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汽车车身结构与设计

课程设计

题 目 基于proe的引擎盖建模

及有限元分析

班 级 M10车辆工程 姓 名 学 号 指 导 教 师

绪 论

随着社会的快速发展，汽车已成为人类社会生活中不可缺少的工具，汽车工业已成为许多工业发达国家的支柱产业。汽车工业是衡量一个国家工业水平的重要标志，在国民经济中占有重要地位，已被只要工业发达国家和新型工业国家列为国民经济支柱产业。中国汽车工业自1953年起步以来，经过50多年的发展，现已成为汽车生产大国，被国际制造商组织列为世界十大汽车生产国之一。汽车引擎盖的生产是汽车制造的一个重要生产过程。在板材冲压成形技术中，以汽车覆盖件为代表的大型薄板零件的冲压成形技术已发展成为一个很重要的组成部分。

汽车覆盖件是汽车车身的重要组成零件，分为外覆盖件和内覆盖件。外覆盖件指的是汽车车身外部的裸露件，这种零件的特点是涂装后不能再添加其他的装饰层。因此，对于外覆盖件的表面质量要求很高。

采用有限元法的数值模拟研究板料成形问题始于20世纪70年代。1971年，日本学者Yamada首先将弹塑性有限元方法引入到板料成形模拟中，分析了圆筒形的拉伸问题。同时Hibbitt在Hill有限变形理论基础上采用拉格朗日描述，建立了大变形弹塑性有限元理论。在国外，早在90年代以前板料成形有限元数值模拟技术已经成为汽车生产厂家和模具生产制造公司用来提高产品核心竞争力的必备技术。

第一章 引擎盖的特点

1.1表面质量

引擎盖表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此引擎盖表面不允许有波纹、折皱、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美观的缺陷。引擎盖上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过度均匀。总之引擎盖不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。

1.2制造材料

采用橡胶发泡棉和铝箔材料制造而成，在降低发动机噪音的时候，能够同时隔离由于发动机工作时产生的热量，有效保护引擎盖表面上的漆面，防止老化。

1.3作用

1、空气导流。对于在空气中高速运动物体，气流在运动物体周边产生的空气阻力和扰流会直接影响运动轨迹和运动速度，通过引擎盖外形可有效调整空气相对汽车运动时的流动方向和对车产生的阻碍力作用，减小气流对车得影响。通过导流，空气阻力可分解成有益力，力高前轮轮胎对地的力量，有利于车的行驶稳定。流线型引擎盖外观基本是依照这个原理设计的。

2、保护发动机及周边管线配件等。引擎盖下，都是汽车重要的组成部分，包括发动机、电路、油路、刹车系统以及传动系统等等。对车辆至关重要。通过提高引擎盖强度和构造，可充分防止冲击、腐蚀、雨水、及电干扰等不利影响，充分保护车辆的正常工作。

3、美观。车辆外观设计是车辆价值的一个直观体现，引擎盖作为整体外观的一个重要组成部分，有着至关重要的作用，赏心悦目，体现整体汽车的概念。

4 、辅助驾驶视觉。驾驶员在驾驶汽车过程中，前方视线和自然光的反射对驾驶员正确判断路面和前方状况至关重要，通过引擎盖的外形可有效调整反射光线方向和形式，从而降低光线对驾驶员的影响。

5 、防止意外。引擎工作在高温高压易燃环境下，存在由于过热或者是原件意外损坏而发生爆炸或者是燃烧、泄露等事故，引擎盖可有效阻挡因爆炸引起的伤害，起到防护盾作用。有效阻隔空气和阻止火焰的蔓延，降低燃烧风险和损失。

6、特殊用途平台。特种车辆中，有利用高强度引擎盖作为工作平台，起到支撑作用。

第2章 引擎盖结构及其简化模型

2.1研究对象

研究对象是现代轿车普遍采用的引擎盖，本次研究选取的上海大众帕萨特2003款轿车（见图1.1）的引擎盖作为研究对象，来进行简化研究。简化的引擎盖模型是一种假设，对这一假设进行基于ANSYS的有限元分析，检验该车门结构设计的合理性、可靠性以及是否满足各项技术性能的要求，为引擎盖的设计和优化提供思路和参考依据。

图1.1

2.2 简化原则和步骤

原则：

(1)尽量减小建模的复杂度； (2)尽量不引起结构的刚度改变。 步骤：

(1)将对于结构刚度影响较小的附件除去，减少的重量用施加的力补上。 (2)简化复杂结构。

第3章 在PROE中建立引擎盖三维模型

本次研究选取的是上海大众帕萨特2003款，经实际测量长为144cm，宽100cm，引擎盖中心顶点到左右圆弧边长度为74cm，选取厚度为1cm。引擎盖的整体弯度可看成圆弧形状，半径为r=373.79cm。

打开proe软件，进行拉伸1操作，按照实际测量尺寸画弧面进行草绘，再进行拉伸，如图3.1

图3.1

进行拉伸2和拉伸3操作，按照实际车体引擎盖的形状，对拉伸1进行拉伸操作，将拉伸1进行切割，切割2次，得出引擎盖的大体形状。见图3.2、图3.3、图3.4和图3.5。