低速電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)

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，固定和連接大部分部件。汽車底盤結(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，給出了底盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對策。底盤結(jié)構(gòu)在整個(gè)微型電動(dòng)汽車的構(gòu)造和行駛中起著至關(guān)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。由于汽車會面臨各種工況，不同的工況會給底盤結(jié)構(gòu)帶來不同程度的應(yīng)力，導(dǎo)致底盤結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲，降低汽車的安全性能，因此有必要通過對底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對其進(jìn)行優(yōu)化。

微型電動(dòng)車底盤結(jié)構(gòu)分析

1.底盤結(jié)構(gòu)分析

微型電動(dòng)車的底盤結(jié)構(gòu)主要由主底盤和副底盤兩部分組成，為邊梁結(jié)構(gòu)，長245cm，寬128cm。主底盤兩側(cè)由長、短縱梁和橫梁組成，有兩個(gè)長、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。主底盤和副底盤均采用標(biāo)準(zhǔn)矩形管鋼。這種底盤結(jié)構(gòu)可以最大限度地利用底盤空，具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單方便、剛性高、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。，既方便了各種部件的安裝，又能使各種部件更好地布置在機(jī)箱空上，為以后機(jī)箱結(jié)構(gòu)的修改和優(yōu)化提供了方便。微型電動(dòng)車底盤的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是承載能力、最大行駛速度、最大爬坡度、輸出功率等。2.有限元模型的建立

在對微型電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和了解電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)后，有必要建立有限元模型進(jìn)行有限元分析。利用ANSYS軟件對底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模，實(shí)際上ANSYS軟件可以識別兩種模型:幾何模型和有限元模型。幾何模型建模有兩種方法:實(shí)體模型和結(jié)構(gòu)直接模型。但幾何模型不適用于工作量大、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜的底盤結(jié)構(gòu)，可能導(dǎo)致計(jì)算不準(zhǔn)確、精度不高。有限元模型作為一種特殊的數(shù)學(xué)模型，可以較好地避免上述問題，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，建立底盤結(jié)構(gòu)有限元模型有兩種方法。一種是用軟件中的各種工具直接繪制圖形，另一種是用其他繪圖軟件建立模型，然后將模型導(dǎo)入到ANSYS軟件中，轉(zhuǎn)換成軟件可識別的有限元模型。與其他軟件相比，用ANSYS軟件進(jìn)行底盤結(jié)構(gòu)的有限元建模在網(wǎng)格處理和設(shè)置方面具有明顯的優(yōu)勢，可以更早地將模型分解成所需的有限元模型，即借助軟件之間的關(guān)聯(lián)接口將模型的相應(yīng)屬性輸入到ANSYS軟件中，從而實(shí)現(xiàn)模型的分析計(jì)算。

微型電動(dòng)車底盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化1。不同工況下的靜態(tài)力學(xué)分析在緊急制動(dòng)工況下，底盤與懸架連接處容易產(chǎn)生裂紋，因此有必要對該工況下底盤結(jié)構(gòu)的慣性力和反向縱向載荷力進(jìn)行分析計(jì)算。在底盤結(jié)構(gòu)上施加縱向加速度時(shí)，制動(dòng)距離設(shè)定為8m，起步速度為50m/s，制動(dòng)減速度計(jì)算為9.5m/s，假設(shè)能達(dá)到這么大的減速度，汽車緊急制動(dòng)速度逐漸降低時(shí)，動(dòng)載系數(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)前部會前傾，但幅度不大，由于載荷集中在后部，底盤結(jié)構(gòu)后部會發(fā)生較大變形。

在轉(zhuǎn)彎條件下，在轉(zhuǎn)彎半徑、離心力和車速的作用下，車身會向外傾斜。水平方向和垂直方向分別施加0.5g加速度，分析電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的靜態(tài)力學(xué)。結(jié)果表明，底盤結(jié)構(gòu)外側(cè)在轉(zhuǎn)彎時(shí)由于橫向和縱向加速度的作用，容易向內(nèi)傾斜，外側(cè)后部變形較大。2.底盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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，對底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。針對底盤結(jié)構(gòu)前端容易向前變形的問題，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)的一根梁旁增加另一根梁，分散結(jié)構(gòu)前端承受的重量和荷載，減小應(yīng)力和變形。鑒于底盤結(jié)構(gòu)中部兩根縱梁變形較大，應(yīng)在中部增加一根橫梁，分擔(dān)縱梁承受的荷載。為了減輕汽車本身的總重量，在滿足受力要求的情況下，主梁的尺寸應(yīng)適當(dāng)減小。針對常見工況下只有一個(gè)支撐點(diǎn)的底部支架和吊耳受力最大的問題，應(yīng)在支架兩側(cè)焊接加強(qiáng)筋，將支架與吊耳連接起來，以增大受力面積，傳遞應(yīng)力分布，減少應(yīng)力對底盤結(jié)構(gòu)的影響。為了解決底盤結(jié)構(gòu)后部變形的問題，需要在減振的接頭處增加兩根加強(qiáng)筋，一方面可以加強(qiáng)接頭的支撐；另一方面也可以固定底盤后半部分，減少工作狀態(tài)下應(yīng)力對后半部分應(yīng)力變形的影響。

摘要

在實(shí)際運(yùn)行中，微型電動(dòng)車會遇到各種工況，這些工況會對底盤結(jié)構(gòu)造成不同程度的負(fù)荷，導(dǎo)致底盤結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種問題。通過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)度較高的材料，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種部件，以減小應(yīng)力對車輛底盤結(jié)構(gòu)的影響。