汽车敞篷机构优化设计(附件)
敞篷车是一种可开启车顶的汽车，使驾驶者充分与大自然亲密接触，不拘泥于传统汽车的封闭式构造，随着近年来我国的敞篷车市场变得越来越成熟，越来越多的人开始选择购买驾驶敞篷车，本课题聚焦汽车敞篷机构的优化设计。论文首先确定了以软顶为基础的折叠式机构，综合四杆机构，六杆机构，八杆机构构型方案，确定以三截式六连杆机构为机构构型，其收拢与展开较快，接着以某汽车实体模型，设计参数，在此基础上使用Matlab软件，对六连杆机构各个杆件进行优化分析并验证其尺寸等参数是否合理。本文最后对敞篷机构的材料进行选取分析，对比各式材料，分析优缺点，选取最优化的，最符合设计的顶篷材料。关键词 软顶敞篷车，六连杆机构，Matlab程序，无纺布
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究背景及目的意义 1
1.2敞篷车的分类 1
1.3本文研究的目的和主要内容 3
1.4用MATLAB进行机构的优化设计 3
2 软顶折叠机构构型设计 3
2.1折叠软顶系统 3
2.1.1软顶系统组成 4
2.1.2软顶工作过程 7
2.3软顶折叠机构构型分类 8
2.3.1四杆机构构型 8
2.3.2六杆机构构型 8
2.3.3八杆机构构型 10
2.4汽车敞篷机构设计分析 11
3 敞篷汽车三段式折叠软顶设计 13
3.1敞篷顶盖BD优化分析 13
3.2液压油缸的运动分析 16
3.3敞篷顶盖DH的优化分析 17
3.4敞篷顶盖KM的优化分析 17
4 汽车敞篷机构运动仿真 20
5 敞篷机构材料的优化选取 24
5.1软顶材料种类 24
5.1.1帆布 24
5.1.2无纺布 24
5.2软顶材料的选取 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录一 30
附录二 32
附录三 33
附录四 36
1 绪论
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.1 课题研究背景及目的意义
从进入21世纪以来，中国的汽车制造业发展越来越迅速，中国在2011年汽车销量，达1850万辆，成功超越美国，现已经是全世界最大的汽车市场。现经过几十年的发展，中国的汽车市场变得越来越庞大，已经进入较成熟的消费时代，并且人们开始追求汽车的本质内涵、安全、性能、健康、卫生环保和驾驶乐趣。敞篷车是一种自由和速度的象征，能够充分和大自然亲密的接触。这使它在中国越来越流行。近几年来的中国敞篷车市场变得及其火爆，国外各种类型的敞篷车都纷纷登陆中国市场。敞篷车在中国已经很平常，处处可见，现已不是奢侈品不能被大多数家庭接受了。
图1.1敞篷车
如今机械技术逐渐开始严谨精巧,折叠式顶篷技术向着高精度、寿命更长、高可靠性发展,对于设计敞篷机构，需要考虑到的主客观因素也变得越来越多。为了使折叠式顶篷机构的工作能力得到提高,需要考虑，剖析影响顶篷机构运动的主要因素，从而优化所需要的顶篷的机构。在设计折叠式顶篷机构的过程中,需要确定顶篷机构的运动范围，再对机构使用运动学分析,可以得到每个构件在工作运动过程中它们的变化,从而可以考虑机构的设计是不是符合设计要求。
1.2 敞篷车的分类
在敞篷车中有一些样式车型是专门开发的敞篷车型，比如马自达汽车业的一款Miata，大众汽车业的一款Cabriolet；许多的敞篷车即涵盖无顶敞篷，也有正常固定顶款类型；还有的敞篷车则是以轿车的形式被开发出来，比如大众汽车中的甲壳虫的敞篷款。按车顶结构，敞篷车可以分成硬顶车和软顶车。其中软顶车比较常见，通常采用乙烯，帆布、无纺布或塑料为车顶材料，配上可以折叠的支架。硬顶车的车顶一般采用的是金属材质，可以实现自动开启和闭合。在历史上，敞篷汽车的发展可以近似分为这三个阶段：无顶敞篷车——软顶敞篷车——硬顶敞篷车。无顶敞篷车:现在市场上的无顶敞篷车变得越来越少，这些车从一开始就不具备顶篷，主要是那些小型赛事，经典跑车的复制款或者是欧美小厂中的限量级作品，这些车用来追求速度，这部分车产量少而且销售面小。软顶敞篷车：软顶敞篷从起初到如今经历了两个明显的改进：软顶机构的折叠方式从手工折叠改成自动折叠，顶篷的收起从外置式收起改成了内置式收起（美观，且阻力减小）。起初的一些软顶敞篷车需要用手动来实现折叠且顶篷为外置式的；现在大部分都是受自动控制的、内置式的。（现在也有外置式的，但主要还是受到车型的限制）。另外敞篷车按照车门的分类，可以有四门和两门类型的车：两门式的敞篷车，车距端，机构较为简单，所以较为常见，四门式车距较长，机构较为复杂。所以少见。
图1.2软顶敞篷车
硬顶敞篷车：比软顶敞篷车出现的晚。硬顶敞篷车始于1996年的奔驰上一代SLK（R170）才开始量产。进过几十年的发展与进步，现在已经百家争鸣，种类及其繁多，硬顶跑车的外形与炫酷逐渐成为敞篷车的流行趋势。
图1.3硬顶敞篷车
硬顶和软顶敞篷的优劣势：其中，有些优缺点受到材料本身的影响，很难改进。如软顶的噪音大、硬度，强度低；硬顶的质量大，材质很硬，占用后备箱空间大。现如今软顶和硬顶在相互发展改变，随着市场和技术的发展，软顶敞篷不停地对其材料进行优化修改加工，例如，为了降低噪音，开始采用三层的合成材料；而硬顶敞篷为了减少占用空间，在不停地通过机械技术将硬顶不断的折叠。自从上世纪90年代硬顶敞篷汽车被制造出来后，便立刻开始受到市场追捧，现如今软顶的车型开始逐渐减少，而硬顶敞篷的车型变得越来越多。目前硬顶敞篷的发展目标是最大限度地折叠车顶，以沃尔沃C70和新宝马3系为最新的代表。其最终目的是节省材料，可以最大化减少后备箱占用空间。
1.3 本文研究的目的和主要内容
对国内外现有敞篷开合机构的工作原理调研，分析各种机构特点，进行自由度计算，对机构运动范围的干涉分析，主要目的在于优化敞篷汽车的机构，使其达到尺寸，占用空间等一系列最优化的方案。基于某汽车模型，参考相应尺寸进行敞篷汽车三段式折叠软顶设计与优化。
1.4 用MATLAB进行机构的优化设计
Matlab简介：
Matlab是美国MathWorks公司所出品的用于商业的数学软件，作用于算法开发、数据分析、数据可视化及数值计算等高级技术计算语言和交互式环境，主要包括Matlab和Simulink两大部分。Matlab和Maple、Mathematica并称为三大数学软件。在新的版本中也加入了对C、C++、FORTRAN和Java的支持，功能更加丰富。
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究背景及目的意义 1
1.2敞篷车的分类 1
1.3本文研究的目的和主要内容 3
1.4用MATLAB进行机构的优化设计 3
2 软顶折叠机构构型设计 3
2.1折叠软顶系统 3
2.1.1软顶系统组成 4
2.1.2软顶工作过程 7
2.3软顶折叠机构构型分类 8
2.3.1四杆机构构型 8
2.3.2六杆机构构型 8
2.3.3八杆机构构型 10
2.4汽车敞篷机构设计分析 11
3 敞篷汽车三段式折叠软顶设计 13
3.1敞篷顶盖BD优化分析 13
3.2液压油缸的运动分析 16
3.3敞篷顶盖DH的优化分析 17
3.4敞篷顶盖KM的优化分析 17
4 汽车敞篷机构运动仿真 20
5 敞篷机构材料的优化选取 24
5.1软顶材料种类 24
5.1.1帆布 24
5.1.2无纺布 24
5.2软顶材料的选取 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录一 30
附录二 32
附录三 33
附录四 36
1 绪论
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
.1 课题研究背景及目的意义
从进入21世纪以来，中国的汽车制造业发展越来越迅速，中国在2011年汽车销量，达1850万辆，成功超越美国，现已经是全世界最大的汽车市场。现经过几十年的发展，中国的汽车市场变得越来越庞大，已经进入较成熟的消费时代，并且人们开始追求汽车的本质内涵、安全、性能、健康、卫生环保和驾驶乐趣。敞篷车是一种自由和速度的象征，能够充分和大自然亲密的接触。这使它在中国越来越流行。近几年来的中国敞篷车市场变得及其火爆，国外各种类型的敞篷车都纷纷登陆中国市场。敞篷车在中国已经很平常，处处可见，现已不是奢侈品不能被大多数家庭接受了。
图1.1敞篷车
如今机械技术逐渐开始严谨精巧,折叠式顶篷技术向着高精度、寿命更长、高可靠性发展,对于设计敞篷机构，需要考虑到的主客观因素也变得越来越多。为了使折叠式顶篷机构的工作能力得到提高,需要考虑，剖析影响顶篷机构运动的主要因素，从而优化所需要的顶篷的机构。在设计折叠式顶篷机构的过程中,需要确定顶篷机构的运动范围，再对机构使用运动学分析,可以得到每个构件在工作运动过程中它们的变化,从而可以考虑机构的设计是不是符合设计要求。
1.2 敞篷车的分类
在敞篷车中有一些样式车型是专门开发的敞篷车型，比如马自达汽车业的一款Miata，大众汽车业的一款Cabriolet；许多的敞篷车即涵盖无顶敞篷，也有正常固定顶款类型；还有的敞篷车则是以轿车的形式被开发出来，比如大众汽车中的甲壳虫的敞篷款。按车顶结构，敞篷车可以分成硬顶车和软顶车。其中软顶车比较常见，通常采用乙烯，帆布、无纺布或塑料为车顶材料，配上可以折叠的支架。硬顶车的车顶一般采用的是金属材质，可以实现自动开启和闭合。在历史上，敞篷汽车的发展可以近似分为这三个阶段：无顶敞篷车——软顶敞篷车——硬顶敞篷车。无顶敞篷车:现在市场上的无顶敞篷车变得越来越少，这些车从一开始就不具备顶篷，主要是那些小型赛事，经典跑车的复制款或者是欧美小厂中的限量级作品，这些车用来追求速度，这部分车产量少而且销售面小。软顶敞篷车：软顶敞篷从起初到如今经历了两个明显的改进：软顶机构的折叠方式从手工折叠改成自动折叠，顶篷的收起从外置式收起改成了内置式收起（美观，且阻力减小）。起初的一些软顶敞篷车需要用手动来实现折叠且顶篷为外置式的；现在大部分都是受自动控制的、内置式的。（现在也有外置式的，但主要还是受到车型的限制）。另外敞篷车按照车门的分类，可以有四门和两门类型的车：两门式的敞篷车，车距端，机构较为简单，所以较为常见，四门式车距较长，机构较为复杂。所以少见。
图1.2软顶敞篷车
硬顶敞篷车：比软顶敞篷车出现的晚。硬顶敞篷车始于1996年的奔驰上一代SLK（R170）才开始量产。进过几十年的发展与进步，现在已经百家争鸣，种类及其繁多，硬顶跑车的外形与炫酷逐渐成为敞篷车的流行趋势。
图1.3硬顶敞篷车
硬顶和软顶敞篷的优劣势：其中，有些优缺点受到材料本身的影响，很难改进。如软顶的噪音大、硬度，强度低；硬顶的质量大，材质很硬，占用后备箱空间大。现如今软顶和硬顶在相互发展改变，随着市场和技术的发展，软顶敞篷不停地对其材料进行优化修改加工，例如，为了降低噪音，开始采用三层的合成材料；而硬顶敞篷为了减少占用空间，在不停地通过机械技术将硬顶不断的折叠。自从上世纪90年代硬顶敞篷汽车被制造出来后，便立刻开始受到市场追捧，现如今软顶的车型开始逐渐减少，而硬顶敞篷的车型变得越来越多。目前硬顶敞篷的发展目标是最大限度地折叠车顶，以沃尔沃C70和新宝马3系为最新的代表。其最终目的是节省材料，可以最大化减少后备箱占用空间。
1.3 本文研究的目的和主要内容
对国内外现有敞篷开合机构的工作原理调研，分析各种机构特点，进行自由度计算，对机构运动范围的干涉分析，主要目的在于优化敞篷汽车的机构，使其达到尺寸，占用空间等一系列最优化的方案。基于某汽车模型，参考相应尺寸进行敞篷汽车三段式折叠软顶设计与优化。
1.4 用MATLAB进行机构的优化设计
Matlab简介：
Matlab是美国MathWorks公司所出品的用于商业的数学软件，作用于算法开发、数据分析、数据可视化及数值计算等高级技术计算语言和交互式环境，主要包括Matlab和Simulink两大部分。Matlab和Maple、Mathematica并称为三大数学软件。在新的版本中也加入了对C、C++、FORTRAN和Java的支持，功能更加丰富。
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