摘要
本文围绕新能源敞篷车的车身结构设计与控制系统设计展开研究。首先,通过对比国内外现有成熟车型,分析了软顶与硬顶技术的差异,并重点突出了硬顶技术的优势。接着,基于车身参数信息,设计了一种硬顶新能源敞篷车的机构方案,并模仿专利US6322130的八连杆机构,利用连杆计算方法确定了结构件参数。通过solidworks软件绘制了整体结构图,并利用其DMU仿真模块进行了运动仿真。同时,采用材料力学方法和ANSYS有限元分析对关键零部件进行了力学校核和强度刚度判断。在元器件选型方面,根据车身运行过程中的受力情况,结合供应商参数,确定了元器件的具体型号和参数。最后,利用Profibus-DP现场总线技术设计了车身升降装置的控制系统,并给出了控制系统的总体布局、控制原理图以及软件层面的设计。本研究旨在填补国内新能源敞篷车设计领域的空白,为相关领域的研究和车身前期机构设计与可靠性研究提供基础。
关键词:新能源敞篷车;硬顶技术;八连杆机构;运动仿真;有限元分析;元器件选型;Profibus-DP;控制系统设计
Abstract
This paper focuses on the body structure design and control system design of new energy convertible vehicles. First of all, by comparing the existing mature models at home and abroad, this paper analyzes the differences between the soft top and the hard top technology, and highlights the advantages of the hard top technology. Then, based on the body parameter information, we designed a mechanism scheme of hardtop new energy convertible-car, and imitated the mechanism of the eight-link mechanism of patent US6322130. The overall structure was drawn by solidworks software and motion simulated using its DMU simulation module. At the same time, the material mechanics method and ANSYS finite element analysis used mechanical check and strength stiffness of key parts. In terms of component selection, the specific models and parameters of the components are determined according to the force situation in the process of the body operation and the supplier parameters. Finally, the control system of the body lift device is designed by using Profibus-DP field bus technology, and the overall layout, control schematic diagram and software level design of the control system are given. This study aims to fill the gap in the field of new energy convertible design in China, and provide a basis for the research in related fields and the research of early body design and reliability.
Key words: new energy convertible; hard top technology; eight-link mechanism; motion simulation; finite element analysis; component selection; Profibus-DP; control system design
目录
第 1 章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 新能源敞篷车硬顶技术
1.4 选题意义及主要内容
第 2 章 新能源敞篷车车身升降系统构成
2.1 升降系统需求分析
2.1.1 工作流程分析
2.1.2 升降系统功能要求
2.2 升降系统组成及布局
2.2.1 升降系统整体布局
2.2.2 升降系统主要组成模块
2.3 本章小结
第 3 章 新能源敞篷车车身升降系统结构设计
3.1 升降系统结构设计
3.2 动力系统选型设计
3.2.1 动力模块功能及配置
3.2.2 液力系统选型计算
3.3 整机运动仿真
3.4 本章小结
第 4 章 升降系统仿真研究
4.1 基于ANSYS WORKBENCH的静力学分析
4.2 系统模态分析
4.3 本章小结
第 5 章 新能源敞篷车车身升降系统控制
5.1 升降系统工作流程
5.2 整体控制方案
5.3 软件系统设计
5.3.1 软件系统架构
5.3.2 软件详细设计
5.4 本章小结
第 6 章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢