纯电动客车车身优化设计

合集下载

纯电动客车铝合金车身的设计与分析

为了解决居民区到公交车站的“最后一公里”,本文根据穿梭巴士的车型,以铝合金型材作为车身基础材料,并通过结构优化的方式实现纯电动客车铝合金车身的轻量化设计。本文首先根据车身的基本需求参数(车身的长宽高,轮距,载客数,门窗位置等), 设计出车身拓扑优化空间。
空调布置于车身顶棚前端,电池布置在车身座椅下方,门窗等其他部件的载荷分布在了车身侧围,而乘客以及司机的质量被相应地分布在车身地板上。然后根据客车在实际行驶时的特点,设置了相应的约束。
利用拓扑优化方法,在有限元软件Hyperworks中以车身结构柔度最小,体积分数不大于0.2的优化目标求得最佳拓扑优化结构。其次是车身具体结构的设计。
本文根据拓扑优化分析的结果,参考其拓扑优化结构并结合工程实际中铝合金型材和连接技术,在CATIA中设计车身结构的分布形式。然后将设计好的模型导入Hyperworks中,划分好有限元网格,将拓扑优化中相同的质量分布在相应的梁上并在相应位置设置同样的约束,最后利用Optistruct求得在四种典型载荷下车身结构的变形和应力。
为了保证车身结构连接部位的强度要求,本文对铝合金车身结构的典型连接形式进行了局部强度分析,结果表明连接结构处连接件的强度安全系数大于车身整体结构,保证了设计的铝合金车身结构满足全部的强度要求。
通过分析结果与材料许用值的比较判断结构的合理性。除了强度、刚度,本文还求得了车身前六阶自由模态,并要求车身的低阶频率能够在一定的范围内以避免共振带来的危险。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为了保证铝合金构件相互连接处的强度不降低,通常采用铆接、螺栓连接或加强板加螺栓的复合连接形式。本文车身铝合金构件的连接形式主要是螺栓连接和复合连接两种。
纯电动客车铝合金车身的设计与分析

纯电动客车车身骨架多目标轻量化设计

在Radioss软件中进行水平弯曲、极限扭转、紧急制动及紧急转弯工况等四种典型工况下的静力学分析以及车身结构自由模态分析。然后在定远试验场进行强度试验,记录电阻应变片的数据并处理,将各测点试验值和仿真计算值比较,在误差允许范围内ห้องสมุดไป่ตู้验证有限元模型。
其次,对客车车身骨架的地板、顶盖及左右侧围骨架部件进行变量处理。根据车身结构的对称性和功能相似性将变量进行分组处理,以构件厚度作为变量,进行相对灵敏度分析筛选出对骨架质量敏感,但对车身骨架性能不敏感的部件,把这些部件的厚度参数作为优化设计的变量以提高优化效率。
将优化前后的车身骨架进行对比。实现减重146Kg,从优化前的 1321kg下降到1175kg,轻量化程度达11.05%。
减重效果显著,同时客车车身骨架结构各项性能仍满足要求。
然后,对车身骨架进行多目标优化前,先使用哈姆斯雷试验设计方法在设计变量空间进行采样,对各采样点进行有限元分析。根据有限元仿真数据,利用径向基函数(RBF)神经网络方法建立车身骨架质量、刚度及模态性能的近似模型。
最后,利用Hyperstudy软件自带的遗传算法进行多目标优化。以车身骨架质量最小,扭转刚度最大为优化目标,以一阶扭转模态频率及一阶弯曲模态频率作为约束条件,使用遗传算法对车身骨架进行多目标优化。
纯电动客车车身骨架多目标轻量化设计
纯电动汽车因为采用动力电池组及电机驱动,具有“零污染”、低噪音、能量转换效率高、结构简单、使用维修方便等优点,已经成为了城市公交发展的主要方向。由于动力电动比能量不高, 要提高续驶里程必须增加电池的数量,从而导致电动汽车整车质量较大。
客车车身骨架重量约占客车总重量的30%~40%,因此为减轻客车整车质量,通过车身结构优化减轻客车车身骨架质量是一条有效途径,同时对延长客车续驶里程、改善动力性具有重要意义。本论文研究的主要内容包括以下几个方面:首先,本文研究对象为某公司研发的6.6米纯电动公交客车,根据公司提供的三维UG模型,在有限元软件Hypermesh中建立客车骨架有限元模型。

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。

纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计

Gong Yuting, Li Chulin
Abstract: The finite element analysis of the bus body skeleton was carried out by Hyperworks. The light⁃ weight of the bus body skeleton was investigated based on the topology optimization techniques. The fi⁃ nite element model of the body skeleton was built, and the static analysis and modal analysis were car⁃ ried out. The topology optimization design for the bus body skeleton was performed. Based on the opti⁃ mization result and design principles of the body skeleton, the bus body skeleton structure was extract⁃ ed. The structural performance of the bus body skeleton before and after optimization was compared. and meets the performance requirements.. Key words: finite element; Hyperworks; topology optimization; lightweight The result shows the bus body skeleton, compared with the original one, gets 6.76% weight reduction,

纯电动客车车身骨架设计与优化

纯电动客车车身骨架设计与优化彭娅楠;白文龙【摘要】以纯电动客车的车身轻量化为目的,对某公司研发的中型纯电动客车车身骨架三维模型进行简化和修改,建立有限元模型.采用ANSYS软件对车身骨架进行匀速和急转弯工况下的受力仿真分析,得到该车车身骨架的应力和位移云图.以有限元分析结果为依据,选择较轻的铝合金材料取代原低合金钢材料对车身骨架进行优化.仿真分析表明:优化后的车身骨架应力和变形较原来有所降低,车身骨架质量比未优化前减少397 kg,在满足车身强度和刚度要求的同时,达到了减少车身骨架质量的目的.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2019(027)003【总页数】6页(P7-12)【关键词】纯电动客车;车身骨架;有限元;轻量化结构【作者】彭娅楠;白文龙【作者单位】内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特 010050;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特 010050【正文语种】中文【中图分类】U469.720.20 引言电动汽车(battery electric vehicle,BEV)的动力装置为动力电池，用电机驱动车轮行驶，具有可控性强、使用成本低廉、易保养、低污染、低噪音的优点，对环境影响相对传统汽车较小。

电动汽车比内燃机驱动汽车的能源利用率高，它的出现可以缓解能源危机，降低汽车的尾气排放污染，已经成为汽车尤其是城市客车发展的主要方向[1]。

1 客车车身骨架有限元模型1.1 研究对象某公司研发的纯电动客车半承载式车身骨架三维模型如图1所示。

该车身骨架外廓尺寸为8460 mm×2249 mm×2700 mm，车身骨架所用材料为低合金钢，材料性能见表1[5]。

1.2 模型简化纯电动客车的车身骨架为复杂的空间桁架结构，其车身框架结构由几百块方钢焊接而成，比如蒙皮、电器、内饰和地板等[6]。

考虑到电动客车的车身骨架三维模型太大，计算量大、用时长、成本高等，故对其进行若干简化。

新能源汽车轻量化设计优化

新能源汽车轻量化设计优化引言近年来，随着环境污染和能源危机的日益严重，新能源汽车作为解决之道备受关注。

然而，新能源汽车的轻量化设计也成为了研究的热点之一。

本文将从材料选择、结构优化和创新技术方面探讨新能源汽车轻量化设计的优化。

第一章材料选择新能源汽车轻量化设计的第一步是选择适合的材料。

传统的钢铁材料虽然强度高，但其密度也较大。

在轻量化设计中，选择轻质材料如铝合金、镁合金和复合材料可以降低整车重量。

与此同时，这些材料还具有较高的强度和刚度，能够满足车辆在使用过程中的应力要求。

第二章结构优化在材料选择完成后，接下来需要对车辆的结构进行优化。

通过采用优化设计方法，可以在保证车辆结构稳定性的前提下，进一步减轻车身重量。

其中一种常用的优化方法是拓扑优化，它可以通过数学模型和计算算法，自动确定最佳的材料分布，以达到最小重量的设计目标。

此外，使用有限元分析工具可以对结构进行强度和刚度的评估，有助于精确优化设计。

第三章创新技术除了材料选择和结构优化外，创新技术也是新能源汽车轻量化设计的重要方向之一。

例如，3D打印技术可以实现复杂结构的生产，并且可以根据实际需要控制材料的分布，以实现轻量化设计。

另外，纳米材料也具有很大的潜力，它们在车身材料中的应用可以显著提高强度和刚度，从而减轻车辆重量。

第四章挑战与展望在新能源汽车轻量化设计的过程中，仍然存在一些挑战。

首先，新材料的应用面临成本和可靠度的问题，这需要在技术发展和经济实用性之间寻找平衡。

其次，轻量化设计需要与车辆的安全性能相兼顾，确保在碰撞等意外情况下仍能提供足够的保护。

此外，新材料的使用也需要考虑资源和环境可持续性。

展望未来，随着科技的进步和工艺的改进，新能源汽车轻量化设计优化将迎来更多机遇。

新材料的发展将为轻量化设计提供更多选择和解决方案，同时结构优化和创新技术的不断发展也将为轻量化设计提供更高效和精确的工具。

在不久的将来，我们有理由相信，新能源汽车轻量化设计优化将成为汽车行业的重要发展方向。

新能源汽车综合仿真与优化设计

新能源汽车综合仿真与优化设计一、引言随着能源消费的不断攀升以及对环境保护要求的提高，新能源汽车成为了当前汽车行业的热门话题。

针对新能源汽车设计与研发，综合仿真与优化设计成为提高其性能的重要手段之一，本文就基于此对其进行研究和探讨。

二、新能源汽车概述目前市场上的新能源汽车主要包括电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。

电动汽车是指以电池为能源，电动机为动力输送方式的汽车；混合动力汽车则是指利用电力和传统燃油两个不同的能量系统为车辆提供动力，以实现更高的能量效率和更低的排放；燃料电池汽车则是基于氢气和氧气化学反应产生电能的汽车。

不同类型的新能源汽车有各自的特点和应用场景，需要针对性的设计和研发。

三、综合仿真工作综合仿真技术可以在进行实物制造之前对汽车进行多方位的测试和验证，从而减少试错成本并提高研发效率。

以电动汽车为例，电池系统可通过仿真分析电池的电化学热、电化学反应，预测电池故障、性能和寿命，并优化电池功率匹配和控制策略。

电机系统则可通过仿真验证电机性能、电机控制算法、电机保护策略等。

四、优化设计工作针对新能源汽车，优化设计需要从多方面入手，包括车体结构、电池组合和电动机等。

首先，在车体结构方面，需要考虑新能源汽车的重量和空气动力学特性，并进行结构强度和热传导分析，以实现更优的动力性能和安全性能。

其次，在电池组合上，要结合汽车质量、航程、充电时间等因素进行匹配，以最大限度地提高电池的使用寿命和能效。

最后，在电动机方面，需要实现电动机系统优化匹配和控制，以提高系统的运行效率和汽车性能。

五、未来展望新能源汽车作为未来汽车发展的趋势，其研发和应用领域将会不断拓展。

未来，综合仿真和优化设计工作将持续深入，为新能源汽车的发展和推广提供一定的技术支持。

同时，新材料、新技术的发展也将会为新能源汽车提供更好的性能和运行效率，为未来汽车行业的发展添砖加瓦。

六、结论新能源汽车的发展离不开综合仿真和优化设计工作，从车身结构、电池系统、电动机等方面进行综合设计和测试，以提高其能效和安全性能。

分析纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计

分析纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计摘要：在环境问题日益突显的今天，国家对于新能源的开发和利用程度正在不断的加深，而随着清洁能源在社会中的作用加大，行业变革也开始在悄然进行。

以汽车行业为例，燃油汽车是汽车行业的主流，但是在目前的大环境下，纯电动汽车的推进已经成为了不可逆转的趋势，可以说在未来的我国，纯电动汽车的大量使用会是必然的结果。

针对这样的趋势进行电动汽车的设计和生产可以较好的抢占市场，为企业的发展打好基础。

在全面推进电动汽车的未来社会中，纯电动客车车身的骨架拓扑优化设计会成为一个研究的重点，所以本文就此问题展开分析，旨在为具体的设计提供理论思路和指导。

关键词：电动客车；车身骨架；拓扑优化；设计纯电动客车在目前的社会中已经得到了推广和应用，从具体的使用效果来看，其环保性比较强，所以国家在大力提倡电动车辆的生产和使用。

电动客车必然会成为未来客车的发展主流，这是从现如今的趋势进行判断和确定的。

从电动客车的具体分析来看，因为动力形式的转变，车身的骨架结构等也会发生明显的变化。

这既是出于动力装置的要求，也是出于安全性的需求。

本文就纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计进行分析，旨在为其设计优化工作提供帮助，实现实际上的具体提升。

一、有限元分析要进行纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计，需要对骨架的结构受力等情况进行具体的掌握，而这些要素具有综合性和复杂性，需要有科学的方法才能获得较好的结果，所以利用有限元分析法进行具体的分析。

从概念理解来看，所谓的有限元分析指的是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。

它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。

因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。

由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ｃｕｒｒｅｎｔｗｈｏｌｅｂｏｅｖｉｂｒｔａｉｏｎｗｅｒｅｒｅｌｔａｉｖｅｌｙｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｃｏｐｉｎｇＷＨ￥ｏｂｖｉｏｕｓｌｙｄｅｆｏｒｍｅｄ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｆｏｂｔａｔｅｒｙｂｅｒｉａｎｇｒｅａａａｎｄｔｈｅｊｏｉｎｔｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｔｈｅｃｈａｓｓｉｓｆｒｏｎｔａｎｄａｉｒｂｌａｌｏｏｎＷｓａＳＯｈｉｇｈｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｂｏｄｙｆｒ．￣ｅｕｎｄｅｒｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｔｗｉｓｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＷｓａｂｅｙｏｎｄｔｈｅｍｔｅａｒｉａｌｙｉｅｌｄｌｉｍｉｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｃｒｉｔｉｃｌａｔｏｒｔｉａｏｎｌａ￣ｅ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅａｎｄＴｒａｉｃｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉａｎｇｓｕＺｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉａｎｇｓｕＣｈａｎｇＬｏｎｇｂｕｓＣｏ．，ＬＴＤ．，ＪｉａｎｇｓｕＷｕｘｉ２１４４３２，Ｃｈｉｎａ）
机械设计与制造
２０ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
第ｌ２期
２０１３年１２月

纯电动客车车身优化设计
唐唯伟，何仁－，游
（１．江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江摘
了材料的屈服极限。采用尺寸优化的方法，运用Ｏｐｔｉｓｔｒｕｃｔ软件求解优化模型，得到优化后模型的强度符合要求，刚度有
明显的提高，并且减重６．７％，车身的结构更加合理。关键词：城市纯电动客车；车身骨架；尺寸优化；轻量化设计
中图分类号：ＴＨＩ６；Ｕ４６９．７２文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）１２ — ００２０ — ０４
专，张中帆
２１２０１３；２．江苏常隆客车有限公司，江苏无锡２１４４３２）
要：以某城市纯电动客车车身骨架为研究对象，建立车身骨架的几何模型和有限元模型，进行了两种典型工况下的
强度、刚度分析和基于Ｂ１ｏｃｋＬａｎｃｚｏｓ方法的自由边界条件下的模态分析。结果表明，整个车身骨架振动特性相对合理，底架前部与空气气囊连接部位以及电池组承载区域的应力偏大，顶盖变形比较明显，弯扭＿ｚ－￣Ｔ车身骨架的最大应力超出
ＤｅｓｉｇｎｏｆＣｉｔｙＥｌｅｃｔｒｉｃＢｕｓＢｏｄｙＦｒａｍｅ
ＴＡＮＧＷｅｉ－ｗｅｉ，ＨＥＲｅｎ，ＹＯＵＺｈｕａｎ，ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇ－ｆａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｔｕｄｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｃｉｔｙｅｌｅｃｔｒｉｃｂｕｓｅｓｔｏｂｕｉｌｄｇｅｏｍｅｔｒｙａｎｄｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓｏｆｂｕｓｂｏｄｙｆＦｏｌｌｚｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎｕｎｄｅｒ２ｔ３ＴｉｃａｌｌｙｄａｎｇｅｒｏｕｓｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄＯＵｔ，ａｓｗｅｌｌａｓｍｏｄｌａａｎｌａｙｓｉｓｗｉｔｈｆｒｅｅｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｂｙｍｅａｎｓｆｏＢｌｏｃｋＬａｎｃｚｏｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｔａｃｈｒａａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｔｈｅ