华晨纯电动全承载式公交客车的轻量化研究和设计

摘要

近年来随着能源的过渡消耗，能源危机成为社会的热点问题。对于汽车工业而言，节能减排是当下和未来的发展主题。实现节能减排可以分为两个方面，一是采用新能源技术，二是采用轻量化设计。全球汽车工业发展趋势中，轻量化设计已经成为实现安全、节能和环保的必要有效手段，不仅可以提高汽车车身强度和刚度，降低油耗和排放，而且有效提升汽车动力性。同时，中国作为世界汽车产销第一大国，纯电动必将成为汽车新能源的重点研究方向;尤其城市公交客车作为人们日常生活最普遍、使用最频繁的交通工具，耗能偏大和排放超标已经成为城市发展的重要难题，将纯电动能源应用在公交客车上，是目前解决公交客车节能减排问题最有效方法之一。
　　纯电动公交客车广泛应用遇到的最大瓶颈之一是续航里程，高续航里程不仅可以提高公交客车效率而且可以减少电池充放电次数，提高电池寿命，节约客运成本。而轻量化是最有效提高续航里程的方式，对车体结构进行减重，一方面可以利用节约的质量来装配更多的电池，另一方面减轻车体重量本身就可以提高电池效率进而增加续航里程。
　　本文通过对华晨纯电动全承载式公交客车进行轻量化研究和设计，运用大型有限元分析软件Ls-Dyna，对车身进行有限元计算分析，有效地得出车体强度，并根据车体强度分析，对车体部件进行轻量化设计，通过Hyperworks中Optistruct模块，研究全承载式车体底盘中的各部分梁厚度对整体车强度和刚度的灵敏度，通过总结全部梁厚度的灵敏度分析结果，重新分配各部分梁厚度，保证底盘重量减轻的同时，其强度和刚度不低于原始设计。
　　本文研究证明华晨纯电动全承载式公交客车，通过轻量化研究，重新分配厚度的底盘，减重201公斤，且安全性高于原始设计，同时续航里程有效提高30-50公里。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 全承载式客车的研究现状

1．4 论文主要研究内容及目标

1．5 本章小结

2 华晨纯电动全承载式公交客车总体布置

2．1 车身的总布置设计

2．2 整车布置形式

2．3 车身主要轮廓参数

2．4 本章小结

3 整车骨架有限元建模

3．1 整体有限元分析思路

3．2 前处理软件Hypermesh以及有限元分析软件LS-DYNA的简要介绍

3．2．1 Hypermesh简介

3．2．2 Ls-Dyna大型非线性有限元软件简介

3．3 几何模型导入及几何清理

3．4 有限元网格划分

3．5 结构部件连接设置

3．6 材料属性

3．7 最终纯电动全承载式公交客车有限元模型

3．8 本章小结

4 原始纯电动全承载式公交客车的整车骨架模态分析

4．1 结构模态计算分析技术

4．2 整车骨架的模态分析

4．2．1 前处理设置

4．2．2 模态计算结果及分析

4．3 本章小结

5 华晨纯电动全承载式公交客车原始设计的强度分析

5．1 边界条件及载荷施加

5．2 满载弯曲工况有限元分析

5．3 满载扭转工况有限元分析

5．4 满载极限转弯工况有限元分析

5．5 满载紧急制动工况有限元分析

5．6 本章小结

6 轻量化优化设计及分析

6．1 全承载式整车骨架轻量化技术

6．1．1 轻量化技术路线

6．1．2 Hyperworks-Optistruct模块简要介绍

6．2 全承载式底盘结构灵敏度分析

6．3 全承载式整车骨架轻量化设计

6．4 轻量化设计与原始设计的强度分析结果对比

6．4．1 满载弯曲工况

6．4．2 满载极限扭转工况

6．4．3 满载紧急转弯工况

6．4．4 满载紧急制动工况

6．5 本章小结

结论

参考文献

致谢