电动汽车车架拓扑优化分析论文
目 录
一 课题研究的背景与意义
4
•1.1课题研究的背景 4
二 设计方案 4
2．1catia软件的介绍 4
1.运用CATIA三维软件建立电动汽车车架 5
三,电动汽车车架作动态性能方面的计算 5
3.1有限元静力分析的介绍 6
3.2车架的静力分析 6
4.1模态分析的介绍 9
4.2车架的模态分析 10
五, 车架的拓扑优化 14
5.1拓扑优化的概念 14
5.2模型的改进 14
5.3新模型的结构分析 16
5.4结果的比对 17
5.5方案可行性研究 18
六,总结 22
七，致谢
23
八，参考文献 24
一 课题研究的背景与意义
•1.1课题研究的背景
早期的车架计算是将车架减化为两根纵梁, 进行弯曲强度的校核，这显然满足不了设计要求。而后进行的车架扭转强度计算方法是认为车架抗弯曲刚度比抗扭刚度大很多, 进而假定车架在扭曲时整个构件都不发生弯曲,
这样就避开了车架高次超静定求解的困难。但这种方法只计算了纯扭转工况,
没有能考虑车架的实际工况及局部扭曲(例如油箱、电瓶等) , 这种认为车架工作时各梁部只扭转不弯曲的观点是不符合试验结论的。并且这种计算方法冗长繁杂, 计算量大, 在实际应用中也有一定困难。
随着电子计算机技术和设备的发展, 近来在复杂结构计算中新兴起一种十分有效的新方法一有限元法, 它给汽车车架计算带来了广阔的前景。有限元方法计算车架强度问题, 不需对车架进行严格的简化, 它可以考虑各种计算要求和条件, 计算多种工况, 而且方法同样简单, 设计人员和工程技术人员很容易掌握, 计算精度高、速度快, 这就给设计人员提供了一种十分有效的方法, 并有可能进行多方案计算, 选取最佳设计参数。可以肯定, 有限元法在汽车工程计算中将发挥越来越大的作用。
•1.2课题研究的意义
车架在汽车各大总成中是非常重要的部件，特别是在半承载式车身的电动货车上，车架不仅承载着车身、动力总成、底盘系统、内外饰和装载的货物，还有路面和动力总成传递过来的各种各样复杂的静载荷和动载荷。因此对车架进行分析和优化就显得非常重要了，这样不仅可以准确地判断车架的各种性能是否达到设计和使用的要求，可以在较低的设计和制造成本下提高汽车的各项性能指标。
二 设计方案
2．1catia软件的介绍
模块化的CATIA系列产品提供产品的风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。CATIA产品基于开放式可扩展的V5架构。
通过使企业能够重用产品设计知识，缩短开发周期，CATIA解决方案加快企业对市场的需求的反应。自1999年以来，市场上广泛采用它的数字样机流程，从而使之成为世界上最常用的产品开发系统。
CATIA系列产品在八大领域里提供3D设计和模拟解决方案：汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、建筑、电力与电子、消费品和通用机械制造。
1.运用CATIA三维软件建立电动汽车车架
汽车车架是汽车上的一个重要部件, 其中边梁式车架, 至今仍是汽车车架的重要结构形式。在设计中, 人们总是努力在满足强度和刚度的条件下尽可能减轻质量, 因此设计出质量轻而各方面性能又达到要求的车架, 是一项重要的工作。边梁式车架的布置(例如车架的宽度和横梁的布置) , 往往决定于整车布置, 在确定车架布置的型式之后, 就有如何设计各梁结构参数的问题, 以往多用类比的方法进行经验设计, 而后验算其强度和刚度, 这种方法得到的只能是近似解, 且精度不够。车架的设计应从“类比”转到“优化”上来, 例如某车架, 我们先用有限元程序对车架结构进行静力分析, 结果表明该车架除个别构件应力水平较高外, 大多数构件应力水平较低, 强度有富余, 且各个构件的应力水平相差较大, 很不均匀, 因此很有必要进行该车架结构的截面的优化设计。
2.建立电动汽车车架的有限元模型
用有限元方法计算汽车车架, 基本思想是将汽车车架结构化为一组离散单元的集合体。这些单元通过各自的端点联接起来, 便可以代替真实的车架结构。在单元化过程中, 要求在每个单元之内, 杆件断面几何参数是不变的。实际结构中变断面的构件, 则以阶梯状一系列单元代替, 单元和单元之间在其端点联接, 该联接点称为节点。所有载荷和支反力作用点都应取为节点。之后用位移法, 即以节点位移为基本未知数, 根据节点的平衡和连续条件, 由虚位移原理建立位移法基本方程, 并求得位移解, 之后再根据位移求出各单元内力和应力来应当指出, 由于车架本来是由离散构件在纵横梁交叉点铆(焊) 接构成的, 所以离散化的本身并不会影响解的精确度就是说,
这种求解方法对于汽车车架这种结构并不是近似解, 而是精确解。
三,电动汽车车架作动态性能方面的计算
由于汽车车架的设汁与计算主要考虑静强度. 所以轻量化的目标很难实现。随着对汽车轻量化和降低成本的要求日益迫切, 使得人们越来越重视动态特性的研究, 这就需要在设计初期预测汽车在各种使用情况下的振动响应和应力分布。利用有限元法来分析汽车的动态响应。 在设计阶段就可以考虑与振动有关的问题。在进行动态分析时, 车架的模态参数是最为重要的参数之一, 为获得这些参数, 可以采用分析计算法和模态参数识别的实验方法。利用有限元法, 可根据结构图纸和材料特性建立动力学模型。 对结构的动特性进行预测。然而在动态分析中, 结钩的阻尼特性是很重要的, 应用已有的技术还难从图形上求得, 因而也就不能进行精确的动态分析。而模态实验所得数据具有很高的可靠性, 而且在模态分析的基础上可进行结构修改,
既能定性又能定量地预测和改进结构的动特性, 因此它是CA D 通用的有限
元法的有效的补充。
3.1有限元静力分析的介绍
静力学是力学的一个分支，它主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律，以及如何建立各种力系的平衡条件。平衡是物体机械运动的特殊形式，严格地说，物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态，即加速度为零的状态都称为平衡。对于一般工程问题，平衡状态是以地球为参照系确定的。静力学还研究力系的简化和物体受力分析的基本方法。静力学（statics）研究物体的平衡或力系的平衡的规律的力学分支。
静力学一词是P·伐里农1725年引入的。按照研究方法，静力学分为分析静力学和几何静力学。分析静力学研究任意质点系的平衡问题，给出质点系平衡的充分必要条件(见虚位移原理)。几何静力学主要研究刚体的平衡规律，得出刚体平衡的充分必要条件，又称刚体静力学。几何静力学从静力学公理（包括二力平衡公理，增减平衡力系公理，力的平行四边形法则，作用和反作用定律，刚化公理）出发，通过推理得出平衡力系应满足的条件，即平衡条件；用数学方程表示，就构成平衡方程。静力学中关于力系简化和物体受力分析的结论，也可应用于动力学。借助达朗贝尔原理，可将动力学问题化为静力学问题的形式。静力学是材料力学和其他各种工程力学的基础，在土建工程和机械设计中有广泛的应用。
静力学是力学的一个分支，它主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律，以及如何建立各种力系的平衡条件。
平衡是物体机械运动的特殊形式，严格地说，物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态，即加速度为零的状态都称为平衡。对于一般工程问题，平衡状态是以地球为参照系确定的。静力学还研究力系的简化和物体受力分析的基本方法。
3.2车架的静力分析
将模型导入ansys软件，进行前处理。包括以下步骤：
1， 划分网格
2， 设置边界条件
3， 4， 计算结果
5，
四,车架的模态分析
车架在载荷作用下不仅要发生弯曲变形, 而且还要发生扭转变形。薄壁杆件的抗扭性能较差, 当汽车在高低不平的道路上行驶时, 车架要在更加严重的扭转变形情况下工作, 所以分析计算车架强度时, 必须考虑薄壁杆件的扭转变形, 了解车架的基本构造及材料特性, 有利于进行力学分析。
4.1模态分析的介绍
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。
振动模态是弹性结构固有的、整体的特性。通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性，就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。
机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息变化。模态分析提供了研究各类振动特性的一条有效途径。首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从
而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。
近十多年来，由于计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。
4.2车架的模态分析
模态分析结果如下
一捷振型
一捷振型
一捷振型
二捷振型
三捷振型
基于SIMP理论的电动汽车车身多目标拓扑优化
２０１３年（第３５卷）第７期 汽车工程 Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１３（Ｖｏ１．３５）Ｎ０．７
２０１３１ｏ９
基于ＳＩＭＰ理论的电动汽车车身多目标拓扑优化
谢伦杰，张维刚，常伟波，崔杰 （湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙４１００８２）
［摘要］ 为在电动汽车车身概念设计阶段得到合理的承载结构，综合考虑静动态特性，进行了多目标拓扑优 化。基于带惩罚的实体各向同性材料（ＳＩＭＰ）理论，采用折衷规划法定义静态多工况目标函数，用平均频率法定义 动态振动频率目标函数，并通过对各目标函数归一化消除其数量级差异；利用优化准则法更新设计变量进行优化迭 代，得到同时满足静态刚度和动态振动频率要求的电动汽车车身拓扑结构。 关键词：电动汽车车身；多目标拓扑优化；ＳＩＭＰ理论
Ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃａｒ Ｂｏｄｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＩＭＰ Ｔｈｅｏｒｙ
Ｘｉｅ Ｌｕｎｊｉｅ，Ｚｈａｎｇ Ｗｅｉｇａｎｇ，Ｃｈａｎｇ Ｗｅｉｂｏ＆Ｃｕｉ Ｊｉｅ Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＡｄｖａｎｃｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｆｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｂｏｄｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８２
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｆｏｒ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ａ ｒａｔｉｏｎａｌ ｌｏａｄ ｂｅａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｒ ｂｏｄｙ ｉｎ ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｐｈａｓｅ，ａ ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｔｈ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｏｌｉｄ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｐｕｎｉｓｈｍｅｎｔ（ＳＩＭＰ）ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉ—ｓｔａｔｉｃ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
基于拓扑优化的电动汽车白车身优化设计
基于拓扑优化的电动汽车白车身优化设计
张伟;侯文彬;胡平
【摘 要】针对电动汽车的独特承载要求，提出一种结合拓扑优化和车身尺寸优化的优化设计方法。以某型电动汽车为实例，通过建立白车身拓扑优化模型、有限元概念模型、尺寸优化模型和样车制造，进行了从整车拓扑结构到车身梁截面的优化设计过程，实现了电动汽车白车身的正向设计。在优化过程中采用遗传算法，以弯曲刚度和扭转刚度同时作为优化目标，白车身质量最小作为优化约束，选取了灵敏度较高的梁作为变量进行多目标优化。通过与样车参数的比较表明，该方法能够满足设计和工艺要求，实现轻量化设计，对提高白车身设计效率和精度有着重要的意义。%According to the special requirements of the electric vehicle,a
method on the basis of topolo-gy optimization and genetic algorithm was
presented.In a sample of an electric vehicle,the optimization process
includes structural topology optimization and section optimization
through topology optimization model,finite element conceptual
model,size optimization and manufacture of prototype,which indicates
that the forward design can be achieved.In the process of optimization,the
obj ectives are bending stiffness and torsional stiffness,and meanwhile,the
纯电动汽车翻滚耐撞性拓扑优化设计
纯电动汽车翻滚耐撞性拓扑优化设计
宋洁;雷正保
【摘 要】为了提高汽车的翻滚碰撞安全性,以某品牌纯电动车为原型,车身结构刚度最大化为目标,建立白车身耐撞性拓扑优化数学模型,利用法规FMVSS 208中的翻滚方法对纯电动汽车车身进行拓扑优化,根据材料分布得到一种车身骨架构型,对构型进行验证分析,结果表明:在顶压试验中,当加载力达到汽车自身质量的1.5倍时压力板位移为39.4 mm,远小于法规要求的127 mm;在动态翻滚碰撞过程中,A柱和B柱最大变形量分别为52 mm和55 mm,能够满足乘员生存空间要求,因而验证了该研究方法的可行性.
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2017(000)011
【总页数】4页(P25-28)
【关键词】汽车翻滚;纯电动汽车;拓扑优化;顶压试验
【作 者】宋洁;雷正保
【作者单位】长沙理工大学;长沙理工大学
【正文语种】中 文
根据各个国家的交通事故数据统计结果分析，尽管翻滚事故在交通事故中所占的比例很小，但是致死率却极高。随着车辆C-NCAP星级评价体系的完善，人们对车辆碰撞安全性要求的提升，人们对翻滚碰撞安全性的要求也越来越高，汽车翻滚安全已成为研究热点。传统的提高翻滚碰撞安全性的方法包括，依靠经验和类比，采用强度更高的材料，对骨架构件进行尺寸优化以及局部加强优化，其变量仅局限于形状和尺寸（如截面尺寸及厚度等），很难对原始的结构进行较大改进，而且采用增加钢材厚度的方法会导致汽车的质量增加[1]。为了克服这些不足，为提高车辆翻滚碰撞安全性提出一种全新的设计方法，文章以某品牌纯电动车为原型，以车身结构刚度最大化为目标，建立白车身耐撞性拓扑优化数学模型，按法规FMVSS
208中的翻滚方法对纯电动汽车车身进行拓扑优化，提取了拓扑构型并进行了动态翻滚试验，验证了纯电动汽车翻滚耐撞性拓扑优化设计方法的可行性。
1 耐撞性拓扑优化方法
1.1 基于混合元胞自动机的拓扑优化方法
纯电动汽车正面抗撞结构耐撞性拓扑优化方法
纯电动汽车正面抗撞结构耐撞性拓扑优化方法
黄敏;雷正保;孙汉正;陈小勇
【摘 要】为了解决纯电动汽车正面碰撞安全性差的问题,文章提出了一种综合考虑5种典型碰撞工况下整车优化区域以及动力电池布置分析的多目标耐撞性拓扑优化方法.基于混合元胞自动机(hybrid cellular au-tomata,HCA)算法,耐撞性拓扑优化以单元相对密度为设计变量、结构内能密度分布统一为目标,运用固体各向同性微结构材料惩罚模型(solid isotropic material with penalization model,SIMP)下的变密度法进行材料分布;迭代收敛后,最终得到了传力路径优越、构型明朗清晰的耐撞性车身结构,同时得到符合整车性能要求的吸能纵梁形状.对优化后的整车模型进行的耐撞性验证表明,该优化结构让碰撞加速度与结构变形量同步最优化,大大增加了纯电动汽车正面碰撞的安全性,优化出的抗撞结构为纯电动汽车正面耐撞性设计提供了一定的参考.
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2019(042)001
【总页数】6页(P7-12)
【关键词】拓扑优化;纯电动汽车;耐撞性;传力路径;抗撞结构
【作 者】黄敏;雷正保;孙汉正;陈小勇
【作者单位】长沙理工大学 汽车与机械工程学院,湖南 长沙 410114;长沙理工大学
汽车与机械工程学院,湖南 长沙 410114;长沙理工大学 汽车与机械工程学院,湖南
长沙 410114;长沙理工大学 汽车与机械工程学院,湖南 长沙 410114 【正文语种】中 文
【中图分类】U469.722
纯电动汽车在整车结构布置、质量分布、动力储能系统方面与传统内燃机汽车有着很大差异,使得纯电动汽车碰撞的安全性设计成为一个难点[1-2]。吸能纵梁是汽车车身结构的主要承载和碰撞安全防护部件,对纵梁形状优化设计是改善正面碰撞结构耐撞性、降低碰撞损伤的关键。因此,为提升纯电动汽车正面碰撞安全性,对纯电动汽车纵梁优化显得尤为重要。
拓扑优化技术在汽车设计中的具体应用
拓扑优化技术在汽车设计中的具体应用
在当前的发展形势下，各种先进的科学技术应用到了各个行业中，提高了各类产品的生产质量。目前人们对各个行业的发展要求越来越高，汽车行业为了满足社会的发展求，使用各种现代化科学技术对汽车设计进行优化，希望汽车在应用过程中可以到达节约能源的目标。拓扑优化技术的应用可以对汽车的结构进行优化，改变其原来的性质，提高应用性能。
标签：拓扑优化技术；汽车设计；应用
一、拓扑优化技术
作为结构优化设计的一门新技术，拓扑优化技术在汽车、机床、电子机械等领域中已经得到了广泛地应用。传统的结构优化设计具有一定的盲目性，完全依赖于工程师的经验，并且需要做大量的实验，周期较长且成本较高。现阶段，通过在结构优化设计的初始阶段引入拓扑优化技术，大大提高了结构设计的合理性，改变了传统的仅凭经验来设计的理念。
拓扑优化技术是指在指定的设计空间内，重新规划材料分布，使得部件的某种性能满足设计者的要求。拓扑优化技术主要探讨结构材料的分布形式和构件的联结方式，运用去除材料、增加孔洞数量等拓扑优化形式，旨在使结构在满足应力、位移等约束条件下，其强度或固有特性等指标达到最优。
结构拓扑优化设计的主要思想是将结构优化问题转化为材料优化问题，并在给定的设计区域内进行优化计算。拓扑优化设计的思路首先需给定材料类型和设计方法，在此基础上得到既满足约束条件又能使目标函数最优的结构布置形式。由于拓扑优化设计初始约束条件较少，工程师仅需给定设计域而不必清楚具体的结构拓扑形式。
拓扑优化设计是在指定的设计区域内，通过迭代过程计算求解材料最优分布的一种优化手段。以某种材料为例进行说明，首先需定义材料分布形式，再以灵敏度计算、结构分析、修改材料分布等方式进行迭代计算。经过多轮迭代优化后，材料分布逐渐趋于稳定，优化过程结束。对于连续体优化问题，通过计算通常可得到最优的材料分布形式，使设计结构达到最优。
进行拓扑优化设计时，要对设计的内容、设计的范围、设计方向和设计模型等条件进行了解和掌握，要符合用户的实际需求，在进行优化的过程中，用户可以实时监控优化的内容。等到优化完成后，还需要对优化的部件进行有效处理，直到部件的各部位性能都可以满足用户需求后才可以。在进行拓扑优化时，主要改变材料的组成结构，但是有些区域的质量无法达到应用标准，所以需要进行后续处理，进行局部的优化工作。保证材料部件的各方面优化都满足使用需求之后需要建立一个三维模型，在该模型中体现出结构的优化形式，有些优化参数无法得到准确数据，就需要进行反复修改。
微型电动车车架结构分析与优化设计
第１８卷第６期 ２０１０年１１月 河南机电高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｖｏ１．１８№．６ ＮＯＶ．２Ｏｌ０
微型电动车车架结构分析与优化设计’
赵向阳，苏晨
（河南机电高等专科学校汽车工程系，河南新乡４５３０００）
摘要：汽车车架作为汽车联结各种零部件的基体，承载着来自路面和其他部件的各种复杂载荷的作用，其刚度与 强度对汽车整体设计起到重要作用。对车架进行改型设计是产品优化改进的一个重要部分。文章基于三维设计 软件ＵＧ和有限元分析软件Ａｎｓｙｓ，对微型电动车车架结构性能进行了分析，并在满足强度和刚度的条件下，对车
架结构进行了优化设计，开发出一种适合各种路面行驶的新型电动车车架结构。 关键词：微型电动车；车架；结构分析；优化 中图分类号：Ｕ４６３．３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—２０９３（２０１０）０６—００１７一Ｏ３
１ 引言
优化设计作为一门新兴技术在现代汽车设计中
得到了广泛的应用。最优化是现代工程产品设计的 目标¨Ｊ。根据性能需要合理地选择方案，以获得最佳
效果。通常情况下设计时为了保证汽车的安全性，车
架的设计刚度强度都远远大于安全规定。虽然保证
了安全性，却带来了油耗增加，噪音变大，厂家耗材多
等一系列问题 Ｊ。本文主要介绍微型电动车车架的
优化设计。整个四轮驱动微型电动车的设计、分析与
优化是基于三维设计软件ＵＧ和有限元分析软件Ａｎ—
ｓｙｓ进行的。车架设计采用了适合于电动车承载特点
的双层车架，分析了车架的静态强度和刚度，并在满
足强度和刚度的条件下对车架结构进行了优化设计，
开发出一种适合各种路面行驶的新型电动车车架结
构，目的是在保证汽车安全性能的同时进一步减轻车
架质重。
２微型电动车车架结构
２．１ 车架布置与结构设计
整个四轮驱动微型电动车的车架结构及动力系
新型电动汽车车架轻量化优化设计
龙源期刊网
新型电动汽车车架轻量化优化设计
作者：霍佳兴 辛尧
来源：《E动时尚·科学工程技术》2019年第04期
摘 要：面对环境和资源的双重压力，具有清洁、能量转换高效等优点的电动汽车，已成为汽车发展和生产的重要组成部分。研究发现，降低电动汽车质量对增加续驶里程和降低耗能有明显的作用，质量减少100kg，行驶里程将增加1.2%，百公里耗能减少1.6%。车架是汽车的受力基体，因此，电动汽车车架轻量化很重要。
关键词：电动汽车；汽车车架；轻量化；优化设计
1 轻量化设计现状
现代的汽车设计研发具有4项明确要求，即安全、舒适、节能和环保。因此减轻结构重量，增加车辆安全性，节省燃料和减少尾气排放以及对环境的污染，是汽车开发设计的重要发展方向。同时，如今汽车的买家希望购买的车辆能够获得一定的利润，他们要求购买的汽车应该性能好，工作安全可靠，乘坐放心舒适等，并且要求款式新颖，符合时尚元素等，同时买家也越来越关注汽车的燃料效率，要求行驶过程中产生的附加费用低，以及产生的污染尽量少等，还要求车价平民化买得起。2003年，汽车工程师学年会在底特律召开，在对参加会议的专家学者的意见调查中显示，减轻汽车质量，使用可节约燃料，减少废气排放，降低汽车生产成本和装配成本，生产出对消费者有吸引力的功能性设计等这些因素成为汽车制造行业面临的重要挑战。据了解，汽车重量每减少10%，可减少燃油消耗7%，大大节省了寿命期内的使用成本。车体质量每减少20%-30%，一辆车的CO2排放量就减少0.5吨。因此，汽车车身的轻量化设计是节能减排、绿色制造不容忽视的开始关键点与最终落实处。汽车轻量化的方法主要有：（1）通过对车身车架等结构的优化设计，达到轻量化目的；（2）使用新材料、新工藝等达到轻量化的目的。这两种优化方法是目前汽车行业在轻量化方面应用最多两种方法。新材料、新工艺方法主要是应用质量更轻的合金、复合材料等代替传统钢材料车身，并找到更合适的加工成型方法。与采用新材料、新工艺方法相比，对传统材料车身结构优化设计仍然是现在汽车制造行业的主流方式，主要方法有尺寸优化，形状优化，拓扑优化以及多学科、多目标优化。
基于电动车车架的有限元分析及优化设计
基于电动车车架的有限元分析及优化设计
摘要：电动车车架是电动车在实际运行过程中主要元件之一，更是提高其设计质量的关键。尤其是在半承载式车身的电动货车上，其车架不仅承载着动力总成，还承载着路面所传递过来的各种静载荷。因此，为了进一步提高电动车车架的稳定性，本文对电动车车架的有限元分析及优化设计进行了研究，希望能够给相关的学者提供帮助。
关键词：电动车车架；有限元分析；优化设计
前 言：在对电动车车架进行分析和设计的时候，对车架的动静态性能等进行了研究，发现其对结构的影响并不大，所以对车架进行了适当的简化，这样不仅可以节省大量的时间，还能不断增强电动车车架结构的稳定性。同时，为了对电动汽车车架进行更加稳定的设计，还对它的固有振型进行了分析，从而进一步完善了电动车车架的设计模式。
1 电动车车架的有限元分析
1.1 车架的静态分析
在对电动车车架的有限元分析过程中，由于车架的材料采用的是市场流通的车架，最常用材料是Q195,所以电动车车架的固定点与外部载荷之间具有很大的联系[1]。其中固定点是电动车车架有限元分析过程中的关键，它主要是载荷采用普通电动车在满载的情况下，所受力的情况。在对其进行分析的过程中，发现车架的应力变化规律在集中部位，应力集中力对电动车车架中的零件材料强度造成了一定的影响。因此，要想提高电动车车架的稳定性，可以通过车架疲劳强度的改进等，减小集中应力，为电动车的稳定运行提供基础。
1.2 路面激励对常用车架的共振分析
在电动车实际的运行过程中，由于客观因素的影响，其车架会出现共振等情况。在常用车架模态出发，分析常用车架在水平方向和竖直方向与扭转力的关系。在电动车运行的过程中，如果路面的高低不平以及行驶过程中遇到障碍物，都会导致车架产生振动，长时间这样下去就会对电动车车架的稳定性造成严重的影响。
新能源汽车用永磁同步电机转子拓扑结构优化设计
新能源汽车用永磁同步电机转子拓扑结构优化设计
2.浙江中车尚驰电气有限公司，浙江 海宁 314400；
3.湖南省新能源汽车工程技术研究中心，湖南 株洲 412001
[摘要]随着能源危机和环境污染问题日趋严重，新能源电动汽车逐步成为研究热点。驱动电机作为动力核心部件，其性能的好坏直接决定了整车的性能。受产品转子冲片性能影响，原双V型转子结构方案的车用永磁同步电机存在转矩脉动大、制造成本高等问题，本文了设计一款U+1型转子拓扑结构。对比两种转子拓扑结构下电机的电磁性能，结果表明在满足技术参数和设计要求的前提下，优化方案可对电机电磁性能进行提升和有效的降本。
[关键词]新能源电动汽车；驱动电机；转子拓扑；优化设计
Optimization Design of Rotor Topology of Permanent Magnet Synchronous for
New Energy Vehicles
Wang ding1,2,3
(1.CRRC ZhuZhou Motor Co.,LTD, ZhuZhou 412000, China;
2.Zhejiang CRRC Shangchi Electric Co.,LTD, Zhejiang 314400, China;
3.Hunan Provincial Engnieering Research Ceter for Electric Vehicle Motors,
Zhuzhou 412001, China)
Abstract: With the increasingly serious problems of new energy crisis and
environmental pollution, new energy electric vehicles have gradually become a
research hotspot. As the power core component, the performance of the driving
基于有限元法的电动汽车车身正面碰撞仿真及拓扑优化
新技术新工艺２０１３年第４期
基于有限元法的电动汽车车身
曲令晋，李 正面碰撞仿真及拓扑优化
仁
（河南工业职业技术学院，河南南阳４７３０００）
摘 要：车辆正面碰撞的安全性是汽车被动安全性研究的重要方面。利用有限元法对电动汽车碰撞 进行了研究，借助Ｌｓ＿ＤＹＮＡ分析了驾驶室最大加速度变化情况和车辆前舱的能量吸收情况，在此基础
上，对车身进行了拓扑优化设计，依据优化结果对车身结构进行了改进。通过计算机仿真，分析了汽车的 被动安全性，对下一步实车碰撞试验有极大的指导意义。 关键词：电动汽车；正面碰撞；仿真；优化
中图分类号：Ｕ ４６２．３＋５ 文献标志码：Ａ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｈｅａｄ—ｏｎ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ
ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ
ＱＵ Ｉ ｉｎｇｊｉｎ，ＩＡ Ｒｅｎ （Ｈｅ’ｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。Ｎａｎｙａｎｇ ４７３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｆｒｏｎｔ ｃｒａｓｈ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｐａｓｓｉｖｅｎｅｓｓ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｃｒａｓｈ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ，ｗｉｔｈ ＬＳＤＹＮＡ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｇ— ｇｅｓｔ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｂ ａｎｄ ｇｏｔ ｅｎｅｒｇｙ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ，ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈａｔ，ｇｏｔ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｏｄｙ， ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗａｓ ｒｅｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍ— ｕｌａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｐａｓｓｉｖｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ，ｉｔ ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｅｘｔ ｒｅａｌ ｃａｒ ｃｒａｓｈ ｔｅｓｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ，ｈｅａｄ—ｏｎ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ