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本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
論 文 題 目: 大型客車車身設(shè)計學(xué) 院 : 業(yè) 、班 級生 姓 名 : 稱):
畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告要求
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié),又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
(設(shè)計)的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化,特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文(設(shè)計)題目及研究領(lǐng)域;
2. 論文(設(shè)計)工作的理論意義和應(yīng)用價值;
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文(設(shè)計)研究的內(nèi)容1.重點解決的問題;
2. 擬開展研究的幾個主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計思路);
3. 本論文(設(shè)計)預(yù)期取得的成果。三、論文(設(shè)計)工作安排
1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù));
2. 論文(設(shè)計)進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻資料,并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合,形成文獻綜述。必要時應(yīng)在調(diào)研、實驗或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通順, 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文(設(shè)計)工作開始后的前四周內(nèi)完成;
2. 開題報告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過;
3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學(xué)生,須重做或補做合格后,方能繼續(xù)論文(設(shè)計)工作,否則不允許參加答辯;
4. 開題報告通過后,原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師;
5. 開題報告的內(nèi)容,要求打印并裝訂成冊(部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上,但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。
一、選題依據(jù)
1. 研究領(lǐng)域
車輛工程-汽車設(shè)計-車身設(shè)計
2. 論文(設(shè)計)工作的理論意義和應(yīng)用價值
由于我國城市化進程的加速以及居住郊區(qū)化帶來的交通需求,大型客車在解決城市交通需求和市場需求的角度上變得越來越重要。對大型客車車身造型及總布置的研究,有利于我國城市公交的發(fā)展。例如:前圍的設(shè)計能有利于降低風(fēng)阻,拓寬駕駛員的視野;側(cè)圍的設(shè)計、座椅的布置及其支架造型設(shè)計、地板設(shè)計能給乘客帶來更佳的乘坐體驗,后視鏡和后圍的設(shè)計能保障駕駛員和乘客的生命安全等。在貫徹公共交通“安全、舒適、快捷、經(jīng)濟、方便”的基本原則下,本論文有一定的應(yīng)用和參考價值。3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢
國外汽車大公司和設(shè)計公司具備汽車創(chuàng)意和造型的能力,一個公司就開發(fā)過幾十
至幾百種大型客車車身,積累了幾十年的大型客車車身開發(fā)經(jīng)驗。國外的學(xué)者在汽車輕量化研究和拓撲優(yōu)化研究方面,作了很多研究和試驗,取得了很多重要的成果。1995 年,Kane 等人分別用遺傳算法和蟻群優(yōu)化算法對金屬平板進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計;2010 年,A.gauchia 等人運用有限元分析、靈敏度分析和遺傳算法等技術(shù)對大型客車車身進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
同時在國內(nèi),許多學(xué)者在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面,基于有限元分析,多體動力學(xué)分析和疲勞壽命分析結(jié)果,綜合考慮車身剛度、強度、振動、疲勞、碰撞安全性和輕量化也做了許多研究。2001 年吉林大學(xué)的林松采用了梁、板殼和彈簧單元對某大型客車車身建立有限元模型,通過車身部分結(jié)構(gòu)靈敏度優(yōu)化后將整車質(zhì)量降低了 5.7%。2004 年,陳茹雯運用 ANSYS 軟件對某大型客車車身進行了有限元分析并進行了拓撲優(yōu)化。
根據(jù)建設(shè)部提出的我國城市公共交通的發(fā)展原則、方式、目標的指導(dǎo)意見,發(fā)展公共交通要堅持五大基本原則,推動綠色公交、智能公交、大容量地面快速公交為重點的公共交通的科技進步,形成信息化、智能化、社會化的綠色新型的一體化公共交通。因此,未來大型客車車身的趨勢將向著大型化、低地板化、高檔化、綠色環(huán)?;?、造型現(xiàn)代化發(fā)展。因此本課題將進行大型客車車身設(shè)計,從車身外部總布置設(shè)計以及內(nèi)部造型與總布置設(shè)計去嘗試優(yōu)化城市公交車這一類型的大型客車。
二、論文(設(shè)計)研究的內(nèi)容
1. 重點解決的問題
車身內(nèi)外部造型與總布置設(shè)計。
2. 擬開展研究的幾個主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計思路)
(1) 通過查閱各種資料,了解本設(shè)計的意義、研究概況和發(fā)展趨勢;
(2) 對大型客車車身制圖,并對其外部總裝置和內(nèi)部總裝置進行設(shè)計;
(3) 運用 CATIA 對大型客車車身造型及外部總裝置、駕駛區(qū)和乘客區(qū)進行三維設(shè)計;
(4) 通過優(yōu)化設(shè)計后的參數(shù)得出結(jié)論,基于優(yōu)化后成果進行設(shè)計。
3. 本論文(設(shè)計)預(yù)期取得的成果
通過對大型客車車身造型以及內(nèi)外部總布置的學(xué)習(xí)了解深入,加深了對大型客車車身整體的優(yōu)化意識,設(shè)計出更經(jīng)濟安全舒適的大型客車。
(1) 完成 10000 字左右的畢業(yè)論文;
(2) 完成 3000 字左右的外文文獻翻譯;
(3) 使用 CATIA 建模和三維設(shè)計;
(4) 繪制 3 張 A0 圖紙。
三、論文(設(shè)計)工作安排
1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù));
(1) 查閱和翻譯車身設(shè)計和開發(fā)的相關(guān)資料,了解現(xiàn)代車身設(shè)計方法,了解企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)狀況。
(2) 了解工程應(yīng)用軟件 CATIA 的操作和使用方法,在 CATIA 環(huán)境下對儀表板、座椅、地板、行李架等進行造型設(shè)計。
2. 論文(設(shè)計)進度計劃
第 1 周:理解設(shè)計題目,查找參考資料;
第 2 周:整理參考文獻,撰寫文獻綜述;
第 3 周:撰寫開題報告,翻譯英文文獻;
第 4 周:修改開題報告,準備開題答辯;
第 5 周:整合已有資料,構(gòu)筑論文大綱;
第 6 周:進行車身外部造型設(shè)計,包括前圍和后圍;
第 7 周:繼續(xù)進行外部造型設(shè)計,包括側(cè)圍和頂蓋;
第 8 周:中期檢查;
第 9 周:進行車身內(nèi)部造型設(shè)計,包括地板設(shè)計及座椅布置;
第 10 周:繼續(xù)進行內(nèi)部造型設(shè)計,包括儀表臺造型設(shè)計;
第 11 周:繼續(xù)進行內(nèi)部造型設(shè)計,包括駕駛員座椅設(shè)計及布置;
第 12 周:繼續(xù)進行內(nèi)部造型設(shè)計,包括座椅及座椅支架設(shè)計;
第 13 周:完成論文的初稿部分,向指導(dǎo)老師尋求意見,優(yōu)化論文結(jié)構(gòu),潤色語句, 修改不當之處,補足不足之處;
第 14 周:論文資料整合,最終定稿,為最終的答辯做好各方面準備,熟悉論文內(nèi)容, 增強自己對論文的把握;
第 15 周:對論文進行一定的思維發(fā)散,設(shè)計準備并進行準備論文答辯。;第16 周:論文答辯。
四、需要閱讀的參考文獻
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附:文獻綜述或報告
1 引言
文獻綜述
近年來,我國隨著城市化進程加速城市人口增加以及居住郊區(qū)化等帶來的交通需求量的劇增, 使得道路交通設(shè)施供應(yīng)、管理、技術(shù)、空間不足的矛盾突出。汽車化成為解決城市交通需求迅速增加的重要方法。根據(jù)我國國慶,大力發(fā)展公共交通和大型客車、實施公交優(yōu)先是解決城市交通擁擠的主要途徑和出路之一。而當我們看到一輛汽車時,第一時間就會注意到它的外形。往往外形帥氣、漂亮,線條流暢的汽車能最先抓住大眾的眼睛。汽車設(shè)計中車身造型設(shè)計屬工業(yè)(產(chǎn)品造型)設(shè)計的范疇。車身設(shè)計造型涉及諸如空氣動力學(xué)、人體工程學(xué)、制造工藝學(xué)、美學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)和材料學(xué)等多門學(xué)科,其設(shè)計比重在整車總設(shè)計中已屬最大部分。同時,對廠家來說,大型客車設(shè)計中由于底盤、發(fā)動機都是使用現(xiàn)成生產(chǎn)線,但是車身往往要重新設(shè)計,因此其重要性更加突出。
2 國外研究現(xiàn)狀
國外汽車大公司和設(shè)計公司具備汽車創(chuàng)意和造型的能力,一個公司就開發(fā)過幾十至幾百種大型客車車身,積累了幾十年的大型客車車身開發(fā)經(jīng)驗,并已形成汽車制造企業(yè)各自的品牌風(fēng)格特 征。大型客車的車身一般分為應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)和骨架承載結(jié)構(gòu),歐洲大型客車一般采用無車架式底 盤與骨架結(jié)構(gòu)車身相結(jié)合的結(jié)構(gòu)型式。骨架部分承受載荷,外蒙皮只起裝飾作用?,F(xiàn)代車身設(shè)計 廣泛采用 CAD、CAM 等技術(shù)手段,多車身框架均要進行有限元計算和分析,以達到最佳的剛度和強度。
在汽車輕量化研究和拓撲優(yōu)化研究方面,國外學(xué)者作了很多研究和試驗,取得了很多重要的成果。拓撲優(yōu)化在工程上的應(yīng)用已有幾十年的歷史,從最初的簡單的離散體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化發(fā)展到 了現(xiàn)在的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化。拓撲優(yōu)化方法是車輛輕量化的一種手段,應(yīng)用拓撲優(yōu)化方法可以
使車輛達到較好的輕量化效果。由于計算機技術(shù)、有限元方法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法的發(fā)展,近代結(jié)構(gòu)優(yōu) 化從 50 年代末 60 年代初遜色發(fā)展起來。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于輕量化設(shè)計方面一般分為結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和拓撲優(yōu)化等三個層次。而拓撲優(yōu)化可分為離散體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化和連續(xù)體結(jié)構(gòu)優(yōu) 化兩大類。
1980 年,Cheng 和 Olhoff 首先把材料的微觀模型引進到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中[1],后來 Bendsoe 又
使用自適應(yīng)有限元方法[2]。Bendsoe 的方法在優(yōu)化時只考慮體積約束和平衡條件,以最小柔順性為目標,有限元模型中每一單元的微觀結(jié)構(gòu)指定為相同并以其尺寸和轉(zhuǎn)角作為設(shè)計變量,優(yōu)化算法屬于準則法,其最優(yōu)準則由變分法導(dǎo)出。1995 年,Kane[3]等人分別用遺傳算法和蟻群優(yōu)化算法對金屬平板進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計,其基本原理是以生物進化理論為背景,經(jīng)過數(shù)學(xué)抽象建立算法模型,編制相應(yīng)的優(yōu)化程序,借助計算機來求解最優(yōu)化問題。2004 年,Lan,F[4]應(yīng)用 UG 軟件建立了某大型客車車身骨架的幾何模型,接著應(yīng)用有限元分析軟件 ANSYS 對其分別進行了靜力學(xué)和動力學(xué)分析,并通過試驗法檢驗了模型的有效性,最后在不降低強度和剛度的條件下,選取梁的截面尺寸和板的厚度為設(shè)計變量,以總重量為優(yōu)化目標對其進行了輕量化設(shè)計,結(jié)果取得了良好的減重效果。2010 年,A.gauchia[5]等人運用有限元分析、靈敏度分析和遺傳算法等技術(shù)對大型客車車身進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果顯示車載在減重 63.9kg(4%)的同時扭轉(zhuǎn)剛度提升了 0.225%。
3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
在國內(nèi),大型客車按車身承載劃分,可分為非承載式,半承載式和全承載式三大類。非承載式和半承載式車身結(jié)構(gòu)都屬于有車架式的。在國內(nèi),全承載式車身正在被逐漸開發(fā),全承載式車身就是無獨立車架的整體車身結(jié)構(gòu)形式,其結(jié)構(gòu)特點是底盤不是傳統(tǒng)的沖壓成型鉚接車架式結(jié)構(gòu), 而是由矩形鋼管構(gòu)成的格柵式結(jié)構(gòu);底架、前圍、后圍、左右側(cè)圍、車頂六大片組成全承載式車身。作為大中型客車的主流形式,它大大提升了車身與底架的整體剛度與強度的同時,還相應(yīng)降低了車體質(zhì)量,達到甚至超過了世界車身強度標準的大型客車翻滾強度要求,保證了整車發(fā)生翻滾后,仍然具有足夠的乘員生存空間。用于事故發(fā)生后便于乘員離開的安全門和安全天窗,也都有較好的安排。而車身前圍采用拱形結(jié)構(gòu),也是抵抗正面碰撞,分散撞擊受力,減少撞擊變形的有效辦法。
在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面,基于有限元分析,多體動力學(xué)分析和疲勞壽命分析結(jié)果,綜合考慮車身剛度、強度、振動、疲勞、碰撞安全性和輕量化的多學(xué)科。多目標優(yōu)化已成為研究熱點。
2001 年吉林大學(xué)的林松[6]采用了梁、板殼和彈簧單元對某大型客車車身建立有限元模型,通
過車身部分結(jié)構(gòu)靈敏度分析將部分靈敏度高的參數(shù)變量作為優(yōu)化變量,經(jīng)過優(yōu)化后將整車質(zhì)量降低了 5.7%。2004 年,陳茹雯[7]運用 ANSYS 軟件對某大型客車車身進行了有限元分析并進行了拓撲優(yōu)化。經(jīng)拓撲優(yōu)化后車身骨架各項特性參數(shù)指標均有不同程度的提高,由此可以得出結(jié)論:基于有限元的拓撲優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于車身設(shè)計方面是可行的。2006 年 3 月,吉林大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院的楊志軍、吳曉明、陳塑寰和孟樹興[8]提出了單元應(yīng)變能密度靈敏度的概念,并將其應(yīng)用在多工況約束下大型客車頂棚拓撲優(yōu)化的算法中,從而簡化了優(yōu)化過程,其計算結(jié)果表明該算法對大型客車車身頂棚結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是有效的。2010 年,蘇瑞意、杜良進[9]等人對客車車身骨架進行多目標優(yōu)化,優(yōu)化目標包括重量、剛度強度、模態(tài)和側(cè)翻安全性,優(yōu)化結(jié)果顯示整車質(zhì)量下降 4.26%。一階扭轉(zhuǎn)頻率提高 8.8%,剛度增加 12.19%,同時側(cè)翻安全性符合法規(guī)要求。2011 年,吉林大學(xué)宋群[10]基于傳統(tǒng)的全承載客車技術(shù),設(shè)計研究了一款將中門布置在后橋懸架的全承載電動客車, 對新設(shè)計的車身骨架進行結(jié)構(gòu)分析、莫泰分析以及車身截面梁尺寸優(yōu)化設(shè)計,并與已有的車身骨架數(shù)據(jù)進行對比,不僅整車剛度和強度得到提高,最終實現(xiàn)了車身骨架減輕 1500kg,輕量化效果顯著。
4 發(fā)展趨勢及展望
未來大型客車車身的趨勢將向著大型化、低地板化、高檔化、綠色環(huán)?;?、造型現(xiàn)代化發(fā)展。 傳統(tǒng)鉸接式的大型公共汽車占地面積較大,轉(zhuǎn)向半徑大,運行不靈活,已在一些城市部分線路徹底退出歷史舞臺,將逐步被 11~12m 長,載客 60~70 人左右的大型城市客車所代替;而低地板技術(shù)的應(yīng)用,增加了城市客車的行駛穩(wěn)定性和舒適性,降低了整車的重心,方便了乘客:尤其是老人、
兒童、有行動障礙的人上下車。目前我國的低地板公交車輛還不能稱作真正的低地板客車,因為沒有解決前后橋和懸掛問題;在動力配置方面,采用大功率、大扭矩、低排放、低油耗,先進可靠的發(fā)動機;同時力求整車外觀色彩明快,線條流暢,直接體現(xiàn)現(xiàn)代都市風(fēng)貌,并成為現(xiàn)代都市一道亮麗的風(fēng)景線,車輛內(nèi)外裝飾要求進行軟化處理,高檔豪華便于游客觀光旅游。在智能化自動化方面,要求減少人工操作、裝有自動電子報站器、電子路牌顯示、自動投示機、監(jiān)視系統(tǒng)、IC 打卡機等,這些智能化自動化電子技術(shù)已經(jīng)在一些大中型客車上使用,今后,導(dǎo)航系統(tǒng)、安全監(jiān)測黑匣子、防盜裝置等高新技術(shù)也將在大型客車上逐步應(yīng)用。
5 本文擬開展的工作
因此本課題進行大型客車車身設(shè)計,將從車身外部總布置設(shè)計(包括前圍、側(cè)圍、后圍、頂 蓋)以及內(nèi)部造型與總布置設(shè)計(包括地板設(shè)計、座椅布置、座椅及座椅支架造型、儀表臺的造型和駕駛員座椅)兩大方面著手,去嘗試優(yōu)化城市公交車這一類型的大型客車。
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