汽车电子油门踏板在FEM辅助下的开发研究

摘要

随着汽车工业和计算机技术的不断发展，在现代汽车上，汽车零部件的设计开发要求企业能够在保证更高质量、柔性和更低价格的前提下作出最快的响应。与计算机技术的有机集成，尤其是三维计算机辅助系统以及计算机辅助工程技术的应用，是当前产品设计开发过程的发展趋势。勿庸置疑，模拟仿真有助于改善产品质量及加速设计过程。计算机的模拟仿真缩短了产品开发的时间、节省了制造成本和资源，更有利于产品的创新，产品质量的提高。汽车电子油门踏板也不例外，汽车电子油门踏板的设计开发也需要计算机的模拟仿真。对于整个油门踏板来说，踏板连杆是它的重点，因为连杆的几何形状及强度要求变化很大，完全依赖于主机厂的设计要求。如何以最快的速度下确定合适的连杆尺寸将是本论文研究的重点，主要涉及两方面内容：满足强度要求和材料使用最小。 为了研究连杆机构的设计优化策略，本论文在有限元理论的基础之上，采用三维建模软件CATIAV5和大型有限元分析软件ABAQUS两种工具，通过对连杆机构的三维建模及模拟仿真，实现对连杆的优化设计。通过对不同连杆运算结果的比较分析，从而达到减少模拟次数的最终目的。本论文主要对以下几个方面进行了深入的研究： 汽车电子油门踏板的设计。利用CATIAV5对油门踏板进行建模。对于设计的模型具有两个要求：第一，模型满足客户空间装配的要求；第二，模型便于有限元的分析运算及以后的反复修改。 -连杆机构的有限元分析过程。在前一点的基础之上，将已完成的连杆模型通过ABAQUS软件的接口模块导入，并对其进行参数设置，包括材料参数，边界条件，网格单元，网格密度，输出结果，载荷大小及方向等等。参数的确定需要将模拟结果和实验数据进行比较，从而能够使两者取得一致。 -典型连杆机构的选择。到目前为止，已经具有一百多种不同几何形状的连杆，这样对于典型连杆的选择就显得很有意义。本论文主要针对两类连杆进行模拟比较：二维连杆和三维连杆。 -典型载荷情况下对不同踏板连杆的运算比较。对于不同的连杆，采用何种基本形状，在何处位置采用何种加强筋结构以及何种连杆的外形尺寸对于降低应力，减少材料最有利。例如，加强筋结构，在连杆的前面部分使用叉形结构比在后面部分使用效果好，而在后面部分使用V形结构更好。

目录

文摘

英文文摘

外文摘要

1绪论

1.1当前国内外形势

1.2 CAE技术的发展特点

1.3本论文的总体目标及其框架结构

2电子油门踏板概述与问题提出

2.1油门踏板的历史

2.2汽车电子油门踏板的装配结构

2.3汽车电子油门踏板的基本原理

2.4项目描述和问题提出

3电子油门踏板的设计过程和连杆的分析

3.1电子油门踏板形成过程

3.2有限元分析的理论基础

3.2.1物理基础

3.2.2有限元方法的一般步骤

3.3使用工具的简单描述

3.3.1 CATIA V5

3.3.2 ABAQUS

3.4连杆的有限元分析

3.4.1优化准则和优化过程

3.4.2设计连杆注意要点

3.4.3有限元模型的描述

3.4.4连杆的参数设置

3.4.5运算结果和评价

3.5小结

4连杆的分析和优化

4.1连杆的当前问题

4.2二维连杆

4.2.1连杆基本形状的比较

4.2.2连杆的加强筋结构

4.2.3经常出现应力集中的位置

4.2.4从连杆到轴承过渡部分不同的结构

4.3三维连杆

4.3.1轴承与踏板之间不同的连杆结构

4.3.2连杆基本形状的比较

4.3.3不同的距离

4.4重要比较结论一览

4.4.1外部尺寸的确定

4.4.2基本形状

4.4.3壁厚

4.4.4加强筋

4.4.5小结

5连杆优化的实际例子

5.1客户要求

5.2设计、运算和优化

6总结和展望

参考文献

致谢