[发明专利]基于模块化产品族平台的白车身模块设计方法

说明书

本发明属于汽车白车身结构设计领域，涉及到一种基于模块化产品族平台的白车身模块设计方法。本发明在白车身的概念设计阶段，综合考虑车身性能和成本的前提下，引入提高产品族内零部件共享度的模块化思想，通过对结构装配模型所对应的拓扑图中的编码进行保征寻优，结合遗传算法进行多层次多目标优化，实现了产品族内同级别车型乃至跨级别车型之间的模块共享，在保证车身性能的前提下提高了零部件的通用度，大大减少了各方面成本。本发明为设计者提供了一种在车身概念设计阶段就考虑实现零部件共享的基于模块化思想的车身装配设计思路，实现了对整个产品族的车身装配优化设计，该方法对车身逆向改进和正向设计的过程中均有较为重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及一种在概念设计阶段使用的基于模块化产品族平台的跨级别车型白车身结构模块划分及筛选的方法，属于车身设计技术领域，主要用于在设计初期对同一产品族下全系车型的车身结构进行模块分割及装配方式的设计。

背景技术

随着科学技术的逐年发展和经济环境的日益成熟，世界级汽车厂商在全球一体化的潮流下，开始采用模块化的研发模式，进而减少生产、制造、维修乃至材料运输的成本，缩短新车型的设计研发周期，同时还能通过定制的方式满足不同消费群体甚至不同消费个体的多样化需求，为企业带来巨大优势。目前，基于模块化技术开发的新型平台甚至已经成为市场上各车型的主要卖点。然而，我国汽车工业的模块化技术起步较晚，模块化设计能力的低下成为了限制我国汽车工业发展的一大瓶颈。

汽车车身设计可分为概念设计和详细设计两个阶段。其中，概念设计阶段确定整车的布置方案和结构性能，决定了70％的总体成本；而汽车平台战略的优势又在于实现高度的零部件通用性和车身结构可拓展性。因此，基于模块化设计、制造及生产的思想在概念设计阶段就应该引入。

发明内容

本发明在概念设计阶段，综合考虑多项车身性能指标，在发明者之前所提出的发明方法(专利号CN105787221A)的基础上，提出一种基于模块化生产制造方式的白车身结构模块装配设计方法，在保证车身结构各项性能的前提下，对车身进行基于模块制造的装配结构划分，再根据计算优化结果对各模块进行归类和筛选，为设计者提供了一种实现白车身模块化设计的思路。

本发明的技术方案：

基于模块化产品族平台的白车身模块设计方法，步骤如下：

(1)建立单个车型的优化模型：在提出的发明方法(专利号CN105787221A)的基础上，对同一产品族下每单个车型建立数学模型。为不影响后文叙述，简要说明如下：

以白车身模型所在坐标系为基准，分别在X方向和Y方向(底板)以及Y方向和Z方向(侧围)取若干点，并依照这些点将白车身分块，即分为若干子板和子梁；以分块后的子部件为节点，子部件之间连接关系为边，建立拓扑关系G＝(V，E)，其中V＝{V₁，V₂，...，V_p，...，V_P}，E＝{E₁，E₂，...，E_q，...，E_Q}。式中，{V₁，V₂，...，V_p，...，V_P}代表一组节点，共有P个节点，p为节点编号，{E₁，E₂，...，E_q，...，E_Q}代表一组边，共有Q条边，q为边的编号；定义一组由二进制变量γ_q组成的对原图G的分割向量γ＝(γ₁，γ₂，...，γ_q，...，γ_Q)：当γ_q为0时表示拓扑关系中的边E_q被移除，为1时表示该边保留，则分割向量γ可用来表达一种装配方式；以γ为设计变量，车身刚度、制造成本、装配成本为优化目标进行优化，目标函数分别为：