电动汽车车架拓扑优化分析开题报告.docx

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1、开题报告一课题研究的背景与意义课题研究的背景早期的车架计算是将车架减化为两根纵梁，进行弯曲强度的校核，这显然满足不了设计要求。而后进行的乍架扭转强度计算方法是认为车架抗弯曲刚度比抗扭刚度大很多，进而假定乍架在扭曲时整个构件都不发生弯曲，这样就避开了车架高次超静定求解的困难。但这种方法只计算了纯扭转工况，没有能考虑车架的实际工况及局部扭曲（例如油箱、电瓶等），这种认为车架工作时各梁部只扭转不弯曲的观点是不符合试验结论的。并且这种计算方法冗长繁杂，计算量大，在实际应用中也有一定困难。随着电子计算机技术和设备的发展，近来在复杂结构计算中新兴起一种十分有效的新方法一有限元法，它给汽车车架计算带来了广阔

2、的前景。有限元方法计算车架强度问题，不需对车架进行严格的简化，它可以考虑各种计算要求和条件，计算多种_E况，而且方法同样简单，设计人员和工程技术人员很容易掌握，计算精度高、速度快，这就给设计人员提供了 一种十分有效的方法，并有可能进行多方案计算，选取最佳设计参数。可以肯定，有限元法在汽车工程计算中将发挥越来越大的作用。课题研究的意义车架在汽车各大总成中是非常重要的部件，特别是在半承载式车身的电动货车上，车架不仅承载着车身、动力总成、底盘系统、内外饰和装载的货物，还有路面和动力总成传递过来的各种各样复杂的静载荷和动载荷。因此对车架进行分析和优化就显得非常重要了，这样不仅可以准确地判断车架的各种性

3、能是否达到设计和使用的要求，可以在较低的设计和制造成本下提高汽车的各项性能指标。二设计方案1 .运用CATIA三维软件建立电动汽车车架汽车车架是汽车上的一个重要部件，其中边梁式车架，至今仍是汽车车架的重要结构形式。在设计中,人们总是努力在满足强度和刚度的条件下尽可能减轻质量，因此设计出质量轻而各方面性能又达到要求的车架，是一项重要的工作。边梁式车架的布置（例如车架的宽度和横梁的布置），往往决定于整车布置，在确定车架布置的型式之后，就有如何设计各梁结构参数的问题，以往多用类比的方法进行经验设计，而后验算其强度和刚度，这种方法得到的只能是近似解，且精度不够。乍架的设计应从“类比”转到“优化”上来，

4、例如某车架，我们先用有限元程序对车架结构进行静力分析，结果表明该车架除个别构件应力水平较高外，大多数构件应力水平较低，强度有富余，且各个构件的应力水平相差较大，很不均匀，因此很有必要进行该车架结构的截面的优化设计。2 .建立电动汽车车架的有限元模型用有限元方法计算汽车车架，基本思想是将汽车车架结构化为一组离散单元的集合体。这些单元通过各自的端点联接起来，便可以代替真实的车架结构。在单元化过程中，要求在每个单元之内，杆件断面几何参数是不变的。实际结构中变断面的构件，则以阶梯状一系列单元代替，单元和单元之间在其端点联接，该联接点称为节点。所有载荷和支反力作用点都应取为节点。之后用位移法，即以节点位

5、移为基本未知数，根据节点的平衡和连续条件，由虚位移原理建立位移法基本方程，并求得位移解，之后再根据位移求出各单元内力和应力来应当指出，由于车架本来是由离散构件在纵横梁交叉点钟（焊）接构成的，所以离散化的本身并不会影响解的精确度就是说，这种求解方法对于汽车车架这种结构并不是近似解，而是精确解。3对电动汽车车架作动态性能方面的计算由于汽车车架的设汁与计算主要考虑静强度.所以轻量化的目标很难实现。随着耐汽车轻量化和降低成本的要求日益迫切，使得人们越来越重视动态特性的研究，这就需要在设计初期预测汽车在各种使用情况下的振动响应和应力分布。利用有限元法来分析汽车的动态响应。在设计阶段就可以考虑与振动有关的

6、问题。在进行动态分析时，车架的模态参数是最为重要的参数之-,为获得这些参数，可以采用分析计算法和模态参数识别的实验方法。利用有限元法，可根据结构图纸和材料特性建立动力学模型。对结构的动特性进行预测。然而在动态分析中，结钩的阻尼特性是很重要的，应用己有的技术还难从图形上求得，因而也就不能进行精确的动态分析。而模态实验所得数据具有很高的可靠性，而且在模态分析的基础上可进行结构修改，既能定性又能定量地预测和改进结构的动特性，因此它是CAD通用的有限元法的有效的补充。4 .对电动汽车车架作了静力学有关方面的有限元研究车架在载荷作用下不仅要发生弯曲变形，而且还要发生扭转变形。薄壁杆件的抗扭性能较差，当汽

7、车在高低不平的道路上行驶时，车架要在更加严重的扭转变形情况卜工作，所以分析计算车架强度时，必须考虑薄壁杆件的扭转变形，了解车架的基本构造及材料特性，有利于进行力学分析。5 .对电动汽车车架进行拓扑优化汽车车架由横梁和纵梁组成，根据其结构特点我们用分部优化法进行优化。用有限元程序对车架的种工况进行整浓分折 得到它的内力分布,根据各部分的受力状态进行分部优化,修改各部分的设计变量,将优化后的结构参数组成新的方案,这样就是一次循环或迭代，尔后作一次结构分析,检验这个方案是否可行。三：预期成果：车架结构设计合理，能够顺利完成装配，刚强度符合要求。四：进度安排2013.12.01-2014.01.15收

8、集资料撰写开题报告2014.01.16-2014.02.28学习掌握catia的使用以及建模方法2014.03.01-2014.03.02毕业设”开题报告2014.03.03-2014.04.14建立车架虚拟模型2014.04.15-2014.04.20毕业设计中期检查2014.04.21-2014.05.30将车架进行优化并进行刚强度评价2014.05.31-2014.06.03毕业设计答辩五：参考文献1 .邵超城，刘强，龙飞永.纯电动汽车车架设计及有限元分析J.机械设计与制造,2011.2 .冯国胜.模态分析在汽车车架故障诊断中的应用.客车技术与研究J. 1993.3 .谷安涛，常国振.汽

9、车车架设计计算的有限元法.汽车技术J.1977.4 .冯国胜.，汽车车架强度分析及优化：（硕士学位论文）D.天津：河北工学院，1993.5 .赵玉兰,王莹莹，刘尊年.电动汽车车架的有限元建模及模态分析J.拖拉机与农用运输车,2012.6 .戚景卫，吕彩琴.基于扭转工况下的电动汽车车架有限元分析J.汽车实用技术,2012.7 .陈全世，宋云，王霄锋.EV-6580电动汽车车身一车架的有限元结构分析J.北京汽车,1996.8 .李红，张海峰,王忆望，李寒毅.基于Hypermesh的电动汽车车架结构优化设计J.扬州大学学报（自然科学版）,2012.9 .黄海涛，吕建龙王莹莹,.某型号电动汽车车架的有限元建模及模态分析J.汽车实用技术,2011.10 .陈伟，李军，郭超，王文宾，王宏雷.轻型载货电动汽车车架的模态分析J.汽车实用技术,2011.11 .张阿玲.一种电动汽车车身、车架结构设计及其性能优化D.中北大学,2012.12 .侯军海.电动汽车桁架式车架结构的拓扑优化设计D.中北大学,2012.13 .王忆望.微型电动轿车动力传动匹配与结构性能优化的关键技术研究D.扬州大学,2011.14 .陈伟.电动汽车车架结构有限元分析与优化D.重庆交通大学,2012.15 .董建华,张三川，褚铮，郭正阳.超微型可折叠电动汽车车架机构设计与分析J.制造业自动化,2013.