纯电动客车车架结构模态分析与优化设计
客车车身骨架结构有限元分析与研究
客车车身骨架结构有限元分析与研究一、本文概述随着汽车工业的快速发展，客车作为公共交通的重要工具，其车身骨架结构的设计与性能对于乘客的安全与舒适至关重要。
本文旨在通过对客车车身骨架结构进行有限元分析，深入探讨其结构特性、强度分布及优化策略。
我们将简要介绍客车车身骨架结构的基本构成和设计要求，为后续的分析与研究奠定基础。
接着，我们将详细阐述有限元分析的基本原理及其在客车车身骨架结构分析中的应用。
在此基础上，我们将通过具体的案例分析，展示有限元分析在客车车身骨架结构优化中的实际效果。
我们将总结本文的主要研究成果，并对客车车身骨架结构的未来发展趋势进行展望。
通过本文的研究，我们期望能为客车车身骨架结构的设计与优化提供有益的参考和指导。
二、有限元分析基础有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种数值计算方法，广泛应用于工程领域，用以求解复杂结构的静力学、动力学、热力学等问题。
该方法基于结构离散化思想，将连续体划分为有限数量的离散单元，每个单元通过节点相互连接，从而将整个结构的问题转化为离散单元的问题。
有限元分析的基础包括以下几个主要方面：单元类型与选择：有限元分析中的单元类型多种多样，包括一维杆单元、二维平面单元和三维实体单元等。
选择合适的单元类型对于分析结果的准确性至关重要。
在选择单元类型时，需要考虑结构的几何形状、材料特性、加载条件以及分析目的等因素。
材料属性：在有限元分析中，材料属性如弹性模量、泊松比、密度等对于计算结果的准确性至关重要。
这些属性通常通过实验测定或通过材料手册获得，并需要在分析前进行准确设置。
边界条件与加载：边界条件是指结构在分析过程中受到的约束条件，如固定支撑、铰链连接等。
加载是指结构所承受的外力或外部作用，如静力、动力、温度等。
正确设置边界条件和加载是确保分析结果正确性的关键。
求解方法与后处理：有限元分析的求解方法包括直接法、迭代法等。
求解完成后，需要对结果进行后处理，包括提取数据、绘制图表、进行参数优化等。
纯电动城市客车车架有限元分析及轻量化设计
结果表明,轻量化后的车架满足各方面要求。
将处理完成的模型导入ANSYS Mechanical中进行静强度计算;导 入RADIOSS中进行模态分析。分析结果表明,扭转工况是车架应 力条件最差的工况,最大应力为170.04MPa;车架一阶模态频率为 5.76Hz,避开了路面激振频率,而第八阶模态频率为31.90Hz,与 客车传动轴频率相近,因此提出需要优化。
纯电动城市客车车架有限元分析及轻 量化设计
资源短缺、环境恶化使新能源汽车成为人们关注焦点。新能源 汽车普遍采用纯电动或混合动力,特别是纯电动汽车因其零排放 与理想的节能效果而备受关注。
汽车轻量化设计可以提高整车性能,达到节能减排的目的,因此 对纯电动城市客车进行基于有限元分析基础上的轻量化设计,具 有很好意义。针对某纯电动城市客车车架,在SolidWorks三维建 模软件中建立车架三维模型,将车架模型导入ANSYS SpaceClaim 中抽取中间面,简化模型,在HyperMesh中进行几何清理、划分网 格等有限元前处理。
分析结果表明,基于动态载荷的车架最大应力为196.8MPa,车架 有较大的优化空间。在Optistruct中,以车架质量最小为优化目 标,以某些应力条件好、变形小的梁为优化设计变量,以车架的 应力、位移以及模态为响应,对车架进行多目标优化,使优化后 的车架质量减轻13.53%。
对优化后的车架进行强度、刚度以及模态校核。分别校核满载 弯曲、扭转、紧急制动、急转弯等四个工况,发现最大应力发生 在急转弯工况,为202.00MPa,此时安全系数为1.70,最大变形为 7.65mm;观察模态分析结果,车架一阶模态频率为6.21Hz,第七阶 模态频率为26.97Hz,第八阶模态频率为33.15Hz,能够避开路面ห้องสมุดไป่ตู้激振频率1~3Hz以及传动轴激励30Hz。
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计世界各国对环保的日益重视,电动车成为了汽车工业的一个热门领域。
内燃机客车污染的问题被广泛关注,而纯电动客车迅速发展,具有环保、经济等多方面的优势,受到了越来越多人的青睐。
在纯电动客车设计中,车架结构是至关重要的一个组成部分,它决定了车辆整体的强度、刚度、耐久性等参数,因此对电动客车车架结构进行模态分析和优化设计变得越来越必要。
一、电动客车车架结构模态分析车架结构模态分析是对车辆在振动力作用下的固有振动模态进行分析,从而确定车辆在不同振动模态下的固有频率和振动形式。
通过模态分析可以确定车辆关键零部件的固有频率和振动形式,进而进行结构优化设计,充分利用车辆的材料和积弱优势,提高车辆的强度和耐久性。
纯电动客车车架结构模态分析涉及到不同的振动模态,包括两个关键点的弯曲模态、两个支撑点横向平移模态、前后支撑点扭转模态、车体略微弯曲模态等。
通过使用有限元的方式进行车架结构的有限元分析,可以得出模态分析结果。
基于分析结果绘制模态图谱,可以清晰地看到不同模态下车架结构的弯曲振动形态,包括固有频率和振动阶次等参数,为进一步的优化设计提供了基础数据。
二、纯电动客车车架结构优化设计基于模态分析结果,纯电动客车车架结构的优化方案主要有以下几个方面:1.材料选择和加强。
根据模态分析结果,选择优化材料,并加强车架结构的强度和刚度。
由于纯电动客车的整备质量较重,需要用到高强度和高韧性的材料来增加车架的强度,如采用高硬度的钢-铝-铁复合材料,可以提高车架的强度和刚度。
2.设计结构需考虑动态负载。
纯电动客车运行时会产生一定的动态负载,因此在设计车架结构时需要考虑动态负载和振动的变化,保证车架结构的稳定性。
3.改进连接点和结构。
车架结构各个部件通过连接点组合起来,因此需要设计合理的连接点和正确的方式连接各个部件,确保车架结构与车身的耦合效果达到最优。
4.最优化设计。
模态分析结果可以指导最优化设计,根据车架结构的耐久性和运行效果要求得出最优化方案,提高车架质量和安全性。
电动城市客车车身骨架模态分析
二、模态分析的基本理论以及原则
（一）模态分析的基本理论情况
客车车身结构有限元分析动力学方程表示的方式为：Mx1+Cx0+Kx= f(t)。在此式内，M表示为系统的质量矩阵、C表示为阻尼矩阵、K表示为刚变矩阵，属于n价方阵。x1表示为系统位移向量、x0表示为系统速度向量、f(t)表示为激振向量，均属于n阶向量。可以将阻尼进行忽略不计，于分析模态期间，使得f(t)=0，对于系统阻尼自由振动状态进行考查。
（二）模态分析的原则情况
展开车身骨架模态分析期间，需要严格的依照标准原则进行分析。首先，应该遵循车身骨架结构低阶频率的原则，也就是使得整车车身骨架的一阶弯曲频率跟扭转频率值，于悬挂下共振频率以及发动机怠速期间振动频率之间，防止产生共振情况。其次，需要让车身骨架结构振型图具有过渡的圆滑状态，避免局部结构形成严重的突变情况。最后，必须要确保车身骨架结构振动频率，不跟发动机工作的正常振动频率具有一致性，防止出现频率共振的现象。
结语
在此次研究中，对于客车车身骨架实施模态分析相关因素进行分析，并阐述有关模态分析的含义以及理论，同时详尽的评价车身骨架在模态分析需要遵循的重要原则标准，并展开科学合理的模态分析车身骨架结构。着重的考虑前六阶模态，显示车身骨架结构的低阶频率值控制在10-20Hz范围中，有效的将发动机怠速以及车速正常状态中的频率进行规避，因此得到的这种电动城市客车车身骨架结构低阶模态频率具备科学性和有效性。
一、车身骨架设计情况概述
选择车身骨架材料时，因材料不同也会产生各异的机械性能情况，所以导致影响车身骨架的效果不尽相同。所以，应该科学的选用车身骨架设计的材料。பைடு நூலகம்市客车骨架应用到的材料为存在各向同性的Q235以及16Mn，分别是在客车车身骨架以及客车底盘骨架中进行应用。对于选择车身骨架型钢型号的方面上，通常是应用到冷弯型钢。其能够将整个客车骨架的扭转刚度进行提升，同时也可以发挥出良好的强度优势，减小厂家生产期间形成的困难性程度。进行设计车身骨架期间，方管钢、矩形钢管以及槽钢、异型钢和圆钢等属于普遍会应用到的冷弯型钢。并且，槽钢属于广泛的应用到底盘骨架纵梁中的材料，在底盘骨架的其他方面上，主要是实施方管钢，矩形管钢主要是在车身骨架上进行应用。在车身骨架结构设计及其虚拟装配方面上，电动城市客车车身的骨架具有良好的规整性特点，也是不同的部分进行焊接所得，即包括前后围、左右侧围、顶盖几部分，同时车身骨架应用型钢材料的截面形状和以及尺寸，于车身空间部位不同的情况下，不会出现相对显著的改变。所以，通常情况下，实施车身骨架建模期间，可以进行选用规格型号相同型钢材料。客车的总体外观造型，能够对于城市客车车身骨架的结构形状的选择进行影响，必须要先明确好车门以及风窗部位、形状情况，并将此作为依据，形成关键性的客车车身骨架轮廓，之后对于车设骨架其他的细节部位进行构建。
分析纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计
分析纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计摘要：在环境问题日益突显的今天，国家对于新能源的开发和利用程度正在不断的加深，而随着清洁能源在社会中的作用加大，行业变革也开始在悄然进行。
以汽车行业为例，燃油汽车是汽车行业的主流，但是在目前的大环境下，纯电动汽车的推进已经成为了不可逆转的趋势，可以说在未来的我国，纯电动汽车的大量使用会是必然的结果。
针对这样的趋势进行电动汽车的设计和生产可以较好的抢占市场，为企业的发展打好基础。
在全面推进电动汽车的未来社会中，纯电动客车车身的骨架拓扑优化设计会成为一个研究的重点，所以本文就此问题展开分析，旨在为具体的设计提供理论思路和指导。
关键词：电动客车；车身骨架；拓扑优化；设计纯电动客车在目前的社会中已经得到了推广和应用，从具体的使用效果来看，其环保性比较强，所以国家在大力提倡电动车辆的生产和使用。
电动客车必然会成为未来客车的发展主流，这是从现如今的趋势进行判断和确定的。
从电动客车的具体分析来看，因为动力形式的转变，车身的骨架结构等也会发生明显的变化。
这既是出于动力装置的要求，也是出于安全性的需求。
本文就纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计进行分析，旨在为其设计优化工作提供帮助，实现实际上的具体提升。
一、有限元分析要进行纯电动客车车身骨架的拓扑优化设计，需要对骨架的结构受力等情况进行具体的掌握，而这些要素具有综合性和复杂性，需要有科学的方法才能获得较好的结果，所以利用有限元分析法进行具体的分析。
从概念理解来看，所谓的有限元分析指的是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
客车车身骨架有限元建模及优化
３车身骨架有限元模 型 ． （） １车身骨架 的离散化 客车车身模块化是一个 “ 化整 为零” 的过程 ， 限元模型 的 有
建立 首 先 要 对 车 身 骨 架 结 构 进 行 离 散 化 。 在 建 模 时 ， 采 取 以 需
图 １ 客车 车身骨架有限元模 型
（ ） 载 质 量 的处 理 ４车
单元与车轴之间采用刚性梁连接 。
关键词 ： 客车车身 有限元法
一
、
引 言
经过 初步建模 、 反复 检验与 多次修 改完善 ， 形成 一个实 用 的几何模 型 ， 在此 基础上进行 了有限元建模并计算 。同时， 行 进 静动态 电测试 验 ， 将试 验结果与有 限元分析结果 进行对 比。虽 然车身骨架 和试验加载情况 与有限元模 型不可避免 存在差异 ，
五 、 身骨架 的优 化 车
经过计 算分析及 同类型车 的对 比得 知 ， 客车车身的扭转 该 和弯曲刚度完全满足要求 ， 而且有相 当大 的富余 。整个优化过
程 方案分两步进行 ： 首先 ， 对车身骨架 的截 面形状进行优化 ； 其
次， 以车身主要 结构件 的厚度为设计 变量 ， 在满 足整车性 能参
２栽 荷 工 况 分析 ．
整质量和刚度 分布 ，使 车身各部位 的变 形和 受力情况 尽量均
衡。
（ ） 直 弯 曲＿ １垂 Ｔ况
它是模 拟汽车 在满载状态下 、 四轮着地 时 ， 客车在 良好路 面上 以车速较高 、 匀速 直线行驶 时 ， 车身所承受 的对称垂 直载
荷。
由于该 客车发 动机 后置 ， 整车 的中心偏 后 ， 算表 明最大 计
车身骨架 的车载质量主要是 车身蒙皮 、 玻璃 、 动力 总成 、 蓄 电池 、 乘客及 座椅 等。静态分析 时， 对于乘客 、 行李等载荷 ， 采用 按位 置均布 ， 采用 线载荷 、 面载荷 以及集 中载荷 的方 式处理 。对
纯电动客车车身结构设计及强度分析
纯电动客车车身结构设计及强度分析摘要：为推动纯电动客车的发展与进步,进一步发挥纯电动客车在环保出行方面的突出优势，工程师首先必须提前了解纯电动客车的车身结构设计与强度要求，只有对各类金属材料、碳纤维复合材料等有明确认知，才可以将各类新型材料融入纯电动客车，释放出各类新型材料在优化车身结构、提升客车强度等方面的具体优势，切实落实好可以提升纯电动客车整体性能的做法。
本文将立足当下时代背景，重点围绕“纯电动客车车身结构设计与强度”这个话题展开科学论述。
关键词：纯电动客车；车身结构设计；车身强度引言：纯电动客车作为一种清洁能源交通工具，在我国的交通行业中具备独特的优势，为切实发挥出纯电动客车在我国交通事业中的环保、节能价值，工程师首先必须要对纯电动客车的车身结构设计与强度有深刻的认知，这是打造并推进纯电动客车在国内大面积普及的前提条件。
一、纯电动客车车身材料的种类纯电动客车的车身材料选择比较多元，但不管是什么材料，只要被应用于纯电动客车，首先都必须符合车身的设计、制造与维护要求，同时还应该满足使用、美观和安全等诸多方面的特色。
目前市面上大多数纯电动客车的车身材料都是以钢为主，采用钢材料打造的纯电动客车占据了我国客车行业近80%的比例，而随着科学技术的不断推进与发展，各种新型的材料也逐步被广泛地运用于纯电动客车车身，最常见的材料有铝合金、碳纤维复合材料这两种。
认真回顾研究纯电动客车车身材料的发展历程不难发现，从福特打造第1个铝合金和塑料的汽车零部件到现在为止，汽车车身材料的选择日趋多样化，包含高强度钢板在内的诸多材料逐渐被运用于客车车身的制造。
可以预见的是，从现在开始到未来的很长一段时间里，高强度钢板这类材料仍然会被运用在客车的车身上。
事实上，高强度钢板早就已经在太空飞行设备中被广泛应用且取得了不错的成效。
随着科技的逐步推进，高强度钢板的研发成本日趋降低，所以未来高强度钢板在纯电动客车车身的应用会日渐普及。
电动客车车架有限元分析及轻量化设计
电动客车车架有限元分析及轻量化设计摘要：资源短缺、环境恶化使新能源汽车成为人们关注焦点。
纯电动城市客车车架的轻量化可以进一步减轻汽车重量，节约资源，增加车辆续驶里程，从而轻量化成为各大整车厂、高校以及研究所的研究热点。
针对某12m纯电动城市客车的底盘车架，利用SolidWorks软件进行三维建模，在SCDM软件中对模型进行抽取中面、简化模型等前处理工作，并利用有限元前处理软件Hypermesh以及Optistruct模块对底盘车架进行静力学分析以及参数优化。
静力学分析结果显示，12m纯电动城市客车的底盘结构符合材料的静强度要求。
基于静强度分析结果，对底盘结构进行参数优化的轻量化设计，结果表明，在保证客车各方面性能要求前提下，客车底盘结构可以减重9.55%。
关键字：电动客车车架；有限元；轻量化设计1 针对纯电动城市客车有限元模型处理Hypermesh对模型网格要求比较严格，网格划分细腻，要想得到理想网格，需对模型零部件逐个划分网格。
选择网格尺寸为10mm，划分完网格的模型网格数目为600109，节点数目为589727。
选择壳单元Pshell，根据模型各零件厚度赋予零件厚度及材料。
车架材料为Q345，表1 Q345材料参数材料名称弹性模量泊松比屈服极限密度Q345 2.1×10 11 N•m -2 0.3 345 7850kg•m -33 12m纯电动城市客车底盘车架的有限元载荷与边界条件1.1纯电动城市客车底盘车架有限元载荷根据底盘车架在实际工作时的载荷分布情况对客车底盘车架施加载荷与约束。
客车可以承受的总人数为63人（60kg/人），客车整备质量13900kg，视为均布载荷。
客车整车电池组总电压544V/容量400Ah，数量为9块，其中有四块大电池包，五块小电池包，总重2.3吨，可视为均布载荷。
电机重980kg，两只蓄电池额定电压为24V，重100kg，作为集中力载荷处理。
Hypermesh中均布载荷与集中力分别施加在单元与节点上，因此将上述载荷分别施加在相应的单元与节点上。
新型电动汽车车架结构分析及优化设计
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ０ 厂ｔ 矗 ｅ ｎ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ．Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ，
车 有限元分析 ； 优化
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｕ ４ ６ ３ ． ８ ２ ＋ ９ 文 献 标识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ２ ３ ４ － ０ ４
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａ Ｎｅ ｗ Ｔｙ ｐ ｅ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｆｒ ａ ｍｅ
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电动客车底盘车架结构设计要素分析
电动客车底盘车架结构设计要素分析摘要：动客车与传统内燃机驱动客车相比，在整备质量大小、能源提供形式、载荷分布、管线走向等多方面存在较大差异，对底盘的车架结构设计需要考虑使电动客车更加安全、节能、可靠的要求，在加工、制造工艺设计上符合电动客车底盘车架的更高的部件安装精度要求。
关键字：电动客车；底盘车架结构；设计分析引言如果人们把发动机描述为汽车的“心脏”，那么作为汽车重要组成部分的车架就可以称为汽车的“骨骼”了。
车架是汽车所有总成零件“生存”的载体，受力复杂。
通过行走系和车身的力都作用于车架上，车架结构的好坏及载荷分配是否合理是汽车设计成功与否的关键因素。
车架结构设计是否合理对汽车有着十分重要的意义，特别是客车底盘，在设计过程中不但要考虑各总成零部件的合理布置以及其可靠性、工艺性和维修的方便性，还要充分考虑最大限度地满足车身对底盘的特殊要求，如纵梁的结构、横梁及外支架的位置及连接方式、行李箱大小、地板高度和位置，等等。
对同样型号的客车底盘，不同的用户对车架的要求不尽相同，甚至有较大的差异。
这里着重分析客车底盘车架的结构特点，阐述其设计要点。
1客车底盘车架结构的设计要求客车底盘车架结构既要满足大客车底盘各总成零部件的布置要求又要满足车身对车架的特殊要求，另外，还必须满足以下几点要求：（1）有足够的疲劳强度保证在各种复杂受力的情况下车架不受损坏，要求车架有足够的疲劳强度。
（2）有足够的弯曲强度保证汽车在各种复杂受力的使用条件下，固定在车架上的各总成不至于因为车架的变形而早期损坏，要求车架具有足够的弯曲强度（3）有适当的扭转刚度当汽车行驶于不平路面时，为了保证汽车对路面不平行度的适应性，提高汽车的平顺性和通过性，要求车架具有适合的扭转刚度。
（4）尽量减轻质量由于车架较重，对于钢板的消耗量相当大，因此车架应按等强度的原则进行设计，以减轻汽车的自重和降低材料的消耗量。
2电动客车车架型式设计的影响因素2.1 满足整车总布置要求电动客车的整车布置与传统内燃机驱动客车在整车布置上相比，其不仅是将发动机换为电机、电池取代油箱那么简单，以现阶段最为先进实用的“充-换电”模式来说，多组较大体积的动力电池箱需要在车架上的安装位置相对固定，离地高度尽可能低，并确保在底盘前后轴上的合理分布，动力电池箱的取放、维修方便等才符合实际运行的需要和充（换）电站配套建设要求。
纯电动钢铝混合全承载式城市客车结构优化
纯电动钢铝混合全承载式城市客车结构优化近年来，随着环保意识的不断提高，纯电动车辆的市场逐渐扩大。
在城市交通中，电动公交车以其更加环保、经济、高效的特点逐渐成为市民的新宠。
而钢铝混合材料由于其高强度、轻质、良好的成形性等特点，在汽车轻量化领域也越来越受到关注。
因此，将钢铝混合材料运用于纯电动城市客车结构设计中，优化其结构，实现更高效的运输，具有重要意义。
一、车身结构设计纯电动城市客车的车身结构设计应该符合客户的习惯和需求，与城市道路拓宽要求相适应，采用全承载式车身结构，可以提高车身强度和刚度，保证乘客行车安全性。
同时，钢铝混合材料的运用对车身结构设计提供了更多的可能性。
适合运用于车身结构的部位可以选择高强度的铝材或镁合金，轻质的钢材或钢板，或者是钢铝混合材料。
而使用这样的结构设计，可以减轻整车重量，提高车辆的能源利用率和运行经济性。
二、电力系统设计纯电动城市客车的电力系统设计是为使电池能够提供更大的电量和更长的续航里程。
通过优化电池单体设计和电池模块组装，提高整车续航里程和性能。
同时，为了优化电力系统的设计，应该对电池进行配比设计，采用更小的电池单体，减重并提高电池的能量密度。
通过这种方式，可以更好地满足城市客车的实际运营需求，同时降低电池换装的成本。
三、智能化驾驶控制系统设计为了提高纯电动城市客车的安全性和舒适度，智能化驾驶控制系统设计至关重要。
采用先进的智能导航技术和绿色交通管理系统，可以优化车辆的运行和维护管理。
同时，控制系统的设计也应该符合国家和地方的电动公交车标准和技术规范。
总之，纯电动城市客车钢铝混合材料结构设计的优化是必要的。
通过这样的优化，可以实现高效、便捷、更加环保的交通出行方式。
这对于缓解城市交通拥堵和改善环境质量具有重要的意义，也是推动城市可持续发展的重要组成部分。
四、车灯设计车灯设计是纯电动城市客车的重要组成部分，也是行车安全的重要因素之一。
钢铝混合材料结构设计可以通过降低车身重量，进一步提高车灯的使用效果和性能。
电动客车底盘车架结构设计要素分析
的安全 性能 也要 逐步提 高 ，要考虑 到发 生危
险时所 出现 的状 况 ，要 经过 翻滚碰 撞遇 强水
创 新设 计大 致分为 两类 ，一 类是在 原有 的底
盘基础 上进行 部分 改进 ，另 一类则 是利 用科 学技 术研制 和开发 新 的客车底 盘 ，后者 难度
相对 较大。
的多次 实验 。要做 到 防范于 未然 ， 保 护 人 民 群 众 的生命 财产 安全 是我们 必须 要重 视 的。
Ｆ ＲｏＮＴＩ Ｅ Ｒ ＤＩ Ｓ Ｃ ＵＳ Ｓ Ｉ ＯＮ ｌ 前 沿探 讨
ｉ 时代汽车 Ｗ Ｗ Ｗ ｃ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｔ ｉ ｍ ｅ ｃ ｏ ｎ ｒ
电动 客车底盘 车架 结构设计要素分析
蒋洪泉
东风襄 阳旅行 车有限公司 湖北省襄 阳市 ４ ４ １ ０ ０ ４
途径 。为 了保 护人们 的人 身安 全 ，也 为 了更 好 的节能 环保 。人们 进行 发 明创 造 ，创造 发 明了 电动 客车 。这一 项 的发 明改进 了人们 的
进 新型 的技术 ，降低 能耗 ，减少 成 本造福 于
人类 是共 同的方 向。在 电的动 力源方 面不 能
固步 自封 ，以为 已经达 到 了很 高 的高度 。积
也 要考 虑到发 生 事故 时 ，在 车的底 盘 中出现
的 车 内部关 键部 件起 火 、故 障等 状况 。提高
工 艺水 平将 车架 的材质 变轻 ，不光 可 以节约 成本 ，减 轻车 身 的重 量还 可 以使 安全 性 能提 高 。经过 多次 的实验 和研 究表 明减 轻客 车本
在 原有 的底 盘车架 基础 上进行 改进 工作 是很多 人沿 用的设 计风格 ，这样 的改进 首先 不 会对原 有 的零件进 行大 规模 的更换 ，不会 对原有 的底盘 的框架 大规 模 的改进 。而 其各
新能源客车车身结构设计及强度分析
德 州 学 院 汽 车 工 程 学 院
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李敏
朱 恒 伟
｝ １ 定 义其 材 料 属性 和 ， Ｊ 学特‘ ｒ ． 如表 １ Ｊ ｉ Ｊ ｉ ＝ 示
目前 ， 安全、 节能、 环 保 成 为 汽 车 业 Ｉ １ ｒ 持 续 发 展 的 主 哥 方 向． ． 大客 车 车 身骨 架 作 为 主 要 承 载结 构 ， 重量 约 占 大 客车 总重
优化 过 程 中软 件 动 删 除 一 些 无关 材 料 ， 最 终 达 到 最 优 客 车 骨 架拓 扑 优 化 流 程 如 ｆ 蹙 １ １ 所 爪 、
建 立顶 骨架 局鄢 拓 扑优 化模 型 建 立底 骨架 局部 拓 扑优化 横型
建 立 侧围局 部拓
图 ２ 客 车 车 身 网格 划 分
美蕾调： 积碳 ； 直喷 ； 增压
增压直喷发动栅容易积 碳原因分新 及清 除方法
潍 坊 工 程职 业学 院 李 炳 贤
近 几年 ， 随着环保政策越来越严格 ， 世 界各大汽车厂商纷纷 采用小排 量涡轮增 压发动机 ， 为了提高动力 ， 涡轮增压发动机大 多开 始使 用缸 内 卣喷技 术 ，涡轮增加 ＋缸 内直喷发动机在提 高
量的 ３ ０ ％～４ ０ ％ｔ ” ， 合 理的汽 车轻量化 设汁不但 可 以减 重 ． 有效 地实现节能减排 ， 还可以在一定程度Ｊ － 改善汽车性能 。 在拓扑优化过程 中首先应建立基石 ｆ ¨ 模 型 ，然 后通 过优化搜 索方法保 留结构 中必要 郎分 ， 去掉非必要部分 。 以确定结构 的最 优布局 ， 以帑体结构 离敞 成 ｎ个 元 ． 则每 个单元 为 ｘ ｉ （ ｉ ＝ ｌ － ２ ． ３ …
汽 乍动 力 的 情 况 下 ， 降 低 了对 环 境 的 污 染 ， 降低 了燃油消耗 ， 给 广大消费者带来 ＿ 『福 音 。新 技 术 给 我们 带 来 便 利 的同 时 ， 也 产 生 了桐 应 的 问题 ，那 就是 涡轮 增 压 ＋缸 内直 喷 发 动 ￣ Ｊ Ｌ Ｉ ＝ Ｌ 普 通 发 动
纯电动汽车动力总成支架模态分析
了分析，验证了动力总成支架系统满足设计要求。
! 系统有限元模型建立
!"! 模型搭建
动力总成系统的有限元模型主要包括电机、减速
器、动力总成支架、悬置、电子电气组件（高低压转换器
（DC/DC）、逆变器、车载充电器（OBC））等。模型中电机、
减速器、DC/DC、逆变器和 OBC只有外部壳体部分，这
样做是为了简化模型，但它们仍具有实际的零部件刚
组件 电机悬置、电机支架、减速器支架 逆变器、车辆声响报警系统、加热器、车载充电器支架等电器元件支架及动力总成托架 线束支架和后水泵支架、逆变器支撑支架、空气分离机 前后水泵支架附件 前水泵支架 电池线束支架、空气压缩机支架 整车控制器支架
屈服应力 .:; 6;< .46 764 7@; 64@ 77;
[7]
度 。为了补偿由于模型简化而损失的质量，保证模型
图 ! 某新能源汽车动力总成系统有限元模型
!"# 材料属性
[8]
质量与实际参数相等，在模型中添加了一些质量点 。
动力总成系统各个零部件的材料牌号及屈服极
系统中一些质量较小的组件，如车辆声响报警系统 限，如表 1所示。
- -
技术聚焦
态高于传统燃油车。纯电动汽车动力总成支架系统的
主要作用是：在汽车前机舱内为悬置和多个控制单元
件中采用柔性单元 RBE3与支架相连。模型中的实体
零件使用二阶四面体单元，而壳体零件使用一阶壳单
[9]
元（目前二阶壳单元不能用于大位移分析） 。螺栓连接
[10-11]
使用刚性元素 RBE2进行建模 ，模型中的焊缝与焊
纯电动汽车的电机动力总成的质量一般都小于 （AVAS）单元、阀门、空气分离器和压缩机、高低压线
纯电动汽车的车身结构设计与优化
纯电动汽车的车身结构设计与优化随着环保意识的增强和对传统燃油车排放问题的关注，纯电动汽车被广泛认可为未来汽车行业的发展方向。
而纯电动汽车的车身结构的设计与优化成为了关键的科研课题。
本文将着重介绍纯电动汽车的车身结构设计与优化的相关内容，从而为这一领域的研究和发展提供一些有益的参考。
首先，纯电动汽车的车身在设计方面需要考虑到电池组的布局。
电池组用于存储电能，因此其位置和布局对于车身的设计至关重要。
一方面，电池组应该尽可能地集中布局，这样可以提高电池组的安全性和稳定性；另一方面，电池组的布局还需要考虑到汽车的重心和空间利用率，以提高车辆的操控性和乘坐舒适性。
其次，在纯电动汽车的车身结构设计与优化中，材料的选择也至关重要。
由于电动汽车需要携带大容量的电池组，因此车身的重量成为一个关键因素。
为了提高电动汽车的续航里程，减轻车身重量是一个有效的手段。
在材料选择方面，纤维增强复合材料成为了一种比较理想的选择。
这种材料具有优异的强度和刚度，并且相对于传统金属材料更轻，可以在保证车身强度的同时降低整车重量。
除此之外，纯电动汽车的车身结构还需要考虑到电动汽车的特殊需求。
例如，电动汽车通常需要配备大型电池组，因此车身结构需要具备较高的刚性和耐久性，以保证电池组的安全和可靠运行。
此外，电动汽车还需要考虑到车辆的低重心，以提高行驶稳定性。
因此，车身结构的设计需要通过合理的布局和材料选择，来满足这些要求。
车身结构的优化也是纯电动汽车设计的关键环节。
通过结构优化，可以进一步提高车身的轻量化程度和刚性。
例如，在车身的设计中，采用与材料力学性能和结构强度相匹配的结构形式和材料布局，可以最大限度地减少材料的使用量，并提高车身的刚度和强度。
同时，通过优化设计，可以进一步提高车身的安全性，以保证车辆在发生碰撞时乘客的安全。
此外，纯电动汽车的车身结构最重要的一点是要满足碰撞安全的要求。
电动汽车在碰撞安全方面与传统燃油车有一些不同之处。
电动客车车架设计及优化
工况
变形值(mm) １２．６６
纵 梁 上 (靠 近Байду номын сангаас第 四 横 梁 处 ) 电池组支架处
１－ 第 一 横 梁 ;２－ 第 二 横 梁 ;３－ 驾 驶 室 支 架 ;４－ 电 池 组 支 架 ; ５－ 车 厢 支 架 ;６－ 第 四 横 梁 ;７－ 右 纵 梁 ;８－ 加 强 板 ;９－ 第 七 横 梁 ;
１ 车 架 结 构 设 计 及 静 力 学 分 析 图１为车架结构示意图,车架 由 ２ 根 纵 梁、７ 根 横
梁 组 成 框 架 结 构 . 车 架 材 料 选 用 ５１０L,其 抗 拉 强 度 为 ５１０ MPa~６３０ MPa,屈 服 强 度 ≥３５５ MPa,弹 性 模 量 为 ２１０ GPa,泊 松 比 为 ０．３,密 度 为 ７８５０kg/m３.
摘要:对电动客车车架进行了结构设计,利 用 ANSYS Worbench 按 弯 曲、 扭 转、 制 动、 转 弯 等 典 型 工 况 对 车架进行了静力学分析;并利用 ANSYS Worbench对 车 架 进 行 模 态 分 析 和 谐 响 应 分 析, 以 驱 动 电 机 的 惯 性 力为激励,分析车架上驾驶室支架、车厢支架在其激励下的响应.最后根据分析结果,对车架进行优化设 计,并分析验证. 关键词:车架设计;静力学分析;模态分析;电动客车;优化 中 图 分 类 号 :TP３９１������７∶U４６３������３２ 文 献 标 识 码 :A
各工况下,车 架 的 最 大 vonＧMises等 效 应 力 值 和 最大变形值如表１所示.其中弯曲工况下垂直方向变 形 云 图 和 等 效 应 力 云 图 如 图 ２、图 ３ 所 示 .
表１ 车架最大 vonＧMises等效应力值和最大变形值
纯电动城市客车底盘车架的模态分析与优化
纯电动城市客车底盘车架的模态分析与优化摘要：纯电动城市客车是新能源汽车的一种，在行驶过程中由于受到路面激励以及各种外部载荷激励等会产生振动。
汽车振动不仅会影响操纵稳定性、乘客乘坐汽车的舒适性与稳定性、引起共振等，还会严重影响汽车零部件的使用寿命。
汽车模态分析是研究汽车动力特性的重要手段，从事汽车结构研究工作的学者都会对汽车的模态进行大量分析。
有关学者利用阶次跟踪法与模态分析相结合的方法，对轻型客车进行模态灵敏度分析及尺寸优化，有效的控制了客车地板的剧烈。
同时，针对某客车存在的共振问题，对车身进行模态分析，根据结果参数进行仿真分析，提出优化措施并改善白车身的NVH性能。
本文针对某城市客车底盘车架，对其进行模态分析，将分析结果进行评价并结合分析结果对车架进行参数优化以达到轻量化目的。
关键词：城市客车车架；有限元；模态分析；优化设计1. 纯电动城市客车的建模与简化根据电动客车的二维图形在SolidWorks中建立客车三维模型，导出stp格式的模型，将模型导入SCDM软件中，对模型进行前处理。
在SCDM软件中，删除简化模型中非承载件并根据梁的不同厚度抽取中间面。
将抽取完中间面的模型导出导入到Hypermesh中。
2.纯电动客车的有限元模型处理在Hypermesh中，耦合连接各零件，划分网格，设置单元及其属性，如图1所示。
在Hypermesh中划分网格，网格尺寸为10mm，网格数量600109，节点数589727。
检查网格质量，2D单元qualityindex质量为优占99.9%，雅克比系数均大于0.6。
三角形网格最大内角小于120°，最小内角大于20°；四边形网格最大内角小于135°，最小内角大于45°，无重合网格，网格之间悉数缝合。
在Hypermesh中，赋予网格单元PSHELL单元并根据不同零件的壳厚赋予厚度。
车架材料为Q345，材料属性如表1所示。
图1.纯电动城市客车车架有限元模型：6.优化结果评价对纯电动城市客车底盘基于模态分析结果与静强度要求参数化优化设计后，各阶模态由表3知，第一阶自振频率为6.092736×100Hz，第七阶自振频率为2.640886×101Hz，第八阶自振频率为3.345645×101Hz。
纯电动客车车身骨架设计与优化措施
纯电动客车车身骨架设计与优化措施发布时间：2023-05-22T03:23:33.571Z 来源：《科技潮》2023年7期作者：荀辉[导读] 纯电动城市客车和传统车型相比（燃油车）存在很大的差别：一方面行驶动力源换装为数量多、体积大的高压动力电池系统；另一方面动力系统换装为电驱动系统、同时增加了各种电集成辅件以及大量的高低压线路等。
南京恒天领锐汽车有限公司摘要：纯电动客车与传统的燃油客车有着较大的区别，因此在纯电动客车设计过程中要重视对其车身骨架的设计和优化，从而更好的保障整车的安全性能、使用性能及经济性能。
基于此，文章以某款纯电动客车为例，对其车身骨架设计展开分析和探讨，旨在为纯电动城市客车车身总布置设计提供参考。
关键词：车身总布置、封闭环结构、RTM 工艺、轻量化1引言纯电动城市客车和传统车型相比（燃油车）存在很大的差别：一方面行驶动力源换装为数量多、体积大的高压动力电池系统；另一方面动力系统换装为电驱动系统、同时增加了各种电集成辅件以及大量的高低压线路等。
整车部件及参数的变化，导致纯电动城市客车的总体布置方案相对传统车型有了重大调整。
如何保证车身骨架结构安全、碰撞安全、降低整备质量、降低能耗、提高整车经济性、满足用户车内空间利用率及续航里程的需求，都要求车身总布置设计人员在方案设计、结构布置、整车和子系统合理匹配等方面要有重大突破。
2 整车布置设计介绍2.1 整车布置参数要求开发车型为纯电动低地板高一级城市客车，该车型为后置、后驱一级踏步纯电动城市客车，客户为一线城市公交。
根据市场调研统计结果，公交线路的特点为线路长，乘客流量大，对此经过论证、评审确定整车主要设计性能技术参数，具体见表1。
表1 整车主要设计性能技术参数2.2 性能要求满足低地板高一级城市客车营运车要求，整车设计为全空气弹簧悬架，结构：前、后四连杆，后C 型承载梁，带前、后稳定杆；气囊：前2 后4；减振器：前、后双向作用液压筒式减振器，前2 后4。
纯电动客车底架优化设计
纯电动客车底架优化设计汽车工业领域结构优化设计方法主要有:拓扑结构优化、尺寸结构优化以及形状结构优化等［1］。
拓扑优化可以在设计阶段初期按照性能需求进行性能优化设计［2－4］，从而保证后续的尺寸优化和形状优化都是在材料最优分布的前提下进行的优化设计［5－7］。
对于客车整车骨架而言，由于车身骨架结构简单，拓扑空间较小且方钢搭建较为成熟，本文将主要考虑底架的拓扑。
为了使拓扑优化设计达到最大化，本文将不再以底架局部空间为拓扑优化对象。
因此对某款纯电动客车整个底架进行拓扑优化设计，最大程度提高原有车身骨架的整体力学性能。
1底架的第一轮拓扑优化设计1.1底架拓扑优化空间的建立。
本文分析的纯电动客车整车骨架采用HyperMesh软件进行有限元建模。
其中有限元单元总数为1290403个，节点数1260881个，三角形单元有7694个，占总数比为0.6%＜5%。
故有限元模型合格。
其整车车身骨架有限元模型如图1所示。
拓扑优化是在给定的设计空间区域内找到其最优的材料分布，以达到最优力学性能和最省材料分布的结构优化设计［8］。
所以拓扑优化被广泛用于汽车的正向设计以及轻量化设计［9－11］。
本文基于SIMP材料差值的变密度法，以拓扑空间的单元密度为设计变量;以优化后与优化前的总体积比值不大于0.1为约束条件;以柔度最小化(即刚度值最大)为目标函数进行拓扑优化。
本文所研究车型为底置电池的纯电动客车骨架，与传统燃油机客车骨架相比，纯电动客车车身结构与承受载荷基本保持不变，由于底架上的发动机换成了电池，并且电池体积分布较大，质量较重，因此底架的结构改动较大。
所以本文只将底架作为拓扑优化设计空间，车身骨架仍采用较为成熟的基础车型客车骨架作为非拓扑设计空间，并将该底架作为拓扑设计空间，车身骨架作为非拓扑设计空间的整车骨架有限元模型在Optistruct软件中进行迭代计算。
原底架如图2所示。
为使拓扑空间达到最大化，除保留底架主要横纵梁以及一些功能性方钢以外，其余斜撑等方钢全部删除。