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1、载货汽车门密封系统的结构优化设计载货汽车门密封系统的结构优化设计摘要随着我国经济的快速发展，汽车产业作为国民经济的一个重要的支柱产业在近年内得到了快速的发展。随着技术水平和制造工艺的上升，消费者对汽车的舒适性能提出了更为严格的要求。而汽车的密封性能是评价汽车舒适性的一项重要指标，其中门密封系统是汽车车身密封中十分重要的一环，它密封性能的好坏将对乘客舱的舒适性产生很大的影响。在门密封系统中门密封条对密封性能影响最大。车门密封条在隔绝车内外空间，防止车外空间的尘土、雨水侵入车厢，同时也在汽车高速行驶时阻断车内外空气流动有很大作用，提高汽车的乘坐舒适性。门密封条大多由EPDM橡胶材料制成，同时为了保
2、证密封的性能，密封条通常具有复杂的截面形状。由于密封条材料和结构的复杂性，使得新密封条的开发流程十分的繁琐，需要进行重复多次的实验才能定型生产。但是近年来计算机技术、非线性材料力学、有限元法和计算机图学得发展，使得在生产前就可以对其进行计算机仿真分析，对于发现其设计缺陷和优化其密封性能十分有利，提高了设计的品质与效率，同时也有利于降低开发成本.国外先进的密封条生产企业很早就开始了这方面的研究了，我国的密封条CAE技术起步较晚，只有少数的企业进行这方面的研究。为了提升我国密封条企业的竞争能力。本文主要涉及新密封条产品的开发，主要对象为载货汽车的门密封条，在设计中将使用ABAQUS软件对密封条结构
3、进行分析，改善密封条的压缩负荷和压缩变形。关键词：门密封条，设计，仿真分析，有限元，结构优化AbstractWiththedevelopmentofeconomyofourcountry,theautomobileindustryinChinaisrapidydevelopinginrecentyears.Withthedevelopmentofengineeringlevelandmanufacturingtechnology,thecustomershavestricterdemandincomfort.Andthesealingperformancesanimportantevaluat
4、ingindexofthecomfortofautomobile,especiallythedoorssealingisveryimportant.Thedoorssealingcandeterminethecomfortofcustomercompartment.Buttheautomotivedoorweatherstriparethemostimportant.Theautomotivedoorweatherstripinisolatedthecarsinsideandoutside,preventingthedustandrainwaterfromgettingininsideofth
5、ecustomercompartment,besidesitalsocanpreventairflowingduringtheinahighspeed,allabovecanimprovethecomfortofthecustomercompartment.TheautomotivedoorweatherstripusuallyismadebyEPDM,andtokeepthesealingperformances,thestripusuallyhasacomplexcrosssection.Becauseofthematerialandcrosssectionofthestrip,makin
6、gtheexploitationprogressverycomplex,itneedstotestagainandagainuntilitsatisfytheperformances.Butcomputertechnique,unlinearmechanicsofmaterials,finiteelementtechniqueandtheCADtechniquefastdevelopment,itmakeswecansimulatethestripbeforethemanufacture,thesehavemanybenefitonexploitation,suchaswecanfindthe
7、designflawandoptimizethestructureofthestrip,improvetheproductqualityanddeaignefficiency,andreducedevelopmentcosts.Advancedstripmanufacturingenterprisesofthedevelopedcountryconductedthisfliedlongtimeago,theapplyingofCAEtechniqueinChinaisnotlong.Thereareseveralenterprisesusethistechnique.Toimprovethec
8、ompetitivenessofthestripmanufactureindustryinChina.Thispaperintroducetheexploitationofthetruckdoorweatherstrip,inprogressIusetheABAQUSprogramtoanalysethestripsstructure,optimizingthecompressionloadandthedeformationofcompression.Keywords:doorweatherstrip,design,simulate,finiteelement,Structureoptimiz
9、e目录摘要1Abstract21.绪论11.1课题背景11.2课题研究目的和意义21.3课题研究内容22.密封条的介绍32.1密封条的发展32.2密封产业现状32.3密封条的材料42.4密封条的分类42.5密封条的安装42.6密封条的尺寸公差要求52.7密封条的断面设计52.9门密封条简介62.10小结63.门密封条的设计73.1密封条道数的确定83.2密封条界面更形式的确定93.3车身间隙及密封条压缩量的确认103.3.1车身间隙的确定103.3.2密封条压缩量的确定113.4密封条与周边相关零部件连接方式的确认113.5密封条断面生产的可行性确定123.6密封条数据设计123.6.1门洞密
10、封条的数据设计133.6.2周边密封条1数据设计143.6.3周边密封条2的数据设计153.7小结164.密封条的有限元分析理论174.1有限理论的发展174.2有限理论简介184.3橡胶材料与有限元194.3.1线性有限元问题与非线性有限元问题194.3.2橡胶材料的有限元分析194.4有限元分析软件ABAQUS204.4.1ABAQUS简介204.4.2ABAQUS分析流程224.5小结225.门密封条的结构优化235.1密封条的材料模型235.1.1密实橡胶的材料模型235.1.2海绵橡胶材料模型245.2前处理245.2.1模型分析245.2.2网格划分与单元的选择245.2.3材料特
11、性定义255.2.4接触面的定义255.2.5边界条件的设定255.3分析结果265.3.1门洞密封条的分析结果265.3.2周边密封条1的结果分析275.3.3周边密封条2的结果分析285.4结构优化295.5优化后的密封条结构分析315.5.1门洞密封条优化后分析315.5.2周边密封条2优化后分析325.5.3周边密封条2优化后分析335.5.4综述345.6密封条的一般优化方法介绍345.7密封条的排气孔确定355.7小结35总结与展望36参考文献37致谢391.绪论1.1课题背景随着我国经济的快速发展，我国的汽车产业也得到了巨大的发展，但是在发展的同时，我国的汽车产业也面临巨大的挑战
12、，随着我国改革开放的程度加深，越来越多的外国汽车企业进入我国。但汽车产业作为我国国民经济的一项支柱产业，必须要有自己的核心技术，才能在市场中有竞争力。随着汽车制造工艺的上升，和国民购买力的上升，消费者对汽车提出了更为严格的要求，特别是汽车的舒适性，现今一辆车舒适性的好坏，将对其销量产生很大的影响。密封性作为舒适性的一项重要评价指标，得到了各个汽车企业的重视。汽车车门的密封性能的好坏，将影响乘客对乘客车厢舒适度的体验。车门密封条作为汽车密封的核心部分，对车门关门力、汽车高速静音性能等消费者对汽车质量的感知有很大的影响作用，可以说门密封系统的好坏决定了，车厢的密封性能。由于门密封条安装部位的特殊性
13、，这就对密封条的材料选择产生了很大限定，当今的门密封条主要才要EPDM橡胶材料。同时为了保证密封性能，密封条通常有复杂的截面形状，还有门密封条的密封部分大都由海绵橡胶（即经过发泡处理的EPDM橡胶）。由于密封条材料和结构的特殊性，使得密封条的开发也变得十分的繁复，一个新的密封条要定型生产，必须要开发出样品的模具，得到实际产品，从而用样品进行多次的实验测试，验证其是否满足车门的密封要求（通常有主机厂提出这个要求），如不能满足设计要求就要更改设计，重新开发新的模具并制造样品，重新进行验证，现在看这需要耗费很大的精力，同时抬高了密封条的生产成本。随着计算机仿真技术的发展，工程师们开始在计算机上模拟各
14、种各样实验测试。这些使得工程师们在密封条生产前，就可以对密封条进行各项分析。这让设计者在样品生产前就可以的到其设计的密封条的部分缺陷，像压缩负荷不满足主机厂要求，在密封条转角处出现褶皱等，这让我们可以减去很多后期验证这些性能的实验，这就使得我们不需要在后期对密封条进行大量的测试试验了，减小了实验工作量。这个非常有效的提高了密封条的设计效率，与设计品质，最重要的是使得密封条的开发成本得到了很好的控制。这些技术已在国外先进的密封条制造企业得到了大范围的应用。但在中国国内具有这些技术能力的企业只有少数的几家而已，这将对我国的密封条生产企业产生非常不利的影响，为了提高我国汽车密封条行业的竞争水平，这里
15、我将使用先进的有限元分析软件ABAQUS对密封条的结构进行分析，并提出优化的方案。本文目的为提出一般的密封条设计方案。相信我国的密封条行业今后一定能国外企业比肩。1.2课题研究目的和意义汽车车门密封条在车身中起密封介质、隔离空间和装饰等作用。密封条的生产材料、结构和制造工艺直接影响其功能性、可靠性和装饰性，进而影响到汽车的舒适性和安全性。因此，汽车的密封性非常重要，现在已经成了评价一辆车的重要指标之一。为了保证密封条设计更为的有效率，更加的节约成本，传统的密封条设计已经不能满足现代汽车制造行业的需要了。随着计算机科学、非线性材料力学、有限元法的发展，使得在密封条在生产前就对其进行分析成为可能，从而能有效的提高设计效率，同时降低密封条的开发成本。本文将采用有限元分析的方法对载货汽车门密封条进行结构的优化。建立其几何模型和材料模型，并给出仿真所需的边界条件。通过有限元软件分析其的压缩及弯曲变形，根据分析所得结果，提出门密封条的优化方案。提高设计的质量及降低开发成本。1.3课题研究内容研究目标：运用有限元软件，的密封条的压缩及弯曲进行仿真分析，得到压缩条件下，密封条的变形形状，接触面的压力；和弯曲条件下密封条的变形形状，并根据这些结果，提出密封条的优化方案，对设计进行优化。研究内容：(1)运用非线性有限元法，对密封条进行合理的简化，建立分析边界条件，划分网格；(2)运用Ogden模
