微型車車門輕量化設(shè)計(jì)與焊點(diǎn)布局拓?fù)鋬?yōu)化.pdf

1、車門作為汽車上重要的覆蓋件，與車身一起提供了密閉的乘坐空間。車門基本性能的好壞直接關(guān)系到汽車總體的安全性、耐用性和舒適性。同時，減輕整車質(zhì)量是減少燃油消耗量的重要手段，輕量化對減少環(huán)境污染和保護(hù)能源使用有著很重要的意義?；谏鲜鰻顩r，本文采用靈敏度分析、尺寸優(yōu)化和焊點(diǎn)的拓?fù)鋬?yōu)化等方法技術(shù)對微型車車門結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對車門系統(tǒng)進(jìn)行了有限元模型的建立和結(jié)構(gòu)性能的分析。首先建立了該微型車車門的有

2、限元模型，并對其進(jìn)行自由模態(tài)及車門窗框受力工況、下沉工況、扭轉(zhuǎn)工況下車門強(qiáng)度、剛度性能的有限元分析。根據(jù)分析結(jié)果對車門各項(xiàng)初始性能進(jìn)行分析和評價。分析得到的性能參數(shù)為下一步的車門輕量化設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供了參考標(biāo)準(zhǔn)。⑵基于靈敏度分析和尺寸優(yōu)化對車門進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。為了保持該車門的外形和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文只對車門各零件進(jìn)行厚度上的優(yōu)化。首先以車門23個部件的厚度為設(shè)計(jì)變量，對車門進(jìn)行性能靈敏度分析，并計(jì)算各性能靈敏度對車門質(zhì)量的相對靈敏度，得到

3、對車門性能影響敏感的部件。以相對靈敏度結(jié)果為依據(jù)，確定優(yōu)化變量，以車門剛度性能和一階固有頻率等為約束條件，對車門各零件進(jìn)行尺寸優(yōu)化。最終優(yōu)化結(jié)果顯示車門質(zhì)量降低3％，同時對零件尺寸優(yōu)化后的車門進(jìn)行性能的驗(yàn)證，與初始性能對比發(fā)現(xiàn)車門各項(xiàng)性能有小幅度的提升。⑶基于拓?fù)鋬?yōu)化的焊點(diǎn)布局優(yōu)化。首先，對車門焊點(diǎn)單元以0.9、0.8、0.7三種不同的體積上限作為約束條件，車門加權(quán)應(yīng)變能最小為目標(biāo)函數(shù)建立優(yōu)化模型。通過對比三種方案的優(yōu)化結(jié)果，確定了初步

4、的焊點(diǎn)數(shù)量的優(yōu)化方案。然后，對優(yōu)化后的焊點(diǎn)模型進(jìn)行加密處理，采用拓?fù)鋬?yōu)化方法對焊點(diǎn)進(jìn)行布局研究。在不增加焊點(diǎn)的基礎(chǔ)上通過對各焊點(diǎn)位置的重新布置進(jìn)一步提升了車門的各項(xiàng)性能。通過對車門零件的尺寸優(yōu)化和焊點(diǎn)的拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)了車門質(zhì)量的減輕和車門性能的提升。優(yōu)化后的車門質(zhì)量減少至17.75kg，比初始質(zhì)量減少約3.0％。焊點(diǎn)數(shù)量減少至94個，與原模型相比減少約13.0％。在此基礎(chǔ)上，車門各項(xiàng)性能的均有提升。整個設(shè)計(jì)流程對于整車的輕量化設(shè)計(jì)和通過焊