微型電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

底盤作為微型電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件，可以承受大部分載荷，固定和連接大部分零部件。在汽車底盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，底盤要有足夠的剛度和強(qiáng)度，底盤結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特性要合理。為了優(yōu)化底盤結(jié)構(gòu)，對(duì)微型電動(dòng)汽車的底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并根據(jù)幾種不同工況的靜態(tài)力學(xué)分析給出了優(yōu)化對(duì)策。

底盤在整個(gè)微型電動(dòng)汽車的建造和運(yùn)行中起著重要的作用，直接關(guān)系到電動(dòng)汽車的行駛安全性、舒適性和可靠性。由于車輛會(huì)面臨各種工況，不同的工況會(huì)給底盤結(jié)構(gòu)帶來不同程度的應(yīng)力，導(dǎo)致底盤結(jié)構(gòu)彎曲，降低車輛的安全性能，因此需要通過分析來優(yōu)化底盤結(jié)構(gòu)。

微型電動(dòng)汽車底盤的結(jié)構(gòu)分析

1.底盤結(jié)構(gòu)分析

微型電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)主要由主底盤和副底盤組成，為長(zhǎng)245cm、寬128cm的側(cè)梁結(jié)構(gòu)。主底盤兩側(cè)由長(zhǎng)、短縱梁和橫梁組成，分別有兩個(gè)長(zhǎng)、短縱梁和幾個(gè)橫梁，副底盤由四個(gè)橫梁和兩個(gè)縱梁組成。主底盤和副底盤由標(biāo)準(zhǔn)矩形鋼管制成。這種底盤結(jié)構(gòu)可以最大限度地利用底盤空間，具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度大、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。不僅方便了各種零件的安裝，也使各種零件在底盤空間的布局更好，為以后底盤結(jié)構(gòu)的修改和優(yōu)化提供了方便。微型電動(dòng)汽車底盤的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括載重量、最大行駛速度、最大爬坡能力、輸出功率等。

2.有限元模型的建立

在分析了微型電動(dòng)汽車的底盤結(jié)構(gòu)后，需要建立有限元模型進(jìn)行有限元分析。利用ANSYS軟件對(duì)底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模。其實(shí)ANSYS軟件可以識(shí)別兩種模型：幾何模型和有限元模型。幾何建模有兩種方法：實(shí)體建模和直接結(jié)構(gòu)建模。但幾何建模不適合工作量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的底盤結(jié)構(gòu)，可能導(dǎo)致計(jì)算不準(zhǔn)確、精度低。——有限元模型作為一種特殊的數(shù)學(xué)模型，可以避免上述問題，因此本文決定建立電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)的有限元模型。

有限元模型由節(jié)點(diǎn)和連接節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)組成。在ANSYS軟件中，底盤結(jié)構(gòu)的有限元模型可以通過兩種方式建立，一種是直接在軟件中繪制圖形，另一種是通過其他繪圖軟件建立模型，然后將模型導(dǎo)入ANSYS軟件，轉(zhuǎn)換成軟件可識(shí)別的有限元模型。用ANSYS軟件對(duì)底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模，與其他軟件相比，在網(wǎng)格處理和設(shè)置上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以更早地將模型分解成所需的有限元模型，即借助軟件之間的接口將模型的相應(yīng)屬性輸入ANSYS軟件，從而實(shí)現(xiàn)模型的分析計(jì)算。

微型電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)化1。不同工況下的靜態(tài)力學(xué)分析。在緊急制動(dòng)的情況下，很容易造成底盤與懸架連接處出現(xiàn)裂紋。有必要對(duì)這種工況下底盤結(jié)構(gòu)的慣性力和反向縱向載荷進(jìn)行分析計(jì)算。底盤結(jié)構(gòu)施加縱向加速度，制動(dòng)距離設(shè)定為8m，起步速度為50m/s，計(jì)算制動(dòng)減速度為9.5m/s，假設(shè)能達(dá)到這么大的減速度，緊急制動(dòng)時(shí)車輛的動(dòng)載荷系數(shù)為1.5。結(jié)果表明，由于縱向加速度的作用，底盤結(jié)構(gòu)的前部會(huì)前傾，但幅度不大，而底盤結(jié)構(gòu)的后部由于集中載荷的作用會(huì)產(chǎn)生較大的變形。

在轉(zhuǎn)彎的情況下，車身會(huì)傾斜

根據(jù)上述兩種工況下汽車底盤結(jié)構(gòu)的靜態(tài)力學(xué)分析計(jì)算結(jié)果，對(duì)底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。針對(duì)底盤結(jié)構(gòu)前端容易前傾變形的問題，應(yīng)在基礎(chǔ)現(xiàn)有橫梁旁增設(shè)附加橫梁，分散結(jié)構(gòu)前端承受的重量和荷載，減少應(yīng)力和變形。鑒于底盤結(jié)構(gòu)中間兩根縱梁變形較大，應(yīng)在中間增加一根橫梁，分擔(dān)縱梁所承受的載荷。為了減輕汽車本身的總重量，在滿足受力要求的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小主梁的尺寸。鑒于只有一個(gè)支撐點(diǎn)的底支架和懸架吊耳在正常工況下承受的應(yīng)力最大，應(yīng)在支架兩側(cè)焊接加強(qiáng)筋連接支架和吊耳，以增大受力面積，轉(zhuǎn)移應(yīng)力分布，減少應(yīng)力對(duì)底盤結(jié)構(gòu)的影響。考慮到底盤結(jié)構(gòu)后部的變形，應(yīng)在具有減振功能的連接處增加兩條加強(qiáng)筋。一方面可以加強(qiáng)關(guān)節(jié)的支撐；另一方面，底盤的后半部分也可以固定，以減少工作狀態(tài)下應(yīng)力對(duì)后半部分變形的影響。

摘要

微型電動(dòng)汽車在實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)遇到各種工況，對(duì)底盤結(jié)構(gòu)造成不同的載荷和問題。基于模型建立和工況力學(xué)計(jì)算分析，微型電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)選擇剛度和強(qiáng)度高的材料，并根據(jù)不同工況下底盤結(jié)構(gòu)的受力情況合理布置各部件，以減少應(yīng)力對(duì)汽車底盤結(jié)構(gòu)的影響。