某电动城市客车骨架设计技术研究

发布时间：2017-10-16 13:22

  本文关键词：某电动城市客车骨架设计技术研究

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【摘要】：节能与环保是汽车工业可持续发展过程中面临的主要问题,日益引起关注,而电动汽车凭借其污染小、能耗低的特点发展迅猛,其行驶安全性是设计过程中面临的重要课题。本课题以某纯电动客车为研究对象,运用现代设计方法,分析探讨不同行驶工况下车身结构的静态特性、动态特性及其轻量化问题,并对面向车身结构与整车制动性能的动力电池布局进行研究,旨在为车身骨架设计提供更为丰富的理论依据。基于有限元法的车身骨架结构强度与刚度分析。基于HyperMesh建立基于壳单元的车身骨架有限元模型,对车辆行驶过程中常见的满载弯曲、满载扭转、极限制动、极限转弯4种工况进行分析,同时对其自由模态进行分析,获得车身骨架强度、刚度及模态参数等结构性能参数,验证了有限元模型的正确性,为车身骨架优化设计奠定基础。面向车身结构性能和整车制动性能的动力电池布局研究。以制动距离最小为目标,以电池可放空间位置为约束条件,电池位置为变量,建立动力电池布局的数学模型。获得制动性能最佳的动力电池布置位置,同时对该布置方案下的车身骨架结构性能进行校核。结果表明：新方案车身骨架结构的强度、刚度等结构性能均优于原方案,验证了研究方法的可行性与研究结果的有效性。基于尺寸优化的车身骨架结构轻量化设计。首先获得各部件的灵敏度值；其次以结构性能目标的灵敏度值与其质量灵敏度比值,即相对灵敏度为指标,选择相对灵敏度较大的部件作为目标部件；然后以目标部件厚度为设计变量,以质量最小为目标,以各静态工况最大位移及一阶模态频率在给定范围内为约束条件,建立车身骨架优化模型,获得优化后各设计变量的厚度值；最后对优化后车身骨架的结构性能进行分析。结果表明：优化后车身骨架满足结构设计要求,且车身骨架结构重量减少54.07kg,约占骨架总重量的8.65%,轻量化效果较为明显。
【关键词】：电动客车 骨架结构 电池布局 相对灵敏度 轻量化
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.831
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 电动客车车身结构及轻量化研究现状11-14
• 1.3 电动客车电池布局研究现状14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-18
• 第二章 车身骨架静力学与模态分析18-36
• 2.1 有限元分析基本思想与软件介绍18-19
• 2.1.1 有限元分析基本思想18-19
• 2.1.2 有限元分析软件介绍19
• 2.2 车身骨架几何模型的建立19-20
• 2.3 车身骨架有限元模型的建立20-25
• 2.3.1 模型管理21-22
• 2.3.2 材料属性定义22
• 2.3.3 网格划分22
• 2.3.4 边界条件定义22-23
• 2.3.5 载荷处理23-24
• 2.3.6 有限元模型生成24-25
• 2.4 静力学分析25-30
• 2.4.1 满载弯曲工况25-26
• 2.4.2 满载扭转工况26-27
• 2.4.3 极限制动工况27-29
• 2.4.4 极限转弯工况29-30
• 2.5 模态分析30-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第三章 面向骨架结构性能与整车制动性能的电池布局研究36-48
• 3.1 背景简介36
• 3.2 制动力分配系数36-37
• 3.3 原方案制动性能分析37-41
• 3.3.1 原方案车辆制动力分配系数37-39
• 3.3.2 原方案车辆制动性能分析39-41
• 3.4 改进方案车辆制动性能分析41-45
• 3.4.1 改进方案车辆制动力分配系数42-44
• 3.4.2 改进方案车辆制动性能分析44-45
• 3.5 改进后车身骨架结构性能分析45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 车身骨架轻量化研究48-66
• 4.1 概述48
• 4.2 结构设计变量选取与分组48-52
• 4.3 结构相对灵敏度分析52-56
• 4.3.1 相对灵敏度分析理论52-53
• 4.3.2 相对灵敏度分析结果53-56
• 4.4 车身结构多目标尺寸优化56-59
• 4.4.1 多目标尺寸优化理论与方法56-57
• 4.4.2 多目标优化的数学模型57-58
• 4.4.3 多目标优化结果58-59
• 4.5 车身骨架优化结果分析59-64
• 4.5.1 优化后静态工况分析59-61
• 4.5.2 优化后模态分析61-64
• 4.6 本章小结64-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 全文总结66-67
• 5.2 研究展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74

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本文编号：1042903