汽车设计课程设计任务.doc

汽车设计课程设计任务第一组：总布置总布置各组可用AutoCAD绘制总布置图，各组分图层布置相应总成或规定部分，最终汇总成总布置图。总体组协调各总成的布置。任务1：第一、二周：总体参数测绘l通过测绘和试验方式得到轮距离、轴距、轮距、前后悬、外廓尺寸、整备质量、总质量、轴荷分配、最小转弯直径、通过性参数等相关参数。l结合各部分布置方案，绘制原车总布置图。l周五9.16提交总布置图。第三、四周：总体性能参数计算l根据总体参数，计算通过性参数、平顺性参数、制动性参数、动力性参数等。l结合各总成的改进方案，绘制改进后的总布置图。l周五9.23中期检查过程报告l周五9.30提交设计说明书和总布置图。任务2：第一、二周：驾驶舱布置测绘l测绘得到座椅、方向盘、制动踏板、油门踏板、驻车制动、仪表或控制开关的布置位置，对人机进行评价。l周五9.16提交驾驶舱布置图。第三、四周：驾驶舱布置改进l根据测绘和分析结果，按照人机和安全性要求对驾驶舱布置进行改进。l绘制改进后的驾驶舱布置图。l周五9.23中期检查过程报告l周五9.30提交设计说明书和驾驶舱布置图。任务3：车身布置第一、二周：车身布置测绘l与车身组一同完成车架、车身上各附件、各总成安装装置等零部件的测绘l完成车身总布置图l周五9.16提交驾驶舱布置图。第三、四周：车身布置改进l结合车身结构分析结果，完成对车身布置的修改l和悬架组合作完成后悬架修改，完成修改后车架的设计l绘制改进后的车身布置图l周五9.23中期检查过程报告l周五9.30提交设计说明书和车身布置图。任务4：第一、二周：底盘布置l与悬架组合作，测绘前后悬架结构形式，主观评价其性能，完成悬架布置图。l与转向组合作，测绘、分析转向系统结构和布置，计算转向性能总体参数，完成转向系布置图。l与制动组合作，分析前后轴制动器型式选择、制动管路分路系统型式，主要参数计算，完成制动系统布置图。l周五9.16提交底盘布置图和设计说明书。第三、四周：底盘布置改进l与悬架、转向、制动组合作，完成各总成改进方案，绘制改进后的底盘布置图。l周五9.23中期检查过程报告l周五9.30提交设计说明书和底盘布置图。任务5：第一、二周：动力传动系统布置l测绘电机、电池及相应电路电器控制系统的布置，验证原车动力性能等相关性能，根据电池参数和整车参数计算续行里程等整车性能参数。l与传动系统设计组合作，测绘原车传动系统相应参数，结构形式选择、传动比，确定其结构形式和布置；测绘传动轴相关结构参数，确定结构型式、支承方式、转矩、临界转速等。l测绘分析主减速器结构形式、差速器结构形式、桥壳结构形式、主减速器齿轮参数计算、差速器齿轮参数计算等。l完成动力传动系统布置图l周五9.16提交动力传动系统布置图和设计说明书。第三、四周：动力系统改进l根据动力性能计算分析结果，对动力系统进行改进。l结合后悬架改进方案，对电机、电池、传动系统的布置进行修改。l绘制修改后的布置图。l周五9.23中期检查过程报告l周五9.30提交设计说明书和底盘布置图。第二组：车身及安全第一周：总体任务任务1：车身人机评价（全组所有人都参与，每人负责一项）l测试和评价座椅对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性l方向盘高度、角度、按钮等对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性l制动、加速踏板等对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性l驻车制动的等对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性l安全带对不同人群（95%，50%，5%百分位的人群）的适应性和舒适性l每个人独自完成自己的每一项测试和评价，每项测试和评价要求有测试照片、测量数据和评价报告。周五提交报告任务2：车身数据测绘（全组所有人都参与，确保每人负责一项测量和绘制）l用工具测量和绘制整车车架的尺寸和CAD数据（CATIA格式）l每个人独自完成自己的测量和绘制，要求有测绘照片、测量数据、CATIA模型和报告。周五提交模型和报告。l任务1和2是后续任务的基础，全组同学必须在9.9日之前全部完成。否则后面没有办法进行。任务1：第二周：整车CAD数据建模（原始车架）l在整车车架的CAD模型的基础，进行CAE网格的划分，在网上自主学习软件Hypermesh的用法，对整车CAD模型进行有限元建模。材料属性用最常见的普通钢材代替。l周五9.16提交CAE模型和建模报告。第三、四周：原始车架的强度、刚度校核和优化l用Nastran或者abaqus对原始车架的CAE模型进行强度、刚度的建模、分析和优化，受力分析可以用汽车设计中关于车桥部分的力学理论进行分析。刚度的评价标准可以参考相关文献。材料属性用最常见的普通钢材代替。l周五9.23中期检查过程模型l周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。任务2：第二周：参考方程式赛车，设计该车的防前碰模块CAD设计l在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的防前碰模块CAD设计。在这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防侧碰和追尾及翻滚等的结构形式，确保相互之间模型的连续性。l周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。第三、四周：带有防前碰模块的车架进行碰撞校核和优化l用Ls-Dyna软件对自己设计的带有防前碰模块的车架进行40km/h的撞击墙面的试验分析，提取座椅下方的加速度，踏板的入侵量，对自己设计的防前碰模块的车架进行优化。软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献。l周五9.23中期检查过程模型l周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。任务3：第二周：参考方程式赛车，设计该车的防侧面碰撞模块CAD设计l在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的防侧面碰撞模块CAD设计。在这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防前碰和追尾及翻滚等的结构形式，确保相互之间模型的连续性。周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。第三、四周：带有防侧碰模块的车架进行侧面碰撞校核和优化l用Ls-Dyna软件对自己设计的带有防侧面碰撞模块的车架进行25km/h的撞击墙面的试验分析，座椅正侧面撞击宽度跟座椅一样的墙面，提取座椅下方的加速度，座椅侧面的入侵量，对自己设计的防侧面碰撞模块的车架进行优化。软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献或者自己估计。l周五9.23中期检查过程模型l周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。任务4：第二周：参考方程式赛车，设计该车的防追尾碰撞模块CAD设计l在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的防追尾碰撞模块CAD设计。在这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防前碰和侧碰及翻滚等的结构形式，确保相互之间模型的连续性。l周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。第三、四周：带有防追尾碰撞模块的车架进行碰撞校核和优化l用Ls-Dyna软件对自己设计的带有防追尾碰撞模块的车架进行40km/h的后撞击墙面的试验分析，座椅尾部朝后撞击墙面，提取座椅下方的加速度，座椅后面的入侵量，对自己设计的防追尾碰撞模块的车架进行优化。软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献或者自己估计。l周五9.23中期检查过程模型l周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。任务5：第二周：参考方程式赛车，设计该车的防翻滚碰撞模块CAD设计l在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的防翻滚碰撞模块CAD设计。在这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防前碰和侧碰及追尾等的结构形式，确保相互之间模型的连续性。l周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。第三、四周：带有防翻滚模块的车架进行碰撞校核和优化l用Ls-Dyna软件对自己设计的带有防翻滚模块的车架进行30km/h的平台翻车试验模拟分析，试验方法参考平台翻车标准，人体用等效质量块替代。查看车辆翻滚后，防翻滚架和车架的变形是否能保证乘客的安全,同时对自己设计的防翻滚模块模块的车架进行优化。软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献或者自己估计。l周五9.23中期检查过程模型l周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。任务6：第二周：参考方程式赛车，设计该车的安全带及转向管柱模块CAD设计l在整车车架的CAD模型的基础，参考方程式赛车进行该车的三点式安全带安装及转向管柱压溃模块CAD设计。在这一过程中，需要跟同组同学讨论，其他防前碰和侧碰及追尾翻滚等的结构形式和人机工程，确保相互之间模型的连续性。l周五9.16提交CAD设计模型和建模报告，包括理论依据。第三、四周：正碰情况下，安全带固定点强度分析和优化l针对正面碰撞工况，用Ls-Dyna软件对自己设计的三点式安全带安装点进行强度校核和优化。评价标准，建模方法自己查资料和文献参考。软件学习参考书或者网站学习视频，评价标准参考文献或者自己估计。l周五9.23中期检查过程模型l周五9.30提交CAE分析模型和分析结果，优化模型和优化结果，和最终的分析报告。第三组：转向系统设计任务1：第一、二周：转向系统测绘l完成转向系统系统主要零部件的测绘，提炼关键尺寸，为其它组任务提供设计数据。l周五9.16提交主要零部件关键点列表。第三、四周： 转向系统的建模l建立转向系统系统主要零部件的CATIA模型，包括方向盘、管柱、转向器、转向拉杆以及各零部件的固定件，坐标系选择车辆坐标系。l周五9.23中期检查过程模型l周五9.30提交各零部件的CATIA模型。任务2：第一、二周：转向系统测试l试验测量转向系角传动比、前轮最大转角、测量左、右车轮转角关系。l周五9.16提交转向系统测试报告。第三、四周：转向性能试验l测量最小转弯半径，设计转向轻便性试验，测量方向盘平均转向力。l绘制转向器图纸。l周五9.23中期检查提交试验报告l周五9.30提交试验报告和图纸任务3：第一、二周：转向系统机构分析l进行转向系统机构分析，完成运动系统的搭建（运动件、连接副）。l学习ADAMS软件l周五9.16提交机构分析报告第三、四周：建立转向系运动学模型并进行分析校核l利用ADAMS建立转向系运动模型并完成运动分析，实现转向角传动比，得到左右车轮转角关系并进行评价。l周五9.23交付过程模型l周五9.30提交ADAMS模型和分析报告。任务4：第一、二周：阿克曼关系评价l计算转向系统阿克曼关系，对比实际转向关系和理想阿克曼关系的差异，并进行评价l周五9.16提交设计说明书第三、四周：转向梯形优化l通过调整转向梯形机构（齿条长度、转向拉杆长度、转向节连接点位置、转向器摆臂等）对阿克曼关系进行优化。l周五9.23提交过程报告l周五9.30提交完整的设计说明书任务5：第一、二周：转向性能分析l考虑总布置、车身安全组对转向系统安装位置的调整及阿克曼关系优化结构对梯形机构的调整，分析这些改动对转向性能的影响l周五9.16提交分析报告第三、四周：转向系统优化l通过对转向传动比、转向梯形、转向节硬点、前轮定位参数的调整，对转向性能进行优化。l绘制转向管柱图纸l周五9.23提交过程报告l周五9.30提交完整的设计说明书和图纸任务6：对非齿轮齿条转向器的班级第一、二周：分析原转向机构的优缺点l分析原转向机构的特点，从转向性能、可靠性、转向系统刚度、强度等方面进行评价l周五9.16提交分析报告第三、四周：改齿轮齿条转向器l根据转向系统性能的优化结果，将转向器改为齿轮齿条式，建立修改后的管柱、转向器、转向拉杆模型，并对转向性能进行核算。l周五9.23提交过程报告l周五9.30提交CATIA模型和设计说明书。第四组：悬架系统设计任务1：第一、二周：悬架系统测绘l完成悬架系统主要零部件的测绘，提炼关键尺寸，为其它组任务提供设计数据。l周五9.16提交主要零部件关键点列表。第三、四周：悬架系统建模l建立悬架系统和行走系统主要零部件的CATIA模型，包括弹簧、减振器、转向节、摆臂、车轮、轮毂、运动件连接副等零部件，坐标系选择车辆坐标系。l周五9.23提交过程模型l周五9.30提交悬架系统零部件的CATIA模型。任务2：第一、二周：车轮定位参数测量l测量车轮定位参数，包括主销内倾角、主销后倾角、主销侧偏距、主销纵偏距、车轮前束角、车轮外倾角。l周五9.16提交测试报告第三、四周：车轮定位参数评价l计算主销的地面侧偏距。对车轮定位参数进行评价，根据评价的结果对定位参数进行调整。l绘制转向节的图纸l周五9.23提交过程报告l周五9.30提交完整的设计说明书和图纸。任务3：第一、二周：悬架系统基本参数计算l根据整车质量参数和悬架系统的布置参数，计算悬架系统基本参数，包括静扰度、动扰度、悬架偏频、悬架刚度、侧倾角刚度、悬架阻尼、弹簧刚度特性、减振器阻尼特性等。l周五9.16提交设计说明书第三、四周：悬架相关性能计算l根据整车质量参数及悬架参数建立双轮振动模型，对车辆平顺性进行计算，并进行评价和优化（刚度和阻尼参数）。l根据整车质量参数，估算整车惯量，并结合轮胎刚度参数，计算稳态转向特性，并进行评价和优化（车轮刚度及质量分配）。l周五9.23提交过程报告l周五9.30提交完整的设计说明书和图纸。任务4：第一、二周：建立前悬架ADAMS模型l学习ADAMS软件l确定悬架硬点，建立前悬架动力学仿真模型（ADAMS）l周五9.16提交前悬架ADAMS模型第三、四周：K特性分析及优化l对悬架K特性进行三分析和评价l调整导向机构硬点，对K特性进行优化l周五9.23提交过程模型和报告l周五9.30提交完整的ADAMS分析过程和设计说明书。任务5：前悬架为非独立悬架的班级第一、二周：前悬架结构修改l前悬架改为双横臂悬架，设计和布置转向节、悬架摆臂、弹簧、减振器和各连接副。l周五9.16提交改进方案第三、四周：悬架建模及性能计算l建立修改后的悬架CATIA模型l计算修改后的悬架基本参数、弹性、阻尼参数l周五9.23提交悬架CATIA模型l周五9.30提交完整的设计说明书。任务6：第一、二周：后悬架的结构优化方案设计l后悬架部分车架改为固定车架，与整车车架焊接为一整体；电动机和电池安装在固定车架上；设计车轴的支撑结构（转向节），使车轴与车架分离，并设计纵摆臂连接后转向节。重新布置弹簧和减振器，并在车架和后转向节上设计安装位置。l周五9.16提交改进方案第三、四周：悬架建模和计算l建立车架、车轴、转向节、纵摆臂、弹簧、减振器、车轮、轮毂等零部件的CATIA模型。l计算结构修改后的悬架参数、弹簧刚度和减振器阻尼。l周五9.23提交过程模型和报告l周五9.30提交修改后的后悬架CATIA模型和设计说明书。第五组：动力传动系第一周：任务1：动力传动系主观评价（全组所有人都参与，每人负责一项），各指标的试验评价方法请参见附录一。行驶加速性起步加速行驶中加速转弯加速弱附着路面加速加速舒适性加速点头加速抖动加速跑偏加速时转向失中表1动力性主观评价指标l每个人独自完成自己的每一项测试和评价，每项测试和评价要求有测试照片、测量数据和评价报告。周五提交报告任务2：数据测绘（全组所有人都参与，确保每人负责一项测量和绘制）l用工具测量和绘制动力传动系统的尺寸和CAD数据（CATIA格式），整车质量参数测试、车轮滚动半径测试。l每个人独自完成自己的测量和绘制，要求有测绘照片、测量数据、CATIA模型和报告。周五提交模型和报告。l任务1和2是后续任务的基础，全组同学必须在9.9日之前全部完成。否则后面没有办法进行。第二周：任务1：第二周：动力性计算l在测试数据的基础上，展开最高车速、加速时间、爬坡以及续航里程的计算。l周五9.16提交计算报告。第三、四周：改进后的样车动力性计算l对改进后的样车展开最高车速、加速时间、爬坡以及续航里程的计算。l周五9.23中期检查计算情况l周五9.30提交最终的计算分析报告。任务2：第二周：动力性试验l参考汽车试验标准，搭建试验装置，进行滑行试验，车速试验，加速性能试验和爬坡试验l周五9.16提交试验报告。第三、四周：改进后的样车动力性试验l对改进后的样车进行滑行试验，车速试验，加速性能试验和爬坡试验l周五9.23中期检查试验情况l周五9.30提交最终的试验报告。任务3：第二周：电机与电池的选型和改进l在样车基本参数和试验结果的基础上，考虑电机的额定功率、电压、运行速度范围和空间约束等因素，对电机进行设计选型；考虑电机行驶工况的能量需求特征和续航里程等因素，进行电池的选型和容量的设计。l周五9.16提交报告，包括理论依据。第三、四周：电机与电池的定型l依据试验结果，结合理论计算，对电机和电池进行优化和定型。l周五9.23中期检查计算情况l周五9.30提交最终的设计定型报告。任务4：第二周：传动系统的设计l传动系统的形式选择，传动比的计算，传动系统的CAD建模（CATIA格式）和强度校核（有限元），结构优化设计。l周五9.16提交设计计算报告，包括理论依据。第三、四周：传动系统的定型l依据试验结果，结合理论计算，对传动系统进行优化和定型。l周五9.23中期检查计算情况l周五9.30提交最终的设计定型报告。任务5：第二周：半轴和车轮设计半轴和车轮的设计校核（有限元），结构的优化设计。周五9.16提交设计模型和建模报告，包括理论依据。第三、四周：半轴和车轮的定型l依据试验结果，结合理论计算，对半轴和车轮进行优化和定型。l周五9.23中期检查计算情况l周五9.30提交最终的设计定型报告。附录一 动力性主观评价指标1.1加速点头（起步俯仰、加速俯仰）l评价现象：加速过程中车身出现的俯仰角及随时间的变化情况，包括起车俯仰和行驶中加速引起的俯仰。l评价要求：俯仰角和俯仰角加速度应尽可能小。l产生时机：平整、干燥的沥青（或水泥）路面。1.2加速抖动l评价现象：由于发动机的不稳定区域被利用，传动系扭转或者弯曲振动等造成在发动机和被驱动的车轮之间动力传递的不均匀性，有可能会出现振动，这些振动通过方向盘或者车身传递过来，使人能够感到轰鸣，或者是抖动。汽车在加速过程中不应该抖动。l评价要求：不应当出现。l产生时机：平坦、干燥的水泥路面。1.3驱动力影响下的加速跑偏l评价内容：在良好路面情况下，快速加速过程中车辆发生朝左或者朝右偏转。l评价要求：不应该由于驱动力而影响车辆保持原来的轨迹。l产生时机：从停止状态或者慢速行驶状态中快速地加速。1.4加速时转向失中（仅适用于前轮驱动）l评价内容：对于前驱车的转向驱动轮，在加速过程中不出现为保持转向盘中间位置而发生的动作。l评价要求：在平坦、易驾驶的行驶轨道上加速过程中，方向盘应自动回正或不丢失方向盘处于中间位置的转向感觉。方向盘仍然能轻便且无异常摩擦力的工作。l产生时机：停止状态或者慢速行驶状态快速地进行加速，在转向中心附近区域施加完转向操作后。1.5起步加速l评价内容：加速性是动力性的主要指标之一，此项评价车辆在水平良好路面起步加速性，一般为0-80km/h加速。l行驶道路：平整、干燥的沥青（或水泥）路面。l驾驶要求：包括100%全油门加速和50%油门开度加速。l评价要求：加速性以及加速时的平顺性要好，可以感觉到平滑的渐进感。1.6行驶中加速l评价内容：反映了汽车的超车性能。车辆从30km/h加速到80km/h，从全油门开度和部分油门开度（50%）两个工况下评价。l行驶道路：用沥青或混凝土铺装的直线道路。l驾驶要求：50%开度油门加速和全油门加速l评价要求：加速性以及加速时的速度平顺性如何。1.7转弯加速l评价内容：评价车辆转弯时的牵引力和加速性能。l行驶道路：用沥青或混凝土铺装的弯路。l驾驶要求：以不同车速行驶，尽量加速。l评价要求：由于汽车在转弯加速时存在纵向和侧向的耦合，需评价车辆的侧向稳定性和加速性要尽量好。1.8弱附着路面加速l评价内容：评价车辆在低附着、对开路面等路面的牵引力和加速性能，同时要保证车辆的侧向稳定性。l驾驶要求：从静止或低速状态尽快加速，保持路线行驶。l评价要求：在保证车辆侧向稳定性的前提下，加速性能尽量好。l行驶道路：潮湿沥青（或水泥）路面或冰雪（玻璃砖）等附着系数低路面；沥青（或水泥）-结冰（玻璃砖）棋盘路面；沥青（或水泥）-结冰（或塑料膜/玻璃砖）对接与对开路面。主观评价打分表：分数评价尺度备注10出色的有经验的评车师也感觉不到不足可以接受9很好有经验的评车师感到不适8好苛刻的顾客感到不适7满意个别的顾客感到不适6基本满意所有的顾客感到不适5一般所有顾客都感到很不适接受限制4有缺陷的所有的顾客感到有缺陷不可接受3存在明显不足所有的顾客感到有缺陷,应返厂2差只有部分部件能够正常运行1很差车辆不能正常运行第六组：制动系统设计第一周：任务1：制动性主观评价（全组所有人都参与，每人负责一项），各指标的试验评价方法请参见附录二。行车制动制动效果制动强度线性驻车制动应急制动驻车制动感觉-力/行程表2制动性主观评价指标l每个人独自完成自己的每一项测试和评价，每项测试和评价要求有测试照片、测量数据和评价报告。周五提交报告任务2：数据测绘（全组所有人都参与，确保每人负责一项测量和绘制）l用工具测量和绘制制动系统的尺寸和CAD数据（CATIA格式），整车质量参数测试、车轮滚动半径测试。l每个人独自完成自己的测量和绘制，要求有测绘照片、测量数据、CATIA模型和报告。周五提交模型和报告。l任务1和2是后续任务的基础，全组同学必须在9.9日之前全部完成。否则后面没有办法进行。任务1：第二周：制动力计算l在样车基本参数的基础上，对样车的制动力