微型电动汽车非承载式车身轻量化研究

• 作 者: 杨静
• 出 处: 湖南大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 车身结构 概念设计 车身承载度 回传波矩阵理论 钢铝一体化结构

目前,世界汽车工业界力推新能源汽车,形成了产业发展新趋势,中国以电动汽车研发为主要目标,正不断加大对相关技术的研发力度。续航能力是制约电动汽车使用性能的关键性能指标,其中电池技术和车身轻量化水平是影响续航能力的主要因素。采用适合于电动汽车市场需求、结构特点、性能要求的车身设计模式和正向开发技术,提高车身轻量化研发水平,对于提升我国电动汽车研发能力和续航性能具有重要意义。基于对电动汽车车身模块化、平台化发展趋势的判断,本文针对某一款采用非承载式车身的微型电动汽车的车身、车架结构进行轻量化设计。为了充分发掘车身材料的承载能力,提高轻量化水平,论文将非承载式电动汽车的整车结构分解为车身与车架,定义了车身承载度概念,研究了车身与车架的连接形式及力传递情况,推导出了车身承载度与各连接点处界面力的函数关系,并将车身承载度作为优化变量引入车身、车架结构的正向概念设计过程中。进一步,建立了包含车身承载度、结构梁单元截面参数的车身正向设计刚度链计算模型,以非承载式电动汽车整车结构质量最轻为设计目标,利用遗传算法得到优化后的车身、车架结构参数,及其对应的车身与车架最佳载荷配比,实现了整车材料的综合最优分配,并利用有限元分析方法验证了该优化结果的合理性。论文进一步研究了钢铝一体化车架轻量化设计部分问题。基于等刚度原理将全钢质车架中的某些梁单元替换为铝合金梁单元,并从替换位置的确定、矩形铝合金薄壁梁单元轻量化特性分析及优化方法的选用三个方面探讨了钢铝一体化车架概念优化设计的流程,验证了该设计流程的合理性,指出了概念设计阶段钢-铝、铝-铝连接及装配工艺研究的重要意义。