新能源汽车车架设计:结构性能与多目标协同优化研究

在汽车行业蓬勃发展、能源与交通问题凸显的当下，电动汽车成为破局关键，其车架设计更是重中之重。本书依托电动皮卡车项目，融合多体动力学与有限元分析法，深入探究车架载荷获取与结构性能。开创性地建立多目标优化体系，提出网格变形控制与参数化建模方法，还引入车架质量比较系数。通过样件试验验证优化方案有效性，为电动汽车车架开发提供实用技术与理论支撑，是相关从业者与研究者的必备佳作！

本书以新能源汽车产业发展状况为背景，总结新能源汽车开发过程中存在的问题，并以车架结构性能为分析目标，层层递进引入研究相关的理论基础、技术方案、设计方法及其发展趋势。具体来说，本书根据产品开发流程介绍了新能源汽车的发展背景、相关的软件、硬件及算法基础。在此基础上，本书沿着新能源汽车开发的技术路线，结合多体动力学与有限元法，重点介绍了车架的载荷获取方法以及结构性能分析方法，并基于车架结构性能的分析，对车架多性能匹配的优化策略进行研究，建立了适用于电动汽车车架的多目标优化方法及流程，为电动汽车车架的开发提供技术支持和理论依据。另外，本书还介绍了上述开发及测试所用的工具及操作流程，帮助读者进行实践。最后，本书展望了新能源汽车技术未来的发展趋势以及需要解决的问题。本书适用于对新能源汽车结构设计及优化技术感兴趣的读者，包括开发人员、设计人员、科研工作者等。本书还适用于有相关知识背景的从业人员。

前言

第1章绪论1

1.1新能源汽车行业发展概述1

1.2国内外相关研究现状4

1.2.1车架优化研究5

1.2.2车架性能研究6

1.2.3多目标优化研究8

1.3研究价值分析11

1.4主要内容概述11

1.4.1主要研究内容11

1.4.2主要分析内容12

第2章多体动力学模型的建立与验证13

2.1整车多体动力学模型建立的理论基础13

2.2基础车前悬架多体动力学模型建立与验证15

2.2.1基础车前悬架多体动力学模型的建立15

2.2.2基础车前悬架多体动力学模型的验证17

2.3基础车后悬架多体动力学模型建立与验证20

2.3.1基础车后悬架多体动力学模型的建立20

2.3.2基础车后悬架多体动力学模型的验证21

2.4基础车多体动力学模型建立与验证22

2.4.1基础车车架柔性体的建立22

2.4.2基础车多体动力学模型的建立28

2.4.3基础车多体动力学模型的验证29

2.5电动汽车多体动力学模型的建立32

2.5.1电动汽车动力学模型的建立32

2.5.2电动汽车强度载荷分解多体动力学模型的建立33

2.5.3电动汽车疲劳载荷分解多体动力学模型的建立34

2.6本章小结34

第3章电动汽车车架结构性能的研究35

3.1电动汽车车架模态性能分析35

3.2电动汽车车架刚度性能分析与对比36

3.2.1基础车车架弯曲刚度分析37

3.2.2基础车车架扭转刚度分析38

3.2.3电动汽车车架刚度性能分析40

3.3电动汽车车架强度性能分析40

3.3.1电动汽车车架强度载荷的获取40

3.3.2电动汽车车架强度分析方法44

3.3.3电动汽车车架静态工况强度分析48

3.3.4电动汽车车架制动工况强度分析50

3.3.5电动汽车车架上跳工况强度分析52

3.3.6电动汽车车架转弯工况强度分析54

3.3.7电动汽车车架转弯制动工况强度分析56

3.3.8电动汽车车架后制动工况强度分析58

3.3.9电动汽车车架车轮上抬工况强度分析60

3.4电动汽车车架路谱疲劳性能分析62

3.4.1疲劳累计损失理论62

3.4.2疲劳分析方法63

3.4.3材料疲劳参数的确定63

3.4.4道路谱载荷的采集67

3.4.5疲劳载荷循环次数的确定73

3.4.6电动汽车车架疲劳载荷的获取78

3.4.7电动汽车车架疲劳性能的分析81

3.5本章小结82

第4章电动汽车车架多目标优化83

4.1电动汽车车架参数化建模84

4.1.1网格变形技术84

4.1.2参数化模型的建立84

4.2电动汽车车架多目标优化91

4.2.1试验设计方法91

4.2.2设计变量的选择分析94

4.2.3优化问题的定义101

4.2.4近似模型的建立方法102

4.2.5近似模型的误差分析105

4.2.6多目标优化分析108

4.3电动汽车车架优化前后性能对比分析111

4.3.1模态性能对比分析111

4.3.2刚度性能对比分析112

4.3.3强度性能对比分析113

4.3.4疲劳性能对比分析116

4.3.5质量属性对比分析117

4.4本章小结118

第5章电动汽车车架试验验证119

5.1车架台架试验验证119

5.1.1模态试验119

5.1.2刚度试验120

5.2整车道路耐久试验验证123

5.2.1试验准备123

5.2.2试验方法123

5.2.3试验结果125

5.3本章小结127

第6章总结与展望128

6.1总结128

6.2主要研究价值129

6.3研究成果的拓展129

6.4未来技术发展分析130

6.4.1模块化车架的设计130

6.4.2新材料的应用130

6.4.3新技术的融合131

参考文献133