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18m电动铰接客车有限元分析及轻量化设计
| 论文题名： | 18m电动铰接客车有限元分析及轻量化设计 |
| 关键词： | 电动铰接客车;整车骨架结构;有限元分析;轻量化设计 |
| 摘要： | 结构轻量化可使汽车排放降低、油耗减少、续航时间和里程增加、操控性和安全性提高等，是新能源汽车重点发展方向之一，对我国实现能源安全、“碳达标”、“碳中和”等具有重大现实意义。本文以一款18米纯电动铰接客车作为研究对象，进行整车有限元分析及轻量化设计。 首先，将铰接客车几何模型导入有限元软件并建立有限元模型，通过仿真计算得出整车骨架在四种典型工况下的刚、强度以及固有频率和振型，分析得知整车性能满足设计要求，并且有很大的轻量化空间;同时根据几种类型试验结果与仿真值对比，验证了有限元分析方法的可行性，为后续轻量化任务奠定基础。 其次，结合有限元分析结果，采用尺寸优化的方法进行整车骨架轻量化设计。由于本文模型庞大，选取了部分零件，通过改变零件厚度，对电动铰接客车原有结构进行调整。结合仿真优化结果，继续采用人工干预的方法对零件厚度进行规整，反复计算研究后选取最佳优化方案，最终方案下整车骨架质量比原骨架减轻了0.6t，减重率大约为13.1％。 再次，采用更换材料的方法进行整车骨架轻量化设计。选用6061铝和Q345两种材料，设计了三种方案分别进行更换，结果显示:车身换为Q345后，整车骨架减轻了0.27t，减重率约为5.89％;车身换为6061铝后，整车骨架质量比原骨架减轻了1.77t，减重率约为38.65％;而整车骨架均换为6061铝时，质量减少了2.84t，减重率约为62％。 最后，将两种轻量化方法结果进行比较。结果表明:基于尺寸优化的整车骨架轻量化设计方案中，在保证整车性能基本符合设计要求的前提下，获得了一定的轻量化效果;基于材料的整车骨架轻量化设计方案中，车身换为Q345时整车性能最好，但轻量化效果一般;而换为6061铝时轻量化效果十分明显，但对比原骨架刚度性能降低，抗变形能力有所下降，其中整车均换为6061铝时，固有频率与路面激励频率有重合的可能，需针对薄弱部位进行进一步优化。 综上所述，本文所提出的两种轻量化设计方法均是合理、有效的，但实际生产过程中需结合制造难度及材料成本等因素，进一步改善优化。本文的研究对于纯电动汽车增加续航里程、改善动力性能、提高能源利用率具有重要意义，同时也能够为企业设计产品提供可行的参考方案，降低产品设计成本，提高企业设计效率。 |
| 作者： | 张歆伊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑再象;陈军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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