车灯设计数学建模实例40页PPT

具有一定的吸水性，注塑前以85°C±15°C进行干燥处理
4h-6h
PP 通常用于灯壳的注塑
质轻、价廉、无毒、无味、耐腐蚀、耐高温、机械强度高； 吸水性小，但成型收缩率高（1%-2%）
PC 通常用于前灯灯罩
透光度高，冲击韧性极好，耐热性高，尺寸稳定性好，成 型收缩率小 成型前要进行120°C温度下6h以上的预备干燥处理
Photoshop Sketch 草图
UG
5.3产品结构设计
• CATIA • UG • AutoCAD
5.4 光学设计
5.5 快速模型
RP件—快速成型 RT件— 快速模具 CNC件— 传统加工
5.6模具设计制作
注塑模具示意图
5.7 试作
试模 零件检验 装配
5.8 一致性检查
检具/工装夹具 合检具
整车必需配备，每车1~2只。如果安装1只，则安装在车辆前进方向的左侧。 光型为：
是一个左右10°、上下5°菱形区域。菱形区域的对角线的发光强度 150~300cd,菱形区域内其他为＞75cd的光均匀。
三.灯泡
灯泡是所有灯具的光源，属于标准件。
灯泡按发光原理分为三类：
1）白炽灯泡 灯泡内部冲的保护气体是低压惰性气体(氩、氖，氮气)， 发光效率较低。发光能力为16lm/W.主要有 P21W、P21W5、W5W、W16W、 R10W等；
3.制动（刹车）灯、位置灯
GB5920汽车前和后位（侧）灯、示廓灯和制动灯配光性能 检测方法及配光屏幕与转向灯一样，仅最大值不同
4.倒车灯
具备二个功能：照明车辆后方道路和警告其他使用道路者，车辆正在或即 将倒车的灯
光色 白色
每辆车安装1~2只，布局无特殊要求
5.后雾灯

制作
1、车灯开启时有漏光的现象，根据经验需要在漏光的地方做上挡 光结构。灯样件做好后再更具实际的效果来调整挡光结构。
箭头指示的筋为挡光结构
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模具出模分析
1、零件需要达到模具顺利出模的效果。并且更具简化模具的原理， 来优化零件。勾出分型线、出模线、抽芯线等线条。
难点，在需要知道车灯的设计知识以外还需要了解相关的模具知 识。这样更有效的制作出车灯的各个零件来，减少后期因模具方 面的不足而修改的时间。大大提到效率。
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对样件进行评审后完善
1、最后制作样件，对样件的实际的状态进行完善，做适当的修改。 比如安装时是否合理、各零件实际安装后经过抖动，需不需要进 一步完善、是否有漏光现象、拧螺丝是否方便。
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3、我们主要做灯体与配光镜的焊接筋。
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做截面来分析各零件间的配合，要求各零件间保持2mm间隙。光导 支架是根据饰圈和光导自己做的厚度2.5mm。
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主要零件完成后给光学、耐热、模具来分析可行性。 光学----根据法规、光学要求分析可行性。 耐热----根据选用的灯泡做耐热试验。 模具----根据A面分析模具是否能正常出模等。
车灯简介
1、车灯--顾名思义就是汽车上的灯具， 一般指前大灯和后灯。车灯中可以分为 高配版和低配版2种。我们今天就以后灯 为例题。
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主要零件的爆炸图
配光镜 lens
光导 Lighting Guide 线路板Ohter Part
灯体 housing 光导支架 guide support 饰圈 Bezel
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车灯设计步骤
1、前期分析 2、按A面包实体 3、零件与零件的安装 4、制作花纹、反射面 5、挡光结构制作 6、模具出模分析 7、对样件进行评审后完善 8、出2D图纸

量被照物上的光强度。如果我们记线光源的长 度为 l，总功率为 W，线光源在测试屏上 B 点 与 C 点的光照度(反射被照物的光强度)分别为 EB(l) 和 EC(l)，则设计规范可表示为：EB(l) 2K，EC(l) K。而问题(1)是求出最优的线光源 长度，使得满足设计规范并且功率最小，于是 求解问题(1)就归结为求解如下的优化问题：
(2) 通常，当光源与反射面之间的距离比光 源尺寸大得多时(10倍以上)，才能把该光源当
成点光源来处理。而一般的汽车前照灯中，灯 丝 的 长 度 是 3~7mm ， 而 反 射 面 的 焦 距 为 15~40mm，因而不能作为点光源来处理。而根 据(1)的假设，我们将灯丝看成是光强均匀分布 的线状光源。如果将灯丝分成若干微小段 dl， 由于 dl 的长度相对于反射面的焦距来说足够小， 所以我们将其作为一个点光源来处理。
在测试屏上B点与C点的总的光照度
光源的光强度 光源产生的光通量
3. 问题(1)：计算线光源长度，使 线光源的功率最小
3.1 问题的分析与模型的建立
综合考察本问题，可以看出这是一个几何 光学与非线性优化相结合的问题。
根据题意，车灯的形状为一旋转抛物面， 车灯的对称轴水平地指向正前方，其开口半径 36 毫米，深度 21.6 毫米；经过车灯的焦点 F， 在与对称轴相垂直的水平方向，对称地放置一 定长度的均匀分布的线光源；在焦点 F 正前方 25 米处的 A 点放置一测试屏，屏与 FA 垂直， 用以测试车灯的反射光。简单的示意图参见图 3.1。
(3.2)
求 解 上 述 模 型 (3.1) 或 (3.2) ， 关 键 之 处 是 EB(l) 和 EC(l) (即 B 点与 C 点的光照度)的计算。 在假设(4)中我们指出：根据光的叠加性，n 个 点光源共同对测试屏上某一点的作用效果，就 等于各个光源对该点单独作用效果的叠加；如 果把线光源上各点对测试屏的作用效果作和， 即可得线光源在测试屏上的作用效果。因而， 不妨考虑按照如下路线解决 B 点与 C 点的光照 度计算问题(参见图 3.2)：

车灯线光源的优化设计摘要：本文讨论了汽车线光源的优化设计问题。

文中详细讨论了光线及旋转抛物面的几何特性，并依此在计算机对光线在测试屏上的疏密进行了模拟，得到光线分布的大致图形，并进行了大胆推测。

文中进一步在问题要求下建立了一个优化模型，并在计算机上用Matlab 实现问题求解，得到过A，B，C，水平线上光照强度的对比值，并得到一个大致范围，对所得数值进行多项式拟合，根据实际要求得到线光源长度]4,94.3( l，并模拟出反射光线在测试屏上的照明强度以及照明强度的对比图。

最后对设计规范合理性作出讨论并尝试提出车灯设计方法。

关键词：计算机模拟优化模型旋转抛物面线光源1 问题重述安装在汽车头部的车灯，形状为一旋转抛物面，车灯的对称轴水平地指向正前方，经过车灯的焦点，在与对称轴垂直的水平方向，对称地放置一定长度的均匀分布的线光源。

要求在某一设计规范标准下确定线光源的长度。

该设计规范在简化后可描述如下：在焦点F 正前方25米处的A 点放置一测试屏，屏与FA 垂直，用以测试车灯的反射光。

在屏上过A 点引出一条与地面相平行的直线，在该直线A 点的同侧取点B 和点C ，使AC=2AB=2.6米。

要求C 点的光强度不小于某一额定值（可取为1个单位），B 点的光强度不小于该额定值的两倍。

请解决下列问题：1） 求在该设计规范标准下计算线光源长度，使线光源的功率最小； 2） 得到的线光源长度，在有标尺的坐标系中画出测试屏上反射光的亮区；3） 讨论该设计规范的合理性。

2 模型假设1) 将线光源看作是只有长度而没有“直径”的发光体，从而可将其理解成一组点光源的集合。

2) 均匀分布的线光源的发光强度在每一点恒定，线光源的功率与其长度成正比。

3) 光线射到测试屏上的途径只考虑直射和一次反射两种。

4)光在传播过程中与介质的相互作用未改变光的物理特性。

3 问题分析这是一个关于车灯线光源的优化设计问题。

根据题意，线光源通过直射和反射（一次反射）至测试屏，由于光的物理特性和车灯结构使得屏上的光照强度因位置的不同而不同。