直驱式电动汽车副车架设计与优化(附件)【字数：9844】
摘 要本课题主要研究电动直驱式汽车的副车架，通过设计全新的副车架来替代传统的电动汽车副车架。在信息时代的今天，汽车结构设计已经成熟的计算机技术相结合，计算机辅助设计以及计算机辅助制造技术应用也非常的广泛，本课题中应用到UG进行实体建模以及结构参数的确定，获得不同的设计方案，通过比较分析选择最优的设计方案。通过对铝制汽车副车架进行结构优化分析、静态载荷分析，不经验证了铝制副车架能够满足基本的使用条件，而且对今后电动汽车副车架的改进设计提供了比较合理的结构数据，为设计人员提供了结构方面的参考，具有一定的参考意义。
目 录
第一章 绪论 1
1.1副车架概述 1
1.1.1副车架发展与应用 1
1.1.2副车架的结构与作用 1
1.1.3副车架优缺点对比 2
1.2研究背景 3
1.3 研究现状 3
1.3.1有限元分析现状 3
1.3.2汽车副车架研究现状 3
1.4研究目的 4
1.5研究的步骤 4
第二章 副车架建模设计 6
2.1副车架总体尺寸确定 6
2.1.1根据车体结构确定副车架大体尺寸 6
2.1.2选择副车架的形式 8
2.1.3电动汽车电池仓位置确定 8
2.2副车架模型构建过程 9
第三章 副车架有限元分析 12
3.1引言 12
3.2建立有限元模型的基本步骤 12
第四章 副车架结构优化 16
4.1副车架结构优化 16
4.2本章小结 18
第五章 结论与展望 19
5.1结论 19
5.2研究展望 19
参考文献 20
致 谢 21
附录A 22
第一章 绪论
1.1副车架概述
1.1.1副车架发展与应用
众所周知操控与舒适是一对永恒矛盾体,在过去这两个矛盾体是相互制约的,也就是说你只能在操控或者舒适方面选择其一。随着科技水平的进步以及制造工业的发展,汽车工程 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
师开始使用电磁减震、空气悬架等高级配置尽可能将操控与舒适这两个性能调校至一个较平衡的状态。但由于制造成本的限制,这些配置只会出现在一些高档车上面。空气悬挂比较贵，奔驰车上的一套空气悬挂总成就可以买一辆A0级的小轿车。就在这种背景下,副车架的概念开始引入。
1.1.2副车架的结构与作用
/
图11 副车架示意图
副车架可以比作为前后车桥的骨架,是前后车桥的重要组成部分。我们知道,传统的没有副车架的承载式车身,其悬挂系统是直接与车身的钢板相连接的。因此前后车桥的悬挂摇臂机构都为散件,不是总成。如图11所示，在副车架诞生之后,汽车的前后悬挂可以先组装在副车架上,构成一个悬挂总成,然后再将这个总成一同安装到车身上[1]。副架的作用是阻隔噪声和振动,减少振动和噪音直接进入车厢,所以副车架一般是使用在豪华轿车和一些越野车上面的，副车架实物图如图12所示。所以大多出现在豪华的轿车和一些越野车上[2]。
/
图12 副车架实物图
副车架的主要作用：
1.作为悬架、动力总成等车身部件的载体。
2.减少发动机、悬架运动时的振动。
3.将散件总成化,提高悬架的通用性,降低车企的研发成本。
如图表11我们可以从中看出汽车振动的传递路线。
表11 副车架减小震动的传递路径
振动传递级别
削弱振动的媒介
削减效果
1
轮胎胎面变形
吸收大量高频振动
2
轮胎的整体变形
吸收剩余高频振动
3
橡胶垫
减小悬挂系统的冲击
4
减振器
减小沟坎引起的长波振动
5
副车架
吸收剩余的一些振动
在前几级振动防振等级中,第五级的振动削减非常重要,能够提升整车的舒适性。合理的调试汽车的副车架能够使得细微的振动减弱使得驾驶员难以感受到。车架的调试如同汽车悬架的调试一样,如果汽车的副车架过软,在汽车运行过程中振动反馈比较小,虽然能够隔绝较大一部分的振动,但是,副车架过软会降低汽车的稳定性[3]。因此设计师在设计副车架的时候会综合考虑多方面的因素来调节副车架的软硬度,以最好的发挥副车架优点。
1.1.3副车架优缺点对比
汽车副车架虽然应用广泛,但它并不完美,他对整车的性能并没有很大的提升。但是副车架实现了汽车装配的模块化,模块化能够大大提升生产装配的效率,减少生产成本,但是汽车副车架的使用会导致汽车结构的复杂化,加重汽车的总质量。汽车副车架的材料有很多种,例如：钢、铝合金、镁铝合金、碳纤维,铝合与镁铝合金的广泛使用使得汽车的副车架质量大大减轻,但是生产成本也会因此增加。副车架优缺点对比如表12所示。
表12 副车架优缺点
优缺点
表现内容
优点
总成式结构,安装快捷方便,能够降低安装成本。
能够隔绝路面的振动反馈使得汽车的舒适性增加。
副车架能够有很好的结构刚度又能很好的吸能。
缺点
副车架比较庞大,增加了车身重量,增加了生产成本。
行车稳定性减弱,特别是现在路况比较差的公路上,赛车上很少使用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1副车架概述 1
1.1.1副车架发展与应用 1
1.1.2副车架的结构与作用 1
1.1.3副车架优缺点对比 2
1.2研究背景 3
1.3 研究现状 3
1.3.1有限元分析现状 3
1.3.2汽车副车架研究现状 3
1.4研究目的 4
1.5研究的步骤 4
第二章 副车架建模设计 6
2.1副车架总体尺寸确定 6
2.1.1根据车体结构确定副车架大体尺寸 6
2.1.2选择副车架的形式 8
2.1.3电动汽车电池仓位置确定 8
2.2副车架模型构建过程 9
第三章 副车架有限元分析 12
3.1引言 12
3.2建立有限元模型的基本步骤 12
第四章 副车架结构优化 16
4.1副车架结构优化 16
4.2本章小结 18
第五章 结论与展望 19
5.1结论 19
5.2研究展望 19
参考文献 20
致 谢 21
附录A 22
第一章 绪论
1.1副车架概述
1.1.1副车架发展与应用
众所周知操控与舒适是一对永恒矛盾体,在过去这两个矛盾体是相互制约的,也就是说你只能在操控或者舒适方面选择其一。随着科技水平的进步以及制造工业的发展,汽车工程 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
师开始使用电磁减震、空气悬架等高级配置尽可能将操控与舒适这两个性能调校至一个较平衡的状态。但由于制造成本的限制,这些配置只会出现在一些高档车上面。空气悬挂比较贵，奔驰车上的一套空气悬挂总成就可以买一辆A0级的小轿车。就在这种背景下,副车架的概念开始引入。
1.1.2副车架的结构与作用
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图11 副车架示意图
副车架可以比作为前后车桥的骨架,是前后车桥的重要组成部分。我们知道,传统的没有副车架的承载式车身,其悬挂系统是直接与车身的钢板相连接的。因此前后车桥的悬挂摇臂机构都为散件,不是总成。如图11所示，在副车架诞生之后,汽车的前后悬挂可以先组装在副车架上,构成一个悬挂总成,然后再将这个总成一同安装到车身上[1]。副架的作用是阻隔噪声和振动,减少振动和噪音直接进入车厢,所以副车架一般是使用在豪华轿车和一些越野车上面的，副车架实物图如图12所示。所以大多出现在豪华的轿车和一些越野车上[2]。
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图12 副车架实物图
副车架的主要作用：
1.作为悬架、动力总成等车身部件的载体。
2.减少发动机、悬架运动时的振动。
3.将散件总成化,提高悬架的通用性,降低车企的研发成本。
如图表11我们可以从中看出汽车振动的传递路线。
表11 副车架减小震动的传递路径
振动传递级别
削弱振动的媒介
削减效果
1
轮胎胎面变形
吸收大量高频振动
2
轮胎的整体变形
吸收剩余高频振动
3
橡胶垫
减小悬挂系统的冲击
4
减振器
减小沟坎引起的长波振动
5
副车架
吸收剩余的一些振动
在前几级振动防振等级中,第五级的振动削减非常重要,能够提升整车的舒适性。合理的调试汽车的副车架能够使得细微的振动减弱使得驾驶员难以感受到。车架的调试如同汽车悬架的调试一样,如果汽车的副车架过软,在汽车运行过程中振动反馈比较小,虽然能够隔绝较大一部分的振动,但是,副车架过软会降低汽车的稳定性[3]。因此设计师在设计副车架的时候会综合考虑多方面的因素来调节副车架的软硬度,以最好的发挥副车架优点。
1.1.3副车架优缺点对比
汽车副车架虽然应用广泛,但它并不完美,他对整车的性能并没有很大的提升。但是副车架实现了汽车装配的模块化,模块化能够大大提升生产装配的效率,减少生产成本,但是汽车副车架的使用会导致汽车结构的复杂化,加重汽车的总质量。汽车副车架的材料有很多种,例如：钢、铝合金、镁铝合金、碳纤维,铝合与镁铝合金的广泛使用使得汽车的副车架质量大大减轻,但是生产成本也会因此增加。副车架优缺点对比如表12所示。
表12 副车架优缺点
优缺点
表现内容
优点
总成式结构,安装快捷方便,能够降低安装成本。
能够隔绝路面的振动反馈使得汽车的舒适性增加。
副车架能够有很好的结构刚度又能很好的吸能。
缺点
副车架比较庞大,增加了车身重量,增加了生产成本。
行车稳定性减弱,特别是现在路况比较差的公路上,赛车上很少使用。
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