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微型两座电动轿车车身造型设计及空气动力学分析开题报告

 2020-04-13 13:05:32  

1. 研究目的与意义(文献综述)

进入21世纪,能源紧缺问题和环境污染问题已经成为当今世界急需解决的头等问题。据相关资料统计,一辆汽车平均每年消耗5吨石油,而目前全世界汽车保有量已经超过10亿辆,很显然汽车消耗石油的数量非常惊人。同时,汽车给环境带来的危害也是相当严重。空气中PM2.5的主要来源之一就是汽车尾气,另外,大气中越来越多的二氧化碳是导致全球变暖的主要原因,而大气中的二氧化碳大部分来自于汽车尾气。因此,减少传统燃油汽车的数量对于解决能源紧缺和环境污染问题将大有巧益,更加节能环保的新能源汽车将会取代传统汽车成为未来主流的交通运输工具。

传统汽车的发展规律中,车身造型设计随着汽车的发展愈加的受到人们的重视。现如今各大汽车厂商推出的新车型,除了更好的性能外,外观则是新车的第二大卖点。而电动汽车良好的车身造型设计同样具有十分重大的意义,主要表现在如下几点:(1)电动汽车良好的车身造型设计可促进消费者购买。(2)目前我国市场上的电动汽车车身造型设计普遍造型单一,缺乏美感,在车身设计上亟需提升。(3)我国造型设计进展缓慢,急需加快追赶国外造型设计的步伐。目前,我国电动汽车造型正处于起步阶段,许多小公司对车身造型缺乏足够的重视,多是模仿国外电动汽车的造型,导致其自主意识不强,缺乏品牌的识别度,产品竞争力差。在将来,振兴民族企业,提高产品竞争力,最直观的就是在车身造型设计上下功夫,争取快速跟上国外的步伐。

我国的电动汽车产业正在渐渐发展成熟,中国汽车产业调整和振兴规划中指出我国将实施新能源汽车战略,由中央财政安排资金给予补贴,支持大中城市示范推广各种新能源汽车就电动汽车的技术与产业化方面,我国与国外的差距很小,然而在车身造型上的发展情况不容乐观,距离国外的电动汽车造型还有一段距离。一方面,国内电动汽车公司的自主设计的产品很少而且设计水平较国外偏低,有些厂商为了保证销量,大量模仿、借鉴设置直接采用国外己有的设计。另一方面,国内的合资汽车企业基本不会把车身造型工作完全放在国内。但也可看到国内的一些汽车企业正在努力追度国外设计的步伐,像比亚迪、吉利、一汽等近几年都推出自主设计的电动汽车。虽然创新性并不大,但是这让我们看到了国内企业对于电动汽车造型设计的重视,国内的设计水平正在提升。

2. 研究的基本内容与方案

主要以微型两座电动汽车造型设计为研究对象,运用产品造型设计方法进行车身造型设计,最终设计出符合大众审美及低风阻要求的电动概念汽车车身造型。首先,深入探索电动汽车与传统燃油汽车的区别,总结出电动汽车车身造型设计的影响因素。其次,通过归纳总结、分类对比等分析方法对目前市面上比较主流的电动汽车及各大汽车品牌的电动概念汽车造型进行更加细致的分析总结,进一步得出电动汽车车身造型的特征和未来电动汽车车身造型设计的趋势。然后,根据产品造型设计流程进行了设计实践,详细展现出包括市场分析、目标用户研究、概念草图设计、设计方案确定、三维数字模型创建和這染设计较完整的设计过程。通过这一系列的设计流程最终得出若干车身造型设计方案。最后,利用fluent软件对得出的设计方案进行空气动力学性能计算分析,从空气动力学的角度对本设计方案进行评价,比较得出最为符合轻量化、低风阻要求的车身造型设计方案。

具体工作内容如下:

(1)细致地探讨电动汽车车身造型设计受到的影响因素,包括技术发展因素、艺术设计因素、用户驱动因素、设计师全新价值观因素。通过分析电动汽车造型设计所受到的影响因素来辅助推测未来电动汽车车身造型的发展方向并给出设计实践中需要着重考虑的地方。

(2)对量产的电动汽车车型及概念车型进行来系统的分析总结,得出电动汽车车身造型未来造型的发展趋势及今后设计实践中的设计方向。通过对电动汽车的细节造型进行分析,总结出电动汽车车身造型各个部分的造型特点,为后面的设计实践做好铺垫。

(3)展示出设计实践的主要流程,包括设计前期对电动汽车的市场前景、现状及主要用户的调研分析,设计风格及人机布置的确立,造型设计开发过程从概念草图设计、效果图设计、数字模型建立到渣染设计。最终确定若干设计方案。

(4)呈现出对设计方案的气动性能的分析过程,主要包括模型的前处理及网格划分,模型的求解计算和结果分析,空气阻力系数的计算,最优方案的选择四个部分。通过空气动力学分析其气动性能,并提出可以不足和可改进之处。

3. 研究计划与安排

1(7 学期第20周) 确定毕业设计选题、完善毕业设计任务书(相关参数)、校内资料收集

2(8 学期第1周) 方案构思、文献检索、完成开题报告

3~4(8学期第2-3周) 外文翻译、资料再收集

5~7(8学期第4-6周) 设计计算、草图绘制

8~10(8学期第7-9周) 图样绘制、编写设计计算说明书(论文)、预答辩

11~13(8学期第10-12周) 图样及设计计算说明书整理、资料袋整理,答辩资格审查

14(8学期第13周) 学生提出答辩申请,并作答辩准备;教师审阅图纸、说明书

15~16(8学期第14-15周) 参加答辩


4. 参考文献(12篇以上)

[1]. 过学迅.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]. 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版,2009.

[3]. 陈家瑞,马天飞.汽车构造[M].北京:人民交通出版社,2005.

[4]. 刘鲁军, 低风阻轻型电动概念汽车车身造型设计, 2016, 东南大学. 第 67页.

[5]. 张抒博, 电动乘用车造型发展趋势研究, 2017, 吉林大学. 第 85页.

[6]. 诸葛晓宇. 电动汽车车身造型设计研究[D].武汉理工大学,2013.

[7]. 余顺达等, 基于CFD技术的FSC赛车车身气动造型设计. 湖北汽车工业学院学报, 2012(03): 第77-80页.

[8]. 张海峰, 基于Fluent的电动汽车车身气动造型优化设计研究, 2012, 扬州大学. 第 81页.

[9]. 赵波与屠建中, 基于空气动力学的车身造型设计. 机械设计与制造, 2011(07): 第48-50页.

[10]. 孔斌, 基于空气动力学的车身造型设计, 2008, 武汉理工大学. 第 74页.

[11]. 孙自强, 基于空气动力学的车身造型设计研究, 2006, 沈阳工业大学.

[12]. 安震, 基于外流场分析的轿车车身造型设计, 2013, 山东理工大学. 第 81页.

[13]. 江涛, 汽车车身气动造型设计优化研究, 2011, 湖南大学. 第 143页.

[14]. 刘强, 浅谈整车空气动力学开发对燃油经济性的贡献. 现代车用动力, 2016(2): 第1-3,9页.

[15]. 秦凯琦, 适用于年轻人的微型电动汽车造型设计研究, 2017, 西南交通大学. 第 78页.

[16]. 容江磊等, 基于Kriging模型的跑车尾翼断面形状的气动优化. 中国机械工程, 2011(02): 第243-247页.

[17]. 谷正气, 江涛与杨易, 基于柔性网格技术的轿车气动造型优化. 系统仿真学报, 2011(02): 第399-403页.

[18]. 江涛等, 基于三维草图的车身气动造型设计. 中国机械工程, 2011(07): 第873-877页.

[19]. 何忆斌等, 汽车理想气动形体数字化模型构建及气动性能试验. 航空动力学报, 2010(05): 第1031-1035页.

[20]. 江涛等, 细分网格在车身流场仿真中的精度效率研究. 中国机械工程, 2009(23): 第2844-2849页.

[21]. Satheesh Kandasamy, B.D.H.G., AerodynamicPerformance Assessment of BMW Validation Models using Computational FluidDynamics. 2012.

[22]. Gaylard, A.P., et al., Evaluation ofNon-Uniform Upstream Flow Effects on Vehicle Aerodynamics. SAE InternationalJournal of Passenger Cars - Mechanical Systems, 2014. 7(2): p. 692-702.

[23]. ZOLET, T.L., S.C. ROSA and J.S. JUNIOR, Onthe development of a Fully Automated numerical methodology to improvevehicle’s aerodynamics optimizing its external shape. 2015.

[24]. Le Good, G.M. and K.P. Garry, On the Use ofReference Models in Automotive Aerodynamics. 2004.

[25]. Ribaldone, E., et al., Optimizing theExternal Shape of Vehicles at the Concept Stage: Integration of Aerodynamicsand Ergonomics. 2011.

[26]. Le Good, G., C.J.A.B. Clough and R. Lewis,The Aesthetics of Low Drag Vehicles. 2011.

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