畢業(yè)論文---某汽車油門踏板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)</p><p>　　指導(dǎo)者： </p><p>　　(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))</p><p>　　評(píng)閱者： </p><p>　　(姓 名)

2、 (專業(yè)技術(shù)職務(wù))</p><p>　　2012 年 5 月</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要</p><p><b>　　目 次</b></p><p><b>　　1引言1</b>

3、</p><p><b>　　1.1課題背景1</b></p><p>　　1.2汽車輕量化技術(shù)1</p><p>　　1.3研究的目的和意義4</p><p>　　1.4研究的主要內(nèi)容5</p><p>　　2 油門踏板概述6</p><p>　　2.1油門踏板

4、介紹6</p><p>　　2.2油門踏板的發(fā)展7</p><p>　　3建模軟件和有限元軟件介紹8</p><p>　　3.1 CATIA軟件8</p><p>　　3.2 CATIA V5版本的特點(diǎn)9</p><p>　　3.3有限元技術(shù)及軟件介紹10</p><p>　　4油門

5、踏板機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1對(duì)標(biāo)車簡(jiǎn)介14</p><p>　　4.2油門踏板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p><p>　　5 強(qiáng)度分析與校核22</p><p>　　5.1強(qiáng)度分析22</p><p>　　5.2強(qiáng)度校核38</p><p><b>　　結(jié) 論4

6、0</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)43</p><p><b>　　1引言</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)，汽車己成為

7、日常生活中不可缺少的一種工具，在發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車的普及已到了很高的程度。以美國(guó)為例，每個(gè)家庭平均擁有各種汽車2～3輛。我國(guó)的汽車人均擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平，正是由于中國(guó)巨大的市場(chǎng)和汽車工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨人推動(dòng)作用，汽車工業(yè)已被國(guó)家確定為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家扶持和重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)通過(guò)合資引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，縮短了與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，并正從引進(jìn)技術(shù)逐步向自主開(kāi)發(fā)過(guò)渡。經(jīng)過(guò)幾十年的風(fēng)雨歷程，中國(guó)汽車工業(yè)已形成一個(gè)比較完

8、整的工業(yè)體系。但是在整車開(kāi)發(fā)，整車性能測(cè)試等領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)水平與國(guó)際汽車工業(yè)的先進(jìn)水平相比，尚有很大差距。</p><p>　　隨著汽車快速的普及，越來(lái)越多的汽車進(jìn)入普通大眾的日常消費(fèi)中，汽車也逐漸追求更加舒適、安全、環(huán)保的性能，這樣與之對(duì)應(yīng)的是，汽車上出現(xiàn)越來(lái)越多的裝備，像空調(diào)、安全氣囊等設(shè)備都成為普通車的必備，這樣帶來(lái)的后果是汽車的整車總重量也相應(yīng)的增加。為了實(shí)現(xiàn)汽車減重的目地，研究人員在成本和現(xiàn)有技術(shù)條件允許的

9、范圍內(nèi)，圍繞汽車的整個(gè)設(shè)計(jì)和制造周期，通過(guò)多種途徑，包括改善現(xiàn)有材料和工藝，使用新材料、新結(jié)構(gòu)等去實(shí)現(xiàn)車型的輕量化設(shè)計(jì)。</p><p>　　在輕量化設(shè)計(jì)的大趨勢(shì)下，為實(shí)現(xiàn)成本及工藝上的優(yōu)化，針對(duì)以上問(wèn)題，本課題主要研究?jī)?nèi)容是以某乘用車為對(duì)標(biāo)車，以設(shè)計(jì)成本和結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化的油門踏板結(jié)構(gòu)，并利用有限元仿真的方法，對(duì)油門踏板機(jī)構(gòu)靜態(tài)應(yīng)力特性展開(kāi)分析和研究。</p><p>　　1.2汽車輕量化技

10、術(shù)</p><p>　　1.2.1輕量化概述</p><p>　　汽車輕量化主要指導(dǎo)思想：在確保穩(wěn)定提升性能的基礎(chǔ)上，節(jié)能化設(shè)計(jì)各總成零部件，持續(xù)優(yōu)化車型。 </p><p>　　汽車的輕量化，就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整車質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實(shí)驗(yàn)證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—

11、8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。</p><p>　　汽車輕量化的主要途徑是： </p><p>　　①汽車主流規(guī)格車型持續(xù)優(yōu)化，規(guī)格主參數(shù)尺寸保留的前提下，提升整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低耗材用量； </p><p>　　②采用輕質(zhì)

12、材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料等； </p><p>　　③采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如采用有限元分析、局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)等； </p><p>　　④采用承載式車身，減薄車身板料厚度等。 </p><p>　　其中，當(dāng)前的主要汽車輕量化措施主要是采用輕質(zhì)材料。</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀</p>

13、;<p>　　自上世紀(jì)70年代開(kāi)始，隨著全世界范圍石油危機(jī)的爆發(fā)，也隨著汽車設(shè)計(jì)、制造工藝技術(shù)及汽車材料技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始逐漸重視汽車輕量化技術(shù)的研究，并逐步應(yīng)用在汽車產(chǎn)品上，汽車的總重開(kāi)始出現(xiàn)逐年減少的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)中型汽車的平均整車總重量，從上世紀(jì)80年代初的大約1520kg逐步下降到90年代末的大約1230kg。到上世紀(jì)末本世紀(jì)初期，百公里油耗僅僅3L的汽車開(kāi)始出現(xiàn)在了汽車生產(chǎn)制造強(qiáng)國(guó)，而且汽車總重量都控制在8

14、00kg左右。如德國(guó)大眾在1998年推出的路波3L TDI，汽車總質(zhì)量只有800kg。奧迪公司推出的全鋁轎車Audi A2，汽車總質(zhì)量只有895-990kg。商用車系列產(chǎn)品中，汽車輕量化技術(shù)也開(kāi)始得到了大量的應(yīng)用，比如意大利依維柯商用車，2004年其駕駛室的質(zhì)量已降為960kg。</p><p>　　我國(guó)汽車輕量化技術(shù)發(fā)展起步雖然較晚，但是近年來(lái)，也取得了不少成果，尤其是在國(guó)家“九五”和“十五”期間，一批批汽車新

15、材料項(xiàng)目大大促進(jìn)了我國(guó)汽車輕量化技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。“九五”期間，鑄件生產(chǎn)成套工藝技術(shù)和鋁合金材料技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)出了多種可以使用在汽車上的鑄造合金和高性能軸瓦材料；半固態(tài)成型、快速凝固成型等先進(jìn)成型技術(shù)的研究與應(yīng)用也取得了突破；耐熱鋁合金、鋁基復(fù)合材料等新型汽車用材料的研究也取得了較大的進(jìn)展。鋁合金鑄造生產(chǎn)線也開(kāi)始出現(xiàn)在一汽等幾大汽車生產(chǎn)廠家；國(guó)內(nèi)的大學(xué)及研究所也開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)的研究，如湖南大學(xué)開(kāi)始開(kāi)展汽車大型鋁合金結(jié)構(gòu)件整體鑄造

16、成形技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的研究；鋁合金板材的成形性研究也在重慶汽車研究所、西南大學(xué)、東北大學(xué)和一汽開(kāi)始開(kāi)展?！笆濉逼趩?wèn)，鎂合金材料的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)被列為我國(guó)材料領(lǐng)域的重點(diǎn)項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)的大型汽車生產(chǎn)廠家如一汽、東風(fēng)及長(zhǎng)安等建立了壓鑄鎂合金生產(chǎn)線；重慶汽研所則在鎂合金材料零件的性能測(cè)試、疲勞試驗(yàn)及計(jì)算機(jī)仿真等方面開(kāi)展了大量的研究工作；國(guó)內(nèi)高校如上海交大、湖南大學(xué)及重慶大學(xué)等就鎂合金材料的強(qiáng)韌化、阻燃性和抗高溫蠕變性等開(kāi)展了較深入的研究。</p&

17、gt;<p>　　在輕量化材料研究取得累累碩果的同時(shí)，國(guó)內(nèi)在汽車輕量化的零件結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面也取得了大的進(jìn)步，改變了原來(lái)的單純依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行零件輕量化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，逐步發(fā)展到利用有限元技術(shù)等新的設(shè)計(jì)方一法上。如湖南大學(xué)與上汽通用五菱合作開(kāi)發(fā)的薄板沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)理論的課題，取得了較高的研究與應(yīng)用成果，獲得了國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；北航利用有限元技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，對(duì)客車結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析，實(shí)現(xiàn)了客車輕量化設(shè)計(jì)。<

18、/p><p>　　1.2.3塑料在輕量化技術(shù)中的應(yīng)用</p><p>　　塑料在汽車行業(yè)的應(yīng)用前景同樣看好。目前世界上不少轎車的塑料用量已經(jīng)超過(guò)120千克/輛，個(gè)別車型還要高，德國(guó)奔馳高級(jí)轎車的塑料使用量已經(jīng)達(dá)到150千克/輛。國(guó)內(nèi)一些轎車的塑料用量也已經(jīng)達(dá)到90千克/輛?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著汽車輕量化進(jìn)程的加速，塑料在汽車中的應(yīng)用將更加廣泛。汽車輕量化使塑料作為原材料在汽車零部件領(lǐng)域被廣泛采用，從

19、內(nèi)裝件到外裝件以及結(jié)構(gòu)件，塑料制件的身影隨處可見(jiàn)。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已將汽車用塑料量的多少，作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的一個(gè)重要標(biāo)志從現(xiàn)代汽車使用的材料看，無(wú)論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，還是功能與結(jié)構(gòu)件，到處都可以看到塑料制件的身影。 </p><p>　　汽車輕量化“相中”塑料汽車工業(yè)的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展密不可分。近年來(lái)汽車輕量化成為降低汽車排放、提高燃燒效率的有效措施，也是汽車材料發(fā)展的主要方向，它使塑料在汽車中的

20、用量迅速上升。目前發(fā)達(dá)國(guó)家已將汽車用塑料量的多少作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的一個(gè)重要標(biāo)志。 </p><p>　　統(tǒng)計(jì)顯示，汽車一般部件重量每減輕1%，可節(jié)油1%；運(yùn)動(dòng)部件每減輕1%，可節(jié)油2%。國(guó)外汽車自身質(zhì)量同過(guò)去相比，已減輕20%—26%。預(yù)計(jì)在未來(lái)的10年內(nèi)，轎車自身的重量還將繼續(xù)減輕20%。而塑料等輕量化材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，在汽車的輕量化過(guò)程中發(fā)揮著重大作用。 </p><p>　

21、　汽車材料應(yīng)用塑料的最大優(yōu)勢(shì)是減輕車體的重量。一般塑料的比重在0.9—1.5，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比重也不會(huì)超過(guò)2.0，而金屬材料的比重，A3鋼為7.6，黃銅為8.4，鋁為2.7。這就使得塑料材料成為汽車輕量化的首選用材。從現(xiàn)代汽車使用的材料看，無(wú)論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，還是功能與結(jié)構(gòu)件，到處都可以看到塑料制件的影子。外裝飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是“以塑代鋼”，減輕汽車自重，主要部件有保險(xiǎn)杠、擋泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等；內(nèi)裝飾件的主要部件有儀表板、車

22、門內(nèi)板、副儀表板、雜物箱蓋、坐椅、后護(hù)板等；功能與結(jié)構(gòu)件主要有油箱、散熱器水室、空氣過(guò)濾器罩、風(fēng)扇葉片等。 </p><p>　　汽車輕量化，使包括聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、熱固性復(fù)合材料、ABS、尼龍和聚乙烯等在內(nèi)的塑材市場(chǎng)得以迅速放大。近兩年，車用塑料的最大品種--聚丙烯，每年以2.2%—2.8%的速度加快增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2020年，發(fā)達(dá)國(guó)家汽車平均用塑料量將達(dá)到500千克/輛以上。 </p>&l

23、t;p>　　目前國(guó)外汽車的內(nèi)飾件已基本實(shí)現(xiàn)塑料化，塑料在汽車中的應(yīng)用范圍正在由內(nèi)裝件向外裝件、車身和結(jié)構(gòu)件擴(kuò)展。今后的重點(diǎn)發(fā)展方向是開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)件、外裝件用的增強(qiáng)塑料復(fù)合材料、高性能樹(shù)脂材料與塑料，并對(duì)材料的可回收性予以高度關(guān)注。統(tǒng)計(jì)顯示，全世界平均每輛汽車的塑料用量在2000年就已達(dá)105千克，約占汽車總重量的8%—12%。而發(fā)達(dá)國(guó)家汽車的單車塑料平均使用量為120千克，占汽車總重量的12%—20%。如奧迪A2型轎車，塑料件總重量已

24、達(dá)220千克，占總用材的24.6%。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家車用塑料已占塑料總消耗量的7%—8%，預(yù)計(jì)不久將達(dá)到10%—11%。 </p><p>　　對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，塑料在汽車行業(yè)的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段。目前，塑料等非金屬材料在國(guó)產(chǎn)車上的應(yīng)用狀況還比不上進(jìn)口車。在歐洲，車用塑料的重量占汽車自重的20%，平均每輛德國(guó)車使用塑料近300千克，占汽車總重量的22%。與國(guó)外相比，國(guó)產(chǎn)車的非金屬材料用量仍然偏少。國(guó)產(chǎn)車的單車塑料平均使

25、用量為78千克，塑料用量?jī)H占汽車自重的5%—10%。</p><p>　　1.3研究的目的和意義</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)技術(shù)水平比較落后，產(chǎn)品問(wèn)題較多，要做出好的產(chǎn)品還需要時(shí)間，因此，近兩年內(nèi)，國(guó)內(nèi)汽車電子油門踏板還將以國(guó)外產(chǎn)品為主。為了打破國(guó)外產(chǎn)品的壟斷地位，盡快研制出性能穩(wěn)定的國(guó)產(chǎn)電子油門踏板，需要對(duì)油門踏板的材料和結(jié)構(gòu)提出更高的要求，這就要求對(duì)油門踏板的強(qiáng)度進(jìn)行精確地模擬和預(yù)測(cè)

26、。</p><p>　　隨著電子控制系統(tǒng)的普及，電子油門已經(jīng)成為了汽車的標(biāo)準(zhǔn)配件之一。相比傳統(tǒng)拉線油門，電子油門通過(guò)ECU控制節(jié)氣門開(kāi)度，在車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和主動(dòng)安全控制上有著無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。因此，這對(duì)于油門踏板的強(qiáng)度、剛度、耐久性都有嚴(yán)格的要求，以便能精確地控制進(jìn)氣量，并延長(zhǎng)踏板的使用壽命。工程師在缺乏設(shè)計(jì)依據(jù)的情況下，往往需要經(jīng)歷設(shè)計(jì)，試驗(yàn)，修改，再試驗(yàn)的反復(fù)過(guò)程來(lái)完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)。借助有限元計(jì)

27、算，能夠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)早期對(duì)踏板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)，減少試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開(kāi)發(fā)周期。</p><p>　　本課題的意義在于，在輕量化設(shè)計(jì)的概念指導(dǎo)下，在油門踏板機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零件材料選擇上較傳統(tǒng)油門踏板機(jī)構(gòu)有了較大改善優(yōu)化，并利用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)乘用車油門踏板失效現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，揭示油門踏板真實(shí)的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，研究油門踏板對(duì)加速中應(yīng)力分布的影響，為以后對(duì)油門踏板機(jī)構(gòu)局部應(yīng)力集中情況的理論研究提供參考數(shù)據(jù)

28、，對(duì)實(shí)際工程具有一定的指導(dǎo)意義。</p><p>　　1.4研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題受企業(yè)委托，以長(zhǎng)城炫麗為對(duì)標(biāo)車，設(shè)計(jì)油門踏板機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式，完成其空間布置及在不同工況下的CAE分析報(bào)告。</p><p>　　本文從輕量化的各個(gè)實(shí)施途徑出發(fā)，涵蓋油門踏板總體尺寸優(yōu)化、零件形狀優(yōu)化、材料類型及零件規(guī)格型號(hào)優(yōu)化選等輕量化工藝中多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用等方面

29、，對(duì)油門踏板進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合有限元技術(shù)，對(duì)不同工況油門踏板機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分布情況進(jìn)行了綜合分析。</p><p><b>　　研究的主要內(nèi)容：</b></p><p>　　根據(jù)油門踏板空間位置，布置油門踏板機(jī)構(gòu)。</p><p>　　設(shè)計(jì)油門踏板，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化處理，并滿足相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，利用CATIA軟件進(jìn)行油門踏板的三維幾何

30、建模，提交油門踏板機(jī)構(gòu)裝配圖。</p><p>　　運(yùn)用有限元技術(shù)對(duì)油門踏板在不同工況下的應(yīng)力應(yīng)變分布情況進(jìn)行綜合分析，并提交相應(yīng)的CAE分析報(bào)告。</p><p><b>　　2 油門踏板概述</b></p><p><b>　　2.1油門踏板介紹</b></p><p>　　油門踏板又稱加速踏板

31、，主要作用是控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開(kāi)度，從而控制車速。另外在自動(dòng)擋汽車中加速踏板不僅用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門，還用于將駕駛員意圖傳遞給變速器控制器。</p><p>　　油門踏板和節(jié)氣門直接相連，改變油門踏板可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開(kāi)度，從而改變進(jìn)氣量。因此駕駛員通過(guò)加速踏板可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。在傳統(tǒng)節(jié)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)中，節(jié)氣門開(kāi)度僅僅由油門踏板控制。而在電子節(jié)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU（電子控制單元）可以根據(jù)油門踏板開(kāi)度和

32、其他一些信號(hào)來(lái)綜合控制節(jié)氣門開(kāi)度。也就是說(shuō)，在目前的電子節(jié)氣門中，節(jié)氣門開(kāi)度并不僅僅由油門踏板開(kāi)度決定，ECU還會(huì)考慮其他因素進(jìn)行一些修正，以優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況。 </p><p>　　在自動(dòng)擋轎車中油門踏板還有另一個(gè)作用，就是把駕駛員的控制意圖傳遞給自動(dòng)變速器的控制器。液力變矩器式自動(dòng)變速器是有檔位的，只是換擋不由駕駛員操作，而是由變速器控制器根據(jù)加速踏板開(kāi)度、車速等決定。因此油門踏板起到了把駕駛員意圖傳遞給控

33、制器的作用。比如，駕駛員猛踩油門踏板，控制器會(huì)判斷駕駛員想急加速，會(huì)控制自動(dòng)變速器升檔，甚至還可以控制自動(dòng)變速器先降擋再升擋（模擬降擋加速）。</p><p>　　2.2油門踏板的發(fā)展</p><p>　　加速踏板也就是我們常說(shuō)的油門，傳統(tǒng)拉線油門是通過(guò)鋼絲一端與油門踏板相連另一端與節(jié)氣門相連，它的傳輸比例是1：1的，也就是說(shuō)我們用腳踩多少，節(jié)氣門的打開(kāi)角度就是多少，但是在很多情況下，節(jié)氣

34、閥并不應(yīng)該打開(kāi)這么大的角度，所以此時(shí)節(jié)氣閥打開(kāi)的角度并不一定是最科學(xué)的，這種方式雖然很直接但它的控制精度很差。而電子油門它是通過(guò)電纜或線束來(lái)控制節(jié)氣門的開(kāi)度，從表面看是用電纜取代了傳統(tǒng)的油門拉線，但實(shí)質(zhì)上不僅僅是簡(jiǎn)單的改變連接方式，而是能對(duì)整個(gè)車輛的動(dòng)力輸出實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。</p><p>　　3建模軟件和有限元軟件介紹</p><p>　　3.1 CATIA軟件</p>

35、<p>　　CATIA是法國(guó)Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，居世界CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子\電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，其特有的DMU電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力的提高。其產(chǎn)品以幻影2000和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的

36、大、中、小型企業(yè)需要。包括從大型的波音747飛機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。在世界上有超過(guò)13,000的用戶選擇了CATIA。CATIA 源于航空航天業(yè)，但其強(qiáng)大的功能以得到各行業(yè)的認(rèn)可，在歐洲汽車業(yè)，已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。CATIA 的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等一大批知名企業(yè)。其用戶群體在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位。波音飛機(jī)公司使用CATIA完成了整個(gè)波音777的電子裝配，創(chuàng)造了業(yè)界的一個(gè)

37、奇跡，從而也確定了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。</p><p>　　CATIA是英文Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的縮寫(xiě)。 是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。在70年代Dassault Aviation 成為了第一個(gè)用戶，CATIA 也應(yīng)運(yùn)而生。從1982年到1988年，CATIA 相繼發(fā)布

38、了1版本、2版本、3版本，并于1993年發(fā)布了功能強(qiáng)大的4版本，現(xiàn)在的CATIA 軟件分為V4版本和 V5版本兩個(gè)系列。V4版本應(yīng)用于UNIX 平臺(tái)，V5版本（見(jiàn)圖3.1）應(yīng)用于UNIX和Windows 兩種平臺(tái)。V5版本的開(kāi)發(fā)開(kāi)始于1994年。為了使軟件能夠易學(xué)易用，Dassault System 于94年開(kāi)始重新開(kāi)發(fā)全新的CATIA V5版本，新的V5版本界面更加友好，功能也日趨強(qiáng)大，并且開(kāi)創(chuàng)了CAD/CAE/CAM 軟件的一種全新

39、風(fēng)格。</p><p>　　圖3.1 CATIA軟件零件設(shè)計(jì)界面</p><p>　　3.2 CATIA V5版本的特點(diǎn)</p><p>　　CATIA V5版本是IBM和達(dá)索系統(tǒng)公司長(zhǎng)期以來(lái)在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過(guò)程中不斷探索的結(jié)晶。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個(gè)針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程的工作環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境

40、中，可以對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程包括概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個(gè)生命周期中的使用和維護(hù)。CATIA V5版本具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.重新構(gòu)造的新一代體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　為確保CATIA產(chǎn)品系列的發(fā)展，CATIA V5新的體系結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，采用了新一代的技

41、術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，可快速地適應(yīng)企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，使客戶具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　2.支持不同應(yīng)用層次的可擴(kuò)充性</p><p>　　CATIA V5對(duì)于開(kāi)發(fā)過(guò)程、功能和硬件平臺(tái)可以進(jìn)行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)鏈中的每個(gè)專業(yè)成員配置最合理的解決方案。允許任意配置的解決方案可滿足從最小的供貨商到最大的跨國(guó)公司的需要。</p><p>　　3.與NT和UNI

42、X硬件平臺(tái)的獨(dú)立性</p><p>　　CATIAV5是在Windows NT平臺(tái)和UNIX平臺(tái)上開(kāi)發(fā)完成的，并在所有所支持的硬件平臺(tái)上具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、功能、版本發(fā)放日期、操作環(huán)境和應(yīng)用支持。CATIA V5在Windows平臺(tái)的應(yīng)用可使設(shè)計(jì)師更加簡(jiǎn)便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而UNIX平臺(tái)上NT風(fēng)格的用戶界面，可使用戶在UNIX平臺(tái)上高效地處理復(fù)雜的工作。</p><p>　　4.專用知

43、識(shí)的捕捉和重復(fù)使用</p><p>　　CATIA V5結(jié)合了顯式知識(shí)規(guī)則的優(yōu)點(diǎn)，可在設(shè)計(jì)過(guò)程中交互式捕捉設(shè)計(jì)意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化。隱式的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)變成了顯式的專用知識(shí)，提高了設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度，降低了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。</p><p>　　5.給現(xiàn)存客戶平穩(wěn)升級(jí)</p><p>　　CATIA V4和V5具有兼容性，兩個(gè)系統(tǒng)可并行使用。對(duì)于現(xiàn)有的CATIA V4用

44、戶，V5年引領(lǐng)他們邁向NT世界。對(duì)于新的 CATIA V5客戶，可充分利用CATIA V4成熟的后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)品，組成一個(gè)完整的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。</p><p>　　3.3有限元技術(shù)及軟件介紹</p><p>　　有限元法初創(chuàng)于20世紀(jì)中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展，在計(jì)算力學(xué)和計(jì)算工程領(lǐng)域里，有限元法己成為最有效的計(jì)算方法，它幾乎可以解決所有連續(xù)介質(zhì)和場(chǎng)的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，以及一

45、大批有限元輔助軟件被不斷推出，有限元法已成為結(jié)構(gòu)分析中最為成功的方法，被研究機(jī)構(gòu)和人員廣泛使用，它強(qiáng)大的解決大型科學(xué)和工程問(wèn)題的能力，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。有限元法(FEM：Finite Element Method)是將連續(xù)體離散為有限個(gè)單元然后再將它們集合而成，這些單元之間通過(guò)有限的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，亦即用有限個(gè)單元的集合來(lái)代替原來(lái)具有無(wú)限個(gè)自由度的連續(xù)體。由于有限單元法可以對(duì)連續(xù)體自由的分割，節(jié)點(diǎn)的數(shù)量也可以控制，它可適用于任意

46、復(fù)雜的幾何形狀和不同的邊界條件，應(yīng)用范圍較廣。單元的類型多種多樣，例如線、面和實(shí)體或稱為一維、二維和三維等單元。單元的邊界由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分割，單元之間通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接，并承受一定的載荷，這樣就組成了有限單元集合體。此外，通過(guò)設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)單的位移函數(shù)來(lái)對(duì)每一單元進(jìn)行控制，近似模擬其位移分布規(guī)律，最后利用虛功位移原理對(duì)每個(gè)單元的平衡方程求解，即是建立了單元節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系。最后</p><p>　　3.3.1 大型有

47、限元軟件ABAQUS</p><p>　　非線性力學(xué)問(wèn)題(材料、幾何和接觸)是力學(xué)發(fā)展的前沿課題，非線性有限元是計(jì)算固體力學(xué)的組成部分，是基于仿真的工程與科學(xué)的重要方法之一?；诜蔷€性力學(xué)理論和計(jì)算固體力學(xué)而發(fā)展的ABAQUS有限元軟件是數(shù)值仿真的重要工具之一，被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元分析軟件，特別是在非線性分析領(lǐng)域，其技術(shù)和特點(diǎn)更是獨(dú)樹(shù)一幟，它融結(jié)構(gòu)、傳熱學(xué)、流體、聲學(xué)、以及熱固耦合、流固耦合、熱電耦合、

48、聲固耦合于一體，可以分析復(fù)雜的同體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問(wèn)題和模擬高度非線性問(wèn)題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學(xué)和多物理場(chǎng)分析，同時(shí)可以做系統(tǒng)級(jí)的分析研究，這一特點(diǎn)相對(duì)于其它的分析軟件來(lái)說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的。由于ABAQUS優(yōu)秀的分析能力和模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性使得ABAQUS被廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)和研究設(shè)計(jì)中。</p><p>　　3.3.2 ABAQUS分析處理步驟</p

49、><p>　　ABAQUS有兩個(gè)主求解器模塊：ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit（見(jiàn)圖3.2）。ABAQUS還包含一個(gè)全面支持求解器的圖形用戶界面，即人機(jī)交互前后處理模塊：ABAQUS/CAE(Complete ABAQUS Environment)。ABAQUS對(duì)某些特殊問(wèn)題還提供了專用模塊來(lái)加以解決。它也包含兩個(gè)交互作用的圖形模塊——ABAQUS/Pre(前處理模塊)和ABAQUS/P

50、ost(后處理模塊)，它們提供了ABAQUS圖形界面的交互作用工具，它還包含其它如ABAQUS/CAE、ABAQUS/Design等模塊。同所有的有限元計(jì)算軟件一樣，一個(gè)完整的ABAQUS分析包括三個(gè)基本步驟：前處理(pre-processing)、模擬分析計(jì)算(simulation)、后處理(post-processing)。</p><p>　　圖3.2 ABAQUS軟件界面</p><p

51、>　　（1）前處理(ABAQUS/Pre)</p><p>　　在這個(gè)步驟中必須確定計(jì)算模型和生成一個(gè)ABAQUS輸入文件。計(jì)算模型包括以下幾個(gè)部分：一個(gè)經(jīng)過(guò)離散化的連續(xù)體結(jié)構(gòu)、單元?jiǎng)澐旨捌湫再|(zhì)、材料參數(shù)、荷載及和邊界條件、有限元分析的種類和輸出變量的要求。在前處理過(guò)程中，材料的特性被分配到結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型上，同時(shí)施加荷載和邊界條件。</p><p>　?。?）模擬計(jì)算(ABAQUS/

52、Standard或ABAQUS/Explicit)</p><p>　　此模塊是一個(gè)通用分析模塊，它能夠求解領(lǐng)域廣泛的線性和非線性問(wèn)題，包括靜力、動(dòng)力、熱、電磁、聲，以及復(fù)雜的非線性、物理場(chǎng)耦合分析等。ABAQUS/Explicit可以進(jìn)行顯式動(dòng)態(tài)分析，適用于求解非線性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題和準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題，特別是模擬短暫、瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)問(wèn)題，如跌落、爆炸、沖擊等。模擬計(jì)算階段，使用ABAQUS/Standard或ABAQUS/Ex

53、plicit求解輸入文件中所定義的數(shù)值模型，通常以后臺(tái)方式在內(nèi)存中運(yùn)行，算例的分析結(jié)果(包括位移和應(yīng)力)保存在二進(jìn)制文件中，以便于后處理。</p><p>　?。?）后處理(ABAQUS/Post)</p><p>　　后處理不僅可以以文本的格式輸出變形前后的應(yīng)力、應(yīng)變、載荷幅度等數(shù)據(jù)，還可將數(shù)據(jù)文件的表格形式轉(zhuǎn)換為不同方式顯式的圖形，包括繪制變形圖形、等值線圖形、動(dòng)畫(huà)和X．Y圖形。從分析

54、的類型來(lái)將來(lái)講，ABAQUS/Standard提供了大量的時(shí)域和頻域分析的程序。這些程序分為兩類：一類是通用分析(General Analysis)，其響應(yīng)既可以是線性,也可以是非線性的；另一類是線性攝動(dòng)分析(LinearPerturbation)，由在某一特定的基準(zhǔn)狀態(tài)基礎(chǔ)上計(jì)算結(jié)構(gòu)的響應(yīng)給予一個(gè)通用的可能是非線性的基態(tài)計(jì)算出線性響應(yīng)。一次計(jì)算分析流程中可以包括多個(gè)分析步驟和多種分析類型。</p><p>　　

55、3.3.3 ABAQUS的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　ABAQUS被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件之一，它擁有眾多的單元模型、材料模型、分析過(guò)樣等。可以用來(lái)分析各種領(lǐng)域的問(wèn)題，如同體力學(xué)、巖土力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等等，特別是能夠駕馭非常龐人復(fù)雜的問(wèn)題和模擬高度非線性問(wèn)題，在所有的有限元軟件中獨(dú)占鰲頭。正是由于ABAQUS優(yōu)秀的分析能力和模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性使得它在各國(guó)的工業(yè)和研究中被廣泛地采用。ABAQUS具有如下優(yōu)點(diǎn)

56、：</p><p>　　（1）功能強(qiáng)大、使用方便ABAQUS是集結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)等于一體的大型通用有限元分析軟件，它為用戶提供了廣泛的分析功能，且使用起來(lái)十分簡(jiǎn)單。幾何模型的建立完全應(yīng)用了基于特征的參數(shù)化技術(shù)，為模型的隨意修改帶來(lái)了前所未有的方便與靈活，這是其他有限元系統(tǒng)難得的成功之處，也是ABAQUS前處理功能的最大優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　（2）良好的開(kāi)放性ABAQUS建立

57、了開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，提供了二次開(kāi)發(fā)的接口，利用其強(qiáng)大的分析求解平臺(tái)，可使困難的分析簡(jiǎn)單化，使復(fù)雜的過(guò)程層次化，設(shè)計(jì)人員可不再受工程數(shù)學(xué)解題技巧和計(jì)算機(jī)編程水平的限制，節(jié)省了大量的時(shí)間以避免重復(fù)性的編程工作，使工程分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)更快和更好，同時(shí)能使ABAQUS具備更多特殊的功能和更廣泛的適用性。</p><p>　　4油門踏板機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1對(duì)標(biāo)車簡(jiǎn)介&

58、lt;/b></p><p>　　本課題受企業(yè)委托進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)以長(zhǎng)城炫麗Cross CROSS 1.3L MT為對(duì)標(biāo)車(見(jiàn)圖4.1)。設(shè)計(jì)以輕量化為指導(dǎo)理念，在滿足強(qiáng)度要求及相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇上優(yōu)先考慮輕量化設(shè)計(jì)及輕量化材料。</p><p>　　長(zhǎng)城炫麗"FLORID，以產(chǎn)品特性特征命名，為緊湊型5門轎車，是長(zhǎng)城汽車自主研發(fā)面向全球、完全按照國(guó)

59、際一流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、試制試驗(yàn)、性能調(diào)校的家庭轎車。</p><p>　　炫麗搭載了長(zhǎng)城自主研發(fā)的GW413EF 1.3L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。</p><p>　　GW413EF發(fā)動(dòng)機(jī)在4200轉(zhuǎn)/分鐘和5200轉(zhuǎn)/分鐘的區(qū)間范圍內(nèi)可以達(dá)到115牛?米的最大扭矩輸出，擁有較好的持續(xù)加速性，最高時(shí)速可達(dá)每小時(shí)160公里以上。寬泛的扭矩輸出范圍和強(qiáng)大的扭矩輸出免去了頻繁換擋的麻煩。駕駛者可以停留在一

60、個(gè)合適的擋位，直路加速、制動(dòng)，輕松自如。</p><p>　　電子油門實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛的主動(dòng)控制，ECU精確判斷并發(fā)出指令可以讓節(jié)氣門以一定的速度打開(kāi)，從而有效的防止駕駛不當(dāng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的不利影響，起到保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用。與博世公司合作的電控噴油系統(tǒng)，ECU對(duì)每個(gè)噴油嘴的噴油量、噴油時(shí)刻進(jìn)行精確控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性達(dá)到最佳平衡。排氣處理經(jīng)過(guò)了兩極催化大大降低了一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏暮浚瑫r(shí)配

61、合EOBD系統(tǒng)的運(yùn)用使得炫麗的排放水平在同級(jí)車型中率先達(dá)到了歐Ⅳ環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，具備升級(jí)歐V的潛力。</p><p>　　炫麗將安全作為首要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用博世最先進(jìn)成熟8.0版ABS+EBD，并將主動(dòng)安全保護(hù)貫穿于全系列車型。車身采用上海寶鋼優(yōu)質(zhì)鋼材，車底、車頂、四門等都配有多處加強(qiáng)鋼梁，形成全方位立體式保護(hù)架構(gòu)的“籠”式安全車身。正面高強(qiáng)度前后防撞梁配合配合高塑性吸能式機(jī)艙結(jié)構(gòu)，在撞擊下形成良好的縱向潰縮，緩解沖擊

62、能量，減少碰撞損失。同級(jí)別小車中，炫麗是唯一采用國(guó)際知名品牌奧托立夫安全氣囊和電子預(yù)緊式安全帶的車型， 高靈敏度的電子觸發(fā)式安全氣囊，使得碰撞時(shí)能很好地保護(hù)車內(nèi)成員安全。</p><p>　　炫麗將液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用到操控系統(tǒng)中，精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向增強(qiáng)了整車控制的靈活性和穩(wěn)定性。在高速駕駛過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)發(fā)飄的狀況，與炫麗出色的懸架系統(tǒng)是密不可分的。前懸采用了標(biāo)準(zhǔn)的麥弗遜式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其下擺臂結(jié)構(gòu)為V型，具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性

63、強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，發(fā)生撞擊時(shí)安全性明顯優(yōu)于同類車型，加上螺旋彈簧組合，提高懸架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及緩沖力，帶來(lái)更強(qiáng)的操控感與舒適性。這種懸架結(jié)構(gòu)緊湊，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)（尤其是小型車發(fā)動(dòng)機(jī)）的合理布置，并能夠降低汽車重心。使得車輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)變化小，有良好的操縱穩(wěn)定性。這種經(jīng)久耐用的獨(dú)立懸架，具有很強(qiáng)的道路適應(yīng)能力。</p><p>　　后懸采用縱臂扭轉(zhuǎn)梁復(fù)合式懸架，匹配螺旋彈簧、減震器減震系統(tǒng)，具有靈敏的路面響應(yīng)與良好的側(cè)傾控

64、制，高質(zhì)量震動(dòng)過(guò)濾確保良好的乘坐舒適性。這種懸架結(jié)構(gòu)外形規(guī)整，導(dǎo)向組件少，可以省略橫向穩(wěn)定桿，獲得較大的尾部空間。行駛過(guò)程中后輪輪距、傾角不會(huì)發(fā)生變化，直線穩(wěn)定性好，后輪胎損耗小，維修養(yǎng)護(hù)成本低。由于這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在操控性與舒適性上優(yōu)勢(shì)明顯，因而寶來(lái)、帕薩特等中高級(jí)轎車均采用此類懸架。</p><p>　　長(zhǎng)城炫麗Cross CROSS 1.3L MT油門踏板空間布置圖如下：</p><p>

65、;　　4.2油門踏板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1機(jī)械設(shè)計(jì)介紹</p><p>　　機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)分為開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)三種類型：</p><p>　　1、開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)　應(yīng)用成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計(jì)過(guò)去沒(méi)有過(guò)的新型機(jī)械。 </p><p>　　2、適應(yīng)性設(shè)計(jì)　根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)

66、計(jì)更新，以提高其性能、降低其制造成本或減少其運(yùn)用費(fèi)用。 </p><p>　　3、變型設(shè)計(jì)　為適應(yīng)新的需要對(duì)已有的機(jī)械作部分的修改或增刪而發(fā)展出不同于標(biāo)準(zhǔn)型的變型產(chǎn)品。</p><p>　　本課題屬于變型設(shè)計(jì)。</p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)的程序大致可分為計(jì)劃、原理方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)以及與設(shè)計(jì)密切相關(guān)的試制、生產(chǎn)、銷售等步驟。本課題設(shè)計(jì)步驟的

67、大致內(nèi)容和目標(biāo)如下：</p><p>　　圖4.3 機(jī)械設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　4.2.2油門踏板設(shè)計(jì)要求</p><p>　　目前，汽車電子油門踏板已在許多汽車中配置了。因?yàn)樗鄬?duì)于機(jī)械式的油門踏板具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)：高可靠性、高精度和隨意的結(jié)構(gòu)外形。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以確定連桿的具體幾何尺寸。由于連桿的設(shè)計(jì)主要依賴于客戶要求，可以從兩方面來(lái)描述。</p>

68、;<p>　　裝配空間要求。每個(gè)主機(jī)廠都有自己本身的設(shè)計(jì)理念，從而產(chǎn)生了裝配空間的限制也各不一樣。對(duì)于汽車電子油門踏板來(lái)說(shuō)，主要以下幾個(gè)方面裝配空間的限制：腳空間的限制、地板的限制、汽車側(cè)壁的限制和剎車系統(tǒng)的限制等等。裝配空間的沖突必須加以避免。</p><p>　　機(jī)械性能要求。出于安全性方面的考慮，連桿的強(qiáng)度必須符合要求。每樣材料都具有本身的屬性：許用應(yīng)力和許用應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)力在某個(gè)特定的位置超過(guò)規(guī)

69、定的應(yīng)力值后，在該處出現(xiàn)裂紋等對(duì)安全不利因素的機(jī)會(huì)就會(huì)增加。也就是說(shuō)，該處的應(yīng)力不符合要求。</p><p>　　從客戶所提供的裝配空間、功能和強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，由于這些要求的差異性，從而導(dǎo)致了連桿幾何尺寸的多樣性。</p><p>　　4.2.3油門踏板設(shè)計(jì)方法</p><p>　　在本文中，首先根據(jù)對(duì)標(biāo)車油門踏板相應(yīng)結(jié)構(gòu)、零件材料及上級(jí)設(shè)計(jì)輸入文件設(shè)計(jì)油門踏

70、板的結(jié)構(gòu)，并選擇適當(dāng)?shù)牟牧弦詽M足設(shè)計(jì)要求，然后借助三維建模軟件CATIA繪制油門踏板的三維圖形，再采用通用非線性有限元軟件ABAQUS 求解油門踏板機(jī)構(gòu)在某一特定工況作用力作用下的強(qiáng)度問(wèn)題。</p><p>　　為了得到油門踏板機(jī)構(gòu)正確的應(yīng)力分布，尤其是應(yīng)力集中處的應(yīng)力，必須建立合理的有限元模型以及各部分正確的材料參數(shù)。這也是使用CATIA進(jìn)行三維建模的重大原因。利用CATIA繪制成的油門踏板機(jī)構(gòu)的三維模型，將其

71、簡(jiǎn)化后導(dǎo)入ABAQUS軟件，運(yùn)用ABAQUS軟件對(duì)油門踏板機(jī)構(gòu)進(jìn)行CAE分析。通過(guò)分析驗(yàn)證油門踏板機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零件材料選擇的合理性，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)油門踏板機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，最后得到優(yōu)化的機(jī)構(gòu)。</p><p>　　當(dāng)然這還只是一個(gè)初步的設(shè)計(jì)過(guò)程，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中，我們需要對(duì)油門踏板機(jī)構(gòu)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)、斷裂實(shí)驗(yàn)、振動(dòng)實(shí)驗(yàn)等等，使其結(jié)構(gòu)更加完善，更加安全和實(shí)用。</p><p>　　4.2.4油門

72、踏板設(shè)計(jì)流程</p><p>　　企業(yè)提供上級(jí)設(shè)計(jì)輸入文件如下：</p><p><b>　　邊界條件：</b></p><p>　　油門踏板機(jī)構(gòu)裝配體長(zhǎng)度方向最大不超過(guò)300mm，寬度不超過(guò)60mm，高度不超過(guò)150mm。</p><p>　　踏板連桿與底座有兩個(gè)接觸面，一個(gè)是油門連桿旋轉(zhuǎn)面與底座支撐面，另一個(gè)是連桿限

73、位處油門連桿與底座限位面，接觸類型為法相硬接觸，切向光滑接觸。</p><p>　　踏板底座三個(gè)螺栓處的全約束。另外，為了防止踏板連桿側(cè)移，需要在連接桿兩端加一個(gè)約束。</p><p>　　接口尺寸：踏板底座與車身由三個(gè)螺栓固定連接，底座長(zhǎng)度最大不超過(guò)140mm，寬度不超過(guò)50mm，高度不超過(guò)65mm。</p><p>　　輕量化要求：采用輕質(zhì)、高強(qiáng)度、廉價(jià)的非金屬

74、材料替代金屬材料，使質(zhì)量能夠下降30%。</p><p>　　強(qiáng)度要求：油門踏板要滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求：</p><p>　　1) 在600N 正向踩踏力作用下，電子油門踏板結(jié)構(gòu)必須不發(fā)生斷裂情況；</p><p>　　2) 在700N 正向踩踏力作用下，電子油門踏板結(jié)構(gòu)必須在削弱斷口處發(fā)生斷裂。</p><p>　　載荷工況：在踏板處施加600

75、N，分析連桿應(yīng)力分布情況。施加載荷位置：距離旋轉(zhuǎn)中心196.5mm距離，在腳踏板的中間位置，施加載荷以面載荷施加，面大小為φ3-φ5之間；在彈簧放置處施加載荷320N。載荷施加方式：在彈簧與油門連桿的接觸面（面積為18π mm2）。載荷工況示意圖如下：</p><p>　　圖4.4 載荷工況示意圖</p><p>　　由以上設(shè)計(jì)輸入，我們需要完成一系列的設(shè)計(jì)輸出：</p>&

76、lt;p>　　設(shè)計(jì)圖紙：根據(jù)油門踏板的設(shè)計(jì)輸入，同時(shí)參照廠家設(shè)計(jì)要求，用CATIA進(jìn)行油門踏板力學(xué)模型構(gòu)建。同時(shí)，對(duì)模型中不影響力學(xué)分析的部位或零件進(jìn)行簡(jiǎn)化，有利于模型的有限元分析，節(jié)約了分析時(shí)間，提高了效率。由此我們可以得到三維CATIA模型（如圖4.4），并且根據(jù)三維圖，可以導(dǎo)出我們所要的工程圖（裝配圖和零件圖）。</p><p>　　圖4.5 油門踏板CATIA模型</p><p&

77、gt;　　材料確定：如前所述，輕量化已經(jīng)成為目前汽車行業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)。輕量化工藝與結(jié)構(gòu)優(yōu)化、新型材料的使用，在實(shí)現(xiàn)汽車輕量化設(shè)計(jì)方面具有相輔相成的作用：在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以達(dá)到零部件輕量化目的時(shí)候，通常設(shè)計(jì)出來(lái)的零部件產(chǎn)品舊的制造工藝已經(jīng)不能滿足條件，而需要新的制造工藝或者新的加工條件；同樣的，使用新型材料在零部件上，本身就需要比較特殊的成形方式或者制造、焊接要求；反過(guò)來(lái)，新的輕量化工藝的開(kāi)發(fā)也能為輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)者或者新材料的研究者提

78、供更多的選擇空間和更大的平臺(tái)。傳統(tǒng)的油門踏板采用鋁合金材料，這種材料密度相對(duì)較大，為2.4g/cm3，且需機(jī)加工來(lái)進(jìn)行加工，質(zhì)量大，加工成本高。根據(jù)輕量化設(shè)計(jì)的要求，選擇塑料件具有很大的優(yōu)勢(shì)，塑料材料具有高強(qiáng)度、高耐熱性、熱膨脹系數(shù)和收縮率小，吸水性低，尺寸穩(wěn)定性隨大氣濕度和溫度變化不大，而且材料可一次成型，工藝性好經(jīng)濟(jì)性高。通過(guò)比較選擇，本課題采用尼龍66加玻纖的塑料材料（PA66+GF30），其比重為1.1kg/cm3，泊松比：0.

79、39，彈性模量10.5Gpa,符合輕量化的要求。</p><p>　　技術(shù)要求：我們這里所要確定的主要是加工的要求。對(duì)于大部分零件，所使用的設(shè)備實(shí)質(zhì)上是相同的，刀具和技術(shù)也是相同的。但是盡管有很多相似之處，切削塑料與切削金屬卻并不等同。切削加工性指標(biāo)是數(shù)據(jù)表上塑料的Durometer硬度值。讀數(shù)越低，塑料越軟，越難加工，因?yàn)椴牧先菀妆煌瞥?，而無(wú)法利落地切削。非常軟的塑料可能必須被冷凍以便加工。由于纖維強(qiáng)化塑料具有

80、磨損系數(shù)，往往采用碳化鋼或者硬化鋼刀具加工。同時(shí)，加工纖維強(qiáng)化塑料也比加工其他類型的塑料要困難得多，因?yàn)榧庸r(shí)纖維造成過(guò)多可能有害的粉塵。纖維通常具有吸水性，常常吸收一些冷卻劑。這就需要較長(zhǎng)的干燥時(shí)間，甚至還需要加熱來(lái)清除纖維中的冷卻劑。加工較厚的塑料時(shí)，加工后新的表面吸收水汽會(huì)膨脹起來(lái)。如果要求公差嚴(yán)密，那么零件必須進(jìn)行粗加工，待其穩(wěn)定后，再進(jìn)行精加工達(dá)到最終的公差要求。 強(qiáng)度校核與分析：這是本文研究的重點(diǎn)，通過(guò)CATIA建模

81、導(dǎo)入到ABAQUS，然后進(jìn)行模擬仿真，得到油門踏板的應(yīng)力應(yīng)變分布情況，然后可以進(jìn)行強(qiáng)度校核，確定油門踏板經(jīng)過(guò)材料改變后強(qiáng)度是否滿足要求。整個(gè)踏板采用的是尼龍66加玻纖的塑料材料，其彈性區(qū)內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有明顯的非線</p><p>　　設(shè)計(jì)總結(jié)：這是設(shè)計(jì)的最后一步，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)分析過(guò)程的反饋，并且對(duì)后續(xù)的工作做一個(gè)預(yù)期的歸納。從分析過(guò)程中我們要得到踏板新材料是否滿足強(qiáng)度要求，是否能夠完美的代替鋁合金，從中總結(jié)出未

82、達(dá)到要求的設(shè)計(jì)部分，并給出解決方案，比如說(shuō)最大應(yīng)力不在缺口處，我們必須要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)材料進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)提出第二輪的設(shè)計(jì)思想和要求。這是必不可少而且至關(guān)重要的一步。</p><p><b>　　5 強(qiáng)度分析與校核</b></p><p><b>　　5.1強(qiáng)度分析</b></p><p>　　5.1.1油門踏板幾何

83、模型簡(jiǎn)化</p><p><b>　　數(shù)模簡(jiǎn)化要點(diǎn)：</b></p><p>　　一般地，簡(jiǎn)化模型對(duì)于有限元運(yùn)算來(lái)說(shuō)具有優(yōu)勢(shì)，它能夠降低結(jié)構(gòu)離散化的難度和節(jié)約運(yùn)算的時(shí)間。任何對(duì)于構(gòu)件強(qiáng)度沒(méi)有重要影響的元素應(yīng)當(dāng)不必在模型中保留。對(duì)于CATIA模型的確立需要注意：</p><p>　　——先建立粗略、簡(jiǎn)化的模型結(jié)構(gòu)；</p><

84、p>　　——設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)如倒圓、倒角等不要出現(xiàn)在有限元分析所用模型。</p><p>　　——設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)（倒圓、倒角）應(yīng)在仿真結(jié)束后添加。并且這些細(xì)節(jié)能夠隱藏，也就是說(shuō)，他們不以其他設(shè)計(jì)單元為參考；</p><p>　　——加強(qiáng)筋應(yīng)作為“薄”空間元素進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣可使強(qiáng)度優(yōu)化最簡(jiǎn)單；</p><p>　　——對(duì)于殼類設(shè)計(jì)單元在可能情況下使壁厚不同。凹槽應(yīng)當(dāng)通過(guò)材料截

85、面建立設(shè)計(jì)單元。定義深度通過(guò)輸入值或者限制曲面；</p><p>　　——避免帶有自由曲面的構(gòu)件。錯(cuò)誤尺寸改動(dòng)在離散化過(guò)程中幾乎不可能；</p><p>　　——從外部導(dǎo)入的復(fù)制幾何尺寸重新修改非常煩瑣，盡量避免；</p><p>　　——在裝配零件中，零件可裝配成單一的整體。對(duì)于任何零件來(lái)說(shuō)，所使用的尺寸精度為0.01；</p><p>　

86、　——避免小角度、縫隙、倒角和尖端突出。這些設(shè)計(jì)單元增加構(gòu)件網(wǎng)格化的費(fèi)用以及阻止構(gòu)件的離散化；</p><p>　　——避免曲面或者倒角中帶有的角度錯(cuò)誤（例如：在草圖中的非相切的過(guò)渡）；</p><p>　　——通過(guò)幾何錯(cuò)誤分析，盡可能排除CATIA模型中的錯(cuò)誤。</p><p>　　任何對(duì)于構(gòu)件優(yōu)化必需的信息應(yīng)當(dāng)全部包含在模型中：</p><p

87、>　　——最大的裝配空間、確定的幾何尺寸以及必要的自由空間；</p><p>　　——零件后續(xù)處理的接口（有限元分析的邊界條件）；</p><p>　　——外載荷的位置和方向。</p><p>　　根據(jù)以上原則，我們得到簡(jiǎn)化模型如下圖：</p><p>　　5.1.2有限元分析流程</p><p>　　有限元分析

88、從建立幾何模型到分析得出結(jié)果的流程一般可分為兩種。如下圖：</p><p>　　前者的優(yōu)點(diǎn)是：修改網(wǎng)格時(shí)不必重新定義材料和邊界條件等參數(shù)。</p><p>　　而后者的優(yōu)點(diǎn)是：在劃分網(wǎng)格時(shí)可以發(fā)現(xiàn)部件的幾何模型需要修改，例如過(guò)小的圓角。</p><p>　　因?yàn)槟Ｐ鸵呀?jīng)在CATIA優(yōu)化過(guò)，這里我選擇第一種建模次序。</p><p>　　首先導(dǎo)

89、入CATIA模型，根據(jù)上一章的設(shè)計(jì)輸出，設(shè)置材料屬性，邊界條件和載荷工況，然后劃分網(wǎng)格：</p><p>　　第一步，單元類型的選擇。選用C3D4：四結(jié)點(diǎn)線性四面體單元，這種單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格簡(jiǎn)單，計(jì)算精度高，且計(jì)算代價(jià)低。</p><p>　　第二步，布局種子數(shù)。ABAQUS采用的是先布種再劃分網(wǎng)格的技術(shù)。根據(jù)分析需要視情況而定，由于種子決定了網(wǎng)格劃分的疏密程度，種子越多，網(wǎng)格就越細(xì)密。因此在

90、布種前應(yīng)對(duì)布種區(qū)域進(jìn)行預(yù)判，影響仿真結(jié)果的關(guān)鍵部位以及可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位等種子數(shù)應(yīng)該多些。</p><p>　　第三步，選用合適的網(wǎng)格劃分技術(shù)。網(wǎng)格劃分方法主要有自由網(wǎng)格，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以及掃掠網(wǎng)格。通過(guò)嘗試，其中掃掠網(wǎng)格質(zhì)量最好，但是對(duì)模型要求較高，適用于較規(guī)則的模型，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對(duì)模型要求低些，自由網(wǎng)格最低，但是網(wǎng)格質(zhì)量也較差，基于油門踏板是對(duì)稱形狀，選擇自由網(wǎng)格。算法使用Advancing Front算法(進(jìn)階算

91、法，首先在邊界上生成網(wǎng)格，然后再向區(qū)域內(nèi)部擴(kuò)展)。</p><p>　　第四步，劃分網(wǎng)格。鑒于有限元軟件ABAQUS網(wǎng)格劃分功能的強(qiáng)大，網(wǎng)格單元排列規(guī)則，大小適中，沒(méi)有產(chǎn)生畸形。根據(jù)本踏板機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及其約束和加載的情況，對(duì)踏板機(jī)構(gòu)受力形態(tài)有重要影響的區(qū)域，如彈簧處和連桿限位處可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位進(jìn)行了網(wǎng)格的細(xì)化，以便提高計(jì)算精度。實(shí)際情況中，踏板總成由踏板和踏板座裝配而成，由于對(duì)踏板座的受力情況并不關(guān)心，

92、這里假設(shè)踏板座為剛性體，這樣和踏板接觸的部分均可以解析剛體代替，從而簡(jiǎn)化了兩者的裝配關(guān)系，大大減小了模型的規(guī)模。由于踏板根部的削弱槽尺寸是保證踏板力處于規(guī)定范圍內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù)，所以要求這部分的網(wǎng)格有足夠的密度來(lái)準(zhǔn)確描述此處的應(yīng)力分布，以更準(zhǔn)確的獲得斷口處的應(yīng)力分布。</p><p>　　下面是整個(gè)分析的詳細(xì)圖解步驟：</p><p>　　第一步：將簡(jiǎn)化后的CATIA模型導(dǎo)入到ABAQUS&l

93、t;/p><p>　　第二步：定義材料屬性：各向同性,楊氏模量10.5GPa，泊松比0.39。</p><p>　　第三步：將兩個(gè)部件裝配起來(lái)。</p><p>　　第四步：定義分析步，時(shí)間為1s；</p><p>　　分析起始增量1，最小增量1e-10，最大1，最大分析步10000。</p><p>　　第五步：定義接觸

94、：法相硬接觸，切向光滑接觸。有兩個(gè)接觸對(duì)：其一是油門連桿旋轉(zhuǎn)面與底座支撐面；</p><p>　　其二是連桿限位處油門連桿與底座限位面。</p><p>　　第六步：加載：在距離旋轉(zhuǎn)中心196.5mm距離處腳踏板的中間位置，施加載荷600N。載荷施加方式：在12 mm²的面積里施加50MPa的壓力。</p><p>　　在彈簧放置處施加載荷320N。載荷施

95、加方式：在彈簧與油門連桿的接觸面（面積為18π mm2）上施加5.66MPa的壓力。</p><p>　　第七步：約束：螺栓全約束；</p><p>　　為完整計(jì)算，旋轉(zhuǎn)側(cè)面兩端分別施加U1、UR2、UR3約束。</p><p>　　第八步：網(wǎng)格劃分。單元采用四面體結(jié)構(gòu)，單元大小4mm，網(wǎng)格個(gè)數(shù)：33525。</p><p><b>

96、;　　第九步：定義工作。</b></p><p><b>　　內(nèi)存使用90%</b></p><p><b>　　第十步：運(yùn)算</b></p><p><b>　　5.1.3運(yùn)算結(jié)果</b></p><p>　　通過(guò)ABAQUS運(yùn)算，得到以下應(yīng)力圖：</p&g

97、t;<p>　　對(duì)塑料踏板完成有限元建模之后, 送入求解器計(jì)算。經(jīng)過(guò)有限元分析軟件的分析, 得到塑料踏板結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布圖。如圖所示,圖中顏色越深的區(qū)域代表應(yīng)力越大。通過(guò)有限元分析得到的應(yīng)力云圖可以看出, 油門連桿最大應(yīng)力出現(xiàn)在的彈簧孔邊緣，最大應(yīng)力為63MPa；而油門踏板底座應(yīng)力最大處在螺栓孔邊緣，最大為87MPa；而斷口處的應(yīng)力反而小一些，為57MPa。最大應(yīng)力不在斷口處，這可能跟網(wǎng)格的劃分和結(jié)構(gòu)有關(guān)，需要進(jìn)一步分析或者

98、對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　同時(shí)，可以得到應(yīng)變分布圖（如圖5.1.3j），</p><p>　　圖5.1.3j 油門踏板位移圖</p><p>　　從變形圖中可以看出，最大位移在踏板臂頂端，約為6.9mm，如果不能達(dá)到客戶要求，可以改變踏板臂的結(jié)構(gòu)，滿足更小的變性要求。</p><p><b>　　5.2強(qiáng)度校核</

99、b></p><p>　　5.2.1 強(qiáng)度理論概述</p><p>　　各種材料因強(qiáng)度不足引起的失效現(xiàn)象是不同的。塑性材料以變形為失效的標(biāo)志。脆性材料以斷裂為失效的標(biāo)志。所以失效現(xiàn)象可以歸納為屈服和斷裂兩種。</p><p>　　材料在外力作用下有兩種不同的破壞形式：一是在不發(fā)生顯著塑性變形時(shí)的突然斷裂,稱為脆性破壞;二是因發(fā)生顯著塑性變形而不能繼續(xù)承載的破壞

100、，稱為塑性破壞。破壞的原因十分復(fù)雜。對(duì)于單向應(yīng)力狀態(tài)，由于可直接作拉伸或壓縮試驗(yàn)，通常就用破壞載荷除以試樣的橫截面積而得到的極限應(yīng)力（強(qiáng)度極限或屈服極限）作為判斷材料破壞的標(biāo)準(zhǔn)。但在二向應(yīng)力狀態(tài)下, 材料內(nèi)破壞點(diǎn)處的主應(yīng)力σ1、σ2不為零；在三向應(yīng)力狀態(tài)的一般情況下,三個(gè)主應(yīng)力σ1、σ2和σ3均不為零。不為零的應(yīng)力分量有不同比例的無(wú)窮多個(gè)組合，不能用實(shí)驗(yàn)逐個(gè)確定。由于工程上的需要,兩百多年來(lái),人們對(duì)材料破壞的原因，提出了各種不同的假說(shuō)。

101、但這些假說(shuō)都只能被某些破壞試驗(yàn)所證實(shí)，而不能解釋所有材料的破壞現(xiàn)象。這些假說(shuō)統(tǒng)稱強(qiáng)度理論。</p><p>　　在提出了強(qiáng)度理論后，根據(jù)失效形式，強(qiáng)度理論也可分為兩種：一類是解釋斷裂失效的，其中最大拉應(yīng)力理論和最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論；二是解釋屈服失效的，其中有最大切應(yīng)力理論和畸變能密度理論。這就是四個(gè)強(qiáng)度理論。</p><p>　　5.2.2 強(qiáng)度校核</p><p>

102、　　整個(gè)踏板采用的是尼龍66加玻纖的塑料材料，其彈性區(qū)內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有明顯的非線性，但是沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，并且應(yīng)力達(dá)到190MPa后將發(fā)生斷裂?？紤]到失效的主要形式是斷裂，我們采用第一強(qiáng)度理論（最大拉應(yīng)力理論），所以只需要保證最大強(qiáng)度小于極限強(qiáng)度190MPa，就能保證踏板的強(qiáng)度安全。根據(jù)有限元分析，踏板的最大強(qiáng)度為87Mpa,滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　5.2.3 設(shè)計(jì)總結(jié)</p><

103、;p>　　雖然根據(jù)上面的分析，我們得到的結(jié)論是強(qiáng)度滿足要求，但是我們可以看出最大應(yīng)力并不發(fā)生在上下斷口處，這并不符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。所以，我們必須保證，應(yīng)力最大處在上下斷口處，這是我們?cè)O(shè)計(jì)兩個(gè)斷口的初衷。因?yàn)?，在油門踏板設(shè)計(jì)過(guò)程中有一個(gè)安全設(shè)計(jì)規(guī)范，該設(shè)計(jì)規(guī)范定義如下：</p><p>　　(a) 在600N 正向踩踏力作用下，電子油門踏板結(jié)構(gòu)必須不發(fā)生斷裂情況；</p><p>　　

104、(b) 在700N 正向踩踏力作用下，電子油門踏板結(jié)構(gòu)必須在削弱斷口處發(fā)生斷裂。</p><p>　　這個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)范既保證油門踏板的強(qiáng)度要求，又保證了由于油門踏板受力過(guò)大加速太快而威脅到的人身安全。這是我們?cè)O(shè)計(jì)斷口的原因，所以我們要保證最大應(yīng)力發(fā)生在斷口處。而其他部位的應(yīng)力過(guò)大會(huì)破壞材料結(jié)構(gòu)，使油門踏板損壞，出現(xiàn)隱患，所以必須要進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。</p><p>　　根據(jù)上個(gè)章節(jié)的分析結(jié)果，我們

105、知道油門連桿的最大應(yīng)力并不在斷口處，其他有許多地方還存在過(guò)大的應(yīng)力，這些地方都要進(jìn)行改進(jìn)。我們可以對(duì)這些地方的材料進(jìn)行加厚，也可以對(duì)其他強(qiáng)度小的地方的材料進(jìn)行削減，因?yàn)榫植砍叽绲母膭?dòng)會(huì)影響整體應(yīng)力的分布，另外也可以對(duì)這些局部的材料進(jìn)行替換，換一些強(qiáng)度更大的材料，提高其剛度。同時(shí)，為了使油門踏板滿足斷裂要求，保證踏板在700N的踏板力下斷裂，也要對(duì)油門踏板進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，這需要通過(guò)其他研究手段來(lái)解決，本課題不做研究。</p>

106、<p>　　本文研究的是油門踏板在常溫、靜力載荷情況下，踏板連桿的應(yīng)力分布，在實(shí)際中， 塑料的使用還受腐蝕、高溫等各種環(huán)境的影響，而且對(duì)塑料在疲勞載荷條件下的研究還不多。目前對(duì)塑料踏板系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)還處于起步階段，還有進(jìn)一步的工作要做，可以將疲勞試驗(yàn)的變形情況作為模擬的重點(diǎn)和方向。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本文以輕量

107、化設(shè)計(jì)為指導(dǎo)思想，參照對(duì)標(biāo)車相關(guān)參數(shù)進(jìn)行乘用車油門踏板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電子油門踏板的設(shè)計(jì)問(wèn)題不僅需要考慮裝配空間問(wèn)題，還要考慮強(qiáng)度問(wèn)題。在這兩方面的要求下，電子油門踏板必須進(jìn)行建模和模擬來(lái)達(dá)到要求?？墒?，電子油門結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，試驗(yàn)成本及開(kāi)發(fā)時(shí)間會(huì)大大增加。為了解決問(wèn)題，應(yīng)用CATIA軟件實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的三維建模；借助有限元理論，運(yùn)用ABAQUS有限元軟件建立了油門踏板機(jī)構(gòu)的有限元模型，對(duì)油門踏板的特定工況進(jìn)行了分析校核。通過(guò)分析對(duì)油門踏板的強(qiáng)度問(wèn)