本文關(guān)鍵詞：基于CAE驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)正向設(shè)計(jì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在高鐵動(dòng)車迅猛發(fā)展的今天,與其并行的長途公路客運(yùn)逐漸被取代,而與其接軌的中短途中巴市場生機(jī)勃勃。查閱大量資料以及多次市場調(diào)研發(fā)現(xiàn),6-8米的中巴近年銷量占比逐年攀升,并且隨著全球性的能源與環(huán)境危機(jī)蔓延,純電動(dòng)汽車由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)成為了研究重點(diǎn)。然而,目前國內(nèi)的純電動(dòng)客車結(jié)構(gòu)研發(fā)還處于初期階段,基本上都是在傳統(tǒng)燃油客車結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,對動(dòng)力總成進(jìn)行替換并對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部修改而得,不科學(xué)的設(shè)計(jì)導(dǎo)致車身結(jié)構(gòu)笨重,違背了輕量化設(shè)計(jì)理念。針對客車市場需求以及純電動(dòng)客車研發(fā)現(xiàn)狀,本文重點(diǎn)結(jié)合課題組面向客車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理及方法,以7米全承載純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)為設(shè)計(jì)對象,采用CAE分析手段實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)初期的正向設(shè)計(jì),并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步提取并建立了既適用于非承載車身也適用于全承載車身的7米純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)底部平臺(tái)。本文主要完成內(nèi)容如下:第一,在科學(xué)布置動(dòng)力系統(tǒng)基礎(chǔ)上完成純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)。首先根據(jù)某企業(yè)提供的一款7米燃油中巴二維圖紙建立參考車型,將其基本性能分析結(jié)果作為確定本課題研究車型性能目標(biāo)水平的參考數(shù)據(jù);然后針對純電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)布置靈活的特點(diǎn),借鑒相關(guān)動(dòng)力電池技術(shù)參數(shù)并通過公式計(jì)算出電池組布置空間及自身質(zhì)量,初步完成動(dòng)力總成布置設(shè)計(jì);在此基礎(chǔ)上完善整車初始線框幾何模型,隨后基于實(shí)際型鋼截面庫以及客車項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)建立初始參數(shù)有限元模型;最后將初始參數(shù)車身結(jié)構(gòu)的基本性能計(jì)算結(jié)果與目標(biāo)水平對比分析,以確定本文后續(xù)的設(shè)計(jì)研究方向。第二,針對初始參數(shù)車身結(jié)構(gòu)多項(xiàng)性能都不達(dá)標(biāo),結(jié)合一系列面向客車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理和方法進(jìn)行多階段的性能提升設(shè)計(jì),獲得各項(xiàng)性能均達(dá)到目標(biāo)水平的全承載純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)方案。首先基于桿件內(nèi)力應(yīng)力分析方法進(jìn)行參數(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì),通過分析高、低應(yīng)力桿件的內(nèi)力及應(yīng)力成分,依照桿件非軸向應(yīng)力最小化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則重新制定桿件布置形式及截面參數(shù)方案,在合理地改善車身?xiàng)U件內(nèi)力分配同時(shí)輕量化效果顯著;然后針對客車車身由于功能所需的左右不對稱結(jié)構(gòu)對整車承載性能的不利影響,基于左右彎曲剛度匹配方法進(jìn)行性能互補(bǔ)設(shè)計(jì),經(jīng)過整個(gè)流程多步匹配設(shè)計(jì)而得的車身結(jié)構(gòu)整車彎曲剛度提高較為明顯,其他性能也有所改善;初步提出了上下彎曲剛度匹配思想并基于該思想進(jìn)行上下彎曲剛度的匹配設(shè)計(jì),得到了當(dāng)上下彎曲剛度比值增大到某值后,繼續(xù)增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)對提高整車彎曲剛度的貢獻(xiàn)會(huì)降低的結(jié)論,通過該階段的匹配設(shè)計(jì)獲得了一種車身骨架質(zhì)量降低同時(shí)各項(xiàng)性能均達(dá)到目標(biāo)水平的最終全承載純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)方案,驗(yàn)證了基于該匹配設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)車身整體性能提高的有效性;在此基礎(chǔ)上,采用局部拓?fù)鋬?yōu)化方法補(bǔ)充設(shè)計(jì)電池艙門加強(qiáng)活動(dòng)斜撐,促使整車剛度有較大提高,結(jié)構(gòu)更加安全可靠,為以后的工程應(yīng)用提供備選方案,并且通過將傳統(tǒng)布置方案與拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方案的整車性能對比,驗(yàn)證了該方法指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)越性;最后采用CAE-CAD模型智能轉(zhuǎn)換程序,將車身梁單元有限元模型智能轉(zhuǎn)換為三維實(shí)體幾何模型,隨后進(jìn)行桿件偏移、焊縫間距預(yù)留以及接頭剪切處理等工作,為日后其他的研究應(yīng)用提供了先期基礎(chǔ)。第三,基于以上設(shè)計(jì)成果提取并建立了一種原創(chuàng)性的7米純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)底部平臺(tái),旨在以其良好的工裝通用性、結(jié)構(gòu)新穎性以及開發(fā)科學(xué)性實(shí)現(xiàn)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本并有效解決電動(dòng)客車輕量化問題的設(shè)計(jì)目標(biāo)。首先通過分析單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化對底部平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的局限性從而確定采用多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化方法,基于非承載車身的車架開發(fā)模式進(jìn)行底部平臺(tái)的初步開發(fā)設(shè)計(jì);然后針對強(qiáng)度以及剛度進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì),并將其帶入全承載車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能分析驗(yàn)證以及適應(yīng)性匹配設(shè)計(jì),最終得到了既適用于非承載車身也適用于全承載車身的新型桁架式底部平臺(tái)。本課題的設(shè)計(jì)研究緊隨技術(shù)發(fā)展趨勢,滿足客車市場需求,為科學(xué)研發(fā)純電動(dòng)客車提供了清晰思路與有效手段,所設(shè)計(jì)產(chǎn)品具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：純電動(dòng)中巴 CAE分析 正向設(shè)計(jì) 內(nèi)力分析 剛度匹配 拓?fù)鋬?yōu)化 底部平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.82
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 選題依據(jù)及意義12-14
• 1.2 客車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及CAE分析技術(shù)的應(yīng)用14-16
• 1.3 客車車身承載特點(diǎn)及新材料車身發(fā)展趨勢16-17
• 1.4 純電動(dòng)客車研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本文主要內(nèi)容18-20
• 第2章 參考車型性能分析及本文設(shè)計(jì)車型性能目標(biāo)水平確定20-28
• 2.1 參考車模型的建立20-21
• 2.2 參考車車身結(jié)構(gòu)性能分析21-26
• 2.2.1 參考車車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析21-23
• 2.2.2 參考車車身結(jié)構(gòu)剛度分析23-25
• 2.2.3 參考車車身結(jié)構(gòu)自由模態(tài)分析25-26
• 2.3 本文設(shè)計(jì)車型各項(xiàng)性能目標(biāo)水平確定26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于動(dòng)力總成合理布置的純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)28-36
• 3.1 純電動(dòng)中巴動(dòng)力總成布置研究28-29
• 3.2 車身結(jié)構(gòu)初始參數(shù)模型建立29-31
• 3.2.1 初始線框幾何模型建立29-30
• 3.2.2 初始參數(shù)有限元模型建立30-31
• 3.3 初始參數(shù)車身結(jié)構(gòu)性能分析及對比31-35
• 3.3.1 初始參數(shù)車身結(jié)構(gòu)性能分析31-34
• 3.3.2 性能分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)及對比34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 純電動(dòng)中巴車身結(jié)構(gòu)初始方案多階段改進(jìn)設(shè)計(jì)36-64
• 4.1 基于桿件內(nèi)力應(yīng)力分析方法的參數(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)36-41
• 4.2 基于“左右”彎曲剛度匹配的性能互補(bǔ)設(shè)計(jì)41-48
• 4.2.1 分總成匹配設(shè)計(jì)43-47
• 4.2.2 車身整體匹配驗(yàn)證47-48
• 4.3 “上下”彎曲剛度匹配思想的提出及探討應(yīng)用48-54
• 4.3.1 一種上部結(jié)構(gòu)彎曲剛度評價(jià)方法的提出48-49
• 4.3.2“上下”彎曲剛度匹配設(shè)計(jì)研究49-54
• 4.4 基于局部拓?fù)鋬?yōu)化方法的電池艙門加強(qiáng)活動(dòng)斜撐布置研究54-60
• 4.4.1 局部區(qū)域拓?fù)鋬?yōu)化及其結(jié)果解讀55-58
• 4.4.2 局部拓?fù)鋬?yōu)化后車身結(jié)構(gòu)性能分析58-59
• 4.4.3 局部區(qū)域拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)有效性驗(yàn)證59-60
• 4.5 三維實(shí)體幾何模型設(shè)計(jì)60-62
• 4.6 本章小結(jié)62-64
• 第5章 車身結(jié)構(gòu)底部平臺(tái)的提取與適應(yīng)性研究64-86
• 5.1 底部結(jié)構(gòu)主體框架的提取65-66
• 5.2 應(yīng)用于非承載車身的底部結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)66-74
• 5.2.1 底部結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型準(zhǔn)備66-67
• 5.2.2 靜態(tài)單目標(biāo)（單工況）拓?fù)鋬?yōu)化及其結(jié)果解讀67-69
• 5.2.3 靜態(tài)多目標(biāo)（多工況）拓?fù)鋬?yōu)化及其結(jié)果解讀69-72
• 5.2.4 拓?fù)鋬?yōu)化后底部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析72-74
• 5.3 應(yīng)用于非承載車身的底部結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)74-78
• 5.3.1 針對強(qiáng)度底部結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)74-75
• 5.3.2 針對剛度底部結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)75-77
• 5.3.3 底部結(jié)構(gòu)自由模態(tài)分析77-78
• 5.4 應(yīng)用于全承載車身的底部結(jié)構(gòu)性能分析驗(yàn)證78-81
• 5.5 應(yīng)用于全承載車身的底部結(jié)構(gòu)適應(yīng)性匹配設(shè)計(jì)81-84
• 5.6 本章小結(jié)84-86
• 第6章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 全文總結(jié)86-87
• 6.2 工作展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-94
• 作者簡介及科研成果94-96
• 致謝96

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本文編號(hào)：429527