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大型客车车身设计,大型,客车,车身,设计
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大 连 大 学本科毕业论文(设计)开题报告论文题目：大型客车车身设计学院：机械工程学院专 业 、班级：车辆工程 131学生姓名：毛 力 东指导教师（职称） ： 郭秀丽（副教授）2016 年 12 月 21 日填毕业论文（设计）开题报告要求毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据一、选题依据1.论文（设计）题目及研究领域；2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路） ；3.本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数） ；2.论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料， 并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求五、其他要求1.开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4.开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印） 。一、选题依据一、选题依据1. 研究领域车辆工程-汽车设计-车身设计2论文（设计）工作的理论意义和应用价值由于我国城市化进程的加速以及居住郊区化带来的交通需求，大型客车在解决城市交通需求和市场需求的角度上变得越来越重要。 对大型客车车身造型及总布置的研究，有利于我国城市公交的发展。例如：前围的设计能有利于降低风阻，拓宽驾驶员的视野；侧围的设计、座椅的布置及其支架造型设计、地板设计能给乘客带来更佳的乘坐体验，后视镜和后围的设计能保障驾驶员和乘客的生命安全等。在贯彻公共交通“安全、舒适、快捷、经济、方便”的基本原则下，本论文有一定的应用和参考价值。3目前研究的概况和发展趋势国外汽车大公司和设计公司具备汽车创意和造型的能力， 一个公司就开发过几十至几百种大型客车车身，积累了几十年的大型客车车身开发经验。国外的学者在汽车轻量化研究和拓扑优化研究方面， 作了很多研究和试验， 取得了很多重要的成果。 1995年， Kane 等人分别用遗传算法和蚁群优化算法对金属平板进行了拓扑优化设计； 2010年，A.gauchia 等人运用有限元分析、灵敏度分析和遗传算法等技术对大型客车车身进行结构优化。同时在国内，许多学者在车身结构优化方面，基于有限元分析，多体动力学分析和疲劳寿命分析结果，综合考虑车身刚度、强度、振动、疲劳、碰撞安全性和轻量化也做了许多研究。 2001 年吉林大学的林松采用了梁、 板壳和弹簧单元对某大型客车车身建立有限元模型，通过车身部分结构灵敏度优化后将整车质量降低了 5.7%。2004年，陈茹雯运用 ANSYS 软件对某大型客车车身进行了有限元分析并进行了拓扑优化。根据建设部提出的我国城市公共交通的发展原则、方式、目标的指导意见，发展公共交通要坚持五大基本原则，推动绿色公交、智能公交、大容量地面快速公交为重点的公共交通的科技进步，形成信息化、智能化、社会化的绿色新型的一体化公共交通。因此，未来大型客车车身的趋势将向着大型化、低地板化、高档化、绿色环保化、造型现代化发展。因此本课题将进行大型客车车身设计，从车身外部总布置设计以及内部造型与总布置设计去尝试优化城市公交车这一类型的大型客车。二、论文（设计）研究的内容二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题车身内外部造型与总布置设计。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）通过查阅各种资料，了解本设计的意义、研究概况和发展趋势；（2）对大型客车车身制图，并对其外部总装置和内部总装置进行设计；（3）运用 CATIA 对大型客车车身造型及外部总装置、 驾驶区和乘客区进行三维设计；（4）通过优化设计后的参数得出结论,基于优化后成果进行设计。3.本论文（设计）预期取得的成果通过对大型客车车身造型以及内外部总布置的学习了解深入， 加深了对大型客车车身整体的优化意识，设计出更经济安全舒适的大型客车。（1）完成 10000 字左右的毕业论文；（2）完成 3000 字左右的外文文献翻译；（3）使用 CATIA 建模和三维设计；（4）绘制 3 张 A0 图纸。三、论文（设计）工作安排三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数） ；（1）查阅和翻译车身设计和开发的相关资料，了解现代车身设计方法，了解企业的生产和技术状况。（2） 了解工程应用软件 CATIA 的操作和使用方法， 在 CATIA 环境下对仪表板、座椅、地板、行李架等进行造型设计。2.论文（设计）进度计划第 1 周：理解设计题目，查找参考资料；第 2 周：整理参考文献，撰写文献综述；第 3 周：撰写开题报告，翻译英文文献；第 4 周：修改开题报告，准备开题答辩；第 5 周：整合已有资料，构筑论文大纲；第 6 周：进行车身外部造型设计，包括前围和后围；第 7 周：继续进行外部造型设计，包括侧围和顶盖；第 8 周：中期检查；第 9 周：进行车身内部造型设计，包括地板设计及座椅布置；第 10 周：继续进行内部造型设计，包括仪表台造型设计；第 11 周：继续进行内部造型设计，包括驾驶员座椅设计及布置；第 12 周：继续进行内部造型设计，包括座椅及座椅支架设计；第 13 周：完成论文的初稿部分，向指导老师寻求意见，优化论文结构，润色语句，修改不当之处，补足不足之处；第 14 周：论文资料整合，最终定稿，为最终的答辩做好各方面准备，熟悉论文内容，增强自己对论文的把握；第 15 周：对论文进行一定的思维发散，设计准备并进行准备论文答辩。 ；第 16 周：论文答辩。四、需要阅读的参考文献四、需要阅读的参考文献1Ruiyi Su，Liangjin GuiZijie Fan.Multi-objective optimization for bus body withstrength and rollover safety constraints based on surrogate models.September2011,Volume44,Issue 3,pp431441.2Wei ZhongRuiyi SuLiangjin GuiZijie Fan.Multi-objective topology and sizingoptimization of bus body frame.September 2016,Volume 54,Issue 3, pp701714.3Pavel Polach，Michal Hajman .Design of characteristics of air-pressure-controlledhydraulic shock absorbers in an intercity bus.February 2008,Volume 19,Issue 1,pp 7390.4Lingxia Kong,Qinghong Xu,Guofu Yang,Dongbin Kan.Development of Knowledga-BasedSystem for Bus Body Concept Design.Advances in Mechanical and Electronic Engineeringpp555-561.5A.V.Bychkov,N.L.Osipov,A.A.Parakhoni.Use of three0layer compositions in the supportsystemofthebusbody.JournalofMachineryManufactureandReliability.March2014,Volume 43,lssue 2,pp140-144.6王若平， 羊杰， 丁华等。 汽车轻量化与有限元分析J。 山东工业技术， 2016，（10） ： 226-227.DOI：10.16640/ki.37-1222/t.20刘长顺， 胡秋凤。 基于数字化设计的客车车身设计研究J.中国科技纵横， 2016，（8） ： 57.DOI：10.3969/j.issn.1671-2064.2016.08.046.8赵扬。大客车车身蒙皮及骨架检测修复要点分析J.中国新技术新产品，2016， （8） ：86-86,87.DOI：10.3969/j.issn.1673-9957.2016.08.065.9伍玉霞， 韩剑， 刘俊杰等。 大型客车车身骨架静态模态分析及优化J.机械设计与制造， 2016，（4） ：130-132,136.DOI：10.3969/j.issn.1001-3997.2016.04.034.10廖克威.客车车身轻量化技术探讨J.商品与质量，2016， （10） ：81.11廖金深，沈光烈，林圣存等。对某微型客车车身结构的有限元分析J。广西科技大学学报，2016,27（1） ：58-61.DOI：10.16375/45-1395/t.2016.01.012.12于国飞，黄飞，王海兵等。客车车身骨架刚度有限元分析及改进设计J.客车技术与研究，2016， （1） ：29-32.DOI：10.3969/j.issn.1006-3331.2016.01.010.13晏浩洋。客车车身轻量化技术的发展J.大科技，2016.（30） ：171.14曲敬贤， 陈海峰， 王静等。 基于有限元的客车车身骨架结构设计研究J.制造业自动化， 2015，（19） ：165-168.DOI：10.3969/j.issn.1009-0134.205李奇，张勇，张成等。灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计J.华侨大学学报（自然科学版） ，2015,36（4） ：377-382.DOI：10.11830/ISSN。1000-5013.2015.04.0377.附：文献综述或报告附：文献综述或报告文献综述1引言近年来， 我国随着城市化进程加速城市人口增加以及居住郊区化等带来的交通需求量的剧增，使得道路交通设施供应、管理、技术、空间不足的矛盾突出。汽车化成为解决城市交通需求迅速增加的重要方法。根据我国国庆，大力发展公共交通和大型客车、实施公交优先是解决城市交通拥挤的主要途径和出路之一。而当我们看到一辆汽车时，第一时间就会注意到它的外形。往往外形帅气、漂亮，线条流畅的汽车能最先抓住大众的眼睛。汽车设计中车身造型设计属工业（产品造型）设计的范畴。车身设计造型涉及诸如空气动力学、人体工程学、制造工艺学、美学、结构学和材料学等多门学科，其设计比重在整车总设计中已属最大部分。同时，对厂家来说，大型客车设计中由于底盘、发动机都是使用现成生产线，但是车身往往要重新设计，因此其重要性更加突出。2国外研究现状国外汽车大公司和设计公司具备汽车创意和造型的能力，一个公司就开发过几十至几百种大型客车车身，积累了几十年的大型客车车身开发经验，并已形成汽车制造企业各自的品牌风格特征。大型客车的车身一般分为应力蒙皮结构和骨架承载结构，欧洲大型客车一般采用无车架式底盘与骨架结构车身相结合的结构型式。骨架部分承受载荷，外蒙皮只起装饰作用。现代车身设计广泛采用 CAD、CAM 等技术手段，多车身框架均要进行有限元计算和分析，以达到最佳的刚度和强度。在汽车轻量化研究和拓扑优化研究方面，国外学者作了很多研究和试验，取得了很多重要的成果。拓扑优化在工程上的应用已有几十年的历史，从最初的简单的离散体结构拓扑优化发展到了现在的连续体结构拓扑优化。拓扑优化方法是车辆轻量化的一种手段，应用拓扑优化方法可以使车辆达到较好的轻量化效果。由于计算机技术、有限元方法和数学规划法的发展，近代结构优化从 50 年代末 60 年代初逊色发展起来。结构优化设计应用于轻量化设计方面一般分为结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化等三个层次。而拓扑优化可分为离散体结构拓扑优化和连续体结构优化两大类。1980 年，Cheng 和 Olhoff 首先把材料的微观模型引进到结构优化设计中1，后来 Bendsoe 又使用自适应有限元方法2。Bendsoe 的方法在优化时只考虑体积约束和平衡条件，以最小柔顺性为目标，有限元模型中每一单元的微观结构指定为相同并以其尺寸和转角作为设计变量，优化算法属于准则法，其最优准则由变分法导出。1995 年，Kane3等人分别用遗传算法和蚁群优化算法对金属平板进行了拓扑优化设计，其基本原理是以生物进化理论为背景，经过数学抽象建立算法模型，编制相应的优化程序，借助计算机来求解最优化问题。2004 年，Lan,F4应用 UG 软件建立了某大型客车车身骨架的几何模型，接着应用有限元分析软件 ANSYS 对其分别进行了静力学和动力学分析，并通过试验法检验了模型的有效性，最后在不降低强度和刚度的条件下，选取梁的截面尺寸和板的厚度为设计变量，以总重量为优化目标对其进行了轻量化设计，结果取得了良好的减重效果。2010 年，A.gauchia5等人运用有限元分析、灵敏度分析和遗传算法等技术对大型客车车身进行结构优化，优化结果显示车载在减重 63.9kg（4%）的同时扭转刚度提升了 0.225%。3国内研究现状在国内，大型客车按车身承载划分，可分为非承载式，半承载式和全承载式三大类。非承载式和半承载式车身结构都属于有车架式的。在国内，全承载式车身正在被逐渐开发，全承载式车身就是无独立车架的整体车身结构形式， 其结构特点是底盘不是传统的冲压成型铆接车架式结构，而是由矩形钢管构成的格栅式结构；底架、前围、后围、左右侧围、车顶六大片组成全承载式车身。作为大中型客车的主流形式，它大大提升了车身与底架的整体刚度与强度的同时，还相应降低了车体质量，达到甚至超过了世界车身强度标准的大型客车翻滚强度要求，保证了整车发生翻滚后，仍然具有足够的乘员生存空间。用于事故发生后便于乘员离开的安全门和安全天窗，也都有较好的安排。而车身前围采用拱形结构，也是抵抗正面碰撞，分散撞击受力，减少撞击变形的有效办法。在车身结构优化方面，基于有限元分析，多体动力学分析和疲劳寿命分析结果，综合考虑车身刚度、强度、振动、疲劳、碰撞安全性和轻量化的多学科。多目标优化已成为研究热点。2001 年吉林大学的林松6采用了梁、板壳和弹簧单元对某大型客车车身建立有限元模型，通过车身部分结构灵敏度分析将部分灵敏度高的参数变量作为优化变量，经过优化后将整车质量降低了 5.7%。2004 年，陈茹雯7运用 ANSYS 软件对某大型客车车身进行了有限元分析并进行了拓扑优化。经拓扑优化后车身骨架各项特性参数指标均有不同程度的提高，由此可以得出结论：基于有限元的拓扑优化技术应用于车身设计方面是可行的。2006 年 3 月，吉林大学机械科学与工程学院的杨志军、吴晓明、陈塑寰和孟树兴8提出了单元应变能密度灵敏度的概念，并将其应用在多工况约束下大型客车顶棚拓扑优化的算法中，从而简化了优化过程，其计算结果表明该算法对大型客车车身顶棚结构的优化是有效的。2010 年，苏瑞意、杜良进9等人对客车车身骨架进行多目标优化，优化目标包括重量、刚度强度、模态和侧翻安全性，优化结果显示整车质量下降 4.26%。一阶扭转频率提高 8.8%，刚度增加 12.19%，同时侧翻安全性符合法规要求。2011 年，吉林大学宋群10基于传统的全承载客车技术，设计研究了一款将中门布置在后桥悬架的全承载电动客车，对新设计的车身骨架进行结构分析、莫泰分析以及车身截面梁尺寸优化设计，并与已有的车身骨架数据进行对比，不仅整车刚度和强度得到提高，最终实现了车身骨架减轻 1500kg，轻量化效果显著。4发展趋势及展望未来大型客车车身的趋势将向着大型化、低地板化、高档化、绿色环保化、造型现代化发展。传统铰接式的大型公共汽车占地面积较大，转向半径大，运行不灵活，已在一些城市部分线路彻底退出历史舞台，将逐步被 1112m 长，载客 6070 人左右的大型城市客车所代替；而低地板技术的应用，增加了城市客车的行驶稳定性和舒适性，降低了整车的重心，方便了乘客：尤其是老人、儿童、有行动障碍的人上下车。目前我国的低地板公交车辆还不能称作真正的低地板客车，因为没有解决前后桥和悬挂问题；在动力配置方面，采用大功率、大扭矩、低排放、低油耗，先进可靠的发动机；同时力求整车外观色彩明快，线条流畅，直接体现现代都市风貌，并成为现代都市一道亮丽的风景线，车辆内外装饰要求进行软化处理，高档豪华便于游客观光旅游。在智能化自动化方面，要求减少人工操作、装有自动电子报站器、电子路牌显示、自动投示机、监视系统、IC 打卡机等，这些智能化自动化电子技术已经在一些大中型客车上使用，今后，导航系统、安全监测黑匣子、防盗装置等高新技术也将在大型客车上逐步应用。5本文拟开展的工作因此本课题进行大型客车车身设计，将从车身外部总布置设计（包括前围、侧围、后围、顶盖）以及内部造型与总布置设计（包括地板设计、座椅布置、座椅及座椅支架造型、仪表台的造型和驾驶员座椅）两大方面着手，去尝试优化城市公交车这一类型的大型客车。参考文献1K.T.Cheng and N.Olhoff.An investigation concering optimal design of solid elasticplates.Int.j.Solids Structures17.1981.2M.P.Bendsoe and N.Kinkuchi.Generating Optimal Topolpgies in Structural Design Usinga Homogenization Metliod.C
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