電動汽車車架拓?fù)鋬?yōu)化分析含三維圖,電動汽車,車架,拓?fù)?優(yōu)化,分析,三維 XX設(shè)計（XX）開題報告 一 課題研究的背景與意義 · 課題研究的背景 ??????? 早期的車架計算是將車架減化為兩根縱梁, 進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的校核，這顯然滿足不了設(shè)計要求。而后進(jìn)行的車架扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算方法是認(rèn)為車架抗彎曲剛度比抗扭剛度大很多, 進(jìn)而假定車架在扭曲時整個構(gòu)件都不發(fā)生彎曲, 這樣就避開了車架高次超靜定求解的困難。但這種方法只計算了純扭轉(zhuǎn)工況, 沒有能考慮車架的實際工況及局部扭曲(例如油箱、電瓶等) , 這種認(rèn)為車架工作時各梁部只扭轉(zhuǎn)不彎曲的觀點是不符合試驗結(jié)論的。并且這種計算方法冗長繁雜, 計算量大, 在實際應(yīng)用中也有一定困難。 ??? ?? 隨著電子計算機(jī)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展, 近來在復(fù)雜結(jié)構(gòu)計算中新興起一種十分有效的新方法一有限元法, 它給汽車車架計算帶來了廣闊的前景。有限元方法計算車架強(qiáng)度問題, 不需對車架進(jìn)行嚴(yán)格的簡化, 它可以考慮各種計算要求和條件, 計算多種工況, 而且方法同樣簡單, 設(shè)計人員和工程技術(shù)人員很容易掌握, 計算精度高、速度快, 這就給設(shè)計人員提供了一種十分有效的方法, 并有可能進(jìn)行多方案計算, 選取最佳設(shè)計參數(shù)?？梢钥隙? 有限元法在汽車工程計算中將發(fā)揮越來越大的作用。 · 課題研究的意義 ??????? 車架在汽車各大總成中是非常重要的部件，特別是在半承載式車身的電動貨車上，車架不僅承載著車身、動力總成、底盤系統(tǒng)、內(nèi)外飾和裝載的貨物，還有路面和動力總成傳遞過來的各種各樣復(fù)雜的靜載荷和動載荷。因此對車架進(jìn)行分析和優(yōu)化就顯得非常重要了，這樣不僅可以準(zhǔn)確地判斷車架的各種性能是否達(dá)到設(shè)計和使用的要求，可以在較低的設(shè)計和制造成本下提高汽車的各項性能指標(biāo)。 二 設(shè)計方案 1.運用CATIA三維軟件建立電動汽車車架 ????????汽車車架是汽車上的一個重要部件, 其中邊梁式車架, 至今仍是汽車車架的重要結(jié)構(gòu)形式。在設(shè)計中, 人們總是努力在滿足強(qiáng)度和剛度的條件下盡可能減輕質(zhì)量, 因此設(shè)計出質(zhì)量輕而各方面性能又達(dá)到要求的車架, 是一項重要的工作。邊梁式車架的布置(例如車架的寬度和橫梁的布置) , 往往決定于整車布置, 在確定車架布置的型式之后, 就有如何設(shè)計各梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的問題, 以往多用類比的方法進(jìn)行經(jīng)驗設(shè)計, 而后驗算其強(qiáng)度和剛度, 這種方法得到的只能是近似解, 且精度不夠。車架的設(shè)計應(yīng)從“類比”轉(zhuǎn)到“優(yōu)化”上來, 例如某車架, 我們先用有限元程序?qū)嚰芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析, 結(jié)果表明該車架除個別構(gòu)件應(yīng)力水平較高外, 大多數(shù)構(gòu)件應(yīng)力水平較低, 強(qiáng)度有富余, 且各個構(gòu)件的應(yīng)力水平相差較大, 很不均勻, 因此很有必要進(jìn)行該車架結(jié)構(gòu)的截面的優(yōu)化設(shè)計。 2.建立電動汽車車架的有限元模型 ???????? 用有限元方法計算汽車車架, 基本思想是將汽車車架結(jié)構(gòu)化為一組離散單元的集合體。這些單元通過各自的端點聯(lián)接起來, 便可以代替真實的車架結(jié)構(gòu)。在單元化過程中, 要求在每個單元之內(nèi), 桿件斷面幾何參數(shù)是不變的。實際結(jié)構(gòu)中變斷面的構(gòu)件, 則以階梯狀一系列單元代替, 單元和單元之間在其端點聯(lián)接, 該聯(lián)接點稱為節(jié)點。所有載荷和支反力作用點都應(yīng)取為節(jié)點。之后用位移法, 即以節(jié)點位移為基本未知數(shù), 根據(jù)節(jié)點的平衡和連續(xù)條件, 由虛位移原理建立位移法基本方程, 并求得位移解, 之后再根據(jù)位移求出各單元內(nèi)力和應(yīng)力來應(yīng)當(dāng)指出, 由于車架本來是由離散構(gòu)件在縱橫梁交叉點鉚(焊) 接構(gòu)成的, 所以離散化的本身并不會影響解的精確度就是說, 這種求解方法對于汽車車架這種結(jié)構(gòu)并不是近似解, 而是精確解。 3對電動汽車車架作動態(tài)性能方面的計算 ?????? 由于汽車車架的設(shè)汁與計算主要考慮靜強(qiáng)度. 所以輕量化的目標(biāo)很難實現(xiàn)。隨著對汽車輕量化和降低成本的要求日益迫切, 使得人們越來越重視動態(tài)特性的研究, 這就需要在設(shè)計初期預(yù)測汽車在各種使用情況下的振動響應(yīng)和應(yīng)力分布。利用有限元法來分析汽車的動態(tài)響應(yīng)。 在設(shè)計階段就可以考慮與振動有關(guān)的問題。在進(jìn)行動態(tài)分析時, 車架的模態(tài)參數(shù)是最為重要的參數(shù)之一, 為獲得這些參數(shù), 可以采用分析計算法和模態(tài)參數(shù)識別的實驗方法。利用有限元法, 可根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙和材料特性建立動力學(xué)模型。 對結(jié)構(gòu)的動特性進(jìn)行預(yù)測。然而在動態(tài)分析中, 結(jié)鉤的阻尼特性是很重要的, 應(yīng)用已有的技術(shù)還難從圖形上求得, 因而也就不能進(jìn)行精確的動態(tài)分析。而模態(tài)實驗所得數(shù)據(jù)具有很高的可靠性, 而且在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上可進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改, 既能定性又能定量地預(yù)測和改進(jìn)結(jié)構(gòu)的動特性, 因此它是CA D 通用的有限元法的有效的補(bǔ)充。 ?????????4.對電動汽車車架作了靜力學(xué)有關(guān)方面的有限元研究 ?????? 車架在載荷作用下不僅要發(fā)生彎曲變形, 而且還要發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。薄壁桿件的抗扭性能較差, 當(dāng)汽車在高低不平的道路上行駛時, 車架要在更加嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形情況下工作, 所以分析計算車架強(qiáng)度時, 必須考慮薄壁桿件的扭轉(zhuǎn)變形, 了解車架的基本構(gòu)造及材料特性, 有利于進(jìn)行力學(xué)分析。 ????????? 5.對電動汽車車架進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化 ??????? 汽車車架由橫梁和縱梁組成, 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點我們用分部優(yōu)化法進(jìn)行優(yōu)化。用有限元程序?qū)嚰艿姆N工況進(jìn)行整體分析, 得到它的內(nèi)力分布, 根據(jù)各部分的受力狀態(tài)進(jìn)行分部優(yōu)化, 修改各部分的設(shè)計變量, 將優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)組成新的方案, 這樣就是一次循環(huán)或迭代, 爾后作一次結(jié)構(gòu)分析, 檢驗這個方案是否可行。 三：預(yù)期成果：車架結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能夠順利完成裝配，剛強(qiáng)度符合要求。 四：進(jìn)度安排 2013.12.01-2014.01.15????? 收集資料撰寫開題報告 2014.01.16-2014.02.28?????? 學(xué)習(xí)掌握catia的使用以及建模方法 2014.03.01-2014.03.02?????? 畢業(yè)設(shè)計開題報告 2014.03.03-2014.04.14?????? 建立車架虛擬模型 2014.04.15-2014.04.20?????? 畢業(yè)設(shè)計中期檢查 2014.04.21-2014.05.30?????? 將車架進(jìn)行優(yōu)化并進(jìn)行剛強(qiáng)度評價 2014.05.31-2014.06.03?????? 畢業(yè)設(shè)計答辯 五：參考文獻(xiàn) ?1. 邵超城,劉強(qiáng),龍飛永. 純電動汽車車架設(shè)計及有限元分析[J]. 機(jī)械設(shè)計與制造,2011. ? 2.馮國勝.模態(tài)分析在汽車車架故障診斷中的應(yīng)用.客車技術(shù)與研究[J]. 1993. ?3. 谷安濤, 常國振. 汽車車架設(shè)計計算的有限元法. 汽車技術(shù)[J].1977. 4.? 馮國勝.，汽車車架強(qiáng)度分析及優(yōu)化: 〔碩士學(xué)位論文〕[D].天津: 河北工學(xué)院, 1993. ?5.?趙玉蘭,王瑩瑩,劉尊年. 電動汽車車架的有限元建模及模態(tài)分析[J]. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運輸車,2012. ?6. 戚景衛(wèi),呂彩琴. 基于扭轉(zhuǎn)工況下的電動汽車車架有限元分析[J]. 汽車實用技術(shù),2012. ?7.陳全世,宋云,王霄鋒. EV－6580電動汽車車身－車架的有限元結(jié)構(gòu)分析[J]. 北京汽車,1996. ?8.李紅,張海峰,王憶望,李寒毅. 基于Hypermesh的電動汽車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J]. 揚州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012. ?9. 贠海濤,呂建龍王瑩瑩,. 某型號電動汽車車架的有限元建模及模態(tài)分析[J]. 汽車實用技術(shù),2011. ?10. 陳偉,李軍,郭超,王文賓,王宏雷. 輕型載貨電動汽車車架的模態(tài)分析[J]. 汽車實用技術(shù),2011. ?11.張阿玲. 一種電動汽車車身、車架結(jié)構(gòu)設(shè)計及其性能優(yōu)化[D].中北大學(xué),2012. ?12.侯軍海. 電動汽車桁架式車架結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計[D].中北大學(xué),2012. ?13.? 王憶望. 微型電動轎車動力傳動匹配與結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].揚州大學(xué),2011. ?14. 陳偉. 電動汽車車架結(jié)構(gòu)有限元分析與優(yōu)化[D].重慶交通大學(xué),2012. ?15.董建華,張三川,褚錚,郭正陽. 超微型可折疊電動汽車車架機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析[J]. 制造業(yè)自動化,2013. ? ?