基于MSC.Patran的汽车前门检具结构优化设计研究

摘要

车身覆盖件质量与整车质量直接相关，车身覆盖件的检测精度要求越来越高。作为专门性检验工具，检具具有快捷、精确等特点，适合检验大批次的机械产品，但检具的检测精度亟待提高。在检具的设计、制造与使用过程中均会造成相应的精度误差，减小设计所造成的检具精度影响对提高检具的检测精度有重大意义。汽车检具主要由检测元件、定位元件、夹紧机构、底板、辅助部件等构成。
　　汽车车门具有独特的装配位置，其检具精度的提高是行业研究的重点。为了提高车门检具的检测精度，保证产品检测的准确性，本文以某汽车前门为例，进行了以下几方面的研究:1、进行汽车零部件检具的模块化设计研究，从检具的各个模块系统地阐述了设计原理与设计标准，总结了检具设计基本规范，列举了汽车检具设计的相关实例，并详细研究了汽车前门检具的设计过程。
　　2、车身检具具有重力变形，重力变形对检具的检测精度具有较大影响。本文针对汽车前门检具的重力变形，建立了汽车前门检具重力变形有限元模型，通过有限元分析软件MSC.Patran对汽车前门及检具主体进行了重力变形分析，并从底板优化、增加支座数量等方面对检具结构进行优化，减小检具重力变形相对变形。
　　3、温度变化所造成的热变形是影响检具精度的一个重要因素。本文针对汽车前门检具的热变形，论述了热变形的理论基础，建立了汽车前门检具热变形有限元模型，通过有限元分析软件MSC.Patran对汽车检具主体在5℃-35℃进行了热变形分析，并通过设置伸缩缝等方法对检具结构进行优化，减小检具热变形相对变形。
　　4、研究了有限元技术与机械优化设计方法结合的优化方法，论述了有限元分析及机械优化方法的理论基础，提出了基于有限元技术的降低汽车前门检具重力变形及热变形的结构优化方法，能够有效降低其重力变形相对变形及热变形相对变形。
　　本文将有限元技术与机械优化设计方法相结合，通过底板优化、增加支座以及设置伸缩缝等结构优化方法，有效降低了检具使用的重力相对变形及热变形，提高了检具的精度。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题的研究背景、来源及研究意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 本课题的来源

1．1．3 本课题的研究意义

1．2 汽车零件检具概述

1．2．1 汽车零件表面质量控制概述

1．2．2 汽车零件检具

1．3 国内外研究现状

1．3．1 汽车零件检具发展现状

1．3．2 我国检具设计行业存在的问题

1．4 基于有限元的机械优化方法

1．4．1 机械优化设计发展慨况

1．4．2 传统机械优化方法

1．4．3 有限元技术的发展

1．4．4 有限元技术优化方法

1．5 MSC.Patran/Nastran简介

1．6 本文研究内容

第二章 检具模块化设计研究

2．1 引言

2．1．1 检具的分类

2．1．2 检具的评价指标

2．1．3 车身坐标系

2．2 汽车零件检具设计规范要求

2．2．1 检具的定位

2．2．2 检具的检测元件

2．2．3 检具的夹紧装置

2．2．4 检具底座

2．2．5 检具辅助装置

2．3 检具设计实例

2．4 汽车前门检具主体的设计

2．4．1 汽车前门检具的定位设计

2．4．2 汽车前门检具检测元件的设计

2．4．3 汽车前门检具夹紧装置的选取

2．4．4 汽车前门检具检测主体的设计

第三章 前门检具优化模型的建立

3．1 有限元分析理论基础

3．2 汽车前门检具的有限元模型

3．2．1 汽车前门检具实体模型的建立

3．2．2 单元类型的确定

3．2．3 有限元网格的划分及有限元模型前处理

3．2．4 连接方式的选择

3．2．5 材料参数的设定

3．2．6 有限元分析的边界条件

第四章 基于MSC.Patran的前门检具有限元分析

4．1 重力变形分析

4．1．1 汽车前门的重力变形分析

4．1．2 底板的重力变形分析

4．1．3 检具体的重力变形分析

4．2 检具体热变形分析

4．2．1 热变形理论的发展

4．2．2 检具体热变形分析

第五章 汽车前门检具结构优化

5．1 汽车前门检具结构优化

5．1．1 结构优化模型

5．1．2 优化过程分析

5．2 优化结果分析

5．2．1 重力变形优化结果

5．2．2 热变形优化结果

5．3 优化后汽车前门检具结构

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果

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