理工设计开题报告

毕业设计开题报告毕业设计开题报告( (理工类理工类) )设计题目设计题目某型小客车车身侧围结构设计某型小客车车身侧围结构设计学生姓名学生姓名唐慧聪唐慧聪学号学号1112021112专业专业车辆车辆 1103一、课题背景、目的、意义：一、课题背景、目的、意义：1、课题背景、课题背景 侧围承担连接轿车前部和后部，支撑顶盖，轿车车身侧围是整个车身设计中的一个重要 基准，对轿车的纵向刚度有很大的影响。 侧围的设计考虑 A 立柱部分视野、门槛、门洞部 分的乘降性、密封性等。同时还要考虑车辆的整车碰撞安全性能的要求。随着计算机辅助 设计在汽车设计工作中的应用，对于汽车车身侧围的快速开发系统结构和方法已经日趋成 熟。其中，逆向工程设计方法是汽车车身设计过程中的一个重要环节，也是一种快速设计 的工程方法。 2、课题目的、课题目的 本课题根据汽车车身结构设计的要求，对现有某汽车侧围进行反求和正向的结构设计， 给出一款造型美观、工艺性合理的车身侧围。 当今的 CAD 软件如 UG、CATIA 等都为汽车车身的设计提供了很好的平台，如何根据这 些软件提供的方法，按照汽车车身侧围的正逆向设计要求进行快速设计。熟练地掌握运用 三维工程设计软件进行车身零部件三维数字化设计。 3、课题意义、课题意义 汽车车身侧围是汽车的重要部件，首先要有光顺的外表面, 这是进行内部结构设计的基 础，对外形美观和加工工艺好坏有很大的影响。通过对汽车车身侧围的设计，熟悉正逆向 工程的流程、设计方法和相关软件的使用，为以后的学习和工作打好基础。二、近年来国内外研究现状：二、近年来国内外研究现状：逆向工程设计方法是汽车车身设计过程中的一个重要环节，也是一种快速设计的工程方 法。汽车车身侧围是汽车的重要部件，首先就是采用逆向设计，快速地转变为三维曲面数 模，获得光顺的外表面, 这是进行内部结构设计的基础，对外形美观和加工工艺好坏有很 大的影响。 1、 国外现状国外现状 国外在开发一个新车型时，车身设计流程大多是先利用 CAD 的技巧构想出创新的美观 外型，再以手工方式塑造出模型，然后再以三维尺寸测量的方式建立出自由曲面模型的 CAD 图形文件。 逆向设计应用到汽车车身设计中来是在 20 世纪 80 年代分别由美国 3M 公司、日本名古屋工业研究所以及美国 UVP 公司提出并研制开发成功的。 进入 20 世纪 90 年代以来，逆向设计有关技术才被放到大幅度缩短新产品开发周期和增 强企业竞争能力的主要位置上。在逆向工程软件方面，国外已经有了很多较为成熟的产品， 如：美国 EDS 公司的 Imageware、美国 Raindrop 公司的 Geomagic Studio、英国 DELCAM公司的 CopyCAD、法国 Dassault 公司的 CATIA 和韩国 INUS 公司的 RapkiForm 等。2、国内现状、国内现状 我国汽车设计领域的计算机辅助设计工作还处于起步阶段，汽车整车厂尤其是中外合资 的轿车生产企业由于受国外汽车企业的技术支持的影响，已逐步应用大型三维软件进行汽 车的设计和改型，但汽车零部件企业大多在计算机辅助设计应用水平高，大部分还是采用 较初步的计算机辅助二维图AutoCAD 方式进行设计，最终还是要以打印在纸上的图纸 作为生产依据，但是随着整车厂对零部件企业的要求越来越高，要求零部件厂在新产品设 计中进行同步设计，整车厂提供给零部件厂的设计数据是三维的，短期内零部件厂商可以 通过三维转制二维图的方法应付，但是长期来看，直接的三维设计是将来发展的必然趋势。国内的大众，通用，昌河等汽车厂家在设计新车型或车型改制的时候，已经开始使用三 维设计软件进行设计，可以预见在不久的将来二维图板为主的设计将会在汽车车身设计中 逐步淘汰和消失。我国的汽车开发技术还有相当长的路要走。我们应用现代技术进行车身 数字模型设计工作仅仅是刚刚开始，许多技术仍在探索中。 赵建宁，刘卓凡等（2014）通过测量某实物轿车，得到车身点云图。应用 Imageware 的 点云处理功能和 UG 的曲面造型方法，提出了利用逆向设计来快速构建侧围模型的方法。 先用 ATOS 扫描仪测量某轿车车身，获得点云图。将整个车身点云图导入到 Imageware 中， 因为只进行侧围的逆向设计，利用 Imageware 的剪切功能将多余的点云切除，得到所需的 侧围点云图，将文件保存为.stl 格式。在 UG 中新建.prt 格式文件，导入侧围点云的.stl 文件。 划分网格，然后进行曲面重构。将侧围分成两块，侧围外板和门框外板进行曲面构建。最 后将外板和门框外板配合，然后进行间隙缝合，最后得到完整的轿车侧围模型。 朱俊杰，黄翊之等（2011）采用 RSM 型三维扫描抄数机对甲壳虫汽车车身进行数据测量， 并在 UG 平台上对车身的点云数据进行数据处理、曲线建立、曲面重构、验证分析及造型 等过程。通过整车通盘考虑，逐步创建各个曲面片体，进行光顺分析，再对各曲面片体进 行裁剪缝合。 邓亚东，钟诗清等（2005）等也提出了基于 UG 软件进行客车车身设计的优势。从 UG 提供的实体建模模块、装配模块、工程制图模块、图形数据装换接口模块、二次开发模块 等进行了简单的介绍。同时，给出了客车车身的后续处理和改进工作。 张志云（2003）对车身侧围快速开发系统的结构设计和方法，汽车侧围断面结构，断面 数据库进行了深入研究，在 UG 软件平台下，以二次开发技术实现快速设计的系统化。汽 车侧围设计程序主要有汽车车身的整体简易模型设计，汽车车身截面数据库、车身侧围结 构设计、轮罩设计等、质量估算等。 王志英（1998）基于北方牌 QCJ7082 微型轿车的车身侧围结构设计作了概要介绍，他将 结构分块，对每个结构进行分析，比如为降低制造精度，提高外观完整性和美观，前支柱 采取隐式结构。侧围外板考虑到装配工艺的简单化，由一块钢板冲压而成，而内板设计则 主要考虑到冲压工艺的简单化和制造精度可以适当降低，采用分块型式。综上分析不同的研究可以发现，基于 Imageware 或 UG 进行逆向设计快速地得到了完整 的侧围模型。逆向设计可以简化流程，缩短了车身的开发周期，提高了车身设计效率，为 正向设计累计经验。参考文献参考文献 1张世俊. 逆向工程在车身结构动力学分析中的应用D.河北:石家庄铁道大学,2013. 2赵建宁,刘卓凡,沈明辉.基于 Imageware 和 UG 的某轿车车身侧围逆向设计研究J.汽 车实用技术.2014,13(8).3朱俊杰,黄翊之,刘长灵.基于 UG 甲壳虫汽车车身的逆向设计J. 机电工程技术. 2011(11). 4邓亚东,佘翊妮,钟诗清.基于 UG 软件的客车车身设计J. 客车技术与研究.2005. 5陈家瑞汽车构造M吉林:人民交通出版社 6王志英. 北方牌 QCJ7082 微型轿车车身侧围的设计J. 上海汽车工业技术中心. 7张志云. 基于 UG 平台的汽车车身侧围快速开发设计D.上海:同济大学汽车学院. 2003,03. 8黄金陵.汽车车身设计M.北京:机械工业出版社.2007,9. 9易永红.轿车侧围外板中立柱的工艺改进. 风神襄樊汽车有限公司. TG386. 10高荣.轿车整体侧围冲压工艺的优化. 南京南汽模具装备有限公司.2010. 11廖毅.汽车车身的侧围结构设计D. 第五届中国汽车车身开发与模具制造技术论文 集.2011. 12李少波,谢庆生,楚甲良.汽车车身设计方法探讨R.贵州工业大学学报(自然科学版). 1999,12. 13王峰,王玉林.汽车车身曲面点云数据分割方法的研究R. 山东理工大学学报(自然学 版).2006,11. 14刘慧. 汽车车身正逆向混合设计技术研究D.扬州大学.2009,5. 15周煜,杜发荣.汽车覆盖件逆向设计方法D. 北京航空航天大学.2006. 16黄天泽,黄金陵.汽车车身结构与设计M.机械出版社.2006. 17叶家飞.汽车覆盖件逆向设计方法及应用J. 中国物流与采购 .2012,(6). 18石晓祥.现代汽车车身设计方法的研究和展望J. 机械科学与技术.2000,11. 19王宏雁等.汽车车身造型与结构设计M .上海:同济大学出版社.1996. 20刘文祥.基于逆向工程的现代车身设计方法的研究和应用D.中国农业大学.2005,10. 21 P.O. Marklund and L. Nilsson. Optimization of a car body component subjected to side impactJ. Industrial applications and case studies 2001. 22 Robert J.Sze6, Reduction of Vehicle Lead Time by Body Engineering. SAE 970578 23 Gary JHeydinger etc.The Design of a Vehicle Inertia Measurement Facility. SAE 950309.24 Coons SA.Surfacer for computerAided Design of Space Froms. MITMAC-TR-41, 1967.25 Zhong Dongsheng,LvZhanglai .The Car Body Modeling Design by Reverse Engineering TechniquesJ ,Energy Procedia,2011,13(4):417.三、三、主要设计内容和设计路线主要设计内容和设计路线 1、主要内容、主要内容（1）轿车车身侧围外板逆向建模设计；（2）轿车车身侧围内板正向建模设计；（3）轿车车身侧围内外板装配分析； （4）图纸内容：（三张 1 号）内板结构图+外板结构图（1 张）B 立柱结构图+结构截面（1 张）总装配图（1 张）2、设计目标设计目标（1）获得车身侧围光顺曲面模型，掌握车身侧围的曲面重构工作，最终获得完整的轿 车侧围模型。 （2）答辩前应提交完整的、说明详细的、可读性好的设计说明书。3、技术路线、技术路线（1）前期处理，熟悉并深入了解车身逆向设计的相关步骤，搜集资料，了解车身设计方法的历史、现状和基本原理。构建车身侧围的设计流程，熟悉并运用软件 UG构造侧围曲面。（2）车身侧围外板的逆向设计，用 UG 软件的剪切功能将多余的点云切除，得到所需的侧围点云图，划分网格，然后进行曲面重构。（3）外板结构（包括整形、修边、翻边、冲孔等）的正向设计。（4）车身侧围内板的正向设计，根据侧围外板模型和各截面结构正向设计侧围内板。（5）完整的轿车侧围模型，将外板内板装配在一起，并制作装配动画，分析各个截面。（6）后期总结，整理设计资料，编写设计说明书，完成毕业设计，完成答辩。四、可行性分析四、可行性分析本课题设计的基础是在熟悉掌握车身正逆向设计的相关步骤下开始进行的，查阅了一定量的车身逆向设计的原理和方法，奠定了理论基础。其次，UG 具有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能，学习并应用到轿车车身侧围设计中去能快速正确的构建车身侧围模型。四、所需要的仪器设备、材料：四、所需要的仪器设备、材料： 光学扫描仪测量设备 白车身五、课题分阶段进度计划：五、课题分阶段进度计划：序号序号起止日期起止日期工工 作作 内内 容容阶段成果阶段成果1第第 1 周周翻译专业资料翻译专业资料2第第 2 周周市场调研，收集资料市场调研，收集资料3第第 34 周周完成文献报告，开题报告完成文献报告，开题报告4第第 56 周周完成三维建模完成三维建模5第第 710 周周完成外板逆向设计和内板正向设计完成外板逆向设计和内板正向设计