电动物流车车架结构设计及性能分析
发布时间：2021-05-24 12:55
随着社会经济的持续快速发展,城市物流配送体系也越来越庞大。电动物流车凭借无污染、运营效率高和国家政策的大力支持,成为了中短途运输和城市物流配送的新选择,各大车企纷纷抢占电动新能源车辆的先机,大力研发电动物流车。然而,目前许多厂商推出的电动物流车均是在原有轻卡车型的基础上做简单改进,并没有针对电动物流车的动力系统布置形式、整车质量分布、使用工况和轻量化需求等特点进行专用化的车架结构设计。本文针对上述问题,依托山西省重点研发计划（重点）项目——城市纯电动轻型货车关键技术及整车研究开发,以专用化和轻量化为设计目标,对电动物流车车架进行了正向设计研究。论文主要内容和主要结论如下:首先对某电动物流车原车架进行了试验模态分析,并应用三维建模和有限元分析方法对原车架进行静、动态特性分析,通过与模态试验结果进行对比,验证了车架有限元模型的可信性及建模方式的有效性。之后建立了电动物流车整车动力学数学模型,对比分析了不同的动力系统布置形式和整车质量分布对车辆垂向动力学性能的影响,并通过实车试验分析了电动物流车驱动电机的振动特性。分析表明,相对于传统驱动方式,集中驱动式电动物流车簧下质量的增加,对后轮动载荷...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 车架结构设计
1.2.2 轻量化设计
1.3 主要研究内容
1.4 课题来源
第二章 原车架的静动态特性分析
2.1 有限元方法的概述
2.2 原车架有限元模型的建立
2.2.1 车架几何模型的建立
2.2.2 网格划分及连接方式的处理
2.2.3 钢板弹簧等效模型的建立
2.2.4 基本载荷的施加
2.3 原车架强度分析
2.3.1 强度分析理论
2.3.2 弯曲工况分析
2.3.3 扭转工况分析
2.3.4 加速工况分析
2.3.5 紧急制动工况分析
2.3.6 紧急转弯工况分析
2.4 原车架刚度分析
2.4.1 刚度分析理论
2.4.2 弯曲刚度分析
2.4.3 扭转刚度分析
2.5 原车架模态分析
2.5.1 模态分析理论
2.5.2 试验模态分析
2.5.3 计算模态分析
2.5.4 模态结果对比与分析
2.6 本章小结
第三章 整车总体布置设计
3.1 整车动力系统布置形式分析
3.1.1 电控单元布置
3.1.2 动力电池布置
3.1.3 驱动电机布置
3.2 整车数学模型建立
3.2.1 整车动力学参数识别
3.2.2 七自由度整车模型建立
3.2.3 路面不平度时域模型建立
3.3 整车垂向动力学性能分析
3.3.1 动力系统布置对整车垂向性能影响
3.3.2 质量比对整车垂向性能影响
3.4 电机振动特性分析
3.4.1 电机振动特性试验
3.4.2 电机振动特性分析
3.5 本章小结
第四章 车架多目标拓扑优化设计
4.1 拓扑优化方法介绍
4.2 结构多目标拓扑优化目标函数
4.2.1 静态多工况刚度拓扑优化目标函数
4.2.2 动态固有频率拓扑优化目标函数
4.2.3 综合刚度和频率的多目标拓扑优化目标函数
4.3 车架拓扑模型的建立
4.3.1 车架拓扑优化几何模型的建立
4.3.2 车架拓扑优化网格模型的建立
4.3.3 计算载荷及边界条件的确定
4.4 车架多目标拓扑优化的实现
4.5 本章小结
第五章 车架轻量化设计与分析
5.1 轻量化设计方法及流程
5.1.1 轻量化设计方法
5.1.2 车架结构轻量化设计流程
5.2 车架结构轻量化设计
5.2.1 纵梁变截面结构分析
5.2.2 横梁及连接件结构分析
5.2.3 共用孔位和结构件设计
5.2.4 各类孔的大小及位置分析
5.3 车架三维模型及有限元模型建立
5.4 车架静动态特性分析
5.4.1 车架强度分析
5.4.2 车架刚度分析
5.4.3 车架模态分析
5.5 基于灵敏度分析的优化设计
5.5.1 车架灵敏度分析
5.5.2 车架尺寸优化设计
5.6 车架轻量化前后对比分析
5.6.1 车架有限元数值分析
5.6.2 车架轻量化设计汇总
5.7 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]解放J6F电动轻卡车架的轻量化分析[J]. 刘宇航,毛虎平,李煜华,王瀚岑,张亚建. 机械设计与制造工程. 2019(02)
[2]车身的最优承载度及正向概念设计方法[J]. 杨静,刘子建,刘瑜. 机械科学与技术. 2019(02)
[3]离散变量三段式车架轻量化设计[J]. 徐祖国,朱志敏,于存贵. 机械设计与制造. 2018(05)
[4]加快物流车辆全面电动化的建议[J]. 百人会. 专用车与零部件. 2018(03)
[5]基于电机参数设计的电动车辆经济性优化研究[J]. 王庆年,杨阳,贾一帆,许楠,郭崇,刘雅丹. 汽车工程. 2018(04)
[6]轻型电动货车车架结构设计[J]. 李振江. 北京汽车. 2017(06)
[7]基于折衷规划法的转向节多目标拓扑优化设计[J]. 徐中明,陶能发,赖诗洋,梁涛,夏小均. 重庆大学学报. 2017(12)
[8]正向开发过程中总布置设计经验[J]. 尚伟,金贤镇,陈鸿运. 汽车工程师. 2017(08)
[9]车架结构二次拓扑优化设计与性能分析[J]. 郭立新,周宏扬. 东北大学学报(自然科学版). 2017(07)
[10]低速直驱式大功率永磁同步电动机振动特性研究[J]. 姜新通,李伟凯,陈言,刘钊铭. 电机与控制学报. 2017(07)
博士论文
[1]商用车车架拓扑优化轻量化设计方法研究[D]. 郭立群.吉林大学 2011
硕士论文
[1]某重型商用车车架轻量化研究[D]. 于自强.吉林大学 2018
[2]某电动客车NVH根源试验诊断与改进措施研究[D]. 孟涛.吉林大学 2018
[3]基于HYPERMESH和OPTISTRUCT的某卡车车架轻量化研究[D]. 张志鹏.长安大学 2017
[4]重型货车车架静动态特性分析与优化设计[D]. 王海光.重庆交通大学 2016
[5]轻型电动货车车架的有限元分析及优化[D]. 王卫东.青岛大学 2014
[6]重型自卸车主副一体式车架设计[D]. 王景新.太原理工大学 2013
[7]重型自卸车车架的有限元分析及优化[D]. 赵震.太原理工大学 2012
本文编号：3204228
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 车架结构设计
1.2.2 轻量化设计
1.3 主要研究内容
1.4 课题来源
第二章 原车架的静动态特性分析
2.1 有限元方法的概述
2.2 原车架有限元模型的建立
2.2.1 车架几何模型的建立
2.2.2 网格划分及连接方式的处理
2.2.3 钢板弹簧等效模型的建立
2.2.4 基本载荷的施加
2.3 原车架强度分析
2.3.1 强度分析理论
2.3.2 弯曲工况分析
2.3.3 扭转工况分析
2.3.4 加速工况分析
2.3.5 紧急制动工况分析
2.3.6 紧急转弯工况分析
2.4 原车架刚度分析
2.4.1 刚度分析理论
2.4.2 弯曲刚度分析
2.4.3 扭转刚度分析
2.5 原车架模态分析
2.5.1 模态分析理论
2.5.2 试验模态分析
2.5.3 计算模态分析
2.5.4 模态结果对比与分析
2.6 本章小结
第三章 整车总体布置设计
3.1 整车动力系统布置形式分析
3.1.1 电控单元布置
3.1.2 动力电池布置
3.1.3 驱动电机布置
3.2 整车数学模型建立
3.2.1 整车动力学参数识别
3.2.2 七自由度整车模型建立
3.2.3 路面不平度时域模型建立
3.3 整车垂向动力学性能分析
3.3.1 动力系统布置对整车垂向性能影响
3.3.2 质量比对整车垂向性能影响
3.4 电机振动特性分析
3.4.1 电机振动特性试验
3.4.2 电机振动特性分析
3.5 本章小结
第四章 车架多目标拓扑优化设计
4.1 拓扑优化方法介绍
4.2 结构多目标拓扑优化目标函数
4.2.1 静态多工况刚度拓扑优化目标函数
4.2.2 动态固有频率拓扑优化目标函数
4.2.3 综合刚度和频率的多目标拓扑优化目标函数
4.3 车架拓扑模型的建立
4.3.1 车架拓扑优化几何模型的建立
4.3.2 车架拓扑优化网格模型的建立
4.3.3 计算载荷及边界条件的确定
4.4 车架多目标拓扑优化的实现
4.5 本章小结
第五章 车架轻量化设计与分析
5.1 轻量化设计方法及流程
5.1.1 轻量化设计方法
5.1.2 车架结构轻量化设计流程
5.2 车架结构轻量化设计
5.2.1 纵梁变截面结构分析
5.2.2 横梁及连接件结构分析
5.2.3 共用孔位和结构件设计
5.2.4 各类孔的大小及位置分析
5.3 车架三维模型及有限元模型建立
5.4 车架静动态特性分析
5.4.1 车架强度分析
5.4.2 车架刚度分析
5.4.3 车架模态分析
5.5 基于灵敏度分析的优化设计
5.5.1 车架灵敏度分析
5.5.2 车架尺寸优化设计
5.6 车架轻量化前后对比分析
5.6.1 车架有限元数值分析
5.6.2 车架轻量化设计汇总
5.7 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]解放J6F电动轻卡车架的轻量化分析[J]. 刘宇航,毛虎平,李煜华,王瀚岑,张亚建. 机械设计与制造工程. 2019(02)
[2]车身的最优承载度及正向概念设计方法[J]. 杨静,刘子建,刘瑜. 机械科学与技术. 2019(02)
[3]离散变量三段式车架轻量化设计[J]. 徐祖国,朱志敏,于存贵. 机械设计与制造. 2018(05)
[4]加快物流车辆全面电动化的建议[J]. 百人会. 专用车与零部件. 2018(03)
[5]基于电机参数设计的电动车辆经济性优化研究[J]. 王庆年,杨阳,贾一帆,许楠,郭崇,刘雅丹. 汽车工程. 2018(04)
[6]轻型电动货车车架结构设计[J]. 李振江. 北京汽车. 2017(06)
[7]基于折衷规划法的转向节多目标拓扑优化设计[J]. 徐中明,陶能发,赖诗洋,梁涛,夏小均. 重庆大学学报. 2017(12)
[8]正向开发过程中总布置设计经验[J]. 尚伟,金贤镇,陈鸿运. 汽车工程师. 2017(08)
[9]车架结构二次拓扑优化设计与性能分析[J]. 郭立新,周宏扬. 东北大学学报(自然科学版). 2017(07)
[10]低速直驱式大功率永磁同步电动机振动特性研究[J]. 姜新通,李伟凯,陈言,刘钊铭. 电机与控制学报. 2017(07)
博士论文
[1]商用车车架拓扑优化轻量化设计方法研究[D]. 郭立群.吉林大学 2011
硕士论文
[1]某重型商用车车架轻量化研究[D]. 于自强.吉林大学 2018
[2]某电动客车NVH根源试验诊断与改进措施研究[D]. 孟涛.吉林大学 2018
[3]基于HYPERMESH和OPTISTRUCT的某卡车车架轻量化研究[D]. 张志鹏.长安大学 2017
[4]重型货车车架静动态特性分析与优化设计[D]. 王海光.重庆交通大学 2016
[5]轻型电动货车车架的有限元分析及优化[D]. 王卫东.青岛大学 2014
[6]重型自卸车主副一体式车架设计[D]. 王景新.太原理工大学 2013
[7]重型自卸车车架的有限元分析及优化[D]. 赵震.太原理工大学 2012
本文编号：3204228
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