纯电动汽车的前舱结构设计优化.pdf
《纯电动汽车的前舱结构设计优化.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《纯电动汽车的前舱结构设计优化.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 61 卷 第 9 期Vol.61 No.92023 年 9 月September 2023农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT&VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2023.09.028纯电动汽车的前舱结构设计优化曾军亮(201114 上海市 华人运通(江苏)技术有限公司上海分公司)摘要 根据前舱设计策略,设计了吸能盒、防撞梁、前纵梁、前臂梁和三电横梁结构。建立了整车有限元模型,进行了正面 100%重叠刚性壁障碰撞性能仿真分析,吸能盒和前纵梁呈轴向压溃状态。结果表明,前纵梁吸收了31.2%的能量,吸能盒吸
2、收了 10.2%的能量,前臂梁吸收了 6.2%的能量。乘员舱保持完整,A 柱和 H 柱变形较小,Dash 侵入量和 B 柱加速度满足性能要求。关键词 前舱;结构设计;碰撞性能;侵入量 中图分类号 U469.72 文献标志码 B 文章编号 1673-3142(2023)09-0129-04引用格式:曾军亮.纯电动汽车的前舱结构设计优化 J.农业装备与车辆工程,2023,61(9):129-132.Structure design and optimization of front cabin for pure electric vehicleZENG Junliang(Shanghai Bran
3、ch of Human Horizons(Jiangsu)Technology Co.,Ltd.,Shanghai 201114,China)Abstract According to the design strategy of the front cabin,the structure of energy-absorbing box,anti-collision beam,front rail,forearm beam and three electric beam were designed.The finite element model of the whole vehicle wa
4、s established,and the collision performance of the 100%overlapping rigid barrier was simulated.The energy-absorbing box and front rail showed state of crushing in axial direction.The front rail absorbed 31.2%of the energy,the energy-absorbing box absorbed 10.2%of the energy,and the forearm beam abso
5、rbed 6.2%of the energy.The crew compartment remained intact,deformation of the A-pillar and H-pillar was small,and intrusion of dash and acceleration of B-pillar met performance targets.The design idea has a certain guiding effect on the design of front cabin structure for automobile enterprises.Key
6、 words front cabin;structural design;crash performance;intrusion0 引言纯电动汽车的安全性和舒适性已成为影响消费者选择的重要因素1。在车辆碰撞事故中,正面碰撞的型式分为正面 100%重叠刚性壁障碰撞、40%重叠可变形壁障碰撞和 25%重叠刚性壁障碰撞,这三种碰撞均对车身结构和乘员生命安全有一定影响2。汽车前舱结构对正面碰撞的影响较大,设计汽车前舱结构时应首先考虑汽车的结构耐撞性3。本文对某车型的前舱结构进行设计,并进行100%重叠刚性壁障碰撞工况分析,从吸能效率、纵梁压溃状态、乘员舱侵入量、B 柱加速度等方面进行评估,验证前舱结构
7、设计的有效性。1 前舱结构设计1.1 前舱结构设计前舱位于汽车前部,为整车的动力系统、冷却系统、空调系统等提供安装空间,并具有吸收和传递碰撞能量的功能4。将汽车前舱分为溃缩和非溃缩 2 个区域,如图 1 所示。溃缩区域的设计策略是使结构最大限度地吸收能量,可采取的措施是增大吸能盒截面,增加料厚,采用多边形结构等。非溃缩区域的设计策略是保持前舱后端结构稳定,保护高低压电器件,如 IPEU、保险丝盒、蓄电池,高压线束等,保护高低压电安全。收稿日期:2023-06-03图 1 前舱区域划分Fig.1 Area division of front cabin车头方向溃缩区域非溃缩区域130农业装备与车
8、辆工程 2023 年1.2 吸能盒和防撞梁设计吸能盒位于防撞梁和纵梁之间,碰撞时压溃变形吸收能量。防撞梁吸收部分冲击力并传递至吸能盒,再由吸能盒传递至纵梁5。防撞梁采用高强钢设计,由内外板组成,内外板之间通过点焊连接。内板材料牌号为 CR780T/420Y,料厚为 1.4 mm,外板材料牌号为 CR980T/700Y,料厚为 1.6 mm。防撞梁结构如图2所示,中间位置的截面形状为“B”字型,截面尺寸如图 3 所示。吸能盒采用挤压铝型材设计,材质为 6063,料厚为 2.2 mm,结构如图4 所示。截面形状为“日”字型,截面尺寸如图 5所示。防撞梁和吸能盒组成一个小子系统,通过螺栓连接,结构如
9、图 6 所示。在碰撞过程中,吸能盒或防撞梁受到损坏,重新换一套件即可。换件只涉及到吸能盒和防撞梁,不涉及纵梁,能够节约成本,“耐撞性和维修经济型”测试可以获得“良好”评价。1.3 前纵梁设计前纵梁是汽车的重要承载部件,汽车碰撞过程中前纵梁是主要的吸能部件6。前纵梁采用高强挤压铝型材设计,材质为 6063,外框料厚 2.6 mm,横筋料厚为 2.2 mm,截面形状为“目”字型,截面尺寸如图 7 所示。1.4 前臂梁设计前臂梁结构既是传力结构又是吸能结构,可有效提高溃缩区吸收的能量,结构如图 8 所示。前臂梁长度从纵梁前端延伸至 H 柱,将载荷传递到H 柱上端,降低 H 柱下端的载荷。1.5 三电
10、横梁设计三电横梁布置在非溃缩区域,主要集成前舱的高低压电元器件。三电横梁采用”井”字框设计,由铸铝件和挤压铝件组成,材质为铝合金,结构如图 9 所示。铝合金密度小,较传统的钢制三电横梁结构质量减少约 1/3,满足轻量化需求。防撞梁吸能盒图 6 吸能盒和防撞梁连接Fig.6 Connection between energy-absorbing box and anti-collision beam图 8 前臂梁结构Fig.8 Structure of forearm beam图 9 三电横梁结构Fig.9 Structure of three electric beam单位:mm图 2 防撞梁
11、结构Fig.2 Structure of anti-collision beam防撞梁内板 防撞梁外板1 093140图 3 防撞梁截面尺寸Fig.3 Section size of anti-collision beam4095140单位:mm图 4 吸能盒结构Fig.4 Structure of energy-absorbing box100150图 5 吸能盒截面尺寸Fig.5 Section size of energy-absorbing box单位:mm图 7 前纵梁截面尺寸Fig.7 Section size of front rail100150单位:mm131第 61 卷第
12、9 期曾军亮:纯电动汽车的前舱结构设计优化2 有限元仿真模型的建立有限元分析法贯穿于整个汽车开发过程中,能有效缩短研发周期、降低试验数量和成本,并能快速迭代,发现设计中潜在的问题,提升新车型的研发效率7。为了对整车正面 100%重叠刚性壁障碰撞工况进行分析,需建立整车有限元模型。模型建立和性能分析的步骤为:(1)将模型导入ANSA,进行几何清理;(2)抽中面,划分网格;(3)检查网格质量,消除干涉穿透等;(4)赋材料属性;(5)建立连接;(6)设置边界条件;(7)提交软件计算;(8)分析优化。正面 100%重叠刚性壁障碰撞工况的速度为50 km/h,整车质量为 2 860 kg。汽车碰撞过程中
13、,遵守能量守恒定律,动能会转化成内能,动能减小,内能增大。碰撞过程中会产生沙漏能,沙漏能不能超过总能量的 5%8。有限元模型的能量变化曲线如图 10 所示。总能量基本不变,动能逐渐减小,内能逐渐增大,沙漏能未超过总能量的 5%,认为模型准确,可以用于下一步分析。3 仿真结果分析3.1 前端吸能分析整个碰撞过程中总内能为 275 kJ。吸能盒、前纵梁和前臂梁能量吸收和吸能占比如表1所示。吸能盒、前纵梁和前臂梁吸收能量之和占总能量的 43.7%。表 1 吸能盒、纵梁和前臂梁吸能占比Tab.1 Ratio of energy absorption for energy-absorbing box,f
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电动汽车 前舱 结构设计 优化
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。