【摘要】：隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,我國汽車零部件市場的競爭也愈發(fā)激烈。為了提高產(chǎn)品的競爭力,一個有效的方法是采用高性價比的材料代替原材料,并通過對新產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,使新產(chǎn)品的各項性能達(dá)到原有的技術(shù)要求,節(jié)省生產(chǎn)成本。冷卻風(fēng)扇是汽車?yán)鋮s系統(tǒng)中一個非常重要的部分,起到給水箱降溫的作用,以保證汽車發(fā)動機(jī)的正常工作。風(fēng)扇罩是冷卻風(fēng)扇系統(tǒng)的一個主要部分,起到固定電機(jī)的作用,對冷卻風(fēng)扇系統(tǒng)的正常工作有直接的影響。風(fēng)扇罩的工作環(huán)境比較復(fù)雜,需要承受來自多方面的載荷和激勵,這就對風(fēng)扇罩的強(qiáng)度及動態(tài)特性提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。本文以某型號汽車用冷卻風(fēng)扇罩為研究對象,為降低生產(chǎn)成本,采用PP-GF30替換原來的PA66-GF30材料,主要做了以下工作:(1)使用UG建立原風(fēng)扇罩的三維模型。根據(jù)《QCT773-2006汽車散熱器電動風(fēng)扇技術(shù)條件》中規(guī)定的要求,基于HyperWorks平臺,對新材料風(fēng)扇罩的靜強(qiáng)度和沖擊振動強(qiáng)度進(jìn)行了分析,其強(qiáng)度滿足要求。(2)對新材料風(fēng)扇罩進(jìn)行動態(tài)分析,研究結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。根據(jù)計算結(jié)果,分析了新材料風(fēng)扇罩在電機(jī)工作于高速檔時振動過大是由共振引起的。(3)針對新材料風(fēng)扇罩與原風(fēng)扇罩動態(tài)特性方面的差異,以原風(fēng)扇罩的頻率響應(yīng)分析結(jié)果為參考,基于HyperWorks平臺,選取設(shè)計變量,運用全局響應(yīng)面法(GRSM)對風(fēng)扇罩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,使新材料風(fēng)扇罩的動態(tài)特性達(dá)到且優(yōu)于原有水平。(4)在保證新材料風(fēng)扇罩的動態(tài)特性滿足要求的基礎(chǔ)上,以減少風(fēng)扇罩的體積為目標(biāo),優(yōu)化風(fēng)扇罩各部分的尺寸,最大化減少生產(chǎn)成本。(5)對結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的新材料風(fēng)扇罩,使用經(jīng)驗公式推導(dǎo)出材料的P-S-N曲線,使用nCode DesignLife計算風(fēng)扇罩在隨機(jī)振動下的疲勞壽命,為進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計提供基礎(chǔ)。通過以上工作實現(xiàn)了材料的替換設(shè)計,優(yōu)化后新材料風(fēng)扇罩的第一階固有頻率提高了11.2%,避免了電機(jī)激勵下的共振,達(dá)到了原動態(tài)特性的要求。同時風(fēng)扇罩的體積減少了9.9%,大大減少了生產(chǎn)成本,得到了廠家的認(rèn)可,進(jìn)入中試階段。本文的研究方法具有很普遍的工程應(yīng)用價值,對同類型產(chǎn)品的材料替換設(shè)計有較好的指導(dǎo)作用。
【圖文】：

汽車用冷卻風(fēng)扇罩的結(jié)構(gòu)動態(tài)分析及優(yōu)化研究過加筋或加厚的方法對剛度薄弱的部位進(jìn)行加強(qiáng)，也可以解決問題，但是通過這種設(shè)計方法改進(jìn)的結(jié)構(gòu)必定仍然有較大的優(yōu)化空間。針對此問題，本文運用現(xiàn)代設(shè)計方法，利用計算機(jī)進(jìn)行模擬,分析風(fēng)扇罩的動態(tài)特性，有針對性地對出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并選擇風(fēng)扇罩的一部分結(jié)構(gòu)作為設(shè)計變量，建立優(yōu)化模型，選用合適的優(yōu)化算法進(jìn)行求解，，同時考慮新材料風(fēng)扇罩的強(qiáng)度、動態(tài)特性以及生產(chǎn)成本的要求，得到更為合理的設(shè)計方案。在此同時根據(jù)汽車行業(yè)對冷卻風(fēng)扇技術(shù)條件的要求，計算新材料風(fēng)扇罩的振動疲勞強(qiáng)度，為優(yōu)化后續(xù)提供一定的指導(dǎo)，設(shè)計出更具競爭力的產(chǎn)品。本文的研究分析方法也適用于同類產(chǎn)品的材料替換設(shè)計，具有非常普遍的工程應(yīng)用價值，對提高企業(yè)的自主研發(fā)設(shè)計能力，提高產(chǎn)品的競爭力有重要意義。

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本文編號：2645843