本文關鍵詞：輕質材料應用于汽車輪轂的輕量化技術研究

  更多相關文章： 輪轂 輕量化設計 電動汽車 技術經濟性 輕質材料

【摘要】：輪轂是汽車上的重要部件,不僅影響汽車行駛的安全性、舒適性,還直接影響汽車的外觀效果。車輪等旋轉件輕量化的節(jié)能效果相當于非旋轉件的1.5倍,因此車輪輪轂的輕量化設計是未來車輪的重要發(fā)展方向。本文在汽車輕量化的背景下,以輕質材料在汽車輪轂的推廣應用為目標,開展輪轂輕量化設計以及技術經濟性分析。主要研究如下:(1)總結了汽車輕量化的國內外研究現狀,介紹了多種輕質材料在汽車輕量化中的應用,闡述了輪轂尺寸設計的方法以及有限元理論基礎。(2)完成對實驗輪轂的有限元建模,獲取輪轂受力載荷,分析輪轂的靜力學強度特性。對輪轂進行自由模態(tài)和約束模態(tài)分析,獲取輪轂的固有頻率及振型。(3)對輪轂進行結構尺寸設計和輕質材料輕量化設計,以輪轂受力的最大變形量為約束條件,以滿足輪轂強度剛度為目標,對新材料、新結構的輕量化輪轂進行力學分析和模態(tài)分析。(4)基于SolidWorks軟件和Radioss求解器,對鋁合金、鎂合金材質輪轂的輕量化效果進行分析。相對于鋼制輪轂,單只鋁合金輪轂的減重2.85 kg,減重比例23.08%;單只鎂合金輪轂減重5.1 kg,減重比例41.03%。分析輕質材料輪轂對電動汽車電機和電池的影響,在滿足原實驗車型相應動力性指標的前提下:應用鋁合金輪轂,驅動電機成本可降低29.6元,動力電池成本可降低3300元。應用鎂合金輪轂,電機成本可降低43.2元,電池成本可降低7040元。(5)針對輕質材料輪轂輕量化設計方案,基于全生命周期理論和3E評價方法從經濟、環(huán)境、能源方面討論應用輕質材料在電動汽車輕量化方面的技術經濟性。在實驗車輛的驅動電機和動力電池等參數不變的情況下,在全生命周期過程中分析得到:應用鋁合金輪轂,電動汽車總成本可降低315.9元,總能耗可減少15485 MJ,總CO2排放量可減少737.2 kg;應用鎂合金輪轂,電動汽車總成本可降低913.5元,總能耗可減少34096 MJ,總CO2排放量可減少2414.6 kg。
【關鍵詞】：輪轂 輕量化設計 電動汽車 技術經濟性 輕質材料
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U465;U463.343
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-25
• 1.1 引言12-13
• 1.2 國內外研究現狀13-16
• 1.2.1 輪轂結構優(yōu)化13-14
• 1.2.2 材料輕量化14-15
• 1.2.3 輕量化效果15-16
• 1.3 輕質材料在汽車上的應用16-22
• 1.3.1 高強度鋼17-18
• 1.3.2 鋁合金18-19
• 1.3.3 鎂合金19-20
• 1.3.4 復合材料20-22
• 1.4 本文研究內容22-25
• 第2章 有限元分析理論基礎25-36
• 2.1 有限元法的基本思想25-26
• 2.2 有限元法的分析過程26-29
• 2.2.1 結構離散26-27
• 2.2.2 單元位移模式選擇27
• 2.2.3 單元特性分析27-28
• 2.2.4 整體分析28
• 2.2.5 引入邊界條件進行計算28-29
• 2.3 有限元法的應用范圍29-31
• 2.4 有限元軟件介紹31-35
• 2.4.1 優(yōu)化設計和魯棒性研究31-32
• 2.4.2 CAE前后處理平臺32
• 2.4.3 先進的標準求解器技術32-33
• 2.4.4 HyperWorks有限元分析步驟33-35
• 2.5 本章小結35-36
• 第3章 輪轂有限元建模和力學分析36-46
• 3.1 輪轂的有限元建模36-40
• 3.1.1 模型簡化和幾何處理36-38
• 3.1.2 網格劃分38
• 3.1.3 網格質量檢查38-39
• 3.1.4 定義材料屬性39-40
• 3.2 輪轂的徑向受力分析40-43
• 3.2.1 徑向載荷確定40-41
• 3.2.2 邊界條件及載荷施加41-42
• 3.2.3 計算結果及分析42-43
• 3.3 輪轂的彎曲受力分析43-45
• 3.3.1 彎曲載荷確定43-44
• 3.3.2 邊界條件及載荷施加44
• 3.3.3 計算結果分析44-45
• 3.4 本章小結45-46
• 第4章 輪轂的有限元模態(tài)分析46-56
• 4.1 理論基礎46-47
• 4.2 模型建立47-49
• 4.3 邊界條件49
• 4.4 分析結果49-53
• 4.5 結果討論53-55
• 4.6 本章小結55-56
• 第5章 輕質材料輪轂的輕量化設計56-72
• 5.1 輪轂結構尺寸優(yōu)化56-62
• 5.1.1 尺寸優(yōu)化理論概述56-57
• 5.1.2 輕質材料輪轂尺寸優(yōu)化57-61
• 5.1.3 輕質材料輪轂模型61
• 5.1.4 剛度強度驗證61-62
• 5.2 鋁合金輪轂力學分析及模態(tài)分析62-65
• 5.2.1 材料屬性62-63
• 5.2.2 網格劃分63
• 5.2.3 徑向載荷分析63-64
• 5.2.4 彎曲載荷分析64
• 5.2.5 模態(tài)分析64-65
• 5.3 鎂合金輪轂力學分析及模態(tài)分析65-68
• 5.3.1 材料屬性65-66
• 5.3.2 網格劃分66
• 5.3.3 徑向載荷分析66
• 5.3.4 彎曲載荷分析66-67
• 5.3.5 模態(tài)分析67-68
• 5.4 輕質材料輕量化效果比較68-70
• 5.4.1 減重效果比較68-69
• 5.4.2 剛度強度比較69
• 5.4.3 模態(tài)頻率比較69-70
• 5.5 本章小結70-72
• 第6章 輕量化的技術經濟性比較72-91
• 6.1 輪轂質量對整車性能的影響72-77
• 6.1.1 實驗車輛參數72-73
• 6.1.2 整車模型建立73-76
• 6.1.3 性能分析76-77
• 6.2 動力系統(tǒng)影響趨勢77-80
• 6.2.1 驅動電機參數78-79
• 6.2.2 動力電池參數79-80
• 6.3 輕量化的效果評價80-90
• 6.3.1 生命周期評價理論80-83
• 6.3.2 GREET模型介紹83-84
• 6.3.3 經濟評價84-87
• 6.3.4 能源評價87-88
• 6.3.5 環(huán)境評價88-90
• 6.3.6 盈虧平衡點90
• 6.4 本章小結90-91
• 第7章 全文總結及展望91-93
• 7.1 全文總結91-92
• 7.2 主要貢獻92
• 7.3 研究展望92-93
• 參考文獻93-98
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單98-99
• 致謝99

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 程振彪;輕質材料在汽車上的應用[J];世界汽車;2000年04期

2 陳釗,蘭琳;汽車用輕質材料的現狀及展望[J];江漢大學學報;2001年03期

3 周意禹;輕質材料在汽車中的應用[J];中南汽車運輸;1996年01期

4 曲曉鋒;輕質材料在汽車上的應用[J];中國機電工業(yè);2002年07期

5 劉永勝 ,王憲昭;廢渣垃圾制高效墻材——我國首座廢渣垃圾制新型輕質材料構建農民實驗房見聞[J];建設科技;2005年05期

6 ;輕質材料帶來重卡輕量化——訪陜汽市場部產品技術科長張軍[J];物流技術與應用(貨運車輛);2009年05期

7 楠;;輕質材料補丁應用于汽車等的快速修復[J];軍民兩用技術與產品;2012年06期

8 劉慶貴;載貨汽車用輕質材料[J];汽車工程;1981年02期

9 白莉;;吸水率很低的珍珠巖輕質材料[J];建材工業(yè)信息;1989年04期

10 鄒國泰;美國一項由普通陶瓷和鋁化合成一種超高強度的輕質材料獲得專利[J];中國建材裝備;1998年01期

中國重要報紙全文數據庫 前3條

1 張靈艷;美投資1.75億用于輕質材料研發(fā)[N];中國紡織報;2011年

2 丑牛;16年間汽車自重下降近300公斤[N];國際經貿消息;2000年

3 渝仁;安全取決于內在品質[N];人民公安報;2000年

中國碩士學位論文全文數據庫 前9條

1 王運衛(wèi);基于堆積理論的球形輕質材料路基設計方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 孫文龍;輕質材料應用于汽車輪轂的輕量化技術研究[D];北京理工大學;2016年

3 王海珍;沙柳廢紙混合纖維超輕質材料的制備[D];內蒙古農業(yè)大學;2015年

4 張小軍;熔鹽法制備鎂橄欖石輕質材料的孔結構[D];武漢科技大學;2015年

5 伊哈卜;EPS輕質材料力學特性及工程應用試驗研究[D];長安大學;2006年

6 韓志秋;具有特定動力學特性的輕質材料系統(tǒng)分析設計[D];大連理工大學;2009年

7 王進京;輕質材料汽車車身生命周期環(huán)境影響評價及敏感性分析[D];合肥工業(yè)大學;2012年

8 黃永亮;莫來石輕質材料的制備與性能研究[D];武漢科技大學;2015年

9 劉學成;車身無鉚釘接頭靜力學性能研究及優(yōu)化[D];吉林大學;2012年

，

本文編號：711537