全承載式電動客車車身結(jié)構(gòu)設計.pdf

1、在高鐵動車迅猛發(fā)展的今天，與其并行的長途公路客運逐漸被取代，而與其接軌的中短途中巴市場生機勃勃，中國新能源客車也得以飛速發(fā)展。其中，純電動客車占據(jù)新能源客車的絕對主導地位。然而，目前國內(nèi)的純電動客車結(jié)構(gòu)基本上都是在傳統(tǒng)燃油客車結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對動力總成進行替換并對原結(jié)構(gòu)進行局部修改而得。不科學的設計不僅導致車身結(jié)構(gòu)笨重，違背了輕量化設計理念，并且由于與原車型的載荷分布的差異，局部結(jié)構(gòu)強度不能滿足使用要求。
　　針對客車市場需求以及純電

2、動客車研發(fā)現(xiàn)狀，本文以廈門金龍旅行車有限公司開發(fā)的某款7米純電動客車車身骨架為研究對象，采用CAE分析手段實現(xiàn)該款車型的整車性能分析及車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。并且根據(jù)優(yōu)化設計后的結(jié)構(gòu)制作樣車，對該樣車進行靜態(tài)強度試驗，以驗證其耐久可靠性。
　　首先，根據(jù)建立的客車骨架的三維UG模型，在HyperWorks有限元軟件中建立該款客車骨架的有限元模型。計算出其低階固有頻率、模態(tài)振型以及彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，作為參考的初始值。分析在水平彎曲、緊急

3、制動、極限扭轉(zhuǎn)、緊急轉(zhuǎn)彎四種典型工況下的車身骨架的應力分布狀態(tài)，并針對高應力區(qū)域提出改進方案。改進后的車身骨架強度分析結(jié)果表明，對上述應力集中區(qū)域改進后應力分布有所改善，各工況最大應力值均有不同幅度降低，整車骨架減重22.5kg，較多桿件仍有優(yōu)化空間。而原車型車架為三段式車架，前后段大梁采用大尺寸的雙層槽形鋼，質(zhì)量較大且強度、剛度較全承載式車架弱，在此基礎(chǔ)上提出全承載式車身設計方案。
　　進而，選定對整車性能貢獻較大，且優(yōu)化潛力較

4、大的底架、側(cè)圍骨架作為優(yōu)化區(qū)域，在彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種最典型的行駛工況下，對其進行拓撲優(yōu)化。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果設計全承載式車身，并對優(yōu)化再設計后的車身骨架進行模態(tài)、剛度和強度分析。對比初始狀態(tài)、初步改進方案及全承載方案的整車性能分析結(jié)果，全承載式車身的彎曲剛度相比于原結(jié)構(gòu)增加69.9%，扭轉(zhuǎn)剛度相比于原結(jié)構(gòu)增加91.2%。強度分析結(jié)果表明各工況整車最大應力值均有較大幅度的下降，車身結(jié)構(gòu)強度明顯增強。同時相比于初始狀態(tài)的整車骨架質(zhì)量降低96kg，降幅