轿车油门踏板的工业设计与动力学性能分析

摘要

卧式电子油门踏板的燃油经济性好，安全性、灵敏度高，并且更加符合人机工学的要求。因此卧式电子油门踏板逐渐成为油门踏板的主流。而目前市场上的卧式油门踏板一方面体积较大，需要较大的安装空间，不适用于小型轿车;另一方用户使用体验较差，驾驶员易疲劳，不利于安全驾驶。所以，自主研发一款用户操作体验良好，符合人机工学，并且结构安全，可靠性高的油门踏板具有重要的意义。
　　论文的主要研究内容为以下几个方面:
　　(1)介绍了本文的研究背景，以及电子油门踏板的分类和工作原理，并从人机工程学角度，对卧式油门踏板的主要尺寸、踏板工作转角、踩踏力等关键参数进行分析和确定，为踏板进一步设计做好铺垫。
　　(2)对于踏板的外观造型，首先分析踏板面花纹设计对驾驶员操作体验的影响。先定性的分析鞋底面花纹的规律，再对市场上现有踏板花纹进行对比分析，将两者相结合，选出既能在踩踏方向上左右防滑，又能在踩踏的前后方向上符合驾驶员踩踏习惯的踏板花纹，给驾驶员带来良好的体验。根据对踏板外观尺寸和花纹的设计，对踏板的外观进行初步的造型设计。
　　(3)为了改善驾驶员操作体验，减少驾驶员的驾驶疲劳，论文对油门踏板的阻尼结构进行了重新设计。首先，对结构设计中几种常见阻尼形式的机理进行研究，根据这些阻尼实现的原理对踏板阻尼结构进行进一步的设计。针对踏板的内部阻尼结构，设计四种不同的方案，再对这四种不同的阻尼结构利用动态仿真软件Adams进行模拟仿真，得出每种方案的力学特性曲线。最后，从结构的安全性、稳定性和经济性等方面进行对比分析，优选出其中一种方案作为踏板的内部阻尼结构。
　　(4)基于以上对踏板外观造型和内部阻尼结构的设计，利用三维建模软件Solidworks创建油门踏板的整体结构模型，并将创建的模型导入CAE前处理软件Hypermesh中进行网格划分，建立油门踏板的有限元模型，再利用有限元分析软件Abaqus对油门踏板的有限元模型进行刚度和强度的计算，并根据计算结果对油门踏板模型进行优化。
　　(5)最后，对于油门踏板的最终模型利用Keyshot进行渲染，赋予实际生产中的材料，观察实际产品效果。同时，将油门踏板模型导入汽车驾驶室简易模型中进行渲染，观察所设计的油门踏板在驾驶室中的整体效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 电子油门踏板的相关综述

1．2．1 电子油门控制系统的由来

1．2．2 电子油门踏板的结构形式

1．2．3 电子油门踏板力学性能优化研究

1．2．4 电子油门踏板设计规范

1．3 国内外油门踏板研究现状

1．4 论文课题来源

1．5 论文主要内容及研究成果

第二章 油门踏板的人机工学设计与研究

2．2 人机工程学概述

2．3 人体模型尺寸和踏板面尺寸的确定

2．3．1 ISO人体尺寸

2．3．2 中国人体尺寸与ISO人体尺寸的比较研究

2．3．3 踏板面尺寸的确定

2．3．4 踏板偏离矢状面的角度

2．4 踏板安装角以及工作转角的确定

2．5 人体的生物力学特性与踏板力的确定

2．5．1 人体的生物力学特性

2．5．2 踏板力的确定

2．6 设计参数汇总

2．7 本章小结

3．1 引言

3．2 鞋底面花纹的对比研究

3．3 踏板面花纹的对比分析

3．4 踏板面花纹的设计方案

3．5 油门踏板的造型设计

3．6 本章小结

第四章 油门踏板用户操作体验与阻尼结构的设计

4．1 引言

4．2 踏板阻尼结构与用户体验

4．3 结构设计中常用的阻尼形式

4．4 油门踏板阻尼结构的方案设计与仿真分析

4．4．1 Adams动态仿真软件介绍

4．4．2 方案一

4．4．3 方案二

4．4．4 方案三

4．4．5 方案四

4．5 油门踏板阻尼结构方案的选择及其工作原理

4．5．1 油门踏板阻尼结构方案的选取

4．5．2 方案三可行性分析

4．5．3 方案三机构的优点

4．6 本章小结

5．1 引言

5．2 Hypermesh和Abaqus软件的介绍

5．2．1 Hypermesh软件简介

5．2．2 Abaqus软件简介

5．3 有限元基本思想

5．4 油门踏板有限元模型的建立与计算分析

5．4．2 油门踏板有限元模型的创建

5．4．3 油门踏板有限元模型的计算与分析

5．4．4 油门踏板的刚度计算与分析

5．5 油门踏板模型结构的优化

5．5．2 油门踏板腔盖处的优化

5．5．3 油门踏板质量的优化

5．5．4 油门踏板优化后的最大应力和变形

5．6 本章小结

第六章 油门踏板的造型应用

6．2．2 油门踏板渲染图

6．3 油门踏板造型的应用场景

第七章 总结与展望

7．1 论文总结

7．2 论文的创新之处

7．3 论文的不足

7．4 论文前景展望

致谢

参考文献