基于ANSYS Workbench的电动城市客车车架轻量化研究

摘要

LCK6105PHENV型系列电动城市客车具有节能、环保、降噪和驾乘舒适等优点，是城市公交用户首选的理想车型。目前由于车载动力电池关键技术的限制，电池容量的增加，意味着电动客车整车重量亦会增加，因此，为增加电动客车的续驶里程，实现电动客车车身结构轻量化，是电动客车设计研发的重要任务。车架作为承载电动客车各大总成的核心部件，其轻量化已成为如今电动车领域研究的重要课题。
　　本文以有限元分析理论和优化设计理论为基础，对该款电动城市客车进行了轻量化研究，基于ANSYS Workbench14.0，利用结构静力学分析理论，结合应用钢板弹簧三自由度等效处理方法，对电动客车车架进行了静力学有限元分析研究，对6种典型工况（包括满载弯曲工况、车轮悬空工况、加速工况、越障工况、制动工况和转弯工况）下边界条件的处理、结果云图进行了分析，同时对电动客车前后板簧进行了非线性分析，求得其刚度值。然后，就车架的动态特性进行了研究，利用模态分析理论，求得电动客车车架结构的固有频率和振型，并与外界干扰频率进行了分析对比，仿真结果表明，车架不会发生共振，车架还有进一步优化、改进的空间。最后，利用拓扑优化设计理论，建立了车架的优化模型，对车架进行了拓扑优化设计，车架质量与原来相比减轻了5.8％，利用静力学分析理论对改进后的车架进行了理论验证，并与原车架进行了对比分析。

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第一章 绪论

1. 1 研究背景及意义

1. 2 国内外研究现状

1. 3 研究内容

1. 4 本章小结

第二章 车架静力学分析

2.1 CAE及有限元法简介

2.2 ANSYS Workbench简介

2. 3 电动城市客车整车参数

2. 4 车架有限元模型的建立

2. 5 电动城市客车车架钢板弹簧有限元分析

2. 6 边界条件处理

2. 7 车架静力学分析

2. 8 本章小结

第三章 车架模态分析

3. 1 模态分析理论

3. 2 车架固有频率和模态的求解

3. 3 结果分析与评价

3. 4 本章小结

第四章 电动城市客车车架轻量化设计

4. 1 拓扑优化设计理论

4. 2 车架结构拓扑优化设计

4. 3 车架结构改进与验证

4. 4 结果分析与评价

4. 5 本章小结

第五章 结论与展望

5. 1 结论

5. 2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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