基于逆向工程的汽车前纵梁型面重构与优化开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在汽车产量与保有量的持续增加的情况下，能源危机、交通安全和环境污染问题越来越严重，现今的汽车发展已经离不开安全环保节能的主题。汽车轻量化是实现节能减排的重要措施之一,对汽车工业的可持续发展具有重要意义[1]。研究表明，汽车轻量化是降低能耗、减少排放的最有效措施之.。例如汽车每减少100kg，可节省燃油0.30.5l/(100km)，可减少co:排放8一11g/(100km)[2]。轻量化对于提升汽车动力性与燃油经济性都有极大的帮助。国家倡导节能减排，为了推进汽车工业的可持续发展，降低温室气体排放，我国已经把汽车轻量化放在了发展战略中。

汽车轻量化，保证汽车强度和安全性能的前提，尽可能降低整车质量，从而提高动力性、安全性等综合性能，达到最终目的节能减排[3]。汽车轻量化技术可以分为:结构优化设计、轻量化材料的应用和先进制造工艺等3个主要方面[1]。汽车在经过了很长时间的快速发展后，汽车车身的空间结构布局已相当紧凑，结构优化已经相对成熟，因此，轻量化材料的应用及其先进制造工艺的研究将是汽车工业轻量化的趋势[4]。

钢铁材料在汽车中应用广泛，在同等的强度等级下，高强度钢能够最大限度地降低钢板厚度，减轻车身重量。由于钢铁材料的综合性能优良，到目前为止，采用高强度钢仍然是汽车轻量化最直接、最有效的途径。在未来相当长的一段时期内，钢铁材料仍是汽车车身的首选材料，主要用于汽车的结构件和安全件的生产，如前后保险杠、前后纵梁、a/b/c柱等[5]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1汽车前纵梁扫描表面数据测量

采用逆向工程技术来逆向汽车前纵梁，要先获取原始前纵梁表面的数据，数据的获取是逆向工程的基础，具备了前纵梁数据才能够进行相应的处理和后续的建模及有限元分析。数据测量是用测量设备来取得被测对象的表面数据的过程。测量到的前纵梁表面数据是重构中三维坐标点的来源。本设计采用三维光学扫描仪。利用光学扫描仪来扫描测量物体表面得到点云数据。所测得点云间没有连续性，但能够反映被测对象基本形状。由于前纵梁较大，所以需要多次多角度扫描，贴参考点辅助，完成整个型面的扫描，得到完整的前纵梁表面。

2.2汽车前纵梁数据处理与模型重构

扫描得到的结果是庞大的点云数据。在测量中，一方面扫描仪容易在周围环境光影响下产生少量的跳点，扫描仪以及被测对象的抖动也会产生干扰，得到的这些数据称为噪声点。噪声点与真实点间存在一定误差，误差如果过大就会对后续cad模型的质量造成影响，因此必须把误差范围进行限定，所以要进行降噪处理。使用geomagicstudio软件对前纵梁的表面点云数据进行处理,以获得合适的点云数据，然后使用geomagicqualify软件进行对比分析,全面分析测量误差、数据处理误差和模型匹配误差。然后在点云基础上使用catia软件建立前纵梁的cad模型，最终实现了前纵梁型面的反求。

2.3汽车前纵梁成形精度分析与结构优化

通过点云构建的cad模型，与前纵梁原始数据进行精度对比分析，在此基础上通过计算得到误差是否在允许范围内。在汽车轻量和安全等方面考虑，采用数据处理软件对几何模型进行参数分析，进而对前纵梁的型面结构进行优化设计。找出局部翘曲的部位，分析其形成原因，设计稍微改动初始模型，或者修改热处理的方案，达到更优的效果。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 胡朝晖.面向汽车轻量化设计的关键技术研究[d].硕士学位论文.长沙：湖南大学机械与运载工程学院，2010.

[2] 范子杰，桂良进，苏瑞意.汽车轻量化的研究与进展[j].汽车安全与节能学报，2014,5（1）:1-16

[3] 郭玉琴，朱新峰，杨艳，熊倪.汽车轻量化材料及制造工艺研究现状[j].机械工程学院，2015，40(3):2-3.