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雅马哈C85摩托车前照灯的结构设计.rar

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    雅马哈 C85 摩托 车前 结构设计
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    丽水学院毕业设计说 明 书(2016 届)题 目 雅马哈 C85 摩托车前照灯的结构设计二〇一六年五月七日I雅马哈 C85摩托车前照灯的结构设计专业:机械设计制造及其自动化 班级:机自 122 姓名:袁海波 指导教师:胡笑奇摘要本设计主要是为雅马哈公司新车型 C85 设计一款外型美观且各项性能满足试验要求的前照灯。设计的整个过程是在实习公司进行,以 CATIA 软件作为设计平台,首先进行灯罩、灯座等的 3D 数据初步设计,然后根据各项标准对数据进行结构细化,理论分析等,然后根据设计数据借助公司现有的设备做出样件,配齐其他部件进行了整灯装配,并进行了实验验证。通过实验结果证明样件的配光性能、耐温度性能、振动耐久性均满足要求。本说明书主要介绍该前照灯设计过程中部分结构的设计原理、设计标准、技术要求等以及设计完成后按照雅马哈公司的试验要求对样件进行试验并得出结论。关键词 雅马哈 摩托车 前照灯 CATIA 结构设计 IIStructure Design Of YAMAHA C85 Motorcycle HeadlightProfession: Mechanical Design manufacture and Automation Class: JiZi122 Name: Yuan Haibo Teacher: Hu XiaoqiAbstractThis design is mainly for the Yamaha Corporation's new motorcycle models C85 design a beautiful appearance and the performance to meet the experimental require ments headlight. Design of the whole process is in the internship company, to CATIA software as a design platform. First preliminary design of the 3D data of a lampshade, a lamp holder, etc.; then according to the standard of the data structure refinement and theoretical analysis; finally according to the design data with the company's existing equipment to make sample, fully serviced in other parts of the whole lamp assembly, and validated by experiments. The experimental results show that the performance of the light distribution and high temperature performance, vibration durability samples meet the requirements.This manual mainly introduces the partial structure in the headlight design process the design principle, design standards and technical requirements and design is completed in accordance with the Yamaha test requirements of prototype test and draw the conclusion.Keywords YAMAHA Motorcycle Headlight CATIA Structure design 雅马哈 C85 摩托车前照灯的结构设计 丽水学院 2016 届学生毕业设计III目 录摘 要 ......................................................IAbstract ...................................................II目 录 .....................................................III第一章 绪 论 ................................................11.1 摩托车产业现状与发展趋势 .................................11.1.1中国摩托车产业现状分析 ..................................11.1.2 国内摩托车产业的发展方向 ................................11.2 我国摩托车灯具行业的现状及发展趋势 .........................11.3.本次结构设计的主要内容 ...................................2第二章 雅马哈 C85摩托车前照灯的结构设计 .....................32.1 引言 ..................................................32.2 CATIA软件简介 ..........................................32.3 雅马哈 C85前照灯主要部品材料的选择 .........................42.3.1灯罩材料的选择 ........................................42.4.C85前照灯三维数据设计 ...................................52.4.1.灯罩设计 ............................................52.4.2.灯壳设计 ............................................72.4 结构细化 ..............................................152.5 设计小结 ..............................................16第三章 试验验证 ...........................................183.1 部分试验过程 ...........................................183.1.1 前照灯配光性能试验 ....................................183.1.2 耐温度性试验 ........................................223.1.2 振动耐久试验 ........................................233.2 试验要求 ..............................................253.3 试验报告 ..............................................253.4 小结 ..................................................25结 论 .................................................26致 谢 ..................................................27附录Ⅰ ...................................................29附录Ⅱ ...................................................37雅马哈 C85 摩托车前照灯的结构设计 丽水学院 2016 届学生毕业设计1第一章 绪 论1.1 摩托车产业现状与发展趋势1.1.1中国摩托车产业现状分析自 1993 年起,在世界摩托车产量、销量榜上,我国占据了 50%以上,已经连续 19 年位居世界第一。各式各样的车型销售到世界各地约 180 多个国家和地区,总销量连续 10 多年位居世界第一。甚至可以说,但凡有摩托车出现的地方,就有“中国制造”,摩托车产品或许有一天成为中国最具全球化的机电产品的代表。中国摩托车产业正进入转型阶段,传统的摩托车行业将迎来新的挑战和机遇,摩托车的占有比例正在农村和城市之间进行着转接,而且摩托车市场也正在朝着休闲娱乐方向飞速的发展,这些都表明中国摩托车产业正在进行着一次革命性的战略转变。近年来国内市场由原先的下滑趋势逐渐趋于稳定。未来,我国摩托车产业在国内市场的需求虽然将出现缩水现象,但海外市场却有着惊人是潜力。未来的几年内,国产摩托车出口率将会出现相对平稳的状态。1.1.2 国内摩托车产业的发展方向现阶段,人们的环保意识不断增强,国家的环保标准不断提升,再加之政府从不放弃的推出新型环保产品优惠政策,节能环保型摩托车也将会成为行业转型的一个新的突破口。2020 年,国家通过节能减排行动向人们发出环保号召,摩托车行业也积极做出响应,正向清洁能源、电动化方向发展,然而这也将是摩托车产业升级瓶颈的最好途径,通过纯电动摩托车的新形象改变摩托车高污染高排放、重污染陈旧形象,同时也顺利推开城市“禁限摩”的大门。而正规的摩托车一、二线品牌的加入,使得摩托车产品的安全及使用性能也得到进一步提高,向电动摩托车产业模式转型的设想将步入正轨。1.2 我国摩托车灯具行业的现状及发展趋势作为现代化的交通工具中,使用最便捷的摩托车,正在被广大年轻消费者的追捧着。近年来,我国摩托车在广大人群中被大批使用,其各项安全性能也引起了社会各阶层人士的广泛关注。而摩托车灯具作为整车上的极为重要安全部件,其质量的对骑乘者及行人的安全将产生相当大的影响。目前,我国摩托车产业主要集中在重庆、江浙和广东等地,同时,摩托车灯具的生产企业也主要集中在这几个区域。摩托车灯具的生产需要大量的模具作为支撑,然而随着摩托车整车新车型更新速度的加快,灯具的生产企业需要随之更新模具。在江浙地区的模具产业非常发达,也正因为拥有这种得天独厚的地域优势,才使这些地区聚集了国内半数以上的摩托车灯具生产企业。雅马哈 C85 摩托车前照灯的结构设计 丽水学院 2016 届学生毕业设计2我国摩托车灯具产品的质量水平较前几年有了很大的进步,但是与国家标准的要求相比仍具有一定的差距,其中问题最多的就是前照灯;而在前照灯中,又以使用非标灯泡与配光性能不合格最为突出。当然,也有一些企业的技术实力相对较强,其产品已经达到国外同类产品的先进水平,并通过了欧洲有关机构的认证。目前,我国摩托车灯具行业仍然还存在着诸多问题:a)开发设计阶段摩托车灯具的开发设计程序为:l)对产品要求 、生产能力和成本等做可行性评估,然后作出报价;2)设计开发;3)初期量产 ;4)大量生产。许多中小型企业为了减少开发费用,省略了开发过程,仅仅根据整车厂的要求做一些简单的结构设计,有的甚至直接将样品交付给模具开发商开发模具,然后进行生产。b)模具的使用一套小型灯具的模具价格为 14~15 万元,而一套大型灯具的模具为 30~40 万元。一些企业为了降低生产成本,将原本应该淘汰的模具仍继续超期“服役”,结果导致了产品质量下降。很多企业设计的回复反射器很多地方不符合国标要求,其中一个很重要的原因就是模具本身就是不合格的。况且回复反射器的模具加工本就相当困难,并且在使用中需要特别地注意保养和维护才能保持其精度,否则加工出的产品就很难达到要求。c)原材料的选用例如前照灯的反光碗及灯罩部分,正常情况下应选用 PC 材料,有的企业为降低成本却换成了成本便宜的 ABS 材料。即使同样选择 PC 材料,由于原材料产地不同,价格差异也是非常大。很多企业在原材料上大做文章,甚至使用回收材料。d)检验人员缺乏在产品的生产过程中,检验环节也是非常重要的。而有些企业关注的只是产品是否能按时生产出来,是否能满足需求,而不太重视检验,并且个别企业根本没有检验人员。1.3.本次结构设计的主要内容首先,通过调查和收集各方情报,对摩托车产业现状进行了解,然后进行分析判断该行业的发展前景,在对摩托车灯具行业的发展前景进行分析。其次,就是根据实习公司给出的有关摩托车前照灯的各项设计标准进行 3D 数据设计,以实习公司设计标准、国家标准及相关法规为基础进行设计理论验证,若验证合理则继续进行下一步设计,若不合理则需修改数据,直至设计完成。之后,制作出样件,完成组装后依照雅马哈公司的行驶试验要求对样件进行试验验证,若试验结果各项指标均满足试验要求,则说明设计可行;若试验不合格这需要相应的修改数据,直至试验合格。最后,在公司安排的指导师的指导下完成最后的数据细化,并完成 2D 图出图,然后在完成毕业设计说明书整理。雅马哈 C85 摩托车前照灯的结构设计 丽水学院 2016 届学生毕业设计3第二章 雅马哈 C85摩托车前照灯的结构设计2.1 引言近年来,国民经济持续增长,人们的消费意识也出现了相当大的改变,人们的业余生活也开始向着休闲娱乐、追求个性发生着转变。外观设计独特,各部性能精良的新型摩托车成为众多青年摩托车爱好者选择的目标,同时在城市、乡村的很多地方,大多数人们也选择了摩托车作为代步工具,并且方便实惠。由此可见摩托车产业在中国的崛起不可否认。然而就在国内摩托车行业局势大好的前提下,对于在摩托车上各项性能要求极高的摩托车灯具,市场也是相当的可观。而作为一个世界 500 强的企业,雅马哈集团可以说是世界摩托车行业的巨人,其摩托车前照灯技术水平代表了当今国际先进水平。能够在雅马哈集团的标准下设计出一款合格的摩托车灯具当然也是一件非常荣耀的事情。本章主要介绍为雅马哈公司新车型 C85 摩托车设计前照灯的大致过程,其中重点讲述部分结构的设计原理、设计思路来源等,最后再根据设计标准及雅马哈公司要求进行数据结构细化。2.2 CATIA软件简介在摩托车灯具设计行业里,设计师们选择为他们工作的软件名为 CATIA,它是法国达索飞机公司在 70 年代开发的一款高档 CAD/CAE/CAM 一体化设计软件。CATIA 软件被广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品等各个行业。CATIA 软件源于航空航天业,但它强大的功能已经得到各行各业的认可,在欧洲汽车行业,已成为事实上的标准。现如今有超过 13000 的用户正在使用共 13 万套以上的 CATIA 在为他们工作,大到飞机、载人飞船和汽车,小到螺丝钉和钓鱼杆,CATIA 可以根据不同规模、不同应用定制完全适合本企业的解决方案。CATIA 的著名用户包括在世界制造业中都具有举足轻重的地位,一大批知名企业,如波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等都位列其中。在中国,CATIA 也得到了广泛的应用。哈尔滨、西安、成都、景德镇、上海、浙江、广东等都选用 CATIA 做为其核心设计软件。包括一汽集团、一汽大众、沈阳金杯、上海大众、北京吉普、广汽集团在内的许多汽车公司都选用CATIA 为他们开发新车型。同样,CATIA 在摩托车行业的应用也是相当普及,包括 Honda、BMW、Suzuki 在内的许多国际知名的摩托车厂家也都使用 CATIA 作为他们新车型的开发平台。 CATIA 的电子样机设计环境使得摩托车厂家能够快速及时的响应和满足客户的需求,向市场推出各种型号的摩托车,满足不同消费层次。然而,无论是汽车灯具行业还是摩托车灯具行业,也都跟随广大客户的脚步,将 CATIA 软件选择作为他们的设计平台,并通过 CATIA 设计出一款又一款结构新颖有独特的灯具来。无论是汽车还是摩托车,灯具都好像它们的眼睛一样,一双漂亮的眼睛总是能完美的吸引各方人士的眼球,雅马哈 C85 摩托车前照灯的结构设计 丽水学院 2016 届学生毕业设计4甚至引来各方赞誉。所以,车灯对于车体来说无论是外观是作用都是相当重要的。一款优质美观的车灯很多时候又是能提升整车价值的。所以,设计软件的选择也很重要。2.3 雅马哈 C85前照灯主要部品材料的选择2.3.1灯罩材料的选择根据摩托车前照灯灯罩透光性、耐候性、耐热性、抗振性等行驶试验性能要求,选择合适材料为 PMMA VH001。PMMA 是一种即使破碎时也不易产生尖锐碎片的树脂,而且它透明度优良,有突出的耐老化性; 它的比重不到普通玻璃的一半,抗碎裂能力却高出几倍; 它有良好的绝缘性和机械强度; 对酸、 碱、 盐有较强的耐腐蚀性能; 且又易加工;可进行粘接、 锯、 刨、 钻、 刻、 磨、 丝网印刷、 喷砂等手工和机械加工, 加热后可弯曲压模成各种压克力制品。下面是 PMMA VH001 材料的部分特性:熔化温度: 240~270℃。模具温度: 35~70℃。 注射速度:中等化学和物理特性:① PMMA 具有优良的光学特性及耐气侯变化特性;② 白光的穿透性高达92%;③ PMMA 具有室温蠕变特性; ④ PMMA 具有较好的抗冲击特性。灯壳材料选择根据摩托车前照灯灯壳抗振性、耐候性、耐温性等行驶试验性能要求,选择合适材料为 PC 1201-8 加色母,色母号为:9008-BK-65 2% 。主要根据其材料性能而决定选择 PC 材料作为灯壳的材料, PC 1201-8 材料性能参考见表 2-1表 2-1 PC 材料性能性 能 项 目 试 验 条 件 [状 态 ] 测 试 方 法 测 试 数 据 数 据 单 位熔 体 流 动 速 率 300℃ /1.2kg ASTM D-1238 8 g/10min密 度 --- ASTM D-792 1200 kg/m3吸 水 率 24hr,23℃ ASTM D-570 0.15 %基 本 性能平 衡 吸 水 率 23℃ , 相 对 湿 度50% ASTM D-570 0.32 %折 射 率 --- ASTM D-542 1.586 ---透 光 率 --- ASTM D-1003 89 %雾 度 --- ASTM D-1003 0.7-1.5 %物 理 性能模 具 收 缩 率 --- ASTM D-955 0.005-0.007 mm/mm机 械 性能屈服点拉伸强度 断裂点 ---ASTM D-638ASTM D-6386072MPaMa雅马哈 C85 摩托车前照灯的结构设计 丽水学院 2016 届学生毕业设计5屈服点伸长率 断裂点 ---ASTM D-638ASTM D-6386150%%拉 伸 模 量 --- ASTM D-638 2410 MPa弯 曲 强 度 --- ASTM D-790 96 MPa弯 曲 模 量 --- ASTM D-790 2410 MPa缺 口 冲 击 强 度 23℃ ASTM D-256 900 J/m冲 击 强 度 23℃ ASTM D-256 未 破 裂 ---落 锤 冲 击 强 度 总 能 量 @23℃ ASTM D-3763 89 J洛 氏 硬 度 --- ASTM D-785 73 M 标 度对 比 电 弧 径 迹 指 数 2mm IEC 112 250 V介 电 强 度 60Hz ASTM D-149 17 kv/mm损 耗 因 素 60Hz ASTM D-150 0.001 ---电 气 性能体 积 电 阻 率 23℃ , 干 ASTM D-257 2.0×1017 Ω .cm热 变 形 温 度 退 火 @0.45MPa(4mm) ASTM D-648 145 ℃热 变 形 温 度 退 火 @1.82MPa(4mm) ASTM D-648 142 ℃热 变 形 温 度 未 退 火 @1.82MPa(4mm) ASTM D-648 129 ℃维 卡 软 化 点 --- ASTM D-1525 149 ℃线 性 热 收 缩 率 -40℃ ~ 82℃ ASTM D-696 68×10-6 mm/mm/℃球 状 压 痕 温 度 --- IEC 598-1 >125 ℃热 性 能辉 光 灯 丝 测 试 2mm IEC 695-2-1 850 ℃需 氧 系 数 --- ASTM D-2863 26 %其 它 性能平 均 燃 烧 程 度 --- ASTM D-635 25 mm2.4.C85前照灯三维数据设计前照灯整灯的三维设计是根据主机厂给出的车头数据和灯具可视外观面为起点,各相关国标和主机厂的要求为依据进行设计。车头数据即灯具周边数据,灯具可视外观面即灯罩 A 面。2.4.1.灯罩设计一、灯罩设计雅马哈 C85 摩托车前照灯的结构设计 丽水学院 2016 届学生毕业设计6灯罩设计是灯具数据设计的起点。首先,灯罩设计是根据主机厂所给灯罩 A 面,在灯具的周边数据(护板)的范围内部进行设计,要求是所设计的灯具在满足各项功能指标的同时,不能与车体产生任何一处干涉。而所谓的周边数据就是车体车头需要安装该灯具的部分的最终范围。图 2-1 为 C85 前照灯灯头数据及灯罩 A 面数据图 2-1将 A 面作为原始数据,以周边数据作为边界限定,在其内部先进行曲面设计。将所给 A 面定义工作对象,对其反复进行扫略、拉伸、分割、延伸、接合等处理,最后得到初步设计的灯罩曲面如下图 2 -2:图 2-2灯罩厚度:基本壁厚 2.2mm,局部壁厚 2.4mm。基本壁厚的选择依据实习公司内部前大灯灯罩基本。壁厚设计标准见表 2.2
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