基于有限元分析的汽车零部件轻量化设计

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1、AGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI全日制硕士专业学位（毕业）论文基于有限元分析的汽车零部件轻量化设计学位申请人：胡泊洋指导教师：赵树朋副教授学位名称：工程硕士研究领域：机械工程授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月三十日独创性声明本人卢明所M交的学位论文是本人在导师指导卜进行的研究丄作及取得的研究成泶。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表成撰写过的研究成果，也不包含力获得河j匕农业大学成其他教育机构的学位成iFIS而俅HI讨的材糾„与我一同丨：作的同忐对木研究所做的任何贡

2、献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：；丨签字曰期：2略却<月丨曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河;I匕农业大学有关保留、使用学位论文的规定，存权保留并向国家有关部门成机构送交论文的复卬件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据痄进行检索，可以采州影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权丨5)签字曰期：力片年6月曰签字曰期：(月j曰学位论文作者毕业后i向:工作单位：屯话通讯地址:邮编分类号：TH14单位代码：100

3、86密级：公开学号：20139090581基于有限元分析的汽车零部件轻量化设计Lightweightdesignforautomotivepartsbasedonfiniteelementmethod学位申请人：胡泊洋指导教师：赵树朋副教授学位名称：工程硕士研究领域：机械工程授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月三十日摘要本文以北京某汽车制造公司的课题为依托，介绍了汽车零部件轻量化研究的国内外现状。对我国现阶段汽车轻量化研究的情况进行了介绍，分析了研究中存在的一些问题。在汽车零部件设计中，国内铝合金轻量化材料使用量低于国际水平，通

4、过分析在汽车上使用铝合金能达到的轻量化效果，提出本文在脚踏板和蓄电池箱体支架上用铝合金替代传统钢材料的方法，并通过分析软件进行分析校核。这种方法可以在其他汽车零部件进行推广，对我国轻量化发展有重要意义。首先分析了脚踏板和蓄电池箱体支架的结构特点，利用CATIA软件建立这两个零件的几何模型。将几何模型导入到HyperMesh软件中，进行划分网格，并定义材料属性。分析脚踏板和蓄电池箱体支架的工作状态，根据实际情况给这两个零件选取恰当的约束条件与受力。本文首先对脚踏板进行了有限元分析，提出四种工况分析的方法，分析了上人过程中人穿软底鞋，脚掌处施

5、加均布载荷，人踩踏脚踏板中央；人穿软底鞋，脚掌处施加均布载荷，人踩踏脚踏板右部边缘；人穿软底鞋，脚掌处施加均布载荷，人踩踏脚踏板中部边缘；人穿硬底鞋，载荷作用在凸起处，施加集中载荷四种工况下的受力情况。根据分析结果提出利用铝合金5052替换原有钢材Q235。通过对比两种材料脚踏板的分析结果得出采用铝合金的脚踏板不仅完全满足脚踏板各个工况的安全要求，还能明显的降低零件自重，经济性也更好。对蓄电池箱体支架提出两个工况分析的方法，将其刹车工况和颠簸工况确定为最恶劣的工况，通过分析结果提出利用高压铸铝ZL111进行优化，达到良好降重效果同时能保证

6、其在最恶劣工况下的使用。经过对脚踏板和蓄电池箱体支架的轻量化设计，脚踏板由11.399kg降重为3.896kg，降幅达到63%，蓄电池箱体支架从16.02kg降重为5.53kg，降幅达到65.5%。轻量化效果明显，且经过企业成本核算每年能节约大概135万元。该方法可以应用到其他支架盖板类零件甚至许多其他零件的轻量化设计中。关键字：汽车零部件，轻量化，铝合金，有限元AbstractThispaperfirsttoBeijingsomeautomobilemanufacturingcompanyisrelyingon,thethesisint

7、roducestheresearchstatusoflightweight.Andmainlyincombinationwithsomeproblemsofthedomesticresearch,theresearchofourcountrypresentstagelightweightsituationareintroduced.Domesticusageforthiskindoflightweightaluminiumalloymaterialisfarlowerthantheinternationallevel,byanalyzin

8、gtheuseofaluminumalloyinthecarcanreachtheeffectoflightweight,putforwardthearticleadoptsthemethod