某電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度CAE分析報(bào)告 _V1_150609

1、密級(jí): 編號(hào)： 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架 剛強(qiáng)度剛強(qiáng)度 CAECAE 分析報(bào)告分析報(bào)告 項(xiàng)目名稱(chēng)：項(xiàng)目名稱(chēng)：速派奇超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) 項(xiàng)目代碼：項(xiàng)目代碼： . 編制： 日期： _ 校對(duì)： 日期： _ 審核： 日期： _ 批準(zhǔn)： 日期： _ 中國(guó)汽車(chē)工程研究院 凱瑞設(shè)計(jì)中心 2015 年 6 月 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 I 目 錄 1、CAE 分析輸入條件.1 1.1 3D 數(shù)模.1 1.2 其它輸入條件 .1 2、CAE 模型說(shuō)明.2 3、電動(dòng)車(chē)架分析工況.2 3.1 模態(tài)分析.2 3.2 車(chē)架各分析工況和邊界條件 .3 3.3 各工況下應(yīng)力分析 .4 4

2、、結(jié)論與建議.15 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 1 1、CAE 分析輸入條件分析輸入條件 1.1 3D 數(shù)模數(shù)模 以甲方輸入的 3D CATIA 模型為依據(jù)，3D 模型結(jié)構(gòu)如下圖 1 所示。 圖 1 電動(dòng)車(chē)架 3D 模型 1.2 其它輸入條件其它輸入條件 其它輸入條件主要包括電動(dòng)車(chē)架 BOM 表、集中質(zhì)量的質(zhì)心位置及其與車(chē)架連接點(diǎn)的 位置，車(chē)輛前后懸架安裝點(diǎn)位置。 車(chē)架骨架主要由 Q235 和 DC01 兩種材料構(gòu)成，左右 8 字形彎管梁由 2.5mm 厚的 SPCC 構(gòu)成。甲方提供的車(chē)架 BOM 表部分內(nèi)容如下表 1 所示。 表 1 車(chē)架部分零件材料清單 零部件名稱(chēng)編號(hào)材料厚

3、度（mm）備注 機(jī)艙左縱梁一CY03-5301021-A01Q2352.0 車(chē)身左縱梁CY03-2801013-A01Q2352.0 車(chē)身橫梁六CY03-2801019-A01Q2352.0 車(chē)身中縱梁三CY03-2801024-A01Q2352.0 后懸架安裝管CY03-2801025-A01Q2352.0 電池框架支撐梁一CY03-2801026-A01Q2352.0 后排座椅下蓋板安裝支架CY03-2801042-A01DC012.0 前排右安全帶卷收器支架CY03-2801114-A01DC012.0 前排電池前下安裝梁CY03-2801077-A01Q2352.0 前排座椅支撐板CY

4、03-2801078-A01DC012.0 右八字管CY03-5401028-A01SPCC2.0 甲方提供的電動(dòng)車(chē)主要零件質(zhì)心位置及重量如下表 2 所示。 表 2 各零部件質(zhì)心及重量 名稱(chēng)質(zhì)心位置重量（KG）備注 電池 1X=-561.519 Y=-244.744 Z=98.74650 電池 2X=-561.519 Y=244.744 Z=98.74650 電池 3X=-385.93 Y=-244.744 Z=98.74650 電池 4X=-385.93 Y=244.744 Z=98.74650 電池 5X=219.07 Y=0.256 Z=126.24650 前排人體 H 點(diǎn)（左）X=-4

5、39.696 Y=-270 Z=420.813 人 68，座椅 6 前排人體 H 點(diǎn)（右）X=-439.696 Y=270 Z=420.813人 68，座椅 6 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 2 后排人體 H 點(diǎn)（左）X=349.826 Y=-215 Z=438.397 人 68，座椅 8.5 后排人體 H 點(diǎn)（右）X=349.826 Y=215 Z=438.397 人 68，座椅 8.5 空調(diào)蒸發(fā)箱X=-1398.885 Y=44.855 Z=465.251 5.0 空調(diào)壓縮機(jī)X=-1444.197 Y=123.235 Z=51.521 6.0 儀表板總成X=-1040.3 Y

6、=-8.2 Z=5125.5 2、CAE 模型說(shuō)明模型說(shuō)明 考慮到計(jì)算機(jī)資源、模態(tài)和強(qiáng)度分析要求，模型中除后面電池 5 支架中螺桿為實(shí)體單 元外，其余均為 2D 平面單元。實(shí)體為六面體單元，平面單元以四邊形單元為主，僅有少 量的三角形單元。模型中絕大多數(shù)單元大小以 6mm 為準(zhǔn)進(jìn)行劃分。建立的模型單元如下 圖所示。 圖 2電動(dòng)車(chē)架 FEM 模型 模型中總單元數(shù) 345539，節(jié)點(diǎn)數(shù) 358158。三角形單元數(shù) 5801，三角形單元占總數(shù) 為 1.7%。 3、電動(dòng)車(chē)架分析工況、電動(dòng)車(chē)架分析工況 對(duì)此款電動(dòng)車(chē)架主要進(jìn)行車(chē)架整體模態(tài)分析和強(qiáng)度分析。 3.1 模態(tài)分析模態(tài)分析 對(duì)車(chē)架進(jìn)行模態(tài)分析的目的

7、主要是電動(dòng)車(chē)避開(kāi)外部路面不平度激勵(lì)和蓄電池帶動(dòng)電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)車(chē)架的激勵(lì)。電機(jī)一般激勵(lì)較小，車(chē)架分析主要考慮避開(kāi)路面激勵(lì)，車(chē)架前幾階頻 率應(yīng)在 5Hz 以上。 將各部件以集中質(zhì)量的形式固定于車(chē)架上相應(yīng)位置處，車(chē)架為鋼材，密度為 7.85103Kg/m3。車(chē)架模態(tài)分析中前四階模態(tài)如下圖 3圖 6 所示。 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 3 圖 3 第一階模態(tài) 圖 4 第二階模態(tài) 圖 5 第三階模態(tài) 圖 6 第四階模態(tài) 第一階模態(tài)頻率為 5.8Hz，為前排座椅下的框架支撐結(jié)構(gòu)，為平揺振型，頻率與限制 范圍較接近。為了提高第一階模態(tài)頻率及改善振型，建議在前排座椅下的框架支撐結(jié)構(gòu)四 周進(jìn)行穩(wěn)定

8、三角形的桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3.2 車(chē)架各分析工況和邊界條件車(chē)架各分析工況和邊界條件 電動(dòng)車(chē)常在城市道路上行駛，依據(jù)車(chē)輛使用工況和條件，對(duì)電動(dòng)車(chē)架進(jìn)行如下 CAE 分析：模態(tài)分析、彎曲強(qiáng)度分析、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度分析（車(chē)輛主體結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，以右后懸空、右前 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 4 懸空兩種狀態(tài)進(jìn)行）、緊急制動(dòng)工況強(qiáng)度分析、右轉(zhuǎn)彎強(qiáng)度分析。各分析工況和車(chē)架約束 自由度如下表 3 所示。 表 3電動(dòng)車(chē)架分析工況和約束自由度 約束自由度左前輪左后輪右前輪右后輪 彎曲動(dòng)載XYZYZXZZ 扭轉(zhuǎn)（右后懸空）XYZYZXZ懸空 扭轉(zhuǎn)（右前懸空）YZXYZ懸空XZ 緊急制動(dòng)XYZYZXZZ 急加速YZ

9、XYZZXZ 右轉(zhuǎn)彎XYZXYZZZ 依據(jù)車(chē)輛行駛路況和最高速度，參考其余車(chē)輛分析情況，各工況下動(dòng)載系數(shù)如下表 4 所示。 表 4電動(dòng)車(chē)架各工況動(dòng)載系數(shù) 約束自由度X 向Y 向Z 向 彎曲動(dòng)載002.0g 扭轉(zhuǎn)（右后懸空）001.3g 扭轉(zhuǎn)（右前懸空）001.3g 緊急制動(dòng)1.001.0g 急加速-0.6g01.0g 轉(zhuǎn)彎00.6g1.0g 3.3 各工況下應(yīng)力分析各工況下應(yīng)力分析 3.3.1 彎曲動(dòng)載工況 圖 7 彎曲時(shí)車(chē)架右側(cè)面應(yīng)力 圖 8 彎曲時(shí)車(chē)架左側(cè)面應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 5 圖 9 彎曲時(shí)前懸架左側(cè)下擺臂處應(yīng)力 圖 10 彎曲時(shí)前懸架右側(cè)下擺臂處應(yīng)力 圖

10、 11 彎曲時(shí)車(chē)架底面左右縱梁應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 6 圖 12 彎曲時(shí)后懸架右側(cè)下擺臂處應(yīng)力 圖 13 彎曲時(shí)后排座椅支撐框架處應(yīng)力 從圖 7圖 13 看，彎曲 2g 作用力工況下，前懸架下擺臂后支座連接處應(yīng)力集中較大。 另外，后排座椅后安裝連接的橫向大梁，重力作用下變形較多，人和電池向下壓迫懸架橫 大梁，導(dǎo)致橫大梁應(yīng)力較大。 3.3.2 制動(dòng)工況： 圖 14 制動(dòng)時(shí)車(chē)架右側(cè)面應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 7 圖 15 制動(dòng)時(shí)車(chē)架左側(cè)面應(yīng)力 圖 16 制動(dòng)時(shí)前懸架左下擺臂處應(yīng)力 圖 17 制動(dòng)時(shí)前排座椅直支撐框架處應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度

11、 CAE 分析報(bào)告 8 圖 18 制動(dòng)時(shí)車(chē)架底面左右縱梁應(yīng)力 圖 19 制動(dòng)時(shí)后懸架支撐處應(yīng)力 此種工況下，應(yīng)力較大在前排座椅下連接的支撐框架結(jié)構(gòu)，8 根支撐管為平行布置， 承受車(chē)輛縱向力較弱。 3.3.3 右后懸空工況： 圖 20 右后懸空時(shí)左側(cè)面應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 9 圖 21 右后懸空時(shí)右側(cè)面應(yīng)力 圖 22 右后懸空時(shí)左前下擺臂連接處應(yīng)力 圖 23 右后懸空時(shí)底面左右縱梁應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 10 圖 24 右后懸空時(shí)左后下擺臂連接處應(yīng)力 后懸架連接支座與車(chē)架橫向管梁連接處應(yīng)力最大。 3.2.4 右前懸空工況 圖 25 右前懸空時(shí)

12、右側(cè)面應(yīng)力 圖 26 右前懸空時(shí)右側(cè)面應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 11 圖 27 右前懸空時(shí)左前下擺臂連接處應(yīng)力 圖 28 右前懸空時(shí)底面左右縱梁應(yīng)力 圖 29 右前懸空時(shí)右后懸下擺臂連接處應(yīng)力 此工況下應(yīng)力最大處為前擺臂與車(chē)架連接處和后懸架橫向管梁與電池支架連接處。 3.2.5 急加速工況 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 12 圖 30 急加速時(shí)車(chē)架左側(cè)面應(yīng)力 圖 31 急加速時(shí)車(chē)架右側(cè)面應(yīng)力 圖 32 急加速時(shí)右前下擺臂連接處應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 13 圖 33 急加速時(shí)底面左右縱梁應(yīng)力 圖 34 急加速時(shí)右后懸架下擺臂連接處應(yīng)

13、力 圖 35 急加速時(shí)前排座椅支撐框架處應(yīng)力 前后下擺臂連接處由于應(yīng)力集中，此兩處地方應(yīng)力最大。另外，前排座椅處應(yīng)力較大。 3.2.6 右轉(zhuǎn)彎工況 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 14 圖 36 右轉(zhuǎn)彎時(shí)左側(cè)面應(yīng)力 圖 37 右轉(zhuǎn)彎時(shí)右側(cè)面應(yīng)力 圖 38 右轉(zhuǎn)彎時(shí)底面左右縱梁應(yīng)力 超越三號(hào)電動(dòng)車(chē)車(chē)架剛強(qiáng)度 CAE 分析報(bào)告 15 圖 39 右轉(zhuǎn)彎時(shí)右前下擺臂連接處應(yīng)力 圖 40 右轉(zhuǎn)彎時(shí)右后下擺臂連接處應(yīng)力 車(chē)輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)，從應(yīng)力看，與前幾個(gè)工況的現(xiàn)象幾乎相同，主要在前后懸架下擺連接 處應(yīng)力最大，其次是前后排座椅框架支撐處。 4 、結(jié)論與建議結(jié)論與建議 通過(guò)上述車(chē)架整體模態(tài)分析和幾個(gè)工況的強(qiáng)度分析，得出如下結(jié)論： 1）前排座椅模態(tài)頻率稍低，頻率為 5.8Hz，主要為平搖振型； 2）在多個(gè)工況下，前后懸架下擺臂支座連接處有應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力較大； 3）制動(dòng)工況下，前排座椅支