开题报告-机场摆渡车车身设计.doc

哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告 本科毕业论文（设计）开 题 报 告论文题目 机场摆渡车车身设计 班 级 姓 名 院（系） 汽车工程学院 导 师 开题时间 2013年12月23日 - 16 -1课题研究的目的和意义1-3 机场摆渡车属于客车的一个分支，摆渡车是机场飞行区及停机坪内常见的特种保障车辆之一，主要用于接、送停靠在远机位飞机上的乘客进出航站楼。必要时也会为航空公司机组人员及地面工作人员来往于远机位与航站楼之间提供代步服务。在GB37301-88中，对客车车身的定义是：具有方形的车厢，主要用于装载乘员和随身行李。我所设计的机场摆渡车车身主要具有以下三个特点：（1）发动机前置；（2）前轮驱动；（3）低地板。摆渡车车身即是承载单元，又是功能单元。作为承载单元，由车身骨架与底架或车架（小型客车车身壳体与车架）组成的车身结构，在客车行驶中要承受多种载荷的作用。作为功能单元，车身应该为驾驶员提供便利的工作环境，为乘员提供舒适的乘坐环境，保护他们免受车辆行驶时产生的振动噪声和废气等的侵袭，以及外界恶劣天气的影响；此外，合理的车身外部形状，以便客车行驶时能有效地引导周围的气流，提高车辆的动力性、燃油经济性和行驶稳定性，并改善发动机的冷却条件和车内通风。此外，目前市场上的车型主流车型是13.1米和13.8米两种，本设计选取14米车身，对于改变目前汽车市场单一车型现状也有重要的意义。因此，机场摆渡车车身对机场摆渡车的设计有着十分重要的影响。本论文中设计的摆渡车车长14米，宽大约3米，最大可以容纳乘客142人，在大承载时依然可以动力十足，并且保持良好的转向性能。2国内外研究现状 2.1.国外市场状况 4-5国外机场摆渡车从设计和生产过程的特点看,大体可分为三类：一类是采用重型鞍式牵引头加大型客车车厢组成的半挂汽列，另一类是城市大型公交车的变型车，第三类则是根据机场需要专门设计和制造的。西方国家目前生产机场摆渡车的主要厂家有9家，其中德国3家（Neoplan、Contrac、Trepet），西班牙2家(ACS-Ayats、Obradors)，荷兰、意大利、加拿大和比利时各1家。每年共销售机场摆渡车大约在 250-300 辆之间。2.2.国内市场状况国内摆渡车主要60%进口，40%国产，进口主要价格区间在300W以上，部分可以达到400W。进口主要是Neoplan和Contrac公司生产的Cobus，国产主要有厦门大金龙、郑州宇通和浙江青年尼奥普兰三家车企。此外，国内目前分为三类：（1）合资企业：客车底盘车身完全由国外引进，如安凯赛特拉、奔驰和西沃等。（2） 进口底盘和自主车身：例如亚星JS6111HD1、黄海DD6123等。（3） 国产及进口总成件开发底盘设计车身：如宇通ZK6123等。 经过对比发现，合资企业生产的摆渡车造型比较单一，而且价格与自主品牌相比会有所提升；而第二类虽然造型品种多，性价比很高，可是在机场摆渡车车身做工这方面，与合资品牌或是进口机场摆渡车相比，会不如他们的做工。在未来五年市场预测上，其优势是小分支、利润大和前景好。2.3.摆渡车车身现状分析6-7国内对摆渡车车身进行的分析一般仅限于强度和刚度的静态分析，在动态分析上起步较晚。这一方面是由于受到所具备的计算机软、硬件条件的制约，另一方面车身建模过程涉及因素多而且结构很复杂，还有待于作进一步的研究和探索。前阶段虽有一些在大客车、轿车和骨架蒙皮式半承载式轻型客车车身结构分析方面的应用。如四川工业学院汽车交通与工程系的巢凯年与成都客车厂合作，用ANSYS软件对CDK105和CDK6108大客车骨架进行了分析计算；武汉理工大学的何天明等用ADINA软件对SZKb700Ii型客车进行了车身强度分析；上海交通大学的顾力强和林中钦应用SuperSAP91对FYC6100高级旅游客车车身结构的静动力学性能进行了有限元分析等。但与国外的车身结构分析相比明显存在着许多不足。2.4.摆渡车现阶段存在的差距(1)车身结构开发工作主要还是依赖经验和解剖进口结构进行参照性设计的，多用来解决样车试验以后出现的设计问题，设计与分析未能真正做到并行。(2)由于软硬件对计算模型规模的限制，模型的细化程度不够，因而结构的刚度、强度分析的结果还比较粗略。计算结果多用来进行结构的方案比较，离虚拟试验的要求还有相当大的差距。(3)有限元分析主要应用在结构的强度和刚度分析方面，在碰撞、振动、噪声、外流方面的模拟计算才刚刚起步，对车身结构或部件的各项性能指标进行系统分析及其优化还不是很普遍。8-103. 本课题的研究内容及技术方案 11本论文主要研究内容是车身结构（骨架、内饰、外饰和覆盖件）中的骨架，必须灵活运用自底向上和自顶向下的方法，所谓自底向上的主要思路是先设计好每一个零部件，然后将这些零件一起装配成一个整体。如果有不合格的，则要重新设计并装配这个零部件，不断的循环上升，直到最后符合设计要求即可。而自顶向下的方法是从设计的产品其功能出发，去选用一系列零部件去满足这个设计的要求。由设计确定参数，再由集合约束确定产品，最后画出装配图和零件图，完成本次设计。 12-13利用有限元分析的方法，对于摆渡车车身进行静力分析，根据变形和应力分布等对于摆渡车车身布置和截面形状进行改进（满足承载车身的局部刚度和变形基础上最大限度降低其质量，以达到提高机场摆渡车的动力性、安全性和轻量化等性能的目的）。本论文研究的主要内容如下：1） 摆渡车车身的造型方案确定；2） 白车身设计，确定车身骨架结构参数；3） 利用CATIA建立车身结构的三维实体模型；4） 利用CATIA对关键零部件进行有限元分析；5） 根据分析结果改进设计。绘制相当于4张A0的工程图纸。撰写设计说明书计10000字左右。翻译相关英文资料3000字左右。4. 本设计的特色4.1.轻量化设计思路14-20由于车身骨架结构形式其对机场摆渡车整车的性能有着十分重要的作用，考虑其受力分析复杂（主要是薄壁杆件和冲压板件）。在理论力学中，这属于超静定结构，结构分析难度相对比较大；在材料力学中，车身主要由空间骨架、抗弯薄板、壳体、应力蒙皮组成。而车身骨架的设计大部分属于根据经验数据来计算的，（比如我国目前主流的机场摆渡车大部分都是13.1m和13.8m的车型），在材料上也是如此，比如大宇一直坚持国内80年代的设计理念，采用Q345来设计（之前的16Mn），但是宇通等企业便选取我们熟知的Q235来设计。所以，总结下来可以得出结论，轻量化可以节省油耗，但是会降低整车的安全性能。4.2.满足现代大客车大采光需求21在设计过程中，主要考虑现代客车大采光的设计思路，本设计采取以下措施：（1）减小窗柱的横截面面积；（2）设计较大的前风窗和后风窗；（3）低腰线。4.3.优先考虑摆渡车安全性能因为机场摆渡车一直以来被归类到特种车范围内，在机场内车辆较少，所以无论是其外部尺寸还是其内部设计都没有符合公路客车的要求，本论文从以下几个方面考虑增强安全性能：（1） 在结构强度低、应力集中、易疲劳的地方设置加强杆；（2） 在前后围受载相对较小的位置设置便于布置、简单的立柱；（3） 在顶盖设计时设计天窗（逃生窗）。5. 进度安排第1周至第2周： 搜集资料写开题报告；第3周至第10周： 进行车身结构设计；第11周至第15周：建立车身三维实体模型并对关键零部件做有限元分析；第16周至第17周：撰写说明书；第18周：准备答辩。6. 参考文献1 张金光：XMQ6139B型机场摆渡车车身设计 客车技术与研究 Vol.31 No.3 20092 左洪燕 如何提升中国汽车产业的国际竞争力 首都经济贸易大学硕士学位论文 2006.3 3 魏平涛：威海广泰WGBD08机场摆渡车解析 专用汽车与配件 Vol.30 No.8 2010.84 王娜：中国机场摆渡车市场走势评估 商用车与发动机 Vol.31 No.3 20115 张佩颖：国产客车抢占机场摆渡车市场 中国企业报 Vol.31 No.8 20086 吕明光：6101客车车身骨架的轻量化设计 东北大学硕士论文 2007.17 李金月，赵维俊：我国大中型客车行业现状客车技术J 客车技术 Vol.11 No.4 2000.48 刘克进，杨沿平：车身骨架变形的有限元分析 湘潭大学自然科学学报 Vol.26 No.2 20049 周星亮，黄妙华：车身骨架结构拓扑优化设计综述 城市车辆 Vol.26 No.7 200810 刘向征，艾松树，杨荣山：有限元分析在改进客车骨架设计中的应用 客车技术与研究 Vol.30 No.2 200811 段晓坤：虚拟设计中的混合设计建模方法研究 机电工程 Vol.29 No.9 2012.912 邓亚东，佘翊妮，钟诗清：基于UG软件的客车车身设计 客车技术与研究 Vol.27 No.1 200513 刘言言：客车车身骨架五大片结构及制作工艺 机械工程师 Vol.41 No.6 200914 周伟：客车车身结构轻量化设计 吉林大学硕士论文 2011.615 成耀龙：大客车车身骨架结构轻量化研究 武汉理工大学硕士论文 200716 陈晨：我们与国外先进客车的制造工艺的差距在哪里 商用汽车 Vol.25 No.10 2008.1017 李华香：客车车身骨架有限元建模及轻量化研究 合肥工业大学硕士论文 200618 左向南：大型客车车身骨架研究分析与轻量