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浅谈车辆工程CAE中拓扑优化技术的应用 摘要：针对车辆工程中不同车型部件结构的特点，阐述了结构拓扑优化设计的一般流程，报告了代表性较强的相关软件应用现状与发展，包括优化过程中有限元分析模型的数据转换、分析计算、CAD优化模型提取。
对提高整车零部件刚度、降低车身骨架及各零部件自重的优化分析应用研究进行了概括。实例论证了应用有限元法进行机械承载结构拓扑优化设计是一种有效的优化方法，可为机械结构及零部件轻量化设计提供重要的概念化设计参考，对今后结构优化中拓扑优化技术发展方向、应用范围及趋势作出了展望。
关键词：车辆工程；结构优化；拓扑优化；有限元分析；轻量化设计 结构优化设计是一门复杂的多标准[1,2,6]、多学科[2,4]优化理论，按其构造结构优化模型或优化层次可分为三种形式[1,2]：尺寸优化问题（Sizing optimiza-tion）、形状优化问题及材料选择（Shape optimizationand material selection）、拓扑优化问题（Topology opti-mization）。拓扑优化通常又被称为布局优化（或布置优化、广义形状优化），其重要性在于在概念阶段进行适当拓扑结构的选择，通常在开发新型产品的效率上最具有决定性的因素。
在设计过程早期阶段（概念和项目定义阶段），在给定设计目标和约束条件下寻求可能达到的最佳拓扑或布局对于新产品的开发是非常重要的。1拓扑优化在车辆工程中的应用发展及现状拓扑优化在汽车工业中的应用，国外在此方面的研究开始较早[2,5]，已近20年，下面是一些实例：托里诺工程大学G.Chiandussi等人运用拓扑优化对某中型商用车后悬架副车架所存在的问题进行改进设计，所开展的优化方法基于优化标准体积约束下的总势能最大化；瑞典沃尔沃汽车公司的H.Fredricson运用灵活铰链联接的框架结构模型对于有关框架拓扑优化中联合惩罚与材料选择问题进行了研究，引入两组设计变量，目标是找出在满足刚度要求前提下最具轻量化的设计方案，提出了向典型框架拓扑优化的两方面的延伸，即结构铰接惩罚及材料查补策略。
国内对此方面研究在20世纪末本世纪初的十年里，特别是在近几年应用日趋活跃[8,9]，如：广州本田汽车公司的杜海珍等人[10]将有限元分析与结构拓扑优化相结合，依据汽车车架的结构受力特性及其材料的性能要求，建立了优化数学模型，构建了应力约束下车架拓扑优化准则，并开展了车架结构的仿真设计，得到了合理的结果，以及蔡少群等人针对薄板类的车身内部钣金件，利用ANSYS软件的拓扑优化功能，以单元厚度作为设计变量，对零件的模态进行优化，并形成“伪厚度”图，在后续的设计中将厚度较小的部位删除，厚度较大的部位则进行结构强化，可以迅速得到零件的优化结构；同济大学的高云凯等[9]把拓扑优化设计理论引入某电动改装车的承载式车身设计，利用先进的有限元分析软件，在电动改装轿车车身结构拓扑优化分析中实现了多任务况、多状态变量条件下的拓扑优化设计，确定了下车身的最佳结构方案，进而在此基础上建立了新的有限元模型，并进行了模态、刚度和强度分析，设计出最终的下车身改造结构。以上是一些较典型的实例，可以看出，拓扑优化技术已经渗透于汽车设计始终，形成了汽车界一项较热门的研究领域。
2拓扑优化特点及流程2.1拓扑优化特点车辆产品研发流程一般可分为四个阶段：1）概念设计阶段；2）详细设计阶段；3）产品定型阶段；4）批量生产后结构改进设计。国内外学者已经进行了大量的研究和应用探索，最终得出两个影响车身概念开发CAE的关键环节：实现不同设计方案所需分析模型的快速构造和对尺寸的编辑修改；快速实现多个方案的性能比较和结构优化设计（由于结构分析方法的进步和强大的功能分析软件的应用，此环节技术已相对成熟）。
在概念开发阶段就着手进行结构的拓扑优化，有助于减少开发过程中的设计反复，缩短开发周期，提高产品竞争力。这就要求尽可能地利用有限的信息建立简化的模型，作为分析的基础，力求能反映产品的静态与动态响应要求，用于设计方案的评估及优选。
并随设计阶段的深入，计算机辅助设计模型的细化程度也不断增加。由图1可知，拓扑优化设计与传统设计、CAE分析设计的根本区别是：拓扑优化将产品试制环节从结构分析环节中分离出来，避免了产品基本定型前的实际样车生产，从而达到既节约成本又提高效率的目的。
2.2一般流程拓扑优化是在一定空间区域（骨架结构或连续体）寻求材料最合理分布，是一个迭代过程，力求在满足如体积方面约束条件的同时，将结构的柔性降至最低。利用专业的三维软件UG、Pro-E或CATIA建模，数据输入的一般准则：如果有相关接口，则应首选它来输入模型，否则，使用IGES输入采用IGESCat5./IGESPro./IGESUg或PS-Exchange数据转换软件将其转换为IGES文件形式，读入ANSYS进行数据前处理，之后配合拓扑优化模块，进行拓扑优化分析；但由于ANSYS软件对于大型、复杂结构件的拓扑优化设计的局限性，也可将IGES文件直接输入自身带有拓扑优化模块的软件如OpitStruct、Genesis中进行分析。
总的分析进程及现有的软件见图。
2.求一篇汽车工程类毕业论文
摘要】为解决目前我国目前汽车不断增长的盗窃、丢失等问题，设计并实现了基于GPS 的嵌入式汽车监视器。该汽车监视器集成了GPS 的定位功能和GPRS 的通信功能，可以通过手机短信的通信功能，将汽车和车主联系起来，可以根据车主的要求随时知道汽车的位置。该汽车监视器基于中国移动的GPRS协议，采用多线程处理技术和模块化设计方法，使用C++ 语言开发完成。该监视器可以随时提供用户所需的汽车定位信息，可设置为自动发送、手动发送，通过其可设置的接通模式，来监视汽车内的坏境。时间溢出的加密功能可防止别人操作等。
【关键词】GPS;GPRS；串口通讯；C++;
目 录
1 绪 论 1
1.1 嵌入式系统 1
1.2 ARM微处理简介 1
1.3 Wince操作系统 2
2 系统设计 4
2.1 实验箱介绍 4
2.1.1 实验箱的组成 4
2.1.2 实验箱软件资源 4
2.2 软件开发环境 5
2.2.1 CodeWarrior IDE 简介 5
3 系统硬件设计 7
3.1 实验平台原理图 7
3.2 GPRS模块原理图 7
4 系统软件设计 10
4.1 系统描述 10
4.1.1 总体描述 11
4.1.2 设计要求说明书 12
4.2 串口程序编写 12
4.2.1 设计框架 12
4.3 通用的GPRS类程序编写 13
5 调试与运行 16
5.1 调试： 16
5.2 实际运行 18
结论 24
参考资料：
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虚拟仪器技术与汽车工程测试摘要：汽车工程测试向多物理量、高精度、自动化的方向发展，为测试技术提出了新的要求。
文中基于现代汽车工程测试的需求，介绍了虚拟仪器的定义、构成、特点和关键技术，并根据实例，阐述了虚拟仪器技术在汽车工程测试领域的应用优势及前景。关键词：虚拟仪器；汽车；测试 0引言随着社会生活水平提高和消费者需求多样化，现代汽车的性能和配置不断地提高，增加了汽车工程测试的复杂程度。
汽车工程测试中，经常需要测量多种信号并进行分析[1]，如车速、转向盘转角、横摆角速度、侧倾角、俯仰角、横向加速度、纵向加速度、车体变形、电压、电流、温度、CAN总线信号、油液压力、真空度等。一方面，汽车工程测试不断向着多物理量、高精度、大数据量、自动化的方向发展，另一方面，传统仪器由于功能固化、数据处理及分析能力差、存储数据量少等原因，越来越难以满足现代化汽车测试的需要。
20世纪80年代开始出现的虚拟仪器技术适应了这种需求，并在汽车工程测试中取得了日益广泛的应用。1虚拟仪器技术构成、特点及优势1.1虚拟仪器的定义及构成1986年，美国国家仪器（National Instru-ments，即NI）公司在世界上首次提出了虚拟仪器的概念，引发了测控技术领域的一场重大变革。
随着个人计算机技术的飞速发展和NI等研究者的努力，近20年来，虚拟仪器技术在工业、教学、科学实验、国防等领域取得越来越广泛的应用。所谓虚拟仪器，是在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由设计软件实现的一种计算机仪器系统[2]。
一个典型的虚拟仪器测试系统由以下模块构成，如图1。各种被测物理量可以通过选用不同的传感器来感测，传感器输出的信号经过信号调理电路的线性放大，转换为数据采集卡可以识别的特定范围内的电压信号。
数据采集卡的主要功能是A/D转换，即将输入的模拟电压信号转换为计算机可以识别的数字信号。基于计算机的主控系统读取数据采集卡转换后的数字信号，软件可以控制数据的处理、显示与分析。
1.2虚拟仪器技术的特点及优势虚拟仪器技术是在计算机技术和现代测试技术深层次结合的基础上发展起来的一门新技术。它利用计算机强大的运算功能和存储能力，充分运用软件的作用来实现信号的在线采集、数据的实时显示、分析处理和打印输出等功能[3]。
虚拟仪器系统既利用了计算机技术的诸多优点，又融入仪器的特性和功能。主要有以下几个特点：（1）虚拟仪器利用强大的计算机硬件资源，大大增强了虚拟仪器的功能。
计算机技术帮助虚拟仪器进行数据处理、显示、存储、打印、报表等功能，方便、高效地实现了传统仪器难以实现的功能；网络技术提供了数据远程传输的通道，使远程测试、网络测试成为可能。（2）功能强大的软件是虚拟仪器的核心。
计算机主控系统的使用，使一部分本来由硬件来完成的工作可以通过在计算机上运行的软件来完成，数据处理、分析可以通过软件中的运算来实现，如数字滤波，复杂的频域和调制分析等；通过图形用户的软件界面可以显示数据；各种参数的控制也可以通过软件中的空间实现。软件开始成为构筑仪器的核心。
因此，NI公司提出了“软件即仪器”的观点。（3）虚拟仪器另外一个显著的特性是用户自定义，或者成为可扩展性。
传统仪器一般由厂商定义，而虚拟仪器可以由用户定义。硬件方面，虚拟仪器系统采用模块化的方案。
基于标准的虚拟仪器测试平台（如NI公司的PXI平台）通过选用不同的传感器、数据采集卡，用户可以进行所需要的各种物理量的测量，而不是局限于一种或几种物理量的测量。仪器的功能不再固化，可以由用户定义。
软件方面，虚拟仪器软件工具一般由驱动程序和应用开发环境（如NI的Labview,Labwindows/CVI和Measure-ment Studio）以及高阶测试与数据管理工具组成。使用者利用这种集成式的软件构造，可以自由的定义和生成功能强大的测量与控制系统[4]。
(4)低廉的成本。由于虚拟仪器技术采用计算机来进行测量分析，可以利用个人计算机行业的规模经济优势，轻松地通过升级PC对测量性能进行大幅度的提升。
每次随着新一代PC处理器的更新，虚拟仪器技术就可以低廉的成本实现更高级的应用。另外，当需要更多的测试功能时，虚拟仪器只需要购买相应的传感器等少量硬件，加入到现有的系统中即可，而不是重新购买昂贵的专用仪器。
概括来说，虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。
虚拟仪器的以上特点也是其优势所在，如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式，虚拟仪器技术已成为测试测量行业的主流技术。随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，未来虚拟仪器技术的发展将在诸多行业越来越广泛的应用，汽车行业也不例外。
2虚拟仪器在汽车测试中应用实例如前所述，现代车内测试系统应该支持多种信号的测量与分析。虚。
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车辆工程减震技术解析摘要：本文对车辆减震技术的原理、车辆减震器的数学模型及其外部特性进行了探讨，并在该技术发展的基础上，提出了电控减震技术将成为未来发展的必然趋势。
车辆减震技术不仅是改进车辆行驶的稳定性、操作性和乘坐的舒适性，还提高车辆的制动效率和轮胎寿命。：性车辆行驶平顺性的优劣直接关系到乘员的舒适性，并涉及汽车动力性和经济性的发挥，影响到零部件的使用寿命，所以它是同类车在市场竞争争取优势的一项重要性能指标。
而减震技术是确保车辆具有良好的行驶平顺性和安全性的有效保障。为了使车架与车身的震动迅速衰减，改善汽车行驶的平顺性和舒适性，车辆悬架系统上一般都装有减震器，减震器是汽车悬挂系统的组成部件，也是车辆主要零部件。
现代减震器一头连车身一头连车轮，既是整个车的承力件，又具有减少和吸收车身震动的功能。1车辆减展的工作原理减震器实质就是一个阻尼元件。
当有外界激励时，它起缓冲、吸收和消耗能量的作用，把机械能转换成其他形式的能量散发到周围环境中去。液压减震器内设有多个阻尼孔及阀门机构，液压油在孔道中来回流动时产生摩擦阻尼作用，吸收车体振动的能量，从而达到衰减振动的目的。
2车辆减震器的主要数学模型及外部特性2.t主要数学模型减震器数学模型的建立一直是汽车动力学领域中的重要研究课题。就被动悬架减震器的研究而言，已建立了三类数学模型，”。
第一类为复杂非线性模型。该类模型是应用流体力学中的物理定律，根据减震器内部油液的流动情况建立的。
模型中参数较多，如Segel及腼g模型有82个参数。该类模型可用于研究减震器本身的特性，但不能方便地用于汽车动力学系统的仿真。
第二类是线性化模型，如Wallaschek模型。该类模型不能比较准确地描述减震器配特性。
第三类是简单非线性模型。该类模型是通过试验的方法建立的，模型虽然仅含有较少的参数，但能比较准确地描述减震器的性能又能方便地用于汽车动力学系统仿真。
该类模型的典型代表是剑桥大学Besinger等人的7参数模型。该模型在10HZ以内与试验结果比较吻合，标志减震器数学模型研究的最新进展。
Besinger模型。将真实的减震器简化为某种物理模型。
图1是一种可能的物理模型，由一阻尼器与一非线性弹簧组成。阻尼器的阻尼力与输人速度vi及弹簧压缩速度v。
之间的差值成分段线性关系，弹簧的弹性力与其位移成非线性关系。因阻尼器与弹簧串联，阻尼力与弹性力相等，均用F表示，该力也是减震器的输出阻尼力。
针对该物理模型，Besinger提出了如下的非线性数学模型无、x。+k挤D3C(:)(l)k.xo+无拼O3C2+赞一‘一F二左伟。
+人娜户或心（：）·。············……。
<。（2）你，。
十cs（卜际。卜·…。）
：，（3）式中：C（。)二（CZ一C，）（：一a）+毕’‘”””<腼公二尤一尤。
公。=劣‘公。
二劣。模型中仅含C，、CZ、C，、a、。
、k.、k,7个参数，能获得这些参数值，模型就确定了。
2.2减震器的外部特性减震器的外特性可以用力位移关系表示，’1如图2、图3所示。它表示减震器在压缩和复原行程中阻力的变化特性，上部为复原行程，下部为压缩行程。
从两图中可以很直观地看出复原或压缩时的最大阻力值，也可以看出一个工作循环内所吸收的功，即图中封闭曲线所包围的面积所以该曲线也称为示功图。通过测取减震器的示功图，可以考查减震器阀门设计的效果如何，是否符合设计要求及在各种工况下，减震器的正常工作状况和产生故障的原因。
好的减震器产品，其力拉移特性的示功图应丰满、圆滑，不应有空行程、畸变等现象；通过观察减震器的示功曲线可以快速判断减震器性能的好坏，如图2所示的示功图表明该减震器的减振效果较为理想，而图3所示的示功图因右侧出现明显行程，复原阻力不足，表明该减震器减振效果不佳，所以减震器出厂时应当每支产品都附有示功曲线图。3车辆减展的发展世界上第一个有记载的减震器是1897年发明的，把橡胶块与叶片弹簧的端部相连，当悬架被完全压缩时，橡胶减震块就碰到连接在汽车大梁上的一个螺栓，产生止动。
这种减震器在很多现代汽车悬架上仍有使用，但其减震效果很小。第一个实用的减震器是1898年由法国人特鲁芬特研制成功并被安装到摩托赛车上，该车的前叉悬置于弹簧上，同时与一个摩擦阻尼件相连，以防止摩托车的振颤。
1899年哈德福特和特鲁芬特联合，制成了第一个汽车减震器，并把它装到哈德福特的乌兹莫别汽车上。随后，该减震器与前轮螺旋弹簧一起被安装到1906年生产的布鲁舒小型轻便汽车上。
从此以后，减震器的结构发展经历了以下几种发展形式141：加布里埃尔减震器。它是由固定在汽车大梁上的罩壳和装在其里面的涡旋形钢带组成，钢带通过一个弹簧保持其张力，钢带的外端与车桥轴端连接，以限制由振动引起的弹跳量。
平衡弹簧式减震器。这是加到叶片弹簧上的一种辅助螺旋弹簧。
由于每一个弹簧都有不同的谐振频率，它们趋向于抵消各自的振颤，但同时也增大了悬架的刚性，所以很快就停止了使用。空气弹簧减震器。
空气弹簧不仅兼有弹簧和吸振的作用，而且。
5.汽车设计毕业论文
毕 业 论 文（设计） 题目：汽车发动机冷却系统维护 所在院系 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2010 年 03月 21 日 目 录 摘要 ………………………………………………………………………………1 关键词 ……………………………………………………………………………1 1引言…………………………………………………………………………………2 2 冷却系统的作用……………………………………………………………2 3 冷却系统的组成………………………………………………………………2 4 冷却系统的构造及维护……………………………………………………………2 5 冷却系统的工作原理……………………………………………………………4 6 冷却系统的特点……………………………………………………………………4 7 冷却系统的检修……………………………………………………………………4 8冷却系统智能控制……………………………………………………………………6 8.1 系统组成……………………………………………………………………6 8.2 单片机控制系统工作原理……………………………………………………………6 8.3 单片机系统控制工作过程……………………………………………………………6 结论…………………………………………………………………………………10 谢辞…………………………………………………………………………………11 参考文献 ………………………………………………………………………12 摘 要 本文论述了冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法，同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法，以及冷却系统的智能控制，并举例做出简单介绍。
关键词：冷却系统 冷却系统维护 温度设定点 冷却系统智能控制 1 引言：如果一台发动机，冷却系统的维修率一直居高不下，往往会引起发动机其他构件损坏，特别是随着车辆行驶里程的增加，冷却系统的工作效率逐渐下降，对发动机的整体工作能力产生较大影响，冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作，尤如人体的皮肤汗腺，如果有一天，人体的汗腺不能正常工作，那么身体内的热量将无法散去，轻则产生中暑，重则休克。 2 冷却系统的作用 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。
引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。
3 冷却系统的组成 水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。
散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。 水泵和节温器 发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。
目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。
当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。
可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。 空气的流动 为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。
以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较低时离合器与转轴分离，风扇不动，当水温比较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。
同样，电子风扇由电动机直接带动，由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。
散热器 散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水分离会产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。
因此设计师就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。 冷却介质 虽然我们称其为水冷但冷却介质并不是单纯的水，而是由水、防冻液和各种专门用途的防腐剂组成的混合物，也称为冷却液。
这些冷却液中的防冻液含量占30%~50%，提高了液体的凝固点，防止在低温下结冰而损坏发动机。整个。
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