电动车保险盒支架的轻量化设计

更新时间：2009-03-28

1 前言

20世纪70年代两次石油危机促进了节能电动车行业的发展，人们越来越重视新能源的发展，“十三五”期间我国新能源汽车重点专项布局有三方面，其中纯电动力系统是下个五年主攻的系统，主要是智能化、轻量化、底盘一体化方面。汽车轻量化无疑是未来电动车发展的一大趋势。电动车的轻量化设计是电动车设计里面很重要的环节，它可以提高能源的高效使用，节约成本。电动车轻量化有三个途径，一个是结构设计的优化，一个是使用轻量化材料，还有一个是轻量化材料的成型技术。本文介绍电动车的结构优化设计，在满足支架的技术要求，结合轻量化设计原则，利用Solidworks simulation 进行有限元分析，使结构的某种性能指标达到最优化。保险盒支架是安装在电动车前舱的固定支架，主要固定保险盒的作用。保险盒起着连接整车电路，所以电动车对电动车的安全性能和稳定性能有举足轻重的作用，对保险盒支架优化就很有必要。

2 原支架有限元分析

2.1 静态分析

这个支架的重量是0.45 kg，上面支架固定保险盒，上面的吊耳和下面支架用3个M12的螺栓固定在车架上，支架承受着整个保险盒的惯性交变载荷。通过Solidworks simulation对支架进行静力分析，得到的结果如图1，图2所示。

图1 变形云图

图2 位移云图

由图1可知，保险盒支架的最大应力为13 MPa，应力在上支脚和下支脚的拐弯处变形最严重，为支架主要承力的部分，产生的应力最为集中。材料为Q235A，它的屈服强度为220.6 MPa，支架的强度远远满足要求。由图2可知，保险盒支架的最大位移0.4 mm，最大变形量满足应许的变形量，满足刚性需求。

2.2 模态分析

电动车电机的转速大概为3000 r/min，对应的振动频率为50 Hz，经过有限元分析，得到保险盒支架的频率为80 Hz，结果如图3所示，远远大于电动车在行驶过程中受到的激振频率，不会产生共振反应，满足模态要求。

国家体育总局于2000年就开始在全国范围内推动建设青少年体育俱乐部，截至2015年底该项工作已经开展了16年，共资助创建了4828个青少年体育俱乐部。公办学校的体育场馆设施是国家投资建设和维护的，是青少年学生首先享受的一项福利，从这个方面来讲，如果依托学校场馆运营学生课外俱乐部，场馆的运营成本几乎为零，成本将得到极大的降低，而且学校本身都有一定数量的体育专业教师，管理起来也比较方便，如果运营得当的话，对普通学生来说，肯定是课外体育锻炼很好的选择。

在设置完成目标函数，约束函数和设计变量后，在经过38次迭代计算，得到了优化的的结果和数模如图8，图9所示。

交通量是指一定时间间隔内各种类型车辆通过道路某一横断面的数量。道路设计主要使用全年的日交通量观测结果的平均值—年平均日交通当量轴次进行荷载计算。

图3

3 支架结构优化设计

3.1 优化方法

利用Solidworks simulation 携带的优化模块，在特定的目标和约束下，经过一系列尺寸迭代计算，最后的到满足目标要求的最佳组合。可以用于热力，静力分析等方面的形状优化和尺寸优化。保险盒支架采用静力方面的结构优化。

3.2 建立优化模型

（1）材料的选取和模型的建立。利用Solidworks建立保险盒支架的三维模型，选用的材料采用均质材料和各向同性。建立的数模如图4所示。

图4 支架优化前的结构

图5 有限元模型

由上面结果可知支架发生的最大应力由原来的13 Mpa变为45 MPa，满足屈服强度。位移由原来0.4 mm，变为1.7 mm，虽然位移变化大，但满足工艺要求。频率变为90 Hz，不会发生共振，保险盒支架验证成功。

表1

采用回顾分析法分析本组患者CT平扫资料，对患者肿瘤所在位置、大小、形态、边缘、与周围组织间的关系、钙化情况。术前CT扫描方法如下：扫描前所有患者均接受为期8h禁食、禁饮，扫描前让患者一次性饮1000ml温水以充盈肠道，避免伪影发生。取患者仰卧位先行平扫，视患者具体情况而定是否行增强扫描，增强扫描前以每秒3～4ml的注射速率将100ml非离子型造影剂优维显通过肘前静脉注射的方式注入。扫描参数设置为120kv、230mA，层厚与层距以5mm为宜。