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基于有限元分析的汽车零部件轻量化设计
| 论文题名： | 基于有限元分析的汽车零部件轻量化设计 |
| 关键词： | 汽车零部件;脚踏板;蓄电池箱体支架;轻量化设计;有限元分析 |
| 摘要： | 本文以北京某汽车制造公司的课题为依托，介绍了汽车零部件轻量化研究的国内外现状。对我国现阶段汽车轻量化研究的情况进行了介绍，分析了研究中存在的一些问题。在汽车零部件设计中，国内铝合金轻量化材料使用量低于国际水平，通过分析在汽车上使用铝合金能达到的轻量化效果，提出本文在脚踏板和蓄电池箱体支架上用铝合金替代传统钢材料的方法，并通过分析软件进行分析校核。这种方法可以在其他汽车零部件进行推广，对我国轻量化发展有重要意义。 首先分析了脚踏板和蓄电池箱体支架的结构特点，利用CATIA软件建立这两个零件的几何模型。将几何模型导入到HyperMesh软件中，进行划分网格，并定义材料属性。分析脚踏板和蓄电池箱体支架的工作状态，根据实际情况给这两个零件选取恰当的约束条件与受力。本文首先对脚踏板进行了有限元分析，提出四种工况分析的方法，分析了上人过程中人穿软底鞋，脚掌处施加均布载荷，人踩踏脚踏板中央;人穿软底鞋，脚掌处施加均布载荷，人踩踏脚踏板右部边缘;人穿软底鞋，脚掌处施加均布载荷，人踩踏脚踏板中部边缘;人穿硬底鞋，载荷作用在凸起处，施加集中载荷四种工况下的受力情况。根据分析结果提出利用铝合金5052替换原有钢材Q235。通过对比两种材料脚踏板的分析结果得出采用铝合金的脚踏板不仅完全满足脚踏板各个工况的安全要求，还能明显的降低零件自重，经济性也更好。对蓄电池箱体支架提出两个工况分析的方法，将其刹车工况和颠簸工况确定为最恶劣的工况，通过分析结果提出利用高压铸铝ZL111进行优化，达到良好降重效果同时能保证其在最恶劣工况下的使用。 经过对脚踏板和蓄电池箱体支架的轻量化设计，脚踏板由11.399kg降重为3.896kg，降幅达到63％，蓄电池箱体支架从16.02kg降重为5.53kg，降幅达到65.5％。轻量化效果明显，且经过企业成本核算每年能节约大概135万元。该方法可以应用到其他支架盖板类零件甚至许多其他零件的轻量化设计中。 |
| 作者： | 胡泊洋 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵树朋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北农业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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