汽车车身轻量化设计的途径

汽车车身轻量化不仅可以减轻汽车整车装备质量、降低制造成本,而且可以提高汽车的相关性能。本文根据笔者多年的设计经验,总结介绍了降低车身质量的途径与方法以及应注意的问题。     

有限元在全承载车身骨架轻量化设计中的应用

[摘要]利用有限元方法对客车车身结构进行静力分析,根据计算的变形及应力分布情况对客车车身结构的布置、构件截面形状进行改进,在满足全承载式车身刚度和局部变形分布合理的基础上,同时达到降低车身质量的目的．静态载荷实验结果表明：改进后的客车车身骨架方案能满足车身骨架刚强度要求,车身骨架轻量化方案是可行的．     

全铝车身在纯电动公交客车车身上的应用研究

考虑到纯电动公交客车的排放特点,其几乎是一种0污染的城市公共交通工具,因此国家相关政策和一些企业也正在投入资金和人力开展深入研究,但纯电动公交客车的充电问题和每次充电后的续驶里程问题是限制了纯电动公交客车普及采用的重要障碍。本文首先对公交采用全铝车身后整车轻量化潜力,然后分析了公交车整车整备质量对纯电动公交车续驶里程的影响,并对纯电动采用全铝车身技术后提高其续驶里程潜力进行分析,认为采用全铝车身技术是提高纯电动公交车续驶里程的一种有效的解决方案之一。     

隐式参数化白车身多目标协同优化设计

利用参数化建模软件SFE-CONCEPT建立了某轿车白车身的参数化模型,用仿真方法分析了白车身的静态弯扭刚度、主要低阶模态频率并与试验对比,再将白车身与动力总成、底盘连接后,对整车正碰性能进行仿真分析,并与试验对比,验证了所建参数化白车身的有效性.由于安全性分析属于非线性分析,传统优化方法通常需要人工介入,无法实现优化流程的全自动化.通过编写批处理文件,提取安全性能指标,实现白车身结构轻量化优化流程的自动化.白车身结构轻量化优化后弯曲刚度提升0.15%,扭转刚度降低0.03%,一阶扭转模态频率提高1.30%,一阶弯曲模态频率提高0.09%,碰撞安全性能基本不变的情况下,白车身质量降低24.17kg,减重率高达7.42%,取得了显著的轻量化效果.      

纯电动汽车车身多目标拓扑优化设计

为解决纯电动汽车车身设计中仍沿用传统车身,未同时考虑碰撞相容性和正面碰撞安全性的问题,基于混合元胞自动机拓扑优化方法,以在约束条件下吸收碰撞能量最大化为优化目标,对车身结构进行多工况概念设计,从而确定出合理的电动汽车车身布局,设计出了一种满足正面碰撞安全性与碰撞相容性的车身头部结构.结合拓扑优化结果进行有限元模型验证与厚度分析,结果表明:2~3mm的汽车头部厚度可在满足正面碰撞安全性条件下平衡碰撞过程中车体结构的纵向错位,保证碰撞力的均匀分布,实现车身轻量化.     

基于灵敏度分析的某纯电动车白车身轻量化研究

纯电动汽车迎来快速发展时期,但限于电池包的质量,电动汽车续航里程的提升存在一定限制.文中以某纯电动汽车白车身为研究对象,建立了基于刚度和模态的灵敏度仿真分析模型,以白车身质量最小为目标,通过计算获得了设计变量对于目标的灵敏度值.基于灵敏度分析结果,结合工程经验,制定出合理的车身轻量化方案,在性能不明显降低的基础上实现白车身减重6.2 kg,为开发过程中进行纯电动汽车车身轻量化提供参考.     

乘用车车身结构轻量化设计影响因素研究

轻量化是实现汽车节能减排的重要途径,已成为汽车行业重要技术发展方向.本文从车身结构的持续优化调整、车身部件的改良、车体结构技术三方面,建立了车身轻量化设计体系流程,并开发了CAE仿真和试验测试相结合的轻量化节油效果和碰撞安全性验证方法.结果表明,基于某乘用车实现了车身减重53.44 kg,NEDC工况冷机节油1％、热机节油1.22％,同时实现C-NCAP正面碰撞15.6分、偏置碰撞16.74分,满足五星安全标准.     

电动车全铝框架式车身拓扑分析及参数化优化方法

针对电动车全铝框架式车身优化时应当兼顾多种类型的型材和板材变量的问题,提出一种基于拓扑优化及隐式参数化模型的集成多目标优化方法。为了获得材料分布及载荷传递合理的框架式车身结构作为后续多目标优化的参考,概念设计阶段对原车身进行拓扑优化设计。基于拓扑优化结果建立车身隐式参数化模型,并利用参数化模型建立响应面近似模型以实现全铝框架式车身多目标优化的自动流程化。结果表明,全铝框架式车身在各项性能保持在目标范围的前提下减重11.9%。因此,基于拓扑优化及隐式参数化模型的集成多目标优化方法能够有效提高全铝框架式车身轻量化优化的效率和准确性。     

某轿车白车身的轻量化设计研究

文章建立了某轿车的白车身有限元分析模型,并根据白车身连接点刚度灵敏度分析,确定了白车身轻量化设计的设计变量;根据白车身自由模态分析,确定了轻量化设计的约束条件,从而建立了白车身轻量化设计的数学模型,通过轻量化设计给出了白车身的优化设计方案.     

基于复合制动的电动汽车制动能量回收系统设计

以某国产品牌纯电动汽车为研究对象,以回收和利用汽车的制动能量为研究目标,综合考虑汽车制动动力学特性、电机发电特性和电池充电特性等多方面因素,对其制动能量回收及控制策略进行探讨和研究;提出了一种机械和电机复合制动的能量回收方案;并基于Simulink软件进行了详细的仿真分析,获得了一个较为理想的能量回收率,为进一步开发设计具体的制动能量回收系统控制器奠定了良好的基础。     

电动汽车自动变速器设计研究

由于电池和电机技术的不成熟,电动汽车仍需利用变速器提高整车动力性和经济性.本文首先简述了常见自动变速器的结构原理和优缺点,结合电动汽车电机特性和双离合器自动变速器的优点,提出将两挡双离合器自动变速器应用于电动汽车,并着重对该自动变速器的系统结构原理及其实现过程进行介绍,并分析了该自动变速器的优点.经研究表明,两挡自动变...     

基于壳梁单元耦合理论的车身有限元分析及其轻量化设计

在梁单元的基础上,采用壳单元和梁单元混合模型,并对壳元和梁元的边界耦合的刚度矩阵进行了详细的推导.利用通用有限元分析软件ANSYS计算了天然气公交客车在弯曲、扭转、转弯、刹车4种工况下的应力及变形.根据计算结果提出了轻量化的方案,并对应力集中点进行了结构优化,利用ANSYS对改进后的车型进行计算,结果表明改进方案可行.     

基于多目标的汽车前端框架拓扑优化

针对汽车前端框架的结构和工况特点,建立基于Hyperworks的有限元模型,运用带权重的折衷规划法定义综合目标函数来进行多目标拓扑优化,通过灰色关联法和层次分析法分别计算静态多工况下柔度的权重以及动态低阶频率的权重.结果表明:优化后的汽车前端框架最大变形、最大应力分别降低了21.67％、34.39％;第一阶模态提高了1...     

基于非线性观测器的车辆质心侧偏角估计

本文中提出了利用非线性状态空间观测器测量车辆质心侧偏角(VBSSA)的方法。本文首先建立一个非线性双轨模型,并用实验来验证模型的精度。然后通过将这个模型的实时估计的状态矢量进行线性化,推导出一种线性化观测器。结果表明该方法能够比较精确的对车体侧偏角进行估计。     

基于Geomagic某款汽车模型车身逆向造型设计

逆向工程是基于现有的产品进行再设计,再生产,可以缩短研发周期、节省研发经费、提高产品效益,是现代设计非常重要的研究手段。通过激光抄数机扫描测量得到保时捷汽车模型车身的点云数据,然后使用Geomagic Studio软件对测取的点云进行优化处理,并进行多边形阶段的编辑及形状阶段的处理,构建出完整的NURBS曲面,最后对生成的车身曲面进行偏差分析,得到能用于CAD/CAM阶段的车身曲面模型。结果表明,该研究方法可以作为车身设计的一种有效的方法。     

SR电机对轮毂驱动电动汽车垂向振动的影响

针对SR电机对轮毂驱动电动汽车行驶平顺性的影响,本文首先建立了开关磁阻（SR）电机的转矩波动方程,并根据电机的矢量控制原理,利用Sim Power System Toolbox模块库,搭建了电机模型;然后利用Matlab/Simulink软件,搭建了基于电机模型的机-电耦合振动仿真模型,并进行受轮毂电机转矩波动干扰的车辆垂向动力学模拟仿真。研究结果表明：附加轮毂电机后,车身振动和车轮动载荷都会变大;说明此类汽车工程化应用之前,需要优化悬架,以适应轮毂电机的转矩波动。     

基于可编程ASIC技术的电力线载波家电网络遥控系统设计

本文介绍利用可编程ASIC芯片FPGA,采用电力线载波形式,对家电网络进行的远程集中控制,可实现对任意家用电器的选控及对家电网络的群控.     

基于手机APP的蓝牙通信智能车设计

设计了基于手机APP的蓝牙通信智能车的软硬件,系统采用蓝牙遥控代替智能车的遥控手柄。在硬件方面,该系统以STC89C52RC单片机为核心,稳压电源模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块、蓝牙模块等共同组成下位机。在软件方面,完成上位机手机APP软件程序、下位机单片机程序的编写。通过大量测试,结果表明该智能车系统稳定,能完成反射式红外光循迹,超声波避障以及蓝牙无线遥控,反应灵敏,达到预期目标。     

基于单片机的智能灭火小车设计与实现

针对以人力为主救火的缺点,设计了一款以STC89C51为主控制器的智能灭火小车。测试表明该小车可以实现自动躲避障碍物,实时调整位置,快速寻找火源,安全灭火,并能准确回家,同时该小车电路结构简单、成本功耗低、可靠性高,具有一定的实用价值。