天窗密封条的设计分析及优化
天窗密封条的设计分析及优化
Skylight sealing strip design analysis and
optimization
杨一帆纪荣华王远丁晓航
(上海荣南橡塑科技有限公司）
摘要：本文利用非线性有限元分析软件Msc.Marc，对天窗密封条设计断面进行分析验证，根据分析结果，快速判断设计合理性，找出结构问题上存根源，优化出综合性能最佳的结构断面。将优化后的设计断面投入实际生产，并对实际产品进行测试,其实验结果和仿真均符合要求。
关键词：Msc.Marc.密封条.装配分析.结构优化
Abstract:This paper,by using nonlinear finite element analysis software Msc.Marc,analyze the skylight sealing strip design section,according to the analysis results,to quickly determine the design rationality,find out the root structure on the issue of deposit,optimize the structure of the best comprehensive properties of the section.Will be put into actual production,optimized the design of cross section and the actual product testing,its experimental results and simulation conform to the requirements.
Key words:Msc.Marc.Sealing strip.Assembly analysis.Structure optimization
1引言
1.1MARC的应用前景及领域
随着汽车工业的高速发展，汽车橡胶密封条的生产技术在不断改进，尤其是中高档轿车对密封条的质量要求越来越高，不仅要具有优良密封性，还需起到防风、防水、防尘的作用，同时要兼具减震、降噪、防冻和隔热的功效。
传统密封条设计是由设计者根据经验设计出密封条的结构，对密封条的基本性能在试验之前无法真实预见，只能根据制造出来的产品进行试验后，再进行分析、材料的调整等。很难保证产品的质量，产品开发周期长且不稳定。已经不能满足现在汽车工业快速化、轻量化、高可靠性的发展趋势。
CAE技术是当前先进的、科学的设计分析方法，它打破在研发新产品时先制作样品，装配测试验，调整的旧有模式，在产品的设计之初便可以辅助进行产品结构设计、装配缺陷分
析及产品性能的改进，提高产品整体设计效率，缩短产品开发的周期，降低产品的开发成本，能够多、快、好、省的设计出产品。出现问题时，通过试验与仿真相结合可以更快速的做出修改。
2天窗密封条的设计与验证
2.1天窗密封条的概述
天窗密封条安装与车顶部位，是一种与天窗玻璃、天窗排水卡槽、车顶相互配合的密封件。其作用是在天窗关闭时对天窗产生密封性；利用密封条产生的回弹性，弥补天窗之间的装配间隙，阻止灰尘以及绝大部分的雨水进入，吸收、降低汽车在行驶时天窗产生振动以及降低风噪声保持乘坐的舒适性，并起到外观装饰作用。
2.2汽车天窗装配结构
如图1所示，汽车天窗上与密封条的配合件主要有天窗前后玻璃、天窗排卡水槽等。如图2所示，区域①位置为天窗前玻璃板，天窗闭合时将与密封条配合；区域②位置为天窗排水卡槽，与密封条装配后提供可靠的拔出力，保证密封条装配的可靠性，并将流入的少量雨水排出，防止雨水渗入汽车内部；区域③为天窗后玻璃，与天窗排水卡槽固定，不产生运动。
由此判定在天窗装配上，密封断面结构设计合理性，直接影响着天窗整体性能。
图1密封条的配合结构图2密封条配合结构剖切面
2.3天窗密封条设计方案
天窗密封条的材料主要由海绵橡胶和密实橡胶组成，海绵橡胶用作密封条泡管部分，其他位置为密实橡胶，海绵橡胶是影响密封条大变形特性的关键部分；直接与天窗玻璃A、B 部位接触，产生回弹性来实现密封条的密封功能。密实橡胶部分主要用于密封条产品的装配，设计成倒扣状态，用于被卡接在配件上，防止密封条的脱落，使密封条具有更可靠的密封性。天窗密封条设计结构如图3所示。
图3密封条结构设计结构
2.4模型分析
在天窗关闭压缩密封条的过程中，密封条受到的挤压的横截面是一致的，故此模型可以按照平面应变问题来分析，无需单独建立三维体模型，以减小模型的网格数量，提高分析效率。
密封条的网格单元尺寸选择在0.1mm-0.3mm，以便在密封条厚度方向和表面接触区域进行足够的网格细分。将天窗玻璃和密封条排水卡槽的线性定义为刚性体，密封条截面长度方向定义为100mm与实验室测试标准一致，以便后期数据的校对。天窗密封条的结构网格模型如图4所示
图4密封条结构网格模型
2.5材料模型
密封条材料主要由海绵橡胶和密实橡胶组成，在实验室通过对2种橡胶进行测试，得到材料的单轴拉伸、平面剪切、体积压缩等试验数据。使用非线性软件MSC.Marc中Mentat 的实验曲线拟合功能得到Ogden的模型参数。
2.6接触有限元计算分析
使用Msc.mentat软件完成前后处理，利用marc求解器进行接触有限元计算，得出天窗密封条装配后的受力分析结果。分析结果为图6、图7。
由图6得出结论，玻璃在与密封条接触的过程中，与天窗玻璃A部分的面完全贴合，符合要求；但是密封条并没有B部位的凸台接触，此设计的密封条断面不能在天窗的装配上发挥出全部的功效。
根据图7中密封条的压缩负荷值与天窗密封条的实验要求对比，100mm长度的密封条在与天窗完全装配时候压缩荷重值为21±3.5N范围以内，图7中此密封条断面的的数值为13.6N，不符合实验要求需进一步优化。
图6密封条垂直压缩结构状态图7密封条垂直压缩负荷
2.7密封条结构改进方案分析
2.7.1密封条结构改进方案
针对密封条压缩变形后与天窗玻璃B部位的凸台没有接触，以及密封条压缩载荷未满足要求，对原密封条截面设计结构做如下改进。将密封条C位置的海绵泡管向下挪动1.5mm 左右,密封条D部位密实胶向上移动4mm，并再次增加一个变形点。如图8所示。
图8密封条结构改善对比
2.7.2密封条结构改善分析
图9为优化后的密封条截面分析结果，当密封条压缩至装配设计位置时候，密封条与天窗的B点凸台接触干涉，密封性和隔音效果有很大提高，能够达到设计要求。同事压缩反作用力提高到21.9N根据为密封条的实验要求载荷为21±3.5N，应而该密封条的压缩载荷满足实验要求。
图9密封条结构改进后有限元分析云图和载荷曲线
3实测数据与CAE分析结果比较
将优化设计断面投入生产，把生产出的断面结构进行性能测试分析，图10为密封条测试现场。将优化后结构垂直压缩5mm后，得出测试数据值20.72N，如图11。Mcs.Marc仿真计算的数据为21.9N，实际生产的密封条实测值为20.72N，满足密封条的实验要求，压缩载荷在21±2N以内。
图10密封条测试现场图11实验室测试数据
4结论
本文阐述了汽车天窗密封条设计原则及流程。优良的密封条结构设计方案是保证车辆的密封性前提，因此在密封条的设计之初就对其结构进行CAE分析，对密封条结构上可能存在的问题提前预见，找出结构问题上的存在问题的根源，优化出综合性能最佳的结构断面。避免了开发新品时的修模、改模的次数，提高产品整体设计效率，缩短产品开发的周期，降低产品的开发成本，能够更快更好的设计出符合要求的产品。
参考文献：
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学.2004
[5]黄燕敏《基于防止分析的轿车车门密封条结构改进研究》[D].上海.上海交通大学.2010
实验优化设计考试答案
第一题 考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显着性水平为。 1.SSE的公式 2.SSA的公式 3.将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面 P=，远小于，所以是显着的 “方差分析” “响应C1C2C3C4” “选单因素未重叠” 4.打开Minitab，复制表格， “统计” 点击“比较”勾选第一个，确定 结果:工作表3 单因子方差分析:60度,65度,70度,75度 来源自由度SSMSFP 因子误差合计 S==%R-Sq（调整）=% 平均值（基于合并标准差）的单组95%置信区间 水平N平均值标准差------+---------+---------+---------+--- 60度度度度合并标准差= Tukey95%同时置信区间 所有配对比较 单组置信水平=% 60度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 65度度度度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 70度度度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 75度获得结果，区间相交包含的不明显，反之明显 第二题 为研究线路板焊点拉拔力与烘烤温度、烘烤时间和焊剂量之间关系。从生产过程中收集20批数据，见下表: 1.将表格粘贴进Minitab，然后“统计”“回归”“回归”“响应，变量”“图形，四 合一” 2.P小于，显着 4.残差分析 第三题 钢片在镀锌前需要用酸洗方法除锈， 为提高除锈效率，缩短酸洗时间，需 要寻找好的工艺参数。现在试验中考 察如下因子与水平：
汽车密封条有哪些分类
汽车密封胶条是汽车的重要零部件之一，广泛用于车门、车窗、车身、座椅、天窗、发动机箱和后备箱等部位，可以生产用于安装客车行李仓门的橡胶铰链，还具有其他防水、密封等作用。 汽车密封胶条的分类： 1、硫化橡胶类密封胶条 一般为三元乙丙材质。综合性能优异，具有突出的耐臭氧性，优良的耐候性，很好的耐高温、低温性能，突出的耐化学药品性，能耐多种极性溶质，相对密度小。缺点是在一般矿物油及润滑油中膨胀量大，一般为深色制品。使用温度范围-60～150℃。以其适用范围广，综合性能优异，得到国内外行业企业的认可。 2、硅橡胶密封胶条 具有突出的耐高、低温特性，耐臭氧及耐候性能;有极好的疏水性和适当的透气性;具有无与伦比的绝缘性能;可达到食品卫生要求的卫生级别，可满足各种颜色的要求。缺点是机
械强度在橡胶材料中最差，不耐油。使用温度范围-100～300℃。可适用于高温、寒冷、紫外线照射强烈地区以及中高层建筑。 3、氯丁胶密封胶条(CR) 与其它的特种橡胶比较，个别性能差些，但总的性能平衡好。有优良的耐候性、耐臭氧性能、耐热老化性和耐油耐溶剂性，有好的耐化学性和优异的耐燃性，有良好的粘合性。贮存稳定性差，贮存过程中会发生增硬现象，耐寒性不好。相对密度较大。一般为黑色制品。使用于有耐油、耐热、耐酸碱要求的环境。使用温度范围-30～120℃。 4、丁腈橡胶密封条 主要特点是耐油、耐溶剂，但不耐酮、酯及氯化烃等介质，弹性和力学性能都很好。缺点是在臭氧和氧化中易老化龟裂，耐寒性、耐低温性差。 5、热塑性弹性体类密封胶条 具有较好的弹性和优异耐磨耗性，较好的耐油性，硬度可调范围宽(邵氏A硬度65～80
试验优化设计与分析(教材)
试验优化设计与分析(教材) 成果总结 成果完成人：任露泉，丛茜，杨印生，李建桥，佟金成果完成单位：吉林大学 推荐等级建议：二等奖
1.立项背景 在现代社会实现过程和目标的最优化，已成为解决科学研究、工程设计、生产管理以及其他方面实际问题的一项重要原则。试验优化技术因其具有设计灵活、计算简便、试验次数少、优化成果多、可靠性高、适用面广等特点，已成为现代设计方法中一个先进的设计方法，成为发达国家企业界人士、工程技术人员、研究人员和管理人员的必备技术，它对于创造利润和提高生产率起着巨大的作用。因此在我国为了赶超世界先进水平，促进科研、生产和管理事业的发展，编著相关教材，大力推广与应用试验优化技术，不仅具有普遍的实际意义，也具有一定的迫切性。 20世纪80年代初，鉴于国民经济建设实践和科学技术研究中对试验优化技术的广泛需求，为推动教学改革、提高教学质量，任露泉教授对试验优化理论与技术进行了深入系统研究，为本科生开设了“试验设计”课程，为研究生开设了“试验优化技术”课程，并于1987年由机械工业出版社出版了教材《试验优化技术》，产生了很高的学术与技术影响。 2001年任露泉教授在《试验优化技术》一书的基础上编著了《试验优化设计与分析》教材，由吉林科技出版社出版发行。该教材是对1987年出版的《试验优化技术》的修改、补充和发展。作者根据对试验优化的教学和科研应用的多年实践与体会，为适应读者学习与使用的实际需要，调整修改了原书中的部分内容和一些方法的设计程式；补充了一些试验优化设计的新方法、新技术；增添了试验优化的一些最新应用实例；并增加了试验优化分析一篇。 本教材2001年获吉林省长白山优秀图书一等奖，2002年被遴选为教育部全国研究生教学用书，再次出版发行，2004年获吉林省教学成果一等奖。 2.教材内容 本教材万字，共分三篇二十一章。第一篇试验设计，除正交设计、干扰控制设计与数据处理等常用技术外,还介绍SN比设计、均匀设计、广义设计、调优运算及稳健设计等正交试验设计技术的拓广应用和现代发展的最新方法；第二篇回归设计，除各种回归的正交设计、旋转设计、饱和设计、多项式设计、还介绍多次变换设计、交互作用搜索设计、混料设计以及D-最优设计等回归设计技术的进一步完善与最新应用技术；在第三篇试验优化技术分析中,介绍了试验数据处理过程中经常遇到的难题及其解决办法，数据分析的最新研究成果及其应用实例。例如：有偏估计、PPR分析、探索性数据分析等；此外还介绍了试验优化的常用统计软件。 3.教材特点
机械优化设计案例分析
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汽车天窗的整体结构设计修改版
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第一题 考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显着性水平为。 1.SSE的公式 2.SSA的公式 3.将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面 P=，远小于，所以是显着 的 4.打开Minitab，复制表 格，“统计”“方差分 析”“选单因素未重 叠”“响应 C1C2C3C4” 点击“比较”勾选第一 个，确定 结果: 工作表 3 单因子方差分析: 60度, 65度, 70度, 75度 来源自由度 SS MS F P 因子 3
误差 16 合计 19 S = R-Sq = % R-Sq（调整） = % 平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间水平 N 平均值标准差 ------+---------+---------+---------+--- 60度 5 (------*------) 65度 5 (------*------) 70度 5 (------*------) 75度 5 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 合并标准差 = Tukey 95% 同时置信区间 所有配对比较 单组置信水平 = % 60度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 65度 (------*------) 70度 (------*-----) 75度 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 65度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 70度 (------*-----) 75度 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 70度减自:
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天窗版汽车顶盖设计规范 1范围 本标准规定了汽车天窗版顶盖的设计要点及其判定标准等。 本标准适用于各类汽天窗版顶盖设计 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是标注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 11566-1995 轿车外部凸出物 ECE R26 关于车辆就其外部凸出物认证的统一规定 FMVSS201 头部碰撞保护 FMVSS216 车辆顶盖碰撞保护 3术语和定义 3.1 汽车顶盖 汽车顶盖是车身骨架的重要组成部分，与侧围、地板及前围板组成乘员舱用以保护乘员。顶盖上装有顶棚，顶灯遮阳板的顶部装饰件。 3.2 天窗版汽车顶盖 带有安装天窗结构的汽车顶盖。 3.3 A-Class Surface 造型外表面数字模型的一种，满足特定的技术质量要求，用于表示最终冻结的造型外表面。 3.4 主断面 主断面是反映整车性能、结构、配合、法规等方面要求的截面。主要规定了白车身主要部位的结构 形式、搭接关系、间隙设定、主要控制尺寸及公差、装配、人机工程、法规等各方面信息，是车身设计 工程可行性分析的重要手段和车身结构设计的重要依据。 4天窗版顶盖总成组成结构 天窗版顶盖总成主要有顶盖本体、前顶横梁、后顶横梁、天窗加强板、中部顶横梁（根据不同车型有 一根、多根或无）五大机构组成。根据焊装工艺不同，前顶横梁及后顶横梁可不与顶盖外板同序焊接，而 是先与侧围拼焊或预装后，再与顶盖总成拼焊成车身骨架。 天窗版顶盖结构如下图：
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汽车天窗设计总括
汽车天窗设计 汽车天窗设计 汽车天窗设计 摘要：本文简述了汽车天窗的工作原理，结构特点，性能要求及实验要求，阐明了汽车天窗优化设计的设计流程。 关键词：汽车天窗优化设计。 1．前言汽车天窗在国外有100多年的历史，已成为汽车文化的一部分。在中国市场上，许多汽车制造厂家已开始引入天窗配套项目，目前，许多厂家的汽车都推出了天窗版轿车。开车的人都知道，一辆车里挤的人越多，车内的空气就越浑浊。如果在车内吸烟，车里就更是烟雾缭绕，车里的气味更是难闻。为消除这些让人感觉不舒服的味道，许多人选择购买车用香水，但这只能起到一定的除味效果。当然，打开侧窗也可起到换气的作用，可车辆在运行中打开窗户会产生很大的噪音，而且风直接冲撞到司机降低舒适感，坐在后排座位的人也会被侧窗的风吹得睁不开眼。汽车在行驶过程中若经常打开窗户，不仅影响车内温度，会带进大量灰尘及传入车外噪声，而且由于高速行驶形成的风会直接冲撞到车内的乘员，降低乘坐舒适度，因此现代汽车一般都关窗驾驶。对于车身密封性不良的汽车，虽然也能带进部分新鲜空气，但由于不能人为地控制进风，进风量难以符合要求，而且进风部位是随机的，往往带进大量灰尘、烟气（发动机废气），污染车内空气。但若车内无新鲜空气补充，会使车内空气中二氧化碳含量增大、氧气含量下降；车内还会因抽烟、人体呼吸、食物及物品等使空气气味不好，影响
乘员身体健康；为了防止汽车前窗结霜凝雾，也需要引入新风，需要有通风装置。另外，通过天窗的玻璃可以自然采光，车室内明亮并可以营造浪漫的气氛，并给喜欢高档车的顾客带来了满足感。因此，加装天窗既为汽车改善通风状况的有效方法。汽车档次不同，天窗也有很多种，所以，在汽车上装配天窗就存在着优化问题，也就是本文的研究所在。 2．定义 2.1 天窗天窗：是指安装于汽车顶部、主体材料为玻璃的车身部件，并且该部件有一部分能够由电机驱动并通过传动机构将天窗玻璃沿滑槽前后移动、倾斜启闭，且能按要求停留在任意位置。天窗分为固定式天窗也叫全景式天窗和活动式天窗。活动天窗又分为手动式玻璃天窗及电动式玻璃天窗。 2.2 优化设计优化设计：设计是创造方案的过程，传统的设计是设计者按设计要求和设计者的实践经验，参考类似结构，通过判断创造方案，然后进行力学分析或按规范要求作安全校核，再修改设计。这一过程繁复，且往往只能创造出可行方案。而优化设计则把力学概念和优化技术有机地结合，根据设计要求，使参与计算的量部分以变量出现，形成全部可能的设计方案域，利用数学手段在域中找出满足预定要求的不仅可行而且最好的设计方案。实践证明，优化设计能缩短设计周期、提高设计质量和水平，取得显著的经济效益和社会效益。而最优设计是在明确结构的经济性与安全性等指标下，结合计算机辅助设计，很方便地实现分析计算、设计、出图等全过程的自动化，提高了设计效率和质量。 3．天窗的作用 3．1 汽车活动天窗是汽车乘坐室与外界的空气直接交换通道，是改善汽车内部温度和空气质量的一种方法，而汽车内部温度和空气质量对驾乘人员在长时间
住宅建筑设计优化的措施分析 孔素美
住宅建筑设计优化的措施分析孔素美 发表时间：2019-09-22T01:00:57.860Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：孔素美 [导读] 摘要：在住宅建筑当中，设计优化也是其中的重要的部分。 杭州市建筑设计研究院有限公司 310016 摘要：在住宅建筑当中，设计优化也是其中的重要的部分。对于建筑来说，设计优化不仅是对建筑的风格进行设计，还包括对建筑的户型、结构、功能等多种方面进行优化设计。这些设计也包含了很多的要求，文章对现代建筑的优化设计要求进行简单的介绍，对住宅建筑设计优化的措施进行分析。 关键词：住宅建筑设计；设计优化；户型；建筑功能 随着经济的发展，人们的生活水平也在不断提高，人们对各方面的要求也在不断提高，开始注重住宅质量。而设计对于住宅建筑来说，不仅是外形，更多的是对房屋的功能、结构的设计。因此，对于住房建筑设计来说，不断地向专业正规方向发展，实现住房设计优化尤为重要。 1 住宅建筑设计优化的要求 1.1 安全性要求 房屋建筑的质量好坏直接关系到居住居民的日常生活，财产安全和人身安全。因此不容忽视。其实房屋建筑的质量，还影响到建筑公司的业绩以及名誉。房屋建筑的质量低不仅影响到人们平时居住的舒适度，还对居民的财产安全和人身安全造成隐患，因此，在房屋建筑中质量是关键并且核心步骤。但由于在房屋建筑中所完成的时间长，因此受自然因素的影响大，这就增加了提高建筑质量的难度。因此，在对房屋进行设计时，首先就要保证房屋建筑的安全性问题，提高房屋建筑的质量安全等级，确保建筑中的每一个结构都能够有严格的安全保障。 1.2 功能性要求 对于建筑的设计，另一个重要的要求就是对于房屋建筑功能性的要求，随着现在科学技术的不断进步，人们的生活水平得到了很大程度的提高，人们对于住所的功能性问题也越来越看重，因此，设计人员在进行房屋建筑的设计时，就必须结合住户的需要，对建筑进行优化设计，从而保证能够给用户带来更好的体验，这对于设计人员的要求是非常高的，要将房屋建设的各项功能考虑全面，从而是建筑的功能性更强，满足用户需求。 1.3 环保性要求 随着现在人们的环保意识越来越高，在房屋设计方面，人们也开始不断要求 要保证环保，并且，随着国家可持续发展战略的提出，人们在科学观念的指导下，对于建筑的要求也是越来越高，在实际的建筑设计工作中，要保障建筑的环保功能，就要在设计工作中，尽量使用环保型材料，，对于这些环保型材料的选材，首先要从材料自身的性能来看，其次，要从建筑的整体进行考虑，使这些环保材料能够对建筑进行优化，并且对于建筑的细节设计，也需要做到绿化环保。 2 住宅建筑设计优化的措施 2.1 户型的优化设计 在用户选择住宅建筑时，最在意的就是户型。生活条件普遍提高，人们对于户型的要求也越来越多。对于户型的要求还与年龄有关，例如，对于需要在家庭进行办公的用户来说，对于起居室和书房的要求就比较高。因此，对于这部分用户，就应该适当的加大起居室的功能，如果可以，也可以兼并书房的功能，这样会让用户能够更加的满意；对于家中有小孩子，并且有老人看护的家庭来说，用户在对房屋进行选择时，就会更加看重卧室以及生活空间的独立性和私密性，这也需要设计者在对建筑进行设计时要充分考虑的问题。并且，随着时代的发展各个家庭对于住宅结构以及功能的要求会不断增多，这就需要设计者在进行设计时，要充分考虑当前的时代变化，与时俱进。 2.2 功能的优化设计 （1）设计空间尺度合适的住宅空间。随着人们对于建筑的要求越来越高，设计时要对每个房间的尺寸进行合理地规划，并且，对于人来说，在每个空间内的活动尺度都是存在一定的比例的，因此，设计者在进行设计时，必须要遵从这种比例规定，使得空间尺度合理，既能够满足客户要求，又不会显得空旷。 （2）设计合理的住宅舒适度。舒适度也是人们在进行住房建筑选择时的一个重要的标准，对于人来说，在家中的时间是很长的，因此，相比较其他建筑，住宅建筑对于舒适度的要求更高，对于建筑设计来说，要想保证其舒适度能够更加符合人体的要求，就要从之前的建筑设计中找经验，找不足，利用新型的材料与技术，不断满足人们的需求，并且，在使用材料是，多使用环保材料也能够增加用户的舒适度，同时，水这技术的不断发展，在进行建筑设计时也可以应用先进的生产技术，从而使建筑更能够符合用户的要求，提高住宅的舒适度。 2.3 居住环境的优化设计 对于住宅周围环境的设计，也是用户选择的一大条件，好的居住环境能够让人心旷神怡，自然买的人也会更多，因此，设计者在进行设计时，也要对周围的环境进行良好的规划，同时与周围的生态环境相结合，在不破坏原有环境的基础上，将住宅周围的环境设计的更加让人感到舒适。同时，住宅周围也要配以必要的功能性建筑，例如：保安室、锅炉房、停车场等，并让这些必要组成部分与周围环境相互协调，共同构建舒适的居住环境。 2.4 室内装修的优化设计 住宅的室内设计，在现在的社会市场中十分普遍，但是，这些设计也同样有很多的规定，并且需要通过科学的手段，根据人体的活动、休息、娱乐等的规范，对家具尺度、空间尺度以及室内的色彩规范等进行设计，这样的设计成果才能够真正符合人体的要求。在进行室内设计时，要根据人体的站立、坐卧等尺度来进行家具房间的尺度的规划设计，同时，还要根据气候特点，充分利用太阳能，以节省其他能源的消耗。对于室内的色彩设计来说，也是需要根据住户的情况而定的，对于不同的用户，就需要进行不同的设计，例如，若用户将房屋作为婚房使用，那么，在色彩选择上，就应该更加偏向暖色以及年轻靓丽的颜色，对于中老年人居住的房屋，就要适当采用素雅的色彩，而且进行设计时也要充分考虑到装修拆墙、补墙给用户的影响。当外墙有出挑构件及附墙构件时（如阳台、雨篷等），外保温系统应该包覆这些位置，以此来减小热桥影响。项目中挑空楼板采用100 后岩棉作为保温层。计算得出传热系数为0. 47，不满足标准中对挑空楼板
机械优化设计三个案例
机械优化设计案例1 1. 题目 对一对单级圆柱齿轮减速器，以体积最小为目标进行优化设计。 2.已知条件 已知数输入功p=58kw ，输入转速n 1=1000r/min ，齿数比u=5，齿轮的许用应力[δ]H =550Mpa ，许用弯曲应力[δ]F =400Mpa 。 3.建立优化模型 3.1问题分析及设计变量的确定 由已知条件得求在满足零件刚度和强度条件下，使减速器体积最小的各项设计参数。由于齿轮和轴的尺寸（即壳体内的零件）是决定减速器体积的依据，故可按它们的体积之和最小的原则建立目标函数。 单机圆柱齿轮减速器的齿轮和轴的体积可近似的表示为： ] 3228)6.110(05.005.2)10(8.0[25.087)(25.0))((25.0)(25.0)(25.02221222122212222122121222 212221202 22222222121z z z z z z z z z z z g g z z d d l d d m u m z b bd m u m z b b d b u z m b d b z m d d d d l c d d D c b d d b d d b v +++---+---+-=++++- ----+-=πππππππ 式中符号意义由结构图给出，其计算公式为 b c d m u m z d d d m u m z D m z d m z d z z g g 2.0) 6.110(25.0,6.110,21022122211=--==-=== 由上式知，齿数比给定之后，体积取决于b 、z 1 、m 、l 、d z1 和d z2 六个参数，则设计变量可取为 T z z T d d l m z b x x x x x x x ][][21165 4321 == 3.2目标函数为 min )32286.18.092.0858575.4(785398.0)(26252624252463163212 51261231232123221→++++-+-+-+=x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x f 3.3约束条件的建立 1）为避免发生根切，应有min z z ≥17=，得
实验优化设计考试答案精编版
实验优化设计考试答案 精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
第一题 考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显着性水平为。 1.SSE的公式 2.SSA的公式 3.将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面 P=，远小于，所以是显着的 4.打开Minitab，复制表格，“统计”“方差分析”“选单因素未重叠”“响应 C1C2C3C4” 点击“比较”勾选第一个，确定 结果:工作表3 单因子方差分析:60度,65度,70度,75度 来源自由度SSMSFP 因子误差合计 S==%R-Sq（调整）=% 平均值（基于合并标准差）的单组95%置信区间 水平N平均值标准差------+---------+---------+---------+--- 60度度度度合并标准差= Tukey95%同时置信区间 所有配对比较 单组置信水平=% 60度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 65度度度度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 70度度度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 75度获得结果，区间相交包含的不明显，反之明显 第二题 为研究线路板焊点拉拔力与烘烤温度、烘烤时间和焊剂量之间关系。从生产过程中收集20批数据，见下表: 1.将表格粘贴进Minitab，然后“统计”“回归”“回归”“响应，变量”“图 形，四合一” 2.P小于，显着 4.残差分析 第三题 钢片在镀锌前需要用酸洗方法除锈， 为提高除锈效率，缩短酸洗时间，需 要寻找好的工艺参数。现在试验中考 察如下因子与水平：
汽车天窗系统的设计改进和生产线的产线优化
目录 摘要...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II 第1章绪论.. (1) 1.1课题研究的目的和意义 (1) 1.2汽车天窗的国内外发展状况 (2) 1.3 研究内容 (6) 第2章汽车天窗生产线优化 (7) 2.1天窗工作原理 (7) 2.2 天窗的作用 (7) 2.3 天窗的种类及生产线介绍 (8) 2.3.1天窗种类 (8) 2.3.2 天窗生产线 (9) 2.4生产线工序设计及优化 (11) 2.5 天窗产线的人员饱和度及优化 (13) 2.5.1 天窗产线的人员饱和度测定 (13) 2.5.2 产线优化方案 (20) 第3章生产线的物料分配管理 (21) 3.1 生产线物料管理简介 (21) 3.2 物料标示卡的设计 (26) 3.2.1 物料标识卡介绍 (26) 3.2.2 物料标示卡的制作 (27) 第4章第四章汽车天窗系统的设计改进 (28) 4.1 天窗的二维装配图（附图纸） (28) 4.2 排水系统的设计改进 (28) 4.2.1 天窗的排水方式 (28) 4.2.2 排水系统的改进 (30) 4.2.3 ADc生产线的防夹力 (30) 总结 (32) 参考文献 (33)
机械结构优化设计分析
机械结构优化设计分析 摘要：机械结构优化设计具有综合性和专业性的特点，在设计过程中涉及方面很多，对设计人员的综合素质很高。因此，本文就结合实际情况，如何做好机械结构优化设计展开论述。 关键词：机械结构；设计流程；优化设计 一、机械设计的流程 机械的设计是开发和研究重要组成部分。设计人员在设计过程中，要提高自身设计水平，加快技术创新，为社会发展设计出质量优良的生产和机械。第一，要确立良好的设计目标。机械设计与开发要满足实际需要，能够发挥其自身的功能。第二，要严格遵守设计标准和要求，对具体的内容进行提炼，从而有效的设计任务和目标。第三，在承接设计任务书以后，要坚持合适的原则，明确设计责任；还要组织设计方案，对设计方案进行讨论，重视设计样品机械的关键环节和重要步骤，从而形成最初的设计。第四，要组建优秀的项目团队，对方案进行深入讨论，不断优化设计方案，控制方案变更。第五，要组织专家对设计图纸进行严格的审核，保证设计质量，在图纸完成交付以后，要针对存在的问题做好记录，为以后设计提供借鉴和帮助。第六，在机械创建完成后，要做好机械的验收，设计师要对机械进行检查，保证在发现问题能够及时有效的解决，只有在质量验收合格后，才能进行最后的交付使用。第七，在进行机械安装过程中，设计人员要在安装现场进行全程的监督和控制，做好技术指导。第八，为了保证机电和安装质量，要进行生产鉴定和调试，根据机械使用的效果进行合理的评价和鉴定。在以上设计流程中，缺一不可，需要设计人员不断提高自身设计水平，采用先进的设计理念，保证设计质量。 二、机械设计过程中需要注意的问题 为了保证机械设计质量，设计人员要不断总结经验教训，根据实际情况，树立质量第一的理念，实现机械结构的优化设计。 （一）在机械制造阶段，设计水平直接影响到预期的效果，甚至导致机械不能正常投入使用。因此，在设计过程中，设计人员要与制造人员进行协调，多深入生产现场，认真听取制造工人和设计人员的意见、建议，不断优化机械结构，提高机械的精密度。
优化设计有限元分析总结
目录 目录 (1) 1. 优化设计基础 (2) 1.1 优化设计概述 (2) 1.2 优化设计作用 (3) 1.3 优化设计流程 (3) 2. 问题描述 (4) 3. 问题分析 (5) 4. 结构静力学分析 (6) 4.1 创建有限元模型 (6) 4.2 创建仿真模型并修改理想化模型 (7) 4.3 定义约束及载荷 (7) 4.4 求解 (8) 5. 结构优化分析 (9) 5.1 建立优化解算方案 (9) 5.2 优化求解及其结果查看 (11) 6. 结果分析 (13) 7. 案例小结 (14)
1.优化设计基础 1.1优化设计概述 优化设计是将产品/零部件设计问题的物理模型转化为数学模型，运用最优化数学规划理论，采用适当的优化算法，并借助计算机和运用软件求解该数学
模型，从而得出最佳设计方案的一种先进设计方法，有限元被广泛应用于结构设计中，采用这种方法任意复杂工程问题，都可以通过它们的响应进行分析。 如何将实际的工程问题转化为数学模型，这是优化设计首先要解决的关键问题，解决这个问题必须要考虑哪些是设计变量，这些设计变量是否受到约束，这个问题所追求的结果是在优化设计过程要确定目标函数或者设计目标，因此，设计变量、约束条件和目标函数是优化设计的3个基本要素。 因此概括来说，优化设计就是：在满足设计要求的前提下，自动修正被分析模型的有关参数，以到达期望的目标。 1.2优化设计作用 以有限元法为基础的结构优化设计方法在产品设计和开发中的主要作用如下： 1）对结构设计进行改进，包括尺寸优化、形状优化和几何拓扑优化。2）从不合理的设计方案中产生出优化、合理的设计方案，包括静力响应优化、正则模态优化、屈曲响应优化和其他动力响应优化等。 3）进行模型匹配，产生相似的结构响应。 4）对系统参数进行设别，还可以保证分析模型与试验结果相关联。 5）灵敏度分析，求解设计目标对每个设计变量的灵敏度大小。 1.3优化设计流程 不同的优化软件其操作要求及操作步骤大同小异。一般为开始、创建有限元模型、创建仿真模型、定义约束及载荷，然后进行结构分析，判断是否收
优化设计有限元分析总结
目录 目录 (1) 1.优化设计基础 (2) 1.1优化设计概述 (2) 1.2优化设计作用 (2) 1.3优化设计流程 (2) 2.问题描述 (3) 3.问题分析 (3) 4.结构静力学分析 (4) 4.1创建有限元模型 (4) 4.2创建仿真模型并修改理想化模型 (5) 4.3定义约束及载荷 (5) 4.4求解 (6) 5.结构优化分析 (7) 5.1建立优化解算方案 (7) 5.2优化求解及其结果查看 (8) 6.结果分析 (11) 7.案例小结 (11)
1. 优化设计基础 1.1 优化设计概述 优化设计是将产品/零部件设计问题的物理模型转化为数学模型，运用最优化数学规划理论，采用适当的优化算法，并借助计算机和运用软件求解该数学模型，从而得出最佳设计方案的一种先进设计方法，有限元被广泛应用于结构设计中，采用这种方法任意复杂工程问题，都可以通过它们的响应进行分析。 如何将实际的工程问题转化为数学模型，这是优化设计首先要解决的关键问题，解决这个问题必须要考虑哪些是设计变量，这些设计变量是否受到约束，这个问题所追求的结果是在优化设计过程要确定目标函数或者设计目标，因此，设计变量、约束条件和目标函数是优化设计的3个基本要素。 因此概括来说，优化设计就是：在满足设计要求的前提下，自动修正被分析模型的有关参数，以到达期望的目标。 1.2 优化设计作用 以有限元法为基础的结构优化设计方法在产品设计和开发中的主要作用如下：1）对结构设计进行改进，包括尺寸优化、形状优化和几何拓扑优化。 2）从不合理的设计方案中产生出优化、合理的设计方案，包括静力响应优化、正则模态优化、屈曲响应优化和其他动力响应优化等。 3）进行模型匹配，产生相似的结构响应。 4）对系统参数进行设别，还可以保证分析模型与试验结果相关联。 5）灵敏度分析，求解设计目标对每个设计变量的灵敏度大小。 1.3 优化设计流程 不同的优化软件其操作要求及操作步骤大同小异。一般为开始、创建有限元模型、创建仿真模型、定义约束及载荷，然后进行结构分析，判断是否收敛，如果是的话，即结束操作；若不是，再进行灵敏度分析、优化求解、优化结果、更新设计变量，重复结构分析。