汽车后视镜稳健设计及有限元分析

摘要

汽车后视镜作为一种间接的视野装置，是明确定义的汽车安全件，其主要功能是实时为驾驶员提供车辆周围的路况信息。如果后视镜功能的稳健性差，必然会影响车辆的安全行驶，而稳健性是指输出对输入发生微小变差时的不敏感性，敏感性高就是稳健性不好，敏感性低就是稳健性好。
　　针对国内还停留在对稳健设计方法本身的研究，没有一套科学的流程来开展稳健设计，使得稳健设计难以得到有效的推广和应用；针对国内部分企业缺乏对知识的管理，没有积累和利用工程师的设计经验和智慧，导致知识财富流失等问题。本文提出将福特汽车公司的稳健设计流程应用于汽车后视镜设计，以提高汽车后视功能设计的稳健性和可靠性。首先本文应用边界图、接口矩阵、参数图三个稳健性工具系统地分析了某汽车后视镜，确认了影响其功能的噪声因素以及对应的错误状态和控制因素；其次应用稳健性工具来辅助开发汽车后视镜设计失效模式及其后果分析（DFMEA），从而在设计阶段提前发现产品的潜在失效模式，并将DFMEA作为后视镜的设计输入，在A-面基础上完成后视镜的结构设计。
　　再次应用可靠性与稳健性检查清单（RRCL）对后视镜进行稳健性和可靠性检查，创建噪声因素和错误状态之间的关联性及其影响程度，并识别每一个噪声因素的管理策略和相应的设计验证方法；然后将 RRCL的设计验证方法输入到设计验证计划（DVP）中，完成相关的物理实验和有限元仿真分析；最后并应用可靠性与稳健性论证矩阵（RRDM）论证了此设计避免了所有高风险项。
　　本文将福特稳健设计流程应用于汽车后视镜的设计，并应用物理实验和有限元仿真完成了设计验证。其中后视镜的一阶固有频率达到了76.084Hz，比技术要求的60Hz高了26.8％；镜座的最大应力为99.453MPa，小于材料的极限应力130Mpa；所有的测试结果都优于主机厂的技术标准，故本文实现了汽车后视镜的稳健设计和设计过程中的知识管理。

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1 绪 论

1.1 汽车后视镜概述

1.2 稳健设计的起源与国内外研究现状

1.3 本课题研究的背景及意义

1.4 本文研究的主要内容

2 某新车型后视镜稳健性工具开发

2.1稳健设计流程

2.2 后视镜质量历史

2.3 稳健性工具的理论基础与起源

2.4 后视镜边界图

2.5 后视镜接口矩阵

2.6 后视镜P-图

2.7 本章小结

3 某新车型后视镜稳健设计

3.1 后视镜DFMEA

3.2 后视镜可靠性与稳健性检查清单

3.3 稳健设计与可靠性设计的联系与区别

3.4 基于稳健设计流程的后视镜结构设计

3.5 后视镜设计验证计划

3.6 本章小结

4 某新车型后视镜静力学分析

4.1 有限元方法与软件简介

4.2 后视镜有限元模型建立

4.3 镜座强度分析

4.4 镜壳接触非线性分析

4.5本章小结

5 某新车型后视镜动力学分析与设计论证

5.1 后视镜的振动

5.2 动力学分析理论基础

5.3 后视镜模态分析

5.4 后视镜谐响应分析

5.5 后视镜有限元简化模型验证

5.6 可靠性与稳健性论证

5.7 本章小结

6 全文总结和展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录A

附录B

附 录C