本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車快換動(dòng)力電池箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化及輕量化設(shè)計(jì)

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【摘要】：近年來,國家制定了一系列積極有效措施促進(jìn)純電動(dòng)汽車的研發(fā)�；趥鹘y(tǒng)車身平臺(tái)研發(fā)純電動(dòng)汽車的方法有利于縮短開發(fā)周期,節(jié)約開發(fā)成本,得到了企業(yè)的廣泛認(rèn)可。而電池的電容電量問題始終阻礙純電動(dòng)汽車發(fā)展,快速換電式純電動(dòng)汽車成為企業(yè)推廣純電動(dòng)汽車的首選模式。快換動(dòng)力電池箱(文中簡(jiǎn)稱電池箱)是純電動(dòng)汽車的重要部件,和其他汽車零部件一樣,除了滿足剛度強(qiáng)度等靜態(tài)特性和模態(tài)等動(dòng)態(tài)特性外,還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)最優(yōu)化、整體輕量化等要求。因此,對(duì)電池箱的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化十分有必要。本文對(duì)電池箱進(jìn)行三維建模并結(jié)合模型進(jìn)行分析。首先,通過模型計(jì)算純電動(dòng)汽車在極限工況下行駛時(shí)電池箱受力狀況,運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)電池箱進(jìn)行靜態(tài)分析,得到應(yīng)力應(yīng)變。其次,應(yīng)用有限元分析軟件,對(duì)電池箱進(jìn)行模態(tài)分析,得到前十階模態(tài)的頻率和振型圖,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。再次,應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論及方法,利用形貌優(yōu)化方法,以提高一階模態(tài)頻率為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化;利用拓?fù)鋬?yōu)化,以應(yīng)力約束為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,得到改進(jìn)方案。最后,結(jié)合優(yōu)化分析結(jié)果,對(duì)電池箱進(jìn)行重新建模,為了得到材料類型、加強(qiáng)筋形式和材料厚度的最佳組合,利用正交試驗(yàn)對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)動(dòng)態(tài)分析,得到最佳組合。以輕量化為目標(biāo)進(jìn)行二分法逼近試驗(yàn),得到最優(yōu)組合,此時(shí)材料類型選擇鋁合金5052-H3,厚度1.625mm,加強(qiáng)筋采用縱向布置。對(duì)最優(yōu)組合進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)分析,得到應(yīng)力177.9Mpa,在材料的屈服強(qiáng)度之內(nèi);最大位移為5.664mm,發(fā)生在電池箱底部正中央;模態(tài)為102.34Hz;質(zhì)量為3.453Kg。對(duì)比結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后的應(yīng)力應(yīng)變、模態(tài)、質(zhì)量,最優(yōu)組合各方面性能都滿足要求,且比最佳組合質(zhì)量減輕18.75%。
【關(guān)鍵詞】：快換動(dòng)力電池箱 正交試驗(yàn) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 輕量化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 本文的研究背景及意義9-12
• 1.2.1 純電動(dòng)汽車9-10
• 1.2.2 快速換電式純電動(dòng)汽車10-12
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展水平及存在問題12-14
• 1.3.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 換電式電池箱的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 電池箱及快換連接器設(shè)計(jì)16-27
• 2.1 電池箱的布置形式16-18
• 2.1.1 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池箱布置形式16-17
• 2.1.2 快換式純電動(dòng)汽車電池箱布置形式17-18
• 2.1.3 快速換電模式實(shí)現(xiàn)過程18
• 2.2 電池箱設(shè)計(jì)18-21
• 2.2.1 電池箱設(shè)計(jì)要求18-20
• 2.2.2 電池箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-21
• 2.3 電池箱快換連接器設(shè)計(jì)21-27
• 2.3.1 快換連接器設(shè)計(jì)要求22
• 2.3.2 快換連接器設(shè)計(jì)策略22-23
• 2.3.3 快換連接器建模23-27
• 第三章 電池箱有限元模型建立27-44
• 3.1 電池箱有限元方法介紹27-31
• 3.1.1 有限元方法的基礎(chǔ)理論27-28
• 3.1.2 電池箱有限元模型分析過程28-30
• 3.1.3 電池箱有限元分析的目標(biāo)30-31
• 3.2 電池箱靜力學(xué)分析31-39
• 3.2.1 有限元的靜態(tài)特性的基礎(chǔ)31-34
• 3.2.2 電池箱靜態(tài)分析34-39
• 3.3 動(dòng)態(tài)特性分析39-44
• 3.3.1 動(dòng)態(tài)分析理論39-40
• 3.3.2 模態(tài)分析40-44
• 第四章 電池箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)44-53
• 4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)44-47
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型45-46
• 4.1.2 OptiStruct數(shù)學(xué)算法基礎(chǔ)46-47
• 4.2 電池箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題概述47-48
• 4.2.1 電池箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程47-48
• 4.2.2 電池箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化變量48
• 4.3 電池箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化48-53
• 4.3.1 電池箱形貌優(yōu)化48-50
• 4.3.2 電池箱拓?fù)鋬?yōu)化50-53
• 第五章 電池箱輕量化設(shè)計(jì)53-69
• 5.1 電池箱輕量化理論53-54
• 5.1.1 輕量化的目的及途徑53
• 5.1.2 電池箱輕量化材料選定53-54
• 5.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)54-66
• 5.2.1 正交試驗(yàn)理論55
• 5.2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)55-57
• 5.2.3 模型建立57-59
• 5.2.4 結(jié)果分析59-65
• 5.2.5 確定最佳組合65-66
• 5.3 優(yōu)化結(jié)果分析66-69
• 5.3.1 優(yōu)化結(jié)果分析66-68
• 5.3.2 樣件制作68-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果76

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