第10章 汽车现代设计方法

10.1概述10.2汽车计算机辅助设计10.3汽车优化设计10.4汽车仿真技术习题第10章汽车现代设计方法[主要内容]本章概略介绍了汽车现代设计方法的特征和内容,主要简介了常用的计算辅助设计、汽车优化设计和汽车仿真技术的基本内涵。本章要求:1.了解汽车计算机辅助设计；2.了解汽车优化设计；3.了解汽车仿真技术。第10章汽车现代设计方法10.1概述10.1.1汽车现代设计的特征１.以计算机技术为核心１)设计手段的更新２)产品表示的改变３)设计方法的发展４)工作方式的变化５)设计与制造的一体化６)管理水平的提高７)组织模式的开放２.以设计理论为指导现代设计方法是基于理论形成的方法，利用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的主动性、科学性和准确性。因此，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一种设计。10.1.2汽车现代设计原则１.功能满足原则２.质量保障原则３.工艺优良原则４.经济合理原则５.社会使用原则10.1.3现代设计方法与技术１.现代设计方法1)优化设计2)可靠性设计2)模块化设计4)反求工程设计5)绿色产品设计6)工业造型设计7)人机工程设计8)创新设计9)并行工程10)价值工程２.现代设计技术现代设计技术主要以计算机辅助工程技术为主，计算机辅助工程(CAE)是一种迅速发展的信息技术,是实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件,是支持科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的、最重要的工具和手段。10.2汽车计算机辅助设计10.2.1系统构成１.计算机辅助设计系统的硬件２.计算机辅助设计系统的软件１)系统软件２)支撑软件３)应用软件10.2.2计算机辅助设计的功能１.计算机辅助绘图２.造型功能３.数据处理与管理４.分析计算10.2.3汽车CAD/CAE常用工具及方法１.汽车CAD常用方法１)参数化设计和变量化设计２)基于特征的设计３)NURBS几何构型技术２.汽车CAD常用的工具３.汽车CAE常用方法４.汽车CAE常用的工具10.2.4CAD/CAE技术在汽车设计中的应用１.碰撞分析１)车对车碰撞兼容性分析２)行人保护分析２.噪声、振动(NVH)分析３.强度、耐久性分析１)刚度分析２)耐久性分析４.热流体的分析１)空气动力学分析２)冷却、热损害分析汽车噪声源与行驶速度的关系汽车空气动力学分析５.多刚体分析６.冲压分析７.锻造分析８.铸造分析９.塑料成型分析注塑成型温度、流图锻造分析10.3汽车计算机辅助设计10.3.1概述优化设计是最优化数学方法与现代计算机技术结合的产物，它能够使某项设计在规定的各种限制条件下优选设计参数,从而使其设计指标获得最优值。10.3.2优化设计的数学模型１.设计变量２.约束条件３.目标函数４.优化问题的数学模型10.3.3解决优化设计问题的一般步骤及几何解释１.一般步骤(１)建立优化设计的数学模型。(２)选择适用的最优化方法及相应的计算程序。(３)确定初始数据和初始设计点。(４)编写有关的主程序及函数子程序。(５)计算机求解并输出结果。(６)结果分析、比较。２.几何解释求解优化问题的几何解释，可认为是在约束限定的范围内，找出目标函数的最小值。10.3.4优化设计问题的迭代过程及迭代终止准则10.3.5常用优化方法１.无约束优化方法２.约束优化方法10.3.6汽车悬架控制臂的拓扑结构优化１.优化前处理１)网格划分２)添加材料３)设置属性４)连接关系建立５)建立边界条件６)施加载荷７)建立工况优化前控制臂模型划分网格划分设计、非设计区域建立边界条件２.优化结果后处理１)CAD模型的重建２)重建模型的验证重建后的控制臂模型10.4汽车仿真技术10.4.1仿真系统的基本组成及仿真建模方法１.仿真系统的基本组成２.仿真建模方法１)机理建模法２)系统辨识建模法３)模糊建模法４)神经网络建模法５)模糊神经网络建模法系统、模型、计算机三者的关系模糊建模10.4.2仿真技术在汽车产品开发中的应用１.物理仿真———汽车风洞试验２.数学仿真———汽车动力性仿真分析３.硬软件在回路仿真———变速器ECU的仿真测试４.人在回路仿真———汽车驾驶模拟器５.ADAMS软件在汽车悬架及转向系统设计中的运动学和动力学仿真分析汽车前悬架测试平台汽车风洞试验10.4.3虚拟产品开发１.虚拟产品开发基本概念２.VPD关键技术１)建模与仿真技术２)人机交互与人机结合技术３)测试评估技术４)集成技术５)虚拟环境３.VPD发展趋势４.VPD应用实例１)汽车虚拟试验系统２)汽车虚拟分析系统３)汽车虚拟设计系统汽车虚拟试验系统框图轿车车体抗撞性CAE分析习题１.现代设计方法与传统设计方法有什么不同？２.何谓CAD/CAE技术？CAD/CAE技术在汽车设计过程中有哪些运用？３.什么是仿真？仿真系统的基本组成及建模方法有哪些？