基于CATIA的电动自行车优化设计与制造

摘要

电动自行车行业最近十几年的迅猛发展，为人们提供了一种轻便、节能、环保型的交通工具。作为电动自行车行业来说，提高设计速度与降低设计成本、优化设计结构和设计参数、快速完成电动自行车设计与制造等等都可以为企业降低设计成本、提高设计效率与可靠性、缩短产品投放周期、获得市场认可带来极大的推动作用。通常对于电动自行车设计采用的都是经验性设计，很少在设计之初就对电动自行车的人机关系、结构性能进行一个综合的考虑。并且，样车覆盖件的制造速度和精度很大程度上依赖于快速成型制造的翘曲变形的大小。因此，本文对电动自行车的人机分析、结构优化、样车覆盖件快速制造与精度提高三个方面进行了研究。 本文基于CATIA对电动自行车的优化设计与快速制造进行了研究，主要包括以下内容：(1)分析了电动自行车各部件位置尺寸与人体尺寸之间的关系并对结构尺寸进行了改进，通过CATIA建立了符合中国人体特征数据的人体模型，对人体姿态进行研究和优化，使改进后的电动自行车更加适合目标人群的人体尺寸特征和动作习惯；(2)使用CATIA对车架结构进行了有限元分析，并进行了结构优化和轻量化设计，对车架结构进行了模态分析，并对其外部激励引起的共振速度进行了探讨，从而证明了车架结构在正常速度范围内的行驶平稳性；(3)从几何角度和形能关系角度对SLS快速成型方式的翘曲变形机理进行了深入分析，总结出了翘曲变形公式，得出了各影响因素与翘曲变形量之间的关系；(4)通过翘曲变形公式找到了从扫描方式上提高快速成型精度的方法，提出了一种新的复合扫描方式，并通过了试验验证，以电动自行车前罩覆盖件的制造实例验证了前论。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1国内外电动车发展概况及研究现状

1.1.1国内外电动车发展概况

1.1.2国内外电动车的研究现状

1.2课题来源及现存问题

1.2.1课题来源

1.2.2现存问题

1.3研究内容

1.4课题意义

第二章 电动车人机工程学分析

2.1电动车人机工程学概述

2.1.1人与支撑部件关系

2.1.2人与动力接受部分关系

2.1.3人与电动车仪表盘关系

2.2人的因素在电动车设计中的影响

2.2.1人体测量数据

2.2.2人与曲柄、脚踏板、脚蹬人机分析

2.2.3操纵机构与人之间关系

2.2.4人的视觉

2.3 CATIA环境下电动车人机工程学分析

2.3.1 CATIA人机工程学分析方案简介

2.3.2人体模型的建立

2.4人体模型姿态分析与结构优化

2.4.1人体模型姿态建立

2.4.2三种状态人体模型工作空间分析

2.4.3人体各部位姿态优化及结构改进

2.4.4骑行状态时视野分析

2.5本章小结

第三章电动车结构有限元分析与优化设计

3.1概述

3.2车架几何模型构建

3.3车架有限元模型的建立

3.3.1有限单元法基本理论

3.3.2有限元模型建立

3.4静态分析

3.4.1载荷施加

3.4.2边界条件

3.4.3电动辅助状态分析

3.4.4人力骑行状态分析

3.5车架结构的优化设计

3.5.1结构优化设计

3.5.2轻量化设计

3.6模态分析

3.6.1模态分析理论

3.6.2模态分析结果

3.7谐响应分析

3.8路面激励对车架动态特性的影响

3.9本章小结

第四章电动样车覆盖件快速制造的研究

4.1电动样车覆盖件的快速制造

4.1.1电动车的生产流程

4.1.2电动样车覆盖件快速制造方式

4.1.3快速成型技术

4.1.4快速制造过程中存在的问题

4.2 SLS成型误差分析

4.2.1成型误差来源

4.2.2成型误差对电动车样车覆盖件制造的影响

4.3 SLS翘曲过程分析

4.3.1从几何变形角度分析翘曲变形

4.3.2从形能关系角度分析翘曲变形

4.4本章小结

第五章提高电动样车覆盖件制造精度工艺方法的研究

5.1提高快速成型精度的工艺方法

5.2快速成型扫描方式研究

5.2.1 X(或Y)向扫描

5.2.2环形扫描

5.2.3光栅式扫描

5.3复合扫描方式

5.3.1复合扫描方式理论

5.3.2基于CATIA的复合扫描方式的实现

5.3.3复合扫描方式试验验证

5.4两种扫描方式加工的前罩零件比较

5.5本章小结

第六章论文总结与展望

6.1论文总结

6.2论文不足与展望

6.2.1论文的不足

6.2.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文