某电动车车架刚强度CAE分析报告

1、密级:编号:超越三号电动车车架刚强度CAE分析报告项目名称：速派奇超越三号电动车设计开发项目代码:编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：中国汽车工程研究院凯瑞设计中心2015年6月一、CAE分析输入条件13D数模1其它输入条件1二、CAE模型说明23、电动车架分析工况2模态分析2车架各分析工况和边界条件3各工况下应力分析44、结论与建议15一、CAE分析输入条件3D数模以中方输入的3DCATIA模型为依据，3D模型结构如以下图1所示。图1电动车架3D模型其它输入条件其它输入条件要紧包括电动车架BOM表、集中质量的质心位置及其与车架连接点的位置，车辆前后悬架安装点位置。车架骨架要紧由Q

2、235和DC01两种材料组成，左右8字形弯管梁由厚的SPCC组成。中方提供的车架BOM表部份内容如下表1所示。表1车架部份零件材料清单零部件名称编号材料厚度（mm）备注机舱左纵梁CY03-5301021-A01Q235车身左纵梁CY03-2801013-A01Q235车身横梁六CY03-2801019-A01Q235车身中纵梁三CY03-2801024-A01Q235后悬架安装管CY03-2801025-A01Q235电池框架支撑梁一CY03-2801026-A01Q235后排座椅下盖板安装支架CY03-2801042-A01DC01前排右安全带卷收器支架CY03-2801114-A01DC0

3、1前排电池前下安装梁CY03-2801077-A01Q235前排座椅支撑板CY03-2801078-A01DC01右八字管CY03-5401028-A01SPCC中方提供的电动车要紧零件质心位置及重量如下表2所示。表2各零部件质心及重量名称质心位置重量（KG）备注电池1X=Y=Z=50电池2X=Y=Z=50电池3X=Y=Z=50电池4X=Y=Z=50电池5X=Y=Z=50前排人体H点（左）X=Y=-270Z=人68,座椅6前排人体H点（右）X=Y=270Z=人68,座椅6后排人体H点（左）X=Y=-215Z=人68,座椅后排人体H点（右）X=Y=215Z=人68,座椅空调蒸发箱X=Y=Z=空调

4、压缩机X=Y=Z=仪表板总成X=Y=Z=512二、CAE模型说明考虑到运算机资源、模态和强度分析要求，模型中除后面电池5支架中螺杆为实体单元外，其余均为2D平面单元。实体为六面体单元，平面单元以四边形单元为主，仅有少量的三角形单元。模型中绝大多数单元大小以6mm为准进行划分。成立的模型单元如以下图2所示。图2电动车架FEM模型模型中总单元数345539,节点数358158。三角形单元数5801,三角形单元占总数为。3、电动车架分析工况对此款电动车架要紧进行车架整体模态分析和强度分析。模态分析对车架进行模态分析的目的主若是电动车躲开外部路面不平度鼓励和蓄电池带动电机转动对车架的鼓励。电机一样鼓励

5、较小，车架分析要紧考虑躲开路面鼓励，车架前儿阶频率应在5Hz以上。将各部件以集中质量的形式固定于车架上相应位置处，车架为钢材，密度为X103Kg/m3o车架模态分析中前四阶模态如以下图3图6所示。<,«<»I 2m<o-tC25COj-«必必l-l卜吟。ma1 I4ODI图3第阶模态士£70石图 KxtoCOCCCa“4«cy»FJ»J A，3* «Y«m> 丁3然小 (？加。一? 乂飞 <0 i:wre 卜 nc«x) /1.33 / 6 «1E

6、1; 卜3族总rc»»_rw_X!5X®MOh* sy.iv*.刈MSOAqQ MCMB2« 0CHL MofRMntL 1 2*«MIKc ，on»l *r<»0 UOODCD图4第二阶模态CRB g. K«r>M»>4a<) A，”，2«rc卜k.-2转出 W41 E”快水 ，3>C«M18K2C ，Wtem，氏8“，3旗已烟 M4»1ZM Na>4ttC<0 2”，r x，”.z.jaisoa miAir" f ixH

7、)m.h.X>SK6a c»2 VcHel ltt»<DtHr di A"0WXWC<«»wPmCHptK«rr«H>/>(| An*UB rfcfan 3 痂 1-3S4E 必 *-2U：<0 -2箝哇必 I际横 一/必-1 »S£*W-a IXtOI-4 KEECE图5第三阶模态»“7EN MM “IOCS M.TCSK£35创50£6» fnt F Ubajs.rvVXtjlBKK c* MoWfQf warier 1

8、71;W*UJ1K Ftm.1：/V0.OlX£a图6第四阶模态第一阶模态频率为，为前排座椅下的框架支撑结构，为平摇振型，频率与限制范围较接近。为了提高第一阶模态频率及改善振型，建议在前排座椅下的框架支撑结构周围进行稳固三角形的桁架结构设计。车架各分析工况和边界条件电动车常在城市道路上行驶，依据车辆利用工况和条件，对电动车架进行如下CAE分析：模态分析、弯曲强度分析、扭转强度分析（车辆主体结构对称，以右后悬空、右前悬空两种状态进行）、紧急制动工况强度分析、右转弯强度分析。各分析工况和车架约束自由度如下表3所示。表3电动车架分析工况和约束自由度约束自由度左前轮左后轮右前轮右后轮弯曲动载

9、XYZYZXZZ扭转（右后悬空）XYZYZXZ悬空扭转（右前悬空）YZXYZ悬空XZ紧急制动XYZYZXZZ急加速YZXYZZXZ右转弯XYZXYZZZ依据车辆行驶路况和最富速度，参考其余车辆分析情形，各工况下动载系数如下表4所示。表4电动车架各工况动载系数约束自由度X向Y向Z向弯曲动载00扭转（右后悬空）00扭转（右前悬空）00紧急制动0急加速0转弯0各工况下应力分析弯曲动载工况ConloirOoi£it(ric<Mi(n.Ma>)G岫alS*e<nAdancodA#oi»q2.SCC啦22ctM21.92CC-HJ2j!.SXe-KI2w-9.G01E

10、-H)1/6.anEMiB-3.3XE-H)!L.314S13Ml72.E£GMMd血&Mn=7314E-13次de弼131ContourRotSlr««(voftMisc5,GlobalSyslamAj>&ncedAve»$<)eE2.Eet6*O22.6££G022.24CC4O2一i.%cejpl.GCCE-1.CeKJ2«-9.£Oie-»Ol|-6.4OIEX)11-3.3X6401,7.31*3M3x=2际EMMode650563Min-73UE-1Mode5551

11、图7弯曲时车架右边面应力图8弯曲时车架左侧而应力12hJo result图10弯曲时前悬架右边下摆符处应力M3k = 2诚 E* 即依历0烟 Min = 7.3UE-ll hbde £65131图9弯曲时前悬架左侧下摆臂处应力rPlolf/onMiseilSystemneedAverageE03E4O22物EMJ2T.-HHflTContourPlot&怜6珀0汹4降M包GlobalSysiemAverageE2330E<Q2.950E包2.240E<QL920EK、1.6>30E<i2l1.260E<g|p-9.6)JtE40lI1-6.401

12、E-»O1I1-3.230E4O1I-7.3HE-13I图11弯曲时车架底面左右纵梁应力MaK = 3456EM PJwfe 217403Nod&23279S图12弯曲时后悬架右边下摆臂处应力图13弯曲时后排座椅支撑框架处应力从图7图13看，弯曲2g作使劲工况下，前悬架下摆臂后支座连接处应力集中较大。另外，后排座椅后安装连接的横向大梁，重力作用下变形较多，人和电池向下压迫悬架横大梁，致使横大梁应力较大。制动工况:CcctourPb!Slrecsfx-crMises,Max)GlobalSyUomAdvancedAveragJ-94KE-MX?'B-3072EtO?-2

13、533E<e21MEI5XE4O?1-7679E401卜38班何-5ODE-13图14制动时车架右边面应力ContourPlolSlres3(ronMbe5,Mj<)GglSystemAdvancedAverag?E345正40236壬卬22686G句22304EtO2192度和2g-1£3E£2w-115左402/7卬无卬11-3534011-6D0CG-13Ma<-34KNode217-W图15制动时车架左侧面应力图16制动时前悬架左下摆臂处应力图17制动时前排座椅直支撑框架处应力Min-50：Node3327Ccnloir例olmin*3CTEHJ

14、6JX0E-13Ikdfl 217403 Wn-50X6 必. 332736Ml 3犹氏砍 Hocto 217403 Min-50X6-13 tSg33Z7952 »4E<Q F 1.9探心1 5 球 <0 p-1 15XXQ :7 67% <n 卜3 8代何 -saxc-iGGlrtiWSy 3Mm Ad*afa：«d AniQ9a 3 495E<Q 1-3 0726*02 1-2 639E<QStMS Si Gobd图18制动时车架底面左右纵梁应力图19制动时后悬架支撑处应力此种工况下，应力较大在前排座椅下连接的支撑框架结构，8根支撑管为平

15、行布置,经受车辆纵向力较弱。 右后悬空工况：CortourPblSlresstvonMises.Mai：)GlobSystemAncedAver«j«-4Of5E4)2J-35&9EO21-3123E4022.677E旬2丁2231E制2LI7B6E412E1336E巾210E6E图20右后悬空时左侧面应力.« *xm 丁 ;Ma> =40 Nod= 5492 Mm = 1 Q5 No由 117q8923E4J14.461ECcrtourR«Slrrs2(*onMses.Mar)GbbalSystemAdrancodAroragow-4.0

16、15E*CQ弼E3工3.1班双2.677Em?E2.231E*O2I V心，=4 015E< N0(fe 649224 Me = 1.055E1 Nock 1170917gEHC1.期E双8.923EW1d.aSIEHU1.O55E-12图22右后悬空时左前下摆臂连接处应力Ma> - 4 015E 电64g224 Mm = 1 Q5SE Noda 117099CortoixPlcrtStressJronMises.Mai)GbbalSy&einAdvancedAverageEdO15EXT23出虻虫3123E-O2-2677E4O2«-223lE-O1785EXE

17、i弼Ea.923EX)4461E-O1D55E-1图23右后悬空时底面左右纵梁应力刖1图27右前悬空时左前下摆臂连接处应力COM3PlotStre5fi(vcnMisoE,4aw)GlobdSystemAdvancedAveocie-qeiekjz849E-KJ261旺前21367EKJ21就吗246EW116934E4014623EO12311E*O1了.8043141帕12.日Node6内湖Mn=7604E-1Node555164图28右前悬空时底面左右纵梁应力图29右前悬空时右后悬下摆臂连接处应力此工况下应力最大处为前摆臂与车架连接处和后悬架横向管梁与电池支架连接处。急加速工况Conto

18、urPlotStre$s(vonMise$,Ma>t)GlobalSystemAdancedAvongo2.647E+£Q2.353E他2053E+021764E+CQ1/70E<Q1.176E-HD23.822E+015.882E+O12.941E+017.329E-14Max=2.647E40ZNodo6E06S8Min=7329314Node556164图30急加速时车架左侧面应力ContourPlot图31急加速时车架右边面应力图32急加速时右前下摆臂连接处应力Stress/onMises,Max)GlobalSystemAchfaricedAverage-264

19、7E4021-2353E4021-2059E4021.764E402rpl470E-HJ21.176E-HJ2W-8822E-HJ11-5882E4011-2941E4017329三14NoresultMaz=2647E<Node65DB68Min=7.329E-14Node555164图33急加速时底而左右纵梁应力图35急加速时前排座椅支撑框架处应力Wkresult前后下摆臂连接处由于应力集中，此两处地址应力最大。另外，前排座椅处应力较大。右转弯工况ContourPlotStreS$iyonMis99,GlobalSystemAdvancedAveragi-2.G47EH)2I-235

20、3E+O2.1-20美E+O211.754E+O2|-1.470EW2卜.176E+02-88Z2E+O1I1-5.8B2E+D11-2.941E+01L7.329E-14|Max=2.647E位Node593668/Min=7.329E-l4I'Jode5E6164 一 ，i图36右转弯时左侧面应力图37右转弯时右边向应力ConlourPlot3tress(vonMises,Ma)GlobalSystemAdvancedAverageE2.375E4O22556E4O22.236E4O21.917E-H32g-1.597E-H32®-1.27BEW2W-9.5B5E-H31l-6.390EK)1l-3.195E-fO1-6.82QE13Max=2B75EH)2iModeKOEraMin=6B2OE-13jMode555151ComourPlotStressonMises,Ma)GlobalSystemAdvancedAverageE2.375E4O22.556E4O22.236E4O21.917E4O2«-1.597E4O2i-1.278E4O2W-9.