某商用车纯电动改装方案中车架性能分析
商用车动力学计算中车架建模研究-程超
2 车架的有限元建模方法
进行车辆的操纵稳定性和平顺性等汽车主要性能的计算分析，一般可采用商业化的多体动力学软
件 MSC.ADAMS/CAR 来建立车辆详细的整车动力学模型，针对具体工况进行性能分析，计算得到车 辆主要性能指标。 商用车的车架是连接车辆所有总成的部件，且其一弯、一扭模态频率较低，将车架处理为柔体将 能更好地反映整车实际的性能。对于车架的柔性化处理，一般在车架的三维几何模型的基础上，利用 有限元软件通过网格划分，来得到车架的有限元模车架三维几何模型基础上通过有限元软件后得到的车架有限元模型，一般 经过几何清理，网格划分等工作后得到。
图 7 车架为刚体的整车模型
图 8 包含简易柔性车架的整车模型
通过已编好的简易车架生成程序，可方便定义不同的垂向一弯及一扭的模态频率和振型，将不同 车架替换到整车模型中进行相同工况的计算分析，可以获得不同特性车架对整车平顺性的影响，图 9
为采用不同车架时车辆加速度的时域信号的对比。 针对车辆的平顺性能， 通过简易车架进行优化计算， 实现在车辆开发的早期对车架的弯扭特性进行规划和控制。
参考文献 [1] 余志生，汽车理论[M]，北京：机械工业出版社，1990. [2] 张越今，汽车多体动力学及计算机仿真[M]，长春：吉林科学技术出版社，1998. [3] 邬惠乐等，汽车拖拉机试验学[M]，北京：机械工业出版社，1981.
一弯振型，,模态频率设定为 15Hz，其弯曲振型的对称轴设在距车架后端 1/3 总长处；图 6 为简易车架 模型的一扭振型， 模态频率设定为 12Hz， 其扭转振型的对称轴设在车架宽度的 1/2 处， 即车架的中间。
图 5 简易车架模型的一弯振型
图 6 简易车架模型的一扭振型
5 车架弯扭对整车性能的影响
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计世界各国对环保的日益重视,电动车成为了汽车工业的一个热门领域。
内燃机客车污染的问题被广泛关注,而纯电动客车迅速发展,具有环保、经济等多方面的优势,受到了越来越多人的青睐。
在纯电动客车设计中,车架结构是至关重要的一个组成部分,它决定了车辆整体的强度、刚度、耐久性等参数,因此对电动客车车架结构进行模态分析和优化设计变得越来越必要。
一、电动客车车架结构模态分析车架结构模态分析是对车辆在振动力作用下的固有振动模态进行分析,从而确定车辆在不同振动模态下的固有频率和振动形式。
通过模态分析可以确定车辆关键零部件的固有频率和振动形式,进而进行结构优化设计,充分利用车辆的材料和积弱优势,提高车辆的强度和耐久性。
纯电动客车车架结构模态分析涉及到不同的振动模态,包括两个关键点的弯曲模态、两个支撑点横向平移模态、前后支撑点扭转模态、车体略微弯曲模态等。
通过使用有限元的方式进行车架结构的有限元分析,可以得出模态分析结果。
基于分析结果绘制模态图谱,可以清晰地看到不同模态下车架结构的弯曲振动形态,包括固有频率和振动阶次等参数,为进一步的优化设计提供了基础数据。
二、纯电动客车车架结构优化设计基于模态分析结果,纯电动客车车架结构的优化方案主要有以下几个方面:1.材料选择和加强。
根据模态分析结果,选择优化材料,并加强车架结构的强度和刚度。
由于纯电动客车的整备质量较重,需要用到高强度和高韧性的材料来增加车架的强度,如采用高硬度的钢-铝-铁复合材料,可以提高车架的强度和刚度。
2.设计结构需考虑动态负载。
纯电动客车运行时会产生一定的动态负载,因此在设计车架结构时需要考虑动态负载和振动的变化,保证车架结构的稳定性。
3.改进连接点和结构。
车架结构各个部件通过连接点组合起来,因此需要设计合理的连接点和正确的方式连接各个部件,确保车架结构与车身的耦合效果达到最优。
4.最优化设计。
模态分析结果可以指导最优化设计,根据车架结构的耐久性和运行效果要求得出最优化方案,提高车架质量和安全性。
新能源商用车车架性能仿真分析
第7卷第2期2024年4月Vol.7 No.2Apr. 2024汽车与新动力AUTOMOBILE AND NEW POWERTRAIN新能源商用车车架性能仿真分析何金泉1，李发兴2，陈亮宇1，黄传海1，周思1（1.柳州坤菱科技有限公司，广西柳州 545000； 2.祥鑫科技股份有限公司，广东广州 511434）摘要：车架作为衔接底盘与车身的桥梁时刻承担车身、附件及货物的重力，同时承受着各种路面激励和发动机激励，因此车架的性能直接影响到汽车的舒适度和驾驶体验。
本文利用Optistruct软件搭建车架有限元模型，对某车架进行仿真分析，并根据仿真结果对车架进行模态分析和刚度分析，从而评估车架性能是否满足要求。
结果表明：所研究车架因发动机激励而产生共振的可能性较小，其刚度性能良好，具有较好的抗变形能力，强度性能也满足材料屈服要求，基本符合设计要求。
经过车辆路试，该车架未发生性能问题，证明了该方法的准确性，可为商用车车架性能的仿真设计提供参考。
关键词：车架；模态分析；刚强度；有限元0 前言车架作为汽车的基础载体，主要是由2根边梁和数根横梁组合而成的梯状刚性结构，汽车的承载和车内外所承受的激励源都作用在车架上，因此车架性能的优劣将直接影响到汽车的品质。
有限元法根据近似分割和能量极致原理，将求解区域离散为有限个单元组合，研究其单元特性并通过变分原理把问题化为线性代数方程组求解［1］。
利用有限元分析方法，在汽车开发前期对车架进行仿真分析，通过对模态、弯扭刚度、强度等性能仿真结果进行评价，确认车架在造车路试前没有基础性能缺陷，为后续设计提供理论支撑。
1 工况设计由于汽车有多种实际路面工况，车架需要承受各种不同的载荷激励。
载荷主要包括弯曲、扭转和弯扭组合等，载荷激励对车架寿命影响较大，因此需要计算求解弯曲、扭转刚度值，以保证设计阶段车架设计的性能要求。
作为汽车承载体，车架需要承载车身及货物的重量，同时在实际使用中还受到各种力及力矩。
某新能源载货车车架性能分析
某新能源载货车车架性能分析吴成平;邓正维;蒋云鹏;金益犇;杨希志【摘要】首先,对某新能源载货车车架进行了模态试验,通过有限元模型进行了结果验证;其次,对该车型车架总成进行了刚、强度计算分析,结果表明满足设计要求;最后,对原车架总成进行灵敏度分析得到轻量化设计结果,验证其满足设计要求,车架降重9.3％,可为工程实践提供参考.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】6页(P12-17)【关键词】新能源;车架;性能;轻量化【作者】吴成平;邓正维;蒋云鹏;金益犇;杨希志【作者单位】浙江吉利新能源商用车研究院有限公司, 浙江杭州311200;浙江吉利新能源商用车研究院有限公司, 浙江杭州311200;浙江吉利新能源商用车研究院有限公司, 浙江杭州311200;浙江吉利新能源商用车研究院有限公司, 浙江杭州311200;浙江吉利新能源商用车研究院有限公司, 浙江杭州311200【正文语种】中文【中图分类】U260.320 引言传统汽车车架作为载货车辆的关键承载部件，不仅要承担车身、底盘、发动机、电器件、货箱及货物等的质量，还要承受来自路面的冲击，经历台阶、坑洼、颠簸及紧急状况下紧急制动或急转弯等各种工况的考验。
因此，车架结构必须有足够的刚度和强度来满足车辆正常使用要求，其性能直接关系到整车乘坐舒适性、行驶平顺性、可靠性及正常行驶安全。
国外KRAWCZUK[1]利用全板壳单元车架有限元模型对某一货车车架进行了全面的动态研究；HADAD等[2]对如何利用有限元模态分析结果修正车架设计方案进行了深入研究。
国内杨树凯等[3]、杜海珍等[4]分别利用拓扑优化对支架和车架进行了结构设计；郭立群[5] 对某商用车车架进行了结构设计及强度分析和试验研究。
近几年，对传统载货汽车车架的设计、分析及优化越来越受重视，与产品开发的联系也越来越紧密，但针对新能源载货汽车尤其是增程式新能源车型货车车架分析还未见报道。
纯电动商用车抖动问题的测试与分析
测试试验纯电动商用车抖动问题的测试与分析曾海军李剑刘武中车时代电动汽车股份有限公司，湖南株洲，412007摘要：某纯电动商用车在满载质量下做30%爬坡度试验时，出现车身抖动幅度大、驱动电机过流故障，导致车辆无法正常行驶，严重影响了驾驶的舒适性。
利用CAN 等工具采集相关数据报文，通过该车型的抖动问题研究和试验测试分析，分析出车辆抖动和过流的原因是由于电机控制器MCU 的防抖增益系数设置不合理、电机电流环超调及变速箱换档逻辑不合适引起的。
关键词：纯电动商用车；抖动；超调；增益系数；还扭中图分类号：U467.5收稿日期：2023-03-10DOI：10 19999/j cnki 1004-0226 2023 07 0241抖动源分析车辆轮胎（车轮）不平衡的动态力，路面激励、发动机燃烧、发动机和传动系统旋转部件的不平衡，以及其他部件的相对运动产生的动态作用力，都会直接或间接地传到车身，引起车身局部（如转向系统、座椅、前围板等）的强烈振动，常称为整车抖动［1-2］。
纯电动商用车的结构如图1所示。
从外形上看，与传统商用车并没有什么区别，但纯电动商用车的驱动系统主要由动力电池、驱动电机、电机控制器、变速箱等部分组成，其驱动电机相当于传统商用车的发动机，动力电池相当于原来的油箱，通过动力电池向电机提供电能，在电机控制器的控制下，驱动电机运转，推动汽车运动。
图1纯电动商用车结构简图本文研究的纯电动商用车为中置后驱型，电驱动力系统布置为：a.动力电池系统布置在驾驶室后大梁两侧；b.驱动系统主要包括驱动电机、变速箱、传动轴、后桥等，通过悬置及吊架与大梁连接。
主要振动源是包括驱动电机、变速箱、传动轴、车桥及轮胎在内的驱动系统。
电动商用车中的电机抖动与乘用车相比较而言更加明显，对于汽车应用而言，电机的NVH 问题具有极其重要的意义，并需要在设计阶段被广泛考虑［3］。
2测试设备及方法本次测试借助电脑、CAN 卡、Eclipse for TriCore 、Or⁃igin8、FlashSpirit 、MATLAB 、ECTEK Measure Data Analyz⁃er V2等工具和软件对电机转速、扭矩、电流、工作指令等数据进行采集和分析；借助Vector Ape 、CANape 14、CANalyzer 等工具和软件采集变速箱控制器TCU 数据并对其进行分析。
新型电动汽车车架结构分析及优化设计
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ０ 厂ｔ 矗 ｅ ｎ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ．Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ，
车 有限元分析 ； 优化
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｕ ４ ６ ３ ． ８ ２ ＋ ９ 文 献 标识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ２ ３ ４ － ０ ４
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａ Ｎｅ ｗ Ｔｙ ｐ ｅ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｆｒ ａ ｍｅ
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车架有限元分析
摘要现代汽车绝大多数都有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体。
汽车绝大多数部件和总成（如发动机、传动系统、悬架、转向、驾驶室、货箱及有关操纵机构）都是通过车架来固定其位置的。
车架的功用是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。
因此，车架的静、动态特性是其结构设计、改进和优化的依据，是确保整车性能优良的关键因素之一。
本文以6470型SUV车架作为研究对象，分析论证了CAD/CAE技术在汽车车架设计中的应用，主要内容如下：（1）选取一个SUV车型，通过查找和测量得到其主要的车型参数。
（2）运用CAD软件Unigraphics（简称UG）建立车架的三维模型。
（3）通过UG软件和ANSYS件的无缝连接将车架的三维模型导入ANSYS软件中。
（4）运用ANSYS软件的强大的有限元分析功能对该车架进行网格划分，施加适当的约束和载荷，对车架进行有限元静态分析，从而校核了该车架的强度和刚度，分析结果，校核该车架的强度和刚度能否满足要求。
在建模和有限元分析过程中，就CAD三维实体的建模方法、有限元理论的数学基础、有限元软件ANSYS、CAD软件与有限元接口技术、有限元分析方法的前期后期处理等方面做了研究工作，为后续工作做了较好的技术准备。
关键词：车架；CAD/CAE；ANSYS；有限元分析；静力分析AbstractMost modern cars are used as vehicle skeleton frame, which is through the matrix. Most parts and assemblies of a vehicle（such as engine, transmission, suspension, steering, cab, containers and related control mechanism and so on）are all over the frame to a fixed location. The function of a vehicle frame is to support the connection parts, and to take from inside and outside the vehicle loads. So, the static and dynamic analysis characteristics of frame is not only the base of its structure design, improvement and optimization, but also one of the key factors to ensure that vehicle performance.Finite element analysis has become an essential technology in the design of vehicle structure. As for compute-intensive and the analysis step，intuitive linear analysis of frame is very difficult. And ANSYS Finite element analysis software program can discrete elements into countless units to facilitate analysis, calculation and optimized results.On this article, 6,470 SUV frame is the objects to be researched to analyze and demonstrate CAD/CAE technique and its application in the design of automobile frame. Mainly as follows:(1) Select a SUV models，Find and measure its main parameters;(2)Establish the three dimensional model of the frame by UG;(3) Import the three dimensional frame model in UG into ANSYS through the seamless connection between UG and ANSYS;(4) Use the powerful finite element analysis for the frame element mesh, impose the appropriate constraints and loads and make the finite element static analysis of frame to check the strength and rigidity of the frame，During the modeling and finite element analysis，a lot of research work about the three-dimension solid modeling method, mathematical basis of finite element theory, interface technology of finite element, late and early processing of finite element analysis method is done, preparing for the follow-up work to be done better.Keywords: Frame, CAD/CAE; ANSYS; Finite Element Analysis; Static Analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章前言 (5)1.1汽车车架介绍 (5)1.2国内外研究现状 (6)1.3研究意义及目的 (7)第2章软件介绍 (9)2.1 UG简介 (9)2.1.1 UG发展综述 (9)2.1.2 UG软件的优势 (9)2.2 ANSYS简介 (10)2.2.1有限元软件ANSYS发展综述 (10)2.2.2 ANSYS的技术特点 (10)2.2.3 ANSYS的功能 (11)第3章车架的建模 (13)3.1车架结构的简化 (13)3.2实体车架模型的建立 (13)第4章车架的有限元分析 (17)4.1 静力分析基础 (17)4.2车架静力学分析模型的建立 (18)4.3 悬架的模拟 (22)4.4 载荷的处理 (23)4.5车架静力分析工况及约束处理 (24)4.5.1 满载弯曲工况分析 (25)4.5.2 满载扭转工况分析 (30)4.5.3 满载制动工况分析 (33)4．5.4满载转弯工况分析 (34)第5章传统车架计算方法与有限元法比较 (37)第6章论文总结 (41)致谢........................................................ 错误!未定义书签。
基于模态分析的某商用车车架结构优化设计
基于模态分析的某商用车车架结构优化设计
陈姗姗 1，韦尚军 2，吉春雨 2，万志敏 3，郑伟光 1，2
（1.桂林电子科技大学，广西 桂林 541004；2.东风柳州汽车有限公司， 广西 柳州 545005；3.南通职业大学，江苏 南通 226007）
中图分类号：TH162
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2019）11-0040-04
0 前言
随着汽车工业的快速发展，对汽车的性能要求也 逐步提升，其中重型商用车在交通运输中扮演重要角 色。据统计，2017 年我国货物运输方式中公路运输占 全货物运输的 78.04%，其次是水路运输占 14.14%，铁 路运输占 7.81%，且货物运输量逐年递增[1]。从我国运 输方式结构看，公路运输依旧占据我国货运市场的 主导地位。
模态和灵敏度对车架进行了轻量化设计，但对工况 的研究存在局限性。于志新等[7]对车架的有限元模型 进行静力响应分析，利用尺寸优化获得车架整体加 权柔度最小，但文章仅考虑了车架刚度未对车架强 度进行分析。韩国磊、丁帅[8]基于有限元方法对车架 进行模态分析，提高了前 8 阶的固有频率，但对车架 静态分析不够完善。
摘 要：为提高某商用车车架的振动性能，实现轻量化设计，以车架整体结构为研究对象，基于 CAE 仿真和自由模态计 算对其进行振动特性分析，由于车架在发动机激励低频范围内，易引起共振。基于提高车架的一阶固有频率的目的，制定 了四种优化方案。通过对车架进行静态特性分析，获得四种方案的强度和抵抗变形能力。结果表明优化方案在满足强度 校核和刚度要求的条件下，提高了一阶固有频率和振动特性，有效解决了车架在低频状态下的共振问题。 关键词：车架；模态分析；强度；刚度
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某商用车纯电动改装方案中车架性能分析
王源绍;唐徐平;乔克婷;许凌
【期刊名称】《机械设计与制造工程》
【年(卷),期】2018(047)004
【摘要】商用车车架作为汽车承载的主要结构,其刚度与强度是汽车结构设计的重点关注参数.在对传统商用车进行纯电动化改装时,必须对车架进行综合性能分析,以确保车架性能匹配纯电动商用车的需求.通过对车架三维建模,并利用HyperWorks 对车架进行结构分析以及拓扑优化设计,满载情况下模拟其弯曲、扭转工况下强度和刚度,并根据拓扑优化结果提出轻量化改进建议.通过对比相同工况下传统商用车和纯电动商用车车架的强度和刚度参数,为纯电动改装方案提供理论计算依据.【总页数】4页(P56-59)
【作者】王源绍;唐徐平;乔克婷;许凌
【作者单位】南京工业大学浦江学院,江苏南京 211134;南京工业大学浦江学院,江苏南京 211134;南京工业大学浦江学院,江苏南京 211134;南京工业大学浦江学院,江苏南京 211134
【正文语种】中文
【中图分类】U270.1
【相关文献】
1.某高端商用车车架裂纹分析与解决方案 [J], 刘威;洪恺;谢小平;袁帅
2.轻型纯电动商用车动力电池冷却性能分析 [J], 黄文雪;杜雪伟;李文
3.轻型纯电动商用车动力电池冷却性能分析 [J], 黄文雪;杜雪伟;李文;
4.一种新的商用车车架电泳涂装线方案 [J], 高军;薛浩然
5.商用车车架纵梁检测方案研究 [J], 贡博
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