某電動(dòng)車車架剛強(qiáng)度CAE分析報(bào)告

1、密級(jí):編號(hào):超越三號(hào)電動(dòng)車車架剛強(qiáng)度CAE分析報(bào)告項(xiàng)目名稱：速派奇超越三號(hào)電動(dòng)車設(shè)計(jì)開發(fā)項(xiàng)目代碼:編制：日期：校對(duì)：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：中國汽車工程研究院凱瑞設(shè)計(jì)中心2015年6月一、CAE分析輸入條件13D數(shù)模1其它輸入條件1二、CAE模型說明23、電動(dòng)車架分析工況2模態(tài)分析2車架各分析工況和邊界條件3各工況下應(yīng)力分析44、結(jié)論與建議15一、CAE分析輸入條件3D數(shù)模以中方輸入的3DCATIA模型為依據(jù)，3D模型結(jié)構(gòu)如以下圖1所示。圖1電動(dòng)車架3D模型其它輸入條件其它輸入條件要緊包括電動(dòng)車架BOM表、集中質(zhì)量的質(zhì)心位置及其與車架連接點(diǎn)的位置，車輛前后懸架安裝點(diǎn)位置。車架骨架要緊由Q

2、235和DC01兩種材料組成，左右8字形彎管梁由厚的SPCC組成。中方提供的車架BOM表部份內(nèi)容如下表1所示。表1車架部份零件材料清單零部件名稱編號(hào)材料厚度（mm）備注機(jī)艙左縱梁CY03-5301021-A01Q235車身左縱梁CY03-2801013-A01Q235車身橫梁六CY03-2801019-A01Q235車身中縱梁三CY03-2801024-A01Q235后懸架安裝管CY03-2801025-A01Q235電池框架支撐梁一CY03-2801026-A01Q235后排座椅下蓋板安裝支架CY03-2801042-A01DC01前排右安全帶卷收器支架CY03-2801114-A01DC0

3、1前排電池前下安裝梁CY03-2801077-A01Q235前排座椅支撐板CY03-2801078-A01DC01右八字管CY03-5401028-A01SPCC中方提供的電動(dòng)車要緊零件質(zhì)心位置及重量如下表2所示。表2各零部件質(zhì)心及重量名稱質(zhì)心位置重量（KG）備注電池1X=Y=Z=50電池2X=Y=Z=50電池3X=Y=Z=50電池4X=Y=Z=50電池5X=Y=Z=50前排人體H點(diǎn)（左）X=Y=-270Z=人68,座椅6前排人體H點(diǎn)（右）X=Y=270Z=人68,座椅6后排人體H點(diǎn)（左）X=Y=-215Z=人68,座椅后排人體H點(diǎn)（右）X=Y=215Z=人68,座椅空調(diào)蒸發(fā)箱X=Y=Z=空調(diào)

4、壓縮機(jī)X=Y=Z=儀表板總成X=Y=Z=512二、CAE模型說明考慮到運(yùn)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。成立的模型單元如以下圖2所示。圖2電動(dòng)車架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。3、電動(dòng)車架分析工況對(duì)此款電動(dòng)車架要緊進(jìn)行車架整體模態(tài)分析和強(qiáng)度分析。模態(tài)分析對(duì)車架進(jìn)行模態(tài)分析的目的主若是電動(dòng)車躲開外部路面不平度鼓勵(lì)和蓄電池帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)車架的鼓勵(lì)。電機(jī)一樣鼓勵(lì)

5、較小，車架分析要緊考慮躲開路面鼓勵(lì)，車架前兒階頻率應(yīng)在5Hz以上。將各部件以集中質(zhì)量的形式固定于車架上相應(yīng)位置處，車架為鋼材，密度為X103Kg/m3o車架模態(tài)分析中前四階模態(tài)如以下圖3圖6所示。<,«<»I 2m<o-tC25COj-«必必l-l卜吟。ma1 I4ODI圖3第階模態(tài)士£70石圖 KxtoCOCCCa“4«cy»FJ»J A，3* «Y«m> 丁3然小 (？加。一? 乂飛 <0 i:wre 卜 nc«x) /1.33 / 6 «1E

6、1; 卜3族總rc»»_rw_X!5X®MOh* sy.iv*.刈MSOAqQ MCMB2« 0CHL MofRMntL 1 2*«MIKc ，on»l *r<»0 UOODCD圖4第二階模態(tài)CRB g. K«r>M»>4a<) A，”，2«rc卜k.-2轉(zhuǎn)出 W41 E”快水 ，3>C«M18K2C ，Wtem，氏8“，3旗已煙 M4»1ZM Na>4ttC<0 2”，r x，”.z.jaisoa miAir" f ixH

7、)m.h.X>SK6a c»2 VcHel ltt»<DtHr di A"0WXWC<«»wPmCHptK«rr«H>/>(| An*UB rfcfan 3 痂 1-3S4E 必 *-2U：<0 -2箝哇必 I際橫 一/必-1 »S£*W-a IXtOI-4 KEECE圖5第三階模態(tài)»“7EN MM “IOCS M.TCSK£35創(chuàng)50£6» fnt F Ubajs.rvVXtjlBKK c* MoWfQf warier 1

8、71;W*UJ1K Ftm.1：/V0.OlX£a圖6第四階模態(tài)第一階模態(tài)頻率為，為前排座椅下的框架支撐結(jié)構(gòu)，為平搖振型，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)周圍進(jìn)行穩(wěn)固三角形的桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。車架各分析工況和邊界條件電動(dòng)車常在城市道路上行駛，依據(jù)車輛利用工況和條件，對(duì)電動(dòng)車架進(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（車輛主體結(jié)構(gòu)對(duì)稱，以右后懸空、右前懸空兩種狀態(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。各分析工況和車架約束自由度如下表3所示。表3電動(dòng)車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

9、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YZXYZZXZ右轉(zhuǎn)彎XYZXYZZZ依據(jù)車輛行駛路況和最富速度，參考其余車輛分析情形，各工況下動(dòng)載系數(shù)如下表4所示。表4電動(dòng)車架各工況動(dòng)載系數(shù)約束自由度X向Y向Z向彎曲動(dòng)載00扭轉(zhuǎn)（右后懸空）00扭轉(zhuǎn)（右前懸空）00緊急制動(dòng)0急加速0轉(zhuǎn)彎0各工況下應(yīng)力分析彎曲動(dòng)載工況ConloirOoi£it(ric<Mi(n.Ma>)G岫alS*e<nAdancodA#oi»q2.SCC啦22ctM21.92CC-HJ2j!.SXe-KI2w-9.G01E

10、-H)1/6.anEMiB-3.3XE-H)!L.314S13Ml72.E£GMMd血&Mn=7314E-13次de弼131ContourRotSlr««(voftMisc5,GlobalSyslamAj>&ncedAve»$<)eE2.Eet6*O22.6££G022.24CC4O2一i.%cejpl.GCCE-1.CeKJ2«-9.£Oie-»Ol|-6.4OIEX)11-3.3X6401,7.31*3M3x=2際EMMode650563Min-73UE-1Mode5551

11、圖7彎曲時(shí)車架右邊面應(yīng)力圖8彎曲時(shí)車架左側(cè)而應(yīng)力12hJo result圖10彎曲時(shí)前懸架右邊下擺符處應(yīng)力M3k = 2誠 E* 即依歷0煙 Min = 7.3UE-ll hbde £65131圖9彎曲時(shí)前懸架左側(cè)下擺臂處應(yīng)力rPlolf/onMiseilSystemneedAverageE03E4O22物EMJ2T.-HHflTContourPlot&憐6珀0洶4降M包GlobalSysiemAverageE2330E<Q2.950E包2.240E<QL920EK、1.6>30E<i2l1.260E<g|p-9.6)JtE40lI1-6.401

12、E-»O1I1-3.230E4O1I-7.3HE-13I圖11彎曲時(shí)車架底面左右縱梁應(yīng)力MaK = 3456EM PJwfe 217403Nod&23279S圖12彎曲時(shí)后懸架右邊下擺臂處應(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作使勁工況下，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，致使橫大梁應(yīng)力較大。制動(dòng)工況:CcctourPb!Slrecsfx-crMises,Max)GlobalSyUomAdvancedAveragJ-94KE-MX?'B-3072EtO?-2

13、533E<e21MEI5XE4O?1-7679E401卜38班何-5ODE-13圖14制動(dòng)時(shí)車架右邊面應(yīng)力ContourPlolSlres3(ronMbe5,Mj<)GglSystemAdvancedAverag?E345正40236壬卬22686G句22304EtO2192度和2g-1£3E£2w-115左402/7卬無卬11-3534011-6D0CG-13Ma<-34KNode217-W圖15制動(dòng)時(shí)車架左側(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Min-50：Node3327Ccnloir例olmin*3CTEHJ

14、6JX0E-13Ikdfl 217403 Wn-50X6 必. 332736Ml 3猶氏砍 Hocto 217403 Min-50X6-13 tSg33Z7952 »4E<Q F 1.9探心1 5 球 <0 p-1 15XXQ :7 67% <n 卜3 8代何 -saxc-iGGlrtiWSy 3Mm Ad*afa：«d AniQ9a 3 495E<Q 1-3 0726*02 1-2 639E<QStMS Si Gobd圖18制動(dòng)時(shí)車架底面左右縱梁應(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

15、行布置,經(jīng)受車輛縱向力較弱。 右后懸空工況：CortourPblSlresstvonMises.Mai：)GlobSystemAncedAver«j«-4Of5E4)2J-35&9EO21-3123E4022.677E旬2丁2231E制2LI7B6E412E1336E巾210E6E圖20右后懸空時(shí)左側(cè)面應(yīng)力.« *xm 丁 ;Ma> =40 Nod= 5492 Mm = 1 Q5 No由 117q8923E4J14.461ECcrtourR«Slrrs2(*onMses.Mar)GbbalSystemAdrancodAroragow-4.0

16、15E*CQ弼E3工3.1班雙2.677Em?E2.231E*O2I V心，=4 015E< N0(fe 649224 Me = 1.055E1 Nock 1170917gEHC1.期E雙8.923EW1d.aSIEHU1.O55E-12圖22右后懸空時(shí)左前下擺臂連接處應(yīng)力Ma> - 4 015E 電64g224 Mm = 1 Q5SE Noda 117099CortoixPlcrtStressJronMises.Mai)GbbalSy&einAdvancedAverageEdO15EXT23出虻蟲3123E-O2-2677E4O2«-223lE-O1785EXE

17、i弼Ea.923EX)4461E-O1D55E-1圖23右后懸空時(shí)底面左右縱梁應(yīng)力刖1圖27右前懸空時(shí)左前下擺臂連接處應(yīng)力COM3PlotStre5fi(vcnMisoE,4aw)GlobdSystemAdvancedAveocie-qeiekjz849E-KJ261旺前21367EKJ21就嗎246EW116934E4014623EO12311E*O1了.8043141帕12.日Node6內(nèi)湖Mn=7604E-1Node555164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架連接處和后懸架橫向管梁與電池支架連接處。急加速工況Conto

18、urPlotStre$s(vonMise$,Ma>t)GlobalSystemAdancedAvongo2.647E+£Q2.353E他2053E+021764E+CQ1/70E<Q1.176E-HD23.822E+015.882E+O12.941E+017.329E-14Max=2.647E40ZNodo6E06S8Min=7329314Node556164圖30急加速時(shí)車架左側(cè)面應(yīng)力ContourPlot圖31急加速時(shí)車架右邊面應(yīng)力圖32急加速時(shí)右前下擺臂連接處應(yīng)力Stress/onMises,Max)GlobalSystemAchfaricedAverage-264

19、7E4021-2353E4021-2059E4021.764E402rpl470E-HJ21.176E-HJ2W-8822E-HJ11-5882E4011-2941E4017329三14NoresultMaz=2647E<Node65DB68Min=7.329E-14Node555164圖33急加速時(shí)底而左右縱梁應(yīng)力圖35急加速時(shí)前排座椅支撐框架處應(yīng)力Wkresult前后下擺臂連接處由于應(yīng)力集中，此兩處地址應(yīng)力最大。另外，前排座椅處應(yīng)力較大。右轉(zhuǎn)彎工況ContourPlotStreS$iyonMis99,GlobalSystemAdvancedAveragi-2.G47EH)2I-235

20、3E+O2.1-20美E+O211.754E+O2|-1.470EW2卜.176E+02-88Z2E+O1I1-5.8B2E+D11-2.941E+01L7.329E-14|Max=2.647E位Node593668/Min=7.329E-l4I'Jode5E6164 一 ，i圖36右轉(zhuǎn)彎時(shí)左側(cè)面應(yīng)力圖37右轉(zhuǎn)彎時(shí)右邊向應(yīng)力ConlourPlot3tress(vonMises,Ma)GlobalSystemAdvancedAverageE2.375E4O22556E4O22.236E4O21.917E-H32g-1.597E-H32®-1.27BEW2W-9.5B5E-H31l-6.390EK)1l-3.195E-fO1-6.82QE13Max=2B75EH)2iModeKOEraMin=6B2OE-13jMode555151ComourPlotStressonMises,Ma)GlobalSystemAdvancedAverageE2.375E4O22.556E4O22.236E4O21.917E4O2«-1.597E4O2i-1.278E4O2W-9.