電動非承載式汽車車架作為電動汽車的重要部件，由于其在工作時承受了大部分整車部件的質(zhì)量，因此車架將產(chǎn)生一定程度的彎曲與扭轉(zhuǎn)變形。并且，來自不平路面的激勵也將通過輪胎、減振器、鋼板彈簧等部件傳遞到車架上。在車輛實際行駛過程中，車架所需的性能包括模態(tài)性能、剛度性能、強度性能和疲勞性能，這些性能對整車的安全性、操縱穩(wěn)定性、舒適性和可靠性具有重要影響。因此，車架必須擁有良好的結(jié)構(gòu)性能，其性能的好壞直接影響整車綜合品質(zhì)的優(yōu)劣。本章將基于第 2章建立的有限元模型和多體動力學(xué)模型，完成對電動汽車車架各個性能的有限元分析。分析結(jié)論將為后續(xù)的電動汽車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作打下基礎(chǔ)，電動汽車車架的各性能仿真值將為優(yōu)化分析提供參考。

注：本文節(jié)選自《新能源汽車車架設(shè)計 結(jié)構(gòu)性能與多目標協(xié)同優(yōu)化研究》，由機械工業(yè)出版社出版

本書適用于對新能源汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化技術(shù)感興趣的讀者，包括開發(fā)人員、設(shè)計人員、科研工作者等。本書還適用于有相關(guān)知識背景的從業(yè)人員。點擊下方鏈接直播購買此書。

前言

第1章　緒論1

1.1　新能源汽車行業(yè)發(fā)展概述1

1.2　國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀4

1.2.1　車架優(yōu)化研究5

1.2.2　車架性能研究6

1.2.3　多目標優(yōu)化研究8

1.3　研究價值分析11

1.4　主要內(nèi)容概述11

1.4.1　主要研究內(nèi)容11

1.4.2　主要分析內(nèi)容12

第2章　多體動力學(xué)模型的建立與驗證13

2.1　整車多體動力學(xué)模型建立的理論基礎(chǔ)13

2.2　基礎(chǔ)車前懸架多體動力學(xué)模型建立與驗證15

2.2.1　基礎(chǔ)車前懸架多體動力學(xué)模型的建立15

2.2.2　基礎(chǔ)車前懸架多體動力學(xué)模型的驗證17

2.3　基礎(chǔ)車后懸架多體動力學(xué)模型建立與驗證20

2.3.1　基礎(chǔ)車后懸架多體動力學(xué)模型的建立20

2.3.2　基礎(chǔ)車后懸架多體動力學(xué)模型的驗證21

2.4　基礎(chǔ)車多體動力學(xué)模型建立與驗證22

2.4.1　基礎(chǔ)車車架柔性體的建立22

2.4.2　基礎(chǔ)車多體動力學(xué)模型的建立28

2.4.3　基礎(chǔ)車多體動力學(xué)模型的驗證29

2.5　電動汽車多體動力學(xué)模型的建立32

2.5.1　電動汽車動力學(xué)模型的建立32

2.5.2　電動汽車強度載荷分解多體動力學(xué)模型的建立33

2.5.3　電動汽車疲勞載荷分解多體動力學(xué)模型的建立34

2.6　本章小結(jié)34

第3章　電動汽車車架結(jié)構(gòu)性能的研究35

3.1　電動汽車車架模態(tài)性能分析35

3.2　電動汽車車架剛度性能分析與對比36

3.2.1　基礎(chǔ)車車架彎曲剛度分析37

3.2.2　基礎(chǔ)車車架扭轉(zhuǎn)剛度分析38

3.2.3　電動汽車車架剛度性能分析40

3.3　電動汽車車架強度性能分析40

3.3.1　電動汽車車架強度載荷的獲取40

3.3.2　電動汽車車架強度分析方法44

3.3.3　電動汽車車架靜態(tài)工況強度分析48

3.3.4　電動汽車車架制動工況強度分析50

3.3.5　電動汽車車架上跳工況強度分析52

3.3.6　電動汽車車架轉(zhuǎn)彎工況強度分析54

3.3.7　電動汽車車架轉(zhuǎn)彎制動工況強度分析56

3.3.8　電動汽車車架后制動工況強度分析58

3.3.9　電動汽車車架車輪上抬工況強度分析60

3.4　電動汽車車架路譜疲勞性能分析62

3.4.1　疲勞累計損失理論62

3.4.2　疲勞分析方法63

3.4.3　材料疲勞參數(shù)的確定63

3.4.4　道路譜載荷的采集67

3.4.5　疲勞載荷循環(huán)次數(shù)的確定73

3.4.6　電動汽車車架疲勞載荷的獲取78

3.4.7　電動汽車車架疲勞性能的分析81

3.5　本章小結(jié)82

第4章　電動汽車車架多目標優(yōu)化83

4.1　電動汽車車架參數(shù)化建模84

4.1.1　網(wǎng)格變形技術(shù)84

4.1.2　參數(shù)化模型的建立84

4.2　電動汽車車架多目標優(yōu)化91

4.2.1　試驗設(shè)計方法91

4.2.2　設(shè)計變量的選擇分析94

4.2.3　優(yōu)化問題的定義101

4.2.4　近似模型的建立方法102

4.2.5　近似模型的誤差分析105

4.2.6　多目標優(yōu)化分析108

4.3　電動汽車車架優(yōu)化前后性能對比分析111

4.3.1　模態(tài)性能對比分析111

4.3.2　剛度性能對比分析112

4.3.3　強度性能對比分析113

4.3.4　疲勞性能對比分析116

4.3.5　質(zhì)量屬性對比分析117

4.4　本章小結(jié)118

第5章　電動汽車車架試驗驗證119

5.1　車架臺架試驗驗證119

5.1.1　模態(tài)試驗119

5.1.2　剛度試驗120

5.2　整車道路耐久試驗驗證123

5.2.1　試驗準備123

5.2.2　試驗方法123

5.2.3　試驗結(jié)果125

5.3　本章小結(jié)127

第6章　總結(jié)與展望128

6.1　總結(jié)128

6.2　主要研究價值129

6.3　研究成果的拓展129

6.4　未來技術(shù)發(fā)展分析130

6.4.1　模塊化車架的設(shè)計130

6.4.2　新材料的應(yīng)用130

6.4.3　新技術(shù)的融合131

參考文獻133

電動汽車車架模態(tài)性能分析

采用基礎(chǔ)車的模態(tài)性能分析方法，基于電動汽車車架有限元模型，對其進行自由模態(tài)性能分析，提取車架彎曲扭轉(zhuǎn)模態(tài)固有頻率。電動汽車車架的模態(tài)頻率及振型如圖 3-1所示，其中電動汽車車架的第 1階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率為 28.3Hz，電動汽車車架的第 1階垂向彎曲模態(tài)頻率為35.6Hz，電動汽車車架的第 1階橫向彎曲模態(tài)頻率為 40.3Hz，電動汽車車架的第 2階橫向彎曲模態(tài)頻率為 56.2Hz，電動汽車車架的第 2階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率為 68.9Hz，電動汽車車架的第 2階垂向彎曲模態(tài)頻率為 81.6Hz。電動汽車車架前 6階模態(tài)頻率及其振型見表 3-1。

圖 3-1電動汽車車架模態(tài)頻率及振型圖

圖 3-1電動汽車車架模態(tài)頻率及振型圖（續(xù)）

表 3-1電動汽車車架前 6階模態(tài)頻率及其振型表述

通過分析電動汽車車架的模態(tài)振型圖可知，其主振型均比較光滑，沒有發(fā)生突變，并且其前 6階固有頻率均大于不平路面的激勵頻率（25Hz），能夠有效避免發(fā)生共振風(fēng)險，因此電動汽車車架的模態(tài)性能符合動態(tài)特性設(shè)計要求。

內(nèi)容簡介：本書以新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r為背景，總結(jié)新能源汽車開發(fā)過程中存在的問題，并以車架結(jié)構(gòu)性能為分析目標，層層遞進引入研究相關(guān)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)方案、設(shè)計方法及其發(fā)展趨勢。具體來說，本書根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)流程介紹了新能源汽車的發(fā)展背景、相關(guān)的軟件、硬件及算法基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，本書沿著新能源汽車開發(fā)的技術(shù)路線，結(jié)合多體動力學(xué)與有限元法，重點介紹了車架的載荷獲取方法以及結(jié)構(gòu)性能分析方法，并基于車架結(jié)構(gòu)性能的分析，對車架多性能匹配的優(yōu)化策略進行研究，建立了適用于電動汽車車架的多目標優(yōu)化方法及流程，為電動汽車車架的開發(fā)提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。另外，本書還介紹了上述開發(fā)及測試所用的工具及操作流程，幫助讀者進行實踐。最后，本書展望了新能源汽車技術(shù)未來的發(fā)展趨勢以及需要解決的問題。

本書適用于對新能源汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化技術(shù)感興趣的讀者，包括開發(fā)人員、設(shè)計人員、科研工作者等。本書還適用于有相關(guān)知識背景的從業(yè)人員。

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作者簡介

余禎琦：博士、高級工程師、九三學(xué)社社員。以第一作者發(fā)表SCI論文1篇，EI論文3篇，以第一發(fā)明人授權(quán)發(fā)明專利2項，參與完成國家自然科學(xué)基金1項，參與完成多項企業(yè)乘、商用車型開發(fā)，獲得中國數(shù)字仿真科技卓越應(yīng)用獎1項、企業(yè)科技進步二等獎2項、三等獎1項、科技創(chuàng)新大賽優(yōu)勝獎1項、優(yōu)秀創(chuàng)新團隊稱號1次。

本書由機械工業(yè)出版社出版，本文經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。