資源短缺、環(huán)境惡化使新能源汽車成為人們關(guān)注焦點。新能源汽車普遍采用純電動或混合動力,特別是純電動汽車因其零排放與理想的節(jié)能效果而備受關(guān)注。汽車輕量化設(shè)計可以提高整車性能,達到節(jié)能減排的目的,因此對純電動城市客車進行基于有限元分析基礎(chǔ)上的輕量化設(shè)計,具有很好意義。針對某純電動城市客車車架,在SolidWorks三維建模軟件中建立車架三維模型,將車架模型導(dǎo)入ANSYS SpaceClaim中抽取中間面,簡化模型,在HyperMesh中進行幾何清理、劃分網(wǎng)格等有限元前處理。將處理完成的模型導(dǎo)入ANSYS Mechanical中進行靜強度計算;導(dǎo)入RADIOSS中進行模態(tài)分析。分析結(jié)果表明,扭轉(zhuǎn)工況是車架應(yīng)力條件最差的工況,最大應(yīng)力為170.04MPa;車架一階模態(tài)頻率為5.76Hz,避開了路面激振頻率,而第八階模態(tài)頻率為31.90Hz,與客車傳動軸頻率相近,因此提出需要優(yōu)化。為提高有限元分析的準確性,提出在ADAMS/car中搭建客車的整車模型,提取客車載荷的動載荷,基于動載荷對車架進行仿真分析。在ADAMS/Car中搭建整車模型,導(dǎo)入C級路面模型,提取扭轉(zhuǎn)工況以及滿載彎曲工況下與車架連接的各載荷的動態(tài)載荷峰值力,將動態(tài)載荷力加載到車架的有限元模型中,對車架進行有限元分析。分析結(jié)果表明,基于動態(tài)載荷的車架最大應(yīng)力為196.8MPa,車架有較大的優(yōu)化空間。在Optistruct中,以車架質(zhì)量最小為優(yōu)化目標(biāo),以某些應(yīng)力條件好、變形小的梁為優(yōu)化設(shè)計變量,以車架的應(yīng)力、位移以及模態(tài)為響應(yīng),對車架進行多目標(biāo)優(yōu)化,使優(yōu)化后的車架質(zhì)量減輕13.53%。對優(yōu)化后的車架進行強度、剛度以及模態(tài)校核。分別校核滿載彎曲、扭轉(zhuǎn)、緊急制動、急轉(zhuǎn)彎等四個工況,發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力發(fā)生在急轉(zhuǎn)彎工況,為202.00MPa,此時安全系數(shù)為1.70,最大變形為7.65mm;觀察模態(tài)分析結(jié)果,車架一階模態(tài)頻率為6.21Hz,第七階模態(tài)頻率為26.97Hz,第八階模態(tài)頻率為33.15Hz,能夠避開路面激振頻率1~3Hz以及傳動軸激勵30Hz。結(jié)果表明,輕量化后的車架滿足各方面要求。
【學(xué)位單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 有限元分析在汽車車架上的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 汽車多體動力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 汽車輕量化研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
第二章 純電動城市客車車架有限元分析
    2.1 純電動城市客車整車參數(shù)
    2.2 純電動城市客車車架有限元建模
        2.2.1 純電動城市客車車架三維模型建立
        2.2.2 純電動城市客車車架模型簡化與中間面抽取
        2.2.3 純電動城市客車車架有限元模型建立
    2.3 純電動城市客車車架有限元載荷與邊界條件
        2.3.1 純電動城市客車車架有限元載荷
        2.3.2 純電動城市客車車架有限元邊界條件
        2.3.3 純電動城市客車車架有限元分析結(jié)果
    2.4 純電動城市客車車架模態(tài)分析
        2.4.1 模態(tài)分析理論
        2.4.2 純電動城市客車車架模態(tài)分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于Adams/Car城市客車車架動載荷有限元分析
    3.1 純電動城市客車整車模型建立
        3.1.1 車身模型建立
        3.1.2 懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立
        3.1.3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
        3.1.4 前后輪胎模型建立
        3.1.5 乘客及其他部件模型建立
    3.2 路面模型
        3.2.1 道路譜
        3.2.2 建立路面模型
    3.3 純電動城市客車的虛擬樣機仿真
        3.3.1 滿載彎曲動態(tài)峰值力提取
        3.3.2 扭轉(zhuǎn)工況動態(tài)峰值力提取
    3.4 基于獲得動態(tài)峰值力的純電動城市客車車架有限元分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 純電動城市客車車架輕量化設(shè)計
    4.1 優(yōu)化設(shè)計理論基礎(chǔ)
    4.2 純電動城市客車車架多目標(biāo)優(yōu)化分析
        4.2.1 純電動城市客車車架多目標(biāo)優(yōu)化模型
        4.2.2 純電動城市客車車架多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果
    4.3 純電動城市客車車架多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果評價
        4.3.1 結(jié)構(gòu)強度與剛度校核
        4.3.2 模態(tài)分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2853673