，则行李箱盖的前端局部刚度会提高很多；(3)将铰链加强板在Ｙ向做宽，焊点尽量布置远，对行李箱盖的扭转刚度非常有利；(4)将铰链加强板上的加强筋做强，且靠近螺栓连接孔，对行李箱盖的扭转刚度非常有利；(5)如果铰链在车身的安装点与侧向刚度加载点的ｚ向距离减小点，则对李箱盖的侧向刚度提高很大；(6)行李箱盖水平面与垂直面靠两边相接处设计得过渡平缓一点，使得此处的结构厚实一些，对提高行李箱盖的侧向刚度、尾部纵向刚度、扭转刚度、过开刚度都非常有利。
5 参考文献
[1] MSC Nastran 2005 Quick Reference Guide.
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第三章汽车车身设计开发技术与方法 3.1车身设计方法学 3.1.1车身设计开发主要工作内容及流程(程序) 1）车身总布置设计及安全法规计算校核(或三维数字虚拟样机Archetype) 2）造型设计 3）三维曲面和造型面设计 4）1：5或1：4 模型及1：1外模型制作或数控加工(或三维数字模型) 5）1：1内模型(或三维数字模型) 6）1：1发动机舱模型(或三维数字模型) 7）1：1地板模型(或三维数字模型) 8）测量与曲面光顺 9）白车身结构详细设计(BIW) (9.1)1：1外模型光顺后数据分块 (9.2) 车身设计断面的定义与尺寸确定 (9.3) 密封结构确定与密封件选择 (9.4) 确定分块线 (9.5) 与车身有关的设计硬点的确定 (9.6) 左右侧围设计(A, B, C, D柱设计, 前后翼子板设计)
(9.7) 顶盖设计(外板, 横梁与纵边梁设计) (9.8) 发动机前围板设计 (9.9) A柱下段设计 (9.10) 发动机舱与前轮包设计 (9.11) 前后灯具设计(反射面与灯具厂共同设计) (9.12) 格栅设计 (9.13) 前围板设计 (9.14) 前保险杠设计 (9.15) 地板总成设计(前中后) (9.16) 后门总成设计 (9.17) 前门总成设计 (9.18) 尾门总成设计 (9.19) 前发动机罩设计 (9.20)前风当总成设计 10）内饰、外饰设计 11）先行车, 螺钉车或概念车的(Prototype)试制，第二轮试验样车（定型车）试制 12）碰撞与结构分析及结构优化设计 13）成型过程仿真 14) 模具与工艺工装设计 如图3.1.1为车身详细设计阶段面向对象的产品模型(OPM)并行设
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转向风格也很有特点，最明显的就是它会比两驱车型转向更加中性，通常它可以更好的避免前驱车的转向不同和后驱车的转向过度，这也是驾驶安全性以及稳定性的特点之一。也正因为AWD的存在，为汽车提供了“主动安全、主动驾驶”的机会。目前应有这种技术的厂家已经有不少，这其中包含我们熟悉的奥迪Quattro、大众4motion、奔驰4MATIC、讴歌SH-AWD 等等。 四驱类型之二：适时四驱(Real-Time) 单纯从字面来理解，就是指只有在适当的时候才会的四轮驱动，而在其它情况下仍然是两轮驱动的驱动系统。这个名称是有别于需要手动切换两驱和四驱的分时四驱，以及所有工况下都是四轮驱动的全时四驱而来的。相比全时四驱，适时四驱的结构要简单得多，这不仅可以有效也降低成本，而且也有利于降低整车重量。由于适时四驱的特殊结构，它更适合于前横置发动机前驱平台的车型配备，这使得许多基于这种平台打造的SUV或者四驱轿车有了装配四驱系统的可能。前驱平台相对于后驱平台本身就有着诸多优势，如更有利于拓展车内空间、传动效率更高、传动系统的噪音更小等等。这些优点对于小型SUV，特别是是发动机排量较小的SUV来说显得尤其重要。当然，适时四驱的缺点仍然是存在的，目前绝大多数适时四驱在前后轴传递动力时，会受制于结构本身的缺陷，无法将超过50%以上的动力传递给后轴，这使它在主动安全控制方面，没有全时四驱的调整范围那么大;同时相比分时四驱，它在应对恶劣路面时，四驱的物理结构极限偏低。 四驱类型之三：分时四驱(PART-TIME 4WD) 这是一种驾驶者可以在两驱和四驱之间手动选择的四轮驱动系统，由驾驶员根据路面情况，通过接通或断开分动器来变
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5分析数据处理 5.1在车身纵梁下部和门槛梁下部分布了一系列考核点，通过考核点的X坐标值和Z向变形量绘制弯曲刚度曲线。 5.2绘制白车身弯曲刚度变形曲线 5.3刚度计算 刚度计算公式k=F/δ（F为加载力，δ为位移）。
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4.1 保证行李箱盖有足够的开度，并在开启过程中不与车身其他部位干涉，无异响。 4.2开闭时轻便灵活，因此应采用平衡弹簧。平衡弹簧的特性应使盖在关闭位置时弹簧力能够平衡盖的质量，而在盖开启至最大位置时，弹簧力应略大于平衡盖的质量所需要的力。 4.3 行李箱在关闭状态时，保证行李箱铰链不与箱内物品及车身发生干涉。 4.4 有足够的强度和刚度，以保证运动正确，可靠耐久。 4.5 如果能自己升起，则在自由升起过程中的速度（最大半径点）应不超过0.75m/s，在行程的最后75mm，应不超过0.3m/s 4.6 在行李箱盖的全开位置，在最大半径位置，沿切线方向施加15N的关闭力，行李箱盖应保持静止。 5 试验方法与评价标准 5.1耐疲劳试验 5.1.1试验设备 a）实车； b）实车行李箱和相应部件以及开关用的机械传动系统组成的模拟试验装置； c）采用行李箱或与行李箱相当的构件，可模拟实车工作条件的耐久试验机。 5.1.2 台架试验与评价标准 在进行1.5×104次行李箱盖的开闭试验后，铰链机构应满足上述技术要求，并且要求铰链在车身与行李箱内板上的安装点无松动、裂纹或破坏现象发生。 5.2 道路试验 5.2.1 实验设备：实车 5.2.2 道路试验与评价标准 在进行8万公里的道路试验后，铰链机构应满足上述技术要求，并且要求铰链在车身与行李箱内板上的安装点无松动、裂纹或破坏现象发生。
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汽车动力总成悬置系统研究综述 汽车动力总成悬置装置的性能对车辆NVH表现有很大的影响。本文通过单自由度模型对悬置系统的隔振原理进行分析，阐述了悬置系统的发展过程，并对不同类型的隔振垫进行了介绍和比较。 动力总成是汽车主要的噪声和振动源，主要的激励可分为两类：一是汽缸燃烧而产生的震爆力；二是发动机曲轴旋转运动时不平衡而产生的惯性力。为了保证驾乘的舒适性，工程师设计了动力总成隔振装置用以隔离动力总成产生的振动。常见的轿车隔振装置在空间布置上可以分为： 1.底部布置，即将隔振装置安装在机舱底部的副车架上。这种布置安装空间比较自由，但是隔振效果不理想。 2.悬置布置，即将隔振装置安装在动力总成扭矩轴上。这种布置隔振效果好，但是安装空间受到限制，而且通常需要1~2个扭拉杆或者隔振垫以限制动力总成在横向的转动角度。 在本文中，主要分析对象是悬置布置的动力总成隔振垫，即动力总成的悬置系统。动力总成悬置系统工作原理 动力总成悬架装置用于连接动力总成与车身结构，是汽车动力总成的重要组成部分，其主要功能可以归纳为如下两点： 1.支撑与限位。悬置系统的首要功能即连接动力总成与车身结构，因此悬置系统不仅要在静止状态下将动力总成定位并支撑在设计的位置，而且需要保证动力总成在不同工况下与机舱或其他部件不发生碰撞或干涉，将动力总成的位移限制在合理的一个区域内。 2.隔离振动。发动机的激振是汽车的主要振源之一，为了保证驾乘的舒适性，悬置系统需要尽可能减少由发动机传向车身和底盘的振动；另一方面，由于道路不平等原因，悬置系统也需要尽量隔离来自悬架和车轮的振动，防止该激振传递至动力总成，以保护发动机和变速器的正常工作。 由于悬置系统需要承载整个动力总成的重量以及发动机所产生的扭矩，这决定悬置系统需要足够大的刚度以保证动力总成的位置在合理的区域内。若刚度不足则可能导致动力总成与其他部件发生干涉或碰撞；另一方面，要获得较小的振动传递率，就需要更大的频率比，这就要求悬置系统的刚度尽可能小。阻尼方面，在低频区域时，大阻尼可以有效降低振动幅值；随着频率增大，在隔振区内，大阻尼会放大传递的振动幅值。因此，理想的悬置系统需要在低频时具有大刚度和大阻尼而在高频区域需要小刚度和小阻尼。 悬置系统的分类 在早期的汽车设计中，动力总成用螺栓刚性地与车身连接。这种连接方式不仅无法隔离动力总成所产生的振动，由悬架系统传递到车身的振动也会因为没有任何隔振措施而直接传递到动力总成，致使动力总成的寿命和可靠性都受到影响。随后设计师逐渐开始使用软木等软性材料来隔离振动。目前，动力总成的隔振垫可主要分为被动隔振垫，半主动隔振垫和主动隔振垫。其中，半主动隔振垫和主动隔振垫由于其尺寸庞大，结构复杂，一般较少使用；被动隔振垫是现代汽车所广泛使用的隔振方式。 被动悬置 被动悬置构造较简单，没有额外的控制单元，仅依靠材料的本身特性和不同的结构设计来完成隔振。主要可以分为橡胶悬置和液阻悬置。 橡胶悬置早在20世纪30年代就出现并广泛应用在汽车上。由于橡胶部件的结构和橡胶特性是一定的，所以橡胶悬置的刚度和阻尼要么同时设计得很大，要么同时设计得很小。根据前文所述，当悬置的刚度和阻尼都较大时，悬置系统比较适合冲击隔离，在低频工作区域
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浅析现代汽车车身设计方法
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行李箱盖的一般设计 1、概述 行李箱盖系统是汽车车身结构中相对独立的总成，是供乘员取放行李、工具及其他备用物品的必要通道，其基本形状及在车身上的位置如图5-1所示。行李箱盖系统主要由行李箱盖焊接总成、行李箱附件（开启机构、锁、密封条等）组成。本章主要讨论行李箱系统的总体布置和行李箱焊接总成的设计。行李箱盖系统的组成如图5-2所示。 图5-1 汽车行李箱盖 行李箱盖的设计直接影响到整车的造型效果、密封性、视野以及噪声控制等诸方面。行李箱盖结构设计与附件布置考虑的因素也较多，既要保证行李箱盖与整车的协调一致，还要保证行李箱盖本身的技术要求。 行李箱盖焊接总成包括行李箱盖内外板（或称为内外蒙皮）、行李箱盖加强件等，是一个整体涂漆、未装配状态的钣金焊接总成，是实现行李箱整体造型效果、强度、刚度及附件安装的基础框架。 行李箱盖作为汽车的组成部分，是车身尾部最富变化和最受人关注的对象。一方面，行李箱盖作为车身结构中的重要组成部分，其造型风格、强度、刚度、可靠性及工艺性等必需满足车身整体性能的要求；另一方面，行李箱盖结构自身的视野性、安全性、密封等性能，既对整个车身结构性能影响较大，也是行李箱盖功能要求的重要部分。 行李箱盖的基本功能包括：
第一，对使用方便性来说，要求开关灵活、轻便、自如，在最大开度时能可靠限位，同时开度应足够，确保上下物品方便性。 第二，对视野性来说，要求行李箱盖外板上表面的高度（或扰流板高度）不得影响内后视野的下视线； 第三，对可靠性安全性来说，要求足够的强度、刚度，不允许因变形而影响行李箱开关可靠性，行李箱盖开关时不允许有振动噪声，并且部件性能可靠、不干涉，碰撞中行李箱不允许自行打开，以确保物品安全。 第四，对密封性来说，要求雨、雪、尘不能进入行李舱内，应具备良好的气密封性。 第五，对工艺性维修性来说，要求易于生产制造，拆装方便。 二、行李箱盖总布置参数设计 1 总布置参数 与行李箱盖设计相关的总布置参数如表5-1和图5-3所示。 图5-3 行李箱盖总布置参数 2 总布置参数设计 2.1 开口宽度 行李箱盖开启后，应为用户提供足够的取放行李的通过空间，行李箱盖的开口宽度则显得犹为重要。开口宽度A主要受到整车宽度、后灯位置及造型、两侧流水槽结构的影响。在整车的效果图冻结后，这个开口宽度已基本确定。 开口宽度A最小应在850mm，一般选取950mm，当然，在车宽允许的情况下，这个值越大越好。在进行效果图分析时，就应对这个尺寸进行检查，同时要考虑后灯的布置对流水槽的影响，使流水槽在满足排水性的前提下尽量窄，以增加开口宽度。 2.2 关闭力作用点水平长度
中重型载货汽车总布置设计规范
中重型载货汽车总布置设计规范 汽车的总体设计及汽车的使用性能、艺术造型及制造成本有着密切的关系，在很大程度上决定着汽车销售的成败，直接影响到汽车的结构、性能及其使用、维修、寿命和使用经济性，所以总体设计在汽车的设计中显得十分重要。 1、汽车总体设计的任务： （1）从技术先进性、生产合理性和目标产品的用途、销售对象、控制成本及生产纲领等出发，正确选择整车性能指标、质量及尺寸参数，提出整车设计方案，为部件设计、选型提供依据。 （2）对各部件进行合理布置和运动校核，使汽车能满足主要性能的要求，使相对运动的部件不会产生相互干涉。 （3）对汽车性能进行精确计算和控制，保证汽车主要性能指标的实现。 （4）协调各总成及整车的关系以及各总成之间的关系。 （5）拟订整车技术文件。如：整车装调技术条件、产品标准 （6）进行各种有关整车的技术综合工作。如：总布置评审材料的准备；设计计算书（设计计算说明书）；项目描述书；试验任务书；零部件技术认证计划。 2、对整车设计师的要求： 作为一名整车设计师，需要具备以下几个条件： （1）对汽车的有关标准、法规的了解和掌握； （2）对汽车设计、试验知识的掌握和运用； （3）对汽车使用、保养和修理知识的基本了解； （4）对汽车生产工艺的基本了解； （5）对国内外同类产品的技术状态及技术水平主要零部件资源的了解； （6）有强烈的经济观念和市场意识，对市场的需求有必要的了解； （7）要有科学的工作态度和严格细致的工作作风； （8）要有协调各种关系的能力和耐心。 3、汽车设计的一般主要原则： 汽车的设计原则是解决设计中出现的各种矛盾的指导思想和统一的准则。其中包括产品设计方针、主要技术—经济要求（对技术先进性、工艺性、继承性、生产成本和零部件互用化的要求），需要考虑哪些变型车；同时要规定在各自使用性能发生矛盾时应优先保证的性能等，对于不同类型的汽车，其设计原则是不相同的，但有一些普遍适用的主要原则，表现在： （1）用户第一原则： 汽车是工业品，也可看作艺术品。对一台车的评价指标是多方在面的，且极具社会性和时代性，作为用户，一般会从以下方面作出选择： a）造型是否有时代感，能否体现使用者的社会地位或阶层； b）驾乘是否舒适，操纵是否方便； c）工作是否可靠，维修是否便利，备件供应是否充足； d）各项技术性能等（如整车动力性、经济性、制动性能、机动性、货厢结构及尺寸、舒适性、排放可靠性等）是否满足使用需求。 e）售价（或性能价格比）是否合理； f）使用、维修成本是否低廉。 （2）贯彻“三化”原则： 贯彻“产品系列化、零部件通用化和零部件设计标准化”，可以大大减小零部件品种、降低成本、方便维修、减少投入，所以在设计一个新车型时，要考虑它的系列化变形的
汽车车身设计
《汽车车身结构与设计》1 工学院车辆与交通工程系 二〇一〇年六月 主讲：江发潮第五讲车身造型与空气动力学 《汽车车身结构与设计》 2 《汽车车身结构与设计》3 一、汽车造型设计 1.1 汽车造型设计的特点和要求 汽车造型设计是指汽车总布置和车身总布置基本确 定之后进一步使汽车获得具体形状和艺术面貌的过程，它包括外形设计和室内造型设计。 汽车造型设计师的工作：参与汽车总布置设计和车 身总布置设计，绘制效果图，塑制模型，将外形形体上的曲线表达在主图板上，制订室内造型和覆饰设计方案，最后协同结构设计师将造型形象体现在具体的车身结构上。 《汽车车身结构与设计》 4 汽车造型设计的特点： 1、独特的综合创作。 2、科学技术与艺术技巧的高度融汇。 3、不仅包含结构性能，工艺等科学技术因素，也包含艺术因素和社会因素，需要加以综合分析，权衡各种因素的作用和影响。 汽车造型设计应满足要求： 1、使汽车具有完美的艺术形象 2、使汽车具有良好的空气动力性能 3、使汽车车身具有良好的工艺性 4、应保证汽车良好的适用性 5、应考虑材料的装饰效果 《汽车车身结构与设计》5 1.2 汽车外形的影响因素 汽车的外形取决于三个因素：形体构成、线形构 成、装饰和色彩构成。 形体构成指汽车的基本形状和整体分块，取决于 汽车总布置和车身总布置。 线形构成指赋予汽车外形覆盖件具体的形状。装饰和色彩构成是指散热器面罩、保险杠、灯 具，车轮装饰罩，标志、浮雕式文字等的造型设计和位置布置以及车身的色彩设计。 《汽车车身结构与设计》 6 汽车仪表及警告指示灯 流行仪表式样是：黑底、白字、红针、蓝灯仪表一般两大两小： 两大：发动机转速表和车速表 两小：水温表和燃油表
汽车行李箱盖铰链分析及优化
汽车行李箱采用的天盛铰链传动系统是基于纯手动开关后备箱而设计的，其最优化目标是行李箱手动开启处的开启力最小，而电动开启行李箱则是从行李箱铰链的支撑端施力驱动后备箱整体开启和关闭，其在开启过程中是一个相对费力的过程。因此，在汽车行李箱盖电动化开发过程中，要在不影响原行李箱运动、位置关系的同时，对行李箱系统的四连杆铰链进行优化，以增加电驱动端力臂长度，减小电驱动所需扭矩。但是汽车行李箱开启机构较复杂，传统的设计计算难以提供准确、全面的数据来支撑系统的优化设计。 通过对机构的动力学仿真，可以更准确地获得机构在任意位置的运动状态和受力情况，对于确定合理的机构设计方案有非常大的意义。行李箱开启机构是一种多连杆机构，动力学仿真的方法已经在某些连杆机构的动力学特性方面得到了应用；一些研究在仿真的基础上对机构参数进行了优化设计，为汽车尾箱的动力学研究提供了研究基础和经验。近来动力学仿真的方法开始在汽车的机构设计方面得到应用，研究对象有铰接式自卸汽车在随机路面下的平顺性，电动剪式车门不同开启速度时所需的转矩及功率，轿车车门铰链、车门前侧分缝线、行李箱盖扭杆弹簧的布置等，这些研究证明了采用动力学仿真方法来辅助汽车连杆机构设计的可行性。因此，本文拟基于Adams对行李箱盖手动开启和电动开启力进行动力学仿真分析，通过实验验证仿真的有效性，并基于动力学系统模型对行李箱的铰链机构进行优化设计，确保行李箱电动化的顺利实现。 1Adams仿真建模 1.1Adams模型 在计算机辅助三维交互应用软件(CAIA）中建立行李箱系统闭合状态的装配体模型，如图1所示，其中，A处为手动开启施力点，B处为电动开启施力点。为使铰链的受力状况更逼近真实情况，建模时将铰链负载端物体与驱动端物体都考虑在模型中，模型最终包含13个几何体：行李箱盖、左铰链底座、左铰链拉杆1、左铰链撑杆、左铰链连杆、右铰链底座、右铰链拉杆1、右铰链撑杆、右铰链连杆、拉杆2、曲柄、减速器输出轴以及减速器壳体，如图2所示。底座和减速器壳体都与车身固结在一起，连杆与行李箱盖固结在一起，左铰链本体通过拉杆2、曲柄与减速器输出轴相连。将原始铰链总成(全关状态）数据导入到装配环境下，固定住两铰链的坐标位置，以它们的位置为参考将模型中所有零件的位置约束住，则装配好的模型就是整车坐标下行李箱系统全关状态下的几何模型。将装配好的模型导入到机械系统自动动力学分析系统(Adams）中。
汽车总布置设计毕业设计(含外文翻译)
摘要 随着汽车行业的蓬勃发展，以及人机工程学、空气动力学在汽车上的应用，车身总布置也在飞速的变革与发展。车身总布置设计是经验和原理方法的结合，是在考虑整车形式、车身与底盘的关系、以及总布置和造型传递给车身内部布置的一些约束条件下，进行车室内部布置，是基于功能和约束的方案寻求最优的过程。一个与众不同的驾驶空间：开阔的视野，舒适的座椅布置，布置紧凑的仪表以及伸手可及的操作元件，能给人充分的心理满足和安全感。人机工程学、空气动力学和现代化制造方法的发展促使汽车车身总布置的不断更新和完善，传统与创新艺术风格的有机结合也影响着车身总布置的美学实践。然而，每一款新车型的问世都离不开车身总布置和它的设计工具，汽车车身总布置是汽车概念设计阶段的一项相当重要的方案设计工作。 本次设计主要内容是根据人机工程学的理论和在汽车上实际应用的分析，进行总布置设计。本文介绍汽车总布置设计工具人体模型，眼椭圆。提出了综合考虑驾驶员舒适性、视野性、腿部操纵空间、方向盘、顶盖等因素的H 点区域法。利用CATIA进行总布置设计,CATIA对于提高车身总布置的质量，以及缩短产品开发周期具有非常大的现实意义 关键词：车身总布置设计；人机工程学；人体模型；眼椭圆。
Abstract With the vigorous development of auto industry, and ergonomics, air dynamics in automotive applications, general arrangement in the rapid development and reform. Body: the layout design experience and the principle of method is combined, is considering vehicle body and forms, the chassis layout, and transfer to body shape and some internal layout constraints on car interior ministry decorate, it is based on the function and constraints for the solution of the optimal process. A special driving space: open vision, comfortable seats arrangement of instrumentation and arrangement, compact and operating components, can give a person to fully satisfy the psychology and security. the modern automobile body is always arranging also in the rapid transformation and the development.The man-machine engineering, the aerodynamics and the modernized manufacture method development urges the unceasing renewal and the consummation which the automobile body always arranges, traditional and the innovation artistic style organic synthesis is also affecting esthetics practice which the automobile body always arranges.However, each section new vehicle being published cannot leave the automobile body always to arrange and its design tool, the automobile body total arrangement is an automobile conceptual design stage quite important project design work. T he main content of the theory is based on ergonomics in cars and practical application analysis, the layout design. Introduces the layout design tool car body model, elliptic. Puts forward comprehensive consideration of the pilot, leg vision comfortableness, manipulation of space, the steering wheel, the above factors zone method H. To improve the CATIA layout of quality, body and shorten the development cycle has very great practical significance Keywords: body layout design, Ergonomics, Human model, Eye ellipse.
汽车行李箱盖刚度分析
汽车行李箱盖刚度分析 杜登惠 黄庆 泛亚汽车技术中心有限公司
汽车行李箱刚度分析 Decklid Stiffness Analysis for Some Cars 杜登惠 黄庆 (泛亚汽车技术中心有限公司 上海 ) 摘要：本文通过MSC Nastran求解计算对汽车行李箱盖的刚度进行评估，通过对计算结果的分析，对行李箱盖的力学本质有了许多新的发现，根据这些新的发现，提出相应的改进方案，排解了设计工程师苦于难以提高行李箱刚度的困扰。 关键词：MSC Nastran，行李箱盖，刚度 Abstract: In this paper, the Software MSC Nastran is applied to simulate the decklid stiffness of some cars. Much mechanics about decklid are discovered through studying the simulation results, what’s more, many effective proposals are put forward to help decklid designer to improve the performance of decklid. Key words: MSC Nastran Decklid Stiffness 1 背景 近年来，随着汽车改型换代加快，汽车行李箱盖成为频繁更改且更改较大的部件之一。为了在很短的时间里设计出刚度很好的行李箱，需要在开发阶段用MSC Nastran软件对其刚度进行评估，对不满足刚度要求的结构提出有效的改进方案，得到设计工程师的认可后再进行验算，有力地支持设计工程师的设计工作，缩短了产品开发时间，保证项目顺利进行。 本文通过对某车型的行李箱盖进行各种刚度计算，来分析不同的改进方案对每种刚度的影响，从而进一步找到行李箱盖的一些力学现象和大幅度提高刚度的设计方向，有效支持设计工程师的设计工作。 行李箱盖主要由外板、内板、铰链、铰链加强板，锁加强板组成，外板和内板在外周包边，中间有胶连接，如图1所示。 为了保证行李箱盖在制造、运输、使用过程中不会有太大的变形和损坏，行李箱盖的设计需要满足一定的刚度值，主要刚度有：侧向刚度，扭转刚度，前端局部刚度，过开刚度，尾部纵向刚度，尾部切向刚度，等等。
汽车总布置设计步骤
汽车总布置设计的内容与步骤 1、汽车总布置设计的内容 主要内容包括总成选型和匹配、整车性能计算、运动学校核、人机工程设计和校核、三维装配、确定设计硬点和设计控制规则。 具体内容包括空间布置和性能相关项目布置。具体如下表 布置的内容布置的项目 空间布置（人机分析、法规校核）发动机、传动系的布置；悬架、轮胎的布置；座椅布置；踏板、变速杆等驾驶操作系统的布置；载货空间的布置；燃料箱、备胎的布置；车身及内、外 饰件的布置 性能相关项目布置 油耗燃料箱容量 制动性能质心位置、轮胎尺寸 操纵稳定性轴距、转向器的位置、方向盘行程 NVH性能传动轴夹角、发动机悬置、空滤器、消声器容量、 排气吊挂、后视镜、仪表板横梁 空气动力性能发动机罩前端高度、前风窗倾斜角、后风窗倾斜角、 扰流板、空气进出风口 机动性轮距、轴距、前后悬、转向齿条行程 发动机冷却前格栅型式、散热器尺寸、前端开口面积 2、汽车总布置设计的步骤 （1）定义整车结构及外形尺寸。进行整车总布置时，首先应初步定义汽车的型式（包括轴数、驱动型式、布置型式、车身型式等），然后选择动力及轮胎型号尺寸，接着对整车的外形尺寸进行定义（包括总长、总宽、总高、轮距、轴距、前悬、后悬、最小离地间隙等），另外还需确定汽车的质量参数 （2）确定假人百分位，定义H点位置。整车布置加人一般用95百分位美国男人和5百分位日本女人，躯干角一般前排为25°，后排为23°。 （3）确定眼椭圆、头部包络线。眼椭圆定义按SAE J 941进行，头部包络线做法按SAE J 1052的规定。头部包络线完成后，顶盖的最低高度可确定。 （4）进行前视野校核。按GB11562的规定，对效果图进行前视野校核。 （5）进行车身零件和总成布置。根据GB14167，结合效果图初选S值，确定安全带安装点初步范围；根据GB17354，确定前后保险杠的位置范围；根据选定的假人，布置合理的手臂到方向盘尺寸和脚到踏板的尺寸，从而确定方向盘中心位置及踏板位置，参考GB/T 17876；根据车轮跳动的包络线，确定合身轮罩等尺寸；进行车内外零部件的布置。 （6）确认发动机盖位置，进行动力总成布置。根据前视野校核结果，即可确定发动机盖上平面上限（应低于前视野下限线），结合此因素，可进行动力总成的初步布置。动力总成上平面到发动机盖下平面的距离一般应为40~50mm，如考虑到行人碰撞安全性，应加大到60mm 或将发动机盖材料改为塑料。动力系统布置时，应考虑轴荷分配、面积利用率、传动轴夹角、最小离地间隙等因素。 （7）进行底盘系统布置。应注意相对运动的零部件进行运动校核，确定它们的运动轨迹和运动空间，并防止各部件之间产生运动干涉，如车轮的跳动、传动轴的跳动等。 （8）应性及车内外人体、人机工程学校核。针对国家对汽车产品的相关强制性标准，对整车、零部件布置的符合性进行校核，另外，对国家尚未要求但国际上通用的标准应考虑符合性。按设计经验及相关参考资料，对车内外零部件尺寸、布置位置的合理性进行人体、人机工程学校核。
(完整word版)什么是动刚度
什么是动刚度？ 在NVH领域，经常计算或测试动刚度，像悬置动刚度、支架动刚度、车身接附点动刚度等等。那什么是动刚度，动刚度的大小对结构有什么影响？ 本文主要内容包括：1. 静刚度；2. 单自由度动刚度；3. 多自由度动刚度；4. 原点动刚度；5. 悬置动刚度；6. 支架动刚度；7. 怎么测量动刚度；刚度是指结构或材料抵抗变形的能力。由于结构或材料所受荷载的不同，可能受到静载荷或动载荷，因此，刚度又分为静刚度和动刚度。当结构或材料受到静载荷时，抵抗静载荷下的变形能力称为静刚度；当受到动载荷时，抵抗动载荷下的变形能力称为动刚度。故，结构或材料既有静刚度又有动刚度。相对而言，在NVH领域，结构或材料受到动载荷的概率远大于静载荷，因此，更普遍关心动刚度。在之前文章《什么是频响函数FRF？》中也提到用加速度与力之比的频响函数和用力与位移之比的动刚度应用更为广泛。 1.静刚度 在讲述动刚度之前，有必要先了解静刚度。静刚度用单值即可表示，不随频率变化。由于静载荷引起的变形又分为弯曲或扭转等，因此，刚度又分为抗弯刚度和抗扭刚度，材料的刚度计算可参考材料力学教科书。在这以弹簧为例说明静刚度，当弹簧受到静力F时，其静态伸长量为X，此时F=kX，k为弹簧的静刚度。单位为N/mm，表示每增加1mm需要的拉力大小。弹簧静刚度常数跟材料的杨氏模量、线径、中径和有效圈数有关。当拉力越来越大时，弹簧的伸长量也增大，如下图所示，但二者满足线性关系。红色曲线表示的斜率即为弹簧静刚度。 注：以下所说到的刚度，如没有特殊说明，都是指的动刚度。 2. 单自由度动刚度在文章《什么是频率函数FRF？》中，我们已经明白了频响函数可以用位移/力表示，当用力/位移时，表示的是动刚度。对于单自由度系统，如下图所示，我们再回顾一下用位移表征的FRF
52_基于RADIOSS的车门铰链刚度分析_张三磊
基于RADIOSS软件的车门铰链刚度分析 张三磊李志祥 （上海汽车股份有限公司技术中心，上海，201804） 摘要：车门铰链是车门与车身连接的关键部件，在车门处于开启状态时，其是支撑车门重量的唯一部件，其垂向刚度直接影响着车门的垂向刚度性能。本文采用HyperMesh前处理软件建立某车门三种备选铰链的有限元模型，然后采用RADIOSS软件计算比较这些铰链的刚度大小，为此类车门铰链的选型提供了方法依据。 关键字：车门铰链，刚度，RADIOSS，FEM 1概述 车门铰链是连接车门车身和实现车门开启的主要部件，也是重要的安全构件。现代轿车多采用隐藏式的车门铰链，隐藏式车门铰链主要分为两种，一种是分臂式，另一种是合页式，如图1所示。合页式铰链的轴线在门柱以外，与分臂式铰链比较，不但重量轻、刚度高、结构紧凑而且装配方便，因此合页式铰链的应用最为广泛。 (a) 分臂式(b)合页式 图1 车门铰链 车门铰链的性能直接影响着车门的使用性能。当车门关闭时，车门的质量和其他外部作用力，由车门铰链、门锁和定位器支承；当车门开启时，各种载荷则完全由车门铰链支承。
车门的下沉，主要是由于铰链的变形或者与铰链连接部件的变形所致，车门铰链的垂向刚度不足是车门下沉的主要因素。因此，分析和比较车门铰链的垂向刚度是非常必要的。 如图2所示是车门铰链刚度试验的试验台架示意图。试验分为两种工况，分别在保持车门开启状态且与车门旋转轴线成5o和65o时进行试验。首先选择载荷加载点，均匀加载到500N，然后均匀卸载，并记录测量点的位移。铰链满足试验要求的标准是在加载过程中最大位移不应超过3.0mm，卸载后残余变形不应大于0.5mm。 图2 垂直刚度实验台 本文利用有限元分析方法，按照试验要求，建立三种铰链试验的有限元分析模型，分析这三种铰链在实验工况下的应力和应变结果，得到了测量点的最大位移量和永久变形。不仅为该类铰链的选型、后续优化设计提供了参考依据，而且节省了试验费用，节约开发成本。 2有限元模型的建立 采用HyperMesh软件，利用三维网格单元分别对三种铰链方案进行有限元网格划分，需要说明的是，每一种铰链方案都需要建立车门开启状态为5o和65o的两种有限元模型。如图3是铰链方案一（case1）在车门开启状态为5o时的有限元分析模型。