微型电动车车架结构分析与优化设计
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架结构进行 了优化设计 ， 开发出一种适合各 种路面行驶 的新 型电动车车架结构 。 关键 词 ： 型电动车； 微 车架 ； 结构分析 ； 优化
中 图 分 类 号 ：４ ３ ３ Ｕ ６ ．２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０８—２ ９ （０ ０ ０ ０ １ Ｏ １０ ０ ３ ２ １ ）６— ０ ７一 ３
第１ ８卷 第 ６期
２１ ０ ０年 １ 月 １
河南机 电高等专科学校学报
Ｊｕｎ ｌｏ ｅ ａ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｌｃ ｉ ｌ ｎ ｉ ｅｒ ｇＣ ｌ ｇ ｏ ｒａ ｆ ｎ ｎ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｄ Ｅ ｅｔ ｃ ｇｎ ｅｉ ｏ ｅ ｅ Ｈ ａａ ｒａ Ｅ ｎ ｌ
Ｖ １１ № ． ｏ． ８ ６
优化设计 。整个四轮驱动微 型电动车的设计、 分析与 车身 部件及 动力 系统 总成 。 优 化是基 于 三维设 计软 件 Ｕ Ｇ和有 限元 分 析 软 件 Ａ — ｎ 该 车采 用 双 横 臂 扭 杆 弹簧 悬 架 。 弹 簧悬 架 布 置 ｓｓ ｙ 进行 的。车架 设计 采 用 了适 合 于 电 动车 承 载特 点 在车架 上平 面 ， 双横 臂 独立 悬 架 的较 短 的上 横 臂相 与 的双层车 架 ， 析 了 车 架 的静 态 强 度 和 刚 度 ， 在 满 连 ， 以减少 其传 给 车架 的集 中载荷 。 分 并 可 足强 度 和刚度 的条件 下 对 车架 结 构进 行 了优化 设 计 ， 车架 材 料 为 异 形 钢 管 型 材 ， 本 低 、 工 方 便 。 成 加 开发 出一 种适 合 各 种 路 面行 驶 的新 型 电动 车 车 架 结 初 选异形 钢管 型材 尺寸 ３ ｍ ３ ｍ ０ｍ ｘ ０ ｍ×１５ ｍ， ． ｍ 在悬 构， 目的是 在保证 汽 车安 全 性 能 的同时 进 一 步减 轻 车 架 连接处 为 ４ ／ ４ ｍ × ｍ ０ ｍｎ× ０ ｍ ２ ｍ。
１ 引言
根 据纵 梁 的结 构 特 点 ， 架 可 以 分 为 周 边 式 、 车 ｘ
梯形 、 梁 式 和 综 合 式 几 种 。其 中梯 形 车 架 又 脊 优化 设计 作 为一 门 新 兴 技 术 在 现 代 汽 车 设 计 中 形 式 、 称 为边梁 式 车架 ， 比较 常用 的 一种 车 架 。为保 证 是 ｊ 得 到 了广 泛 的应用 。最 优 化 是 现代 工 程 产 品 设 计 的 车架 采 用空 间 目标 ¨ 。根 据性 能需要 合理 地 选择 方 案 ， Ｊ 以获得 最 佳 四轮驱动轿 车 和悬架 的空 间尺 寸 要 求 ， 效果 。通 常情况 下设计 时为 了保 证 汽 车 的安 全 性 ， 脊 梁式结 构 。这 种 结 构 保 证 了车 架 具 有 较 大 的扭 转 车 又容 许 车轮有 较 大 的跳 动 空 间。 四根 直 杆成 梯 架 的设 计 刚 度 强度 都 远 远 大 于 安 全 规 定 。虽然 保 证 刚 度 ， 了安全 性 ， 却带来 了油 耗增 加 ， 噪音 变 大 ， 厂家 耗 材 多 形状 排列 ， 以满 足双 横臂 独 立悬 架 上 下横 臂 不 等长 的 等一 系列 问题 Ｊ 。本 文 主 要介 绍 微 型 电 动 车 车 架 的 要求 。在车 架 中部拓 展 出双 层 的 框架 结 构 ， 于支 撑 用
ＮＯ ． Ｏｌ Ｖ２ ０
微 型 电动 车 车 架 结构 分析 与优 化 设 计 ’
赵 向 阳 ，苏 晨
（ 河南机 电高等专科学校 汽车工程系， 河南 新 乡 ４ ３ ０ ） ５ ００
摘要 ：汽车车架作 为汽车联结各种零部件 的基体 ， 承载着来 自 面和其他部件 的各种复杂载荷 的作用 ， 刚度与 路 其 强度对汽车整体设计起到重要作用。对车架进 行改型设计是产品优 化改进 的一个重要部分。文章基于三维设计 软件 Ｕ Ｇ和有 限元分析软件 Ａ ｓｓ 对微型 电动车车架结构性能进行 了分 析， ｎｙ ， 并在满足 强度和 刚度 的条件下 ， 对车
架质重 。 ２ ２ 车架 结构 分析 ．
２ 微 型 电动 车 车 架 结 构
２ １ 车架布 置与 结构 设计 ．
根据 车 架 的几 何 特 点 ， 利用 Ａ ｓｓ 件 的梁 单 元 ｎｙ 软 建立 车架 模型 ， 模 型 有 ７ ８个 节 点 ， １ ‘ 单元 ， 此 ５ ８ ２个 如
整 个 四轮驱 动 微 型 电动 车 的 车架 结 构 及 动 力 系 图 ２所示 。
统 布置 方案 如 图 １所示 。
图 ｌ 车 架结 构 及 动 力 系统 布置 方 案
图 ２ 微型 电动 车车架有 限元模型
＋ 收稿 日期 ：０ ０１ ．９ ２ １ — １ ０ 作 者 简 介 ： 向 阳 （ ９ １） 男 ， 南 洛 阳人 ， 教 ， 要 从 事 汽 车 电 子和 检 测 技 术 研 究 。 赵 １８ 一 ， 河 助 主 １ ７
河南机 电高等专科学校学报
２１ wenku.baidu.com０年 ６期
扭杆弹簧有结构紧凑、 单元质量储能大 、 非簧载 簧 。该扭矩 由安 装 于车 架 的 扭 杆 弹 簧 另 一端 的调 节 质量小 、 便于调节的特点 ， 因此在汽车上有很大 的应 臂来平衡 。因此 ， 车架不但在悬架上横臂处承受垂直 用前景 。对于采用扭杆弹簧作为悬架弹性件的车 方 向的作 用力 ， 在扭 杆 弹簧 调 节臂 两端 也 承受 垂 Ｊ 而且 架， 车架模 型 的加载及 约束 处 理与 其他 悬架 形式 的模 直方 向的作用力 。 拟 方法不 同。分 析上 、 横臂 的安装 方 式 和扭 杆弹 簧 下 车架 弯 曲 和 弯 扭 组 合 工 况 的 约束 如 表 １所 示 。 传力特点可 以发现 ： 由于扭杆弹簧装于上横臂， 地面 考 虑座椅 和乘客 载荷 ， 虑动 载系数 ２５ 车 架两 种 并考 ．， 垂直反力通过 车轮、 上横臂转变成扭矩传到扭杆 弹 工况载荷和约束分别如图 ３４ 、 所示 。
中 图 分 类 号 ：４ ３ ３ Ｕ ６ ．２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０８—２ ９ （０ ０ ０ ０ １ Ｏ １０ ０ ３ ２ １ ）６— ０ ７一 ３
第１ ８卷 第 ６期
２１ ０ ０年 １ 月 １
河南机 电高等专科学校学报
Ｊｕｎ ｌｏ ｅ ａ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｌｃ ｉ ｌ ｎ ｉ ｅｒ ｇＣ ｌ ｇ ｏ ｒａ ｆ ｎ ｎ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｄ Ｅ ｅｔ ｃ ｇｎ ｅｉ ｏ ｅ ｅ Ｈ ａａ ｒａ Ｅ ｎ ｌ
Ｖ １１ № ． ｏ． ８ ６
优化设计 。整个四轮驱动微 型电动车的设计、 分析与 车身 部件及 动力 系统 总成 。 优 化是基 于 三维设 计软 件 Ｕ Ｇ和有 限元 分 析 软 件 Ａ — ｎ 该 车采 用 双 横 臂 扭 杆 弹簧 悬 架 。 弹 簧悬 架 布 置 ｓｓ ｙ 进行 的。车架 设计 采 用 了适 合 于 电 动车 承 载特 点 在车架 上平 面 ， 双横 臂 独立 悬 架 的较 短 的上 横 臂相 与 的双层车 架 ， 析 了 车 架 的静 态 强 度 和 刚 度 ， 在 满 连 ， 以减少 其传 给 车架 的集 中载荷 。 分 并 可 足强 度 和刚度 的条件 下 对 车架 结 构进 行 了优化 设 计 ， 车架 材 料 为 异 形 钢 管 型 材 ， 本 低 、 工 方 便 。 成 加 开发 出一 种适 合 各 种 路 面行 驶 的新 型 电动 车 车 架 结 初 选异形 钢管 型材 尺寸 ３ ｍ ３ ｍ ０ｍ ｘ ０ ｍ×１５ ｍ， ． ｍ 在悬 构， 目的是 在保证 汽 车安 全 性 能 的同时 进 一 步减 轻 车 架 连接处 为 ４ ／ ４ ｍ × ｍ ０ ｍｎ× ０ ｍ ２ ｍ。
１ 引言
根 据纵 梁 的结 构 特 点 ， 架 可 以 分 为 周 边 式 、 车 ｘ
梯形 、 梁 式 和 综 合 式 几 种 。其 中梯 形 车 架 又 脊 优化 设计 作 为一 门 新 兴 技 术 在 现 代 汽 车 设 计 中 形 式 、 称 为边梁 式 车架 ， 比较 常用 的 一种 车 架 。为保 证 是 ｊ 得 到 了广 泛 的应用 。最 优 化 是 现代 工 程 产 品 设 计 的 车架 采 用空 间 目标 ¨ 。根 据性 能需要 合理 地 选择 方 案 ， Ｊ 以获得 最 佳 四轮驱动轿 车 和悬架 的空 间尺 寸 要 求 ， 效果 。通 常情况 下设计 时为 了保 证 汽 车 的安 全 性 ， 脊 梁式结 构 。这 种 结 构 保 证 了车 架 具 有 较 大 的扭 转 车 又容 许 车轮有 较 大 的跳 动 空 间。 四根 直 杆成 梯 架 的设 计 刚 度 强度 都 远 远 大 于 安 全 规 定 。虽然 保 证 刚 度 ， 了安全 性 ， 却带来 了油 耗增 加 ， 噪音 变 大 ， 厂家 耗 材 多 形状 排列 ， 以满 足双 横臂 独 立悬 架 上 下横 臂 不 等长 的 等一 系列 问题 Ｊ 。本 文 主 要介 绍 微 型 电 动 车 车 架 的 要求 。在车 架 中部拓 展 出双 层 的 框架 结 构 ， 于支 撑 用
ＮＯ ． Ｏｌ Ｖ２ ０
微 型 电动 车 车 架 结构 分析 与优 化 设 计 ’
赵 向 阳 ，苏 晨
（ 河南机 电高等专科学校 汽车工程系， 河南 新 乡 ４ ３ ０ ） ５ ００
摘要 ：汽车车架作 为汽车联结各种零部件 的基体 ， 承载着来 自 面和其他部件 的各种复杂载荷 的作用 ， 刚度与 路 其 强度对汽车整体设计起到重要作用。对车架进 行改型设计是产品优 化改进 的一个重要部分。文章基于三维设计 软件 Ｕ Ｇ和有 限元分析软件 Ａ ｓｓ 对微型 电动车车架结构性能进行 了分 析， ｎｙ ， 并在满足 强度和 刚度 的条件下 ， 对车
架质重 。 ２ ２ 车架 结构 分析 ．
２ 微 型 电动 车 车 架 结 构
２ １ 车架布 置与 结构 设计 ．
根据 车 架 的几 何 特 点 ， 利用 Ａ ｓｓ 件 的梁 单 元 ｎｙ 软 建立 车架 模型 ， 模 型 有 ７ ８个 节 点 ， １ ‘ 单元 ， 此 ５ ８ ２个 如
整 个 四轮驱 动 微 型 电动 车 的 车架 结 构 及 动 力 系 图 ２所示 。
统 布置 方案 如 图 １所示 。
图 ｌ 车 架结 构 及 动 力 系统 布置 方 案
图 ２ 微型 电动 车车架有 限元模型
＋ 收稿 日期 ：０ ０１ ．９ ２ １ — １ ０ 作 者 简 介 ： 向 阳 （ ９ １） 男 ， 南 洛 阳人 ， 教 ， 要 从 事 汽 车 电 子和 检 测 技 术 研 究 。 赵 １８ 一 ， 河 助 主 １ ７
河南机 电高等专科学校学报
２１ wenku.baidu.com０年 ６期
扭杆弹簧有结构紧凑、 单元质量储能大 、 非簧载 簧 。该扭矩 由安 装 于车 架 的 扭 杆 弹 簧 另 一端 的调 节 质量小 、 便于调节的特点 ， 因此在汽车上有很大 的应 臂来平衡 。因此 ， 车架不但在悬架上横臂处承受垂直 用前景 。对于采用扭杆弹簧作为悬架弹性件的车 方 向的作 用力 ， 在扭 杆 弹簧 调 节臂 两端 也 承受 垂 Ｊ 而且 架， 车架模 型 的加载及 约束 处 理与 其他 悬架 形式 的模 直方 向的作用力 。 拟 方法不 同。分 析上 、 横臂 的安装 方 式 和扭 杆弹 簧 下 车架 弯 曲 和 弯 扭 组 合 工 况 的 约束 如 表 １所 示 。 传力特点可 以发现 ： 由于扭杆弹簧装于上横臂， 地面 考 虑座椅 和乘客 载荷 ， 虑动 载系数 ２５ 车 架两 种 并考 ．， 垂直反力通过 车轮、 上横臂转变成扭矩传到扭杆 弹 工况载荷和约束分别如图 ３４ 、 所示 。