某轻型电动货车车架有限元分析及优化*

王维伟， 郑再象， 夏宗宝， 方剑宇

（扬州大学机械工程学院，江苏 扬州 225000）

0 引言

随着社会经济的发展， 轻量化成为我国汽车产业的主要发展目标。 据相关研究， 电动汽车总质量每降低500kg，百公里能耗将降低2.75%[1]。 轻型电动货车作为如今物流运输重要的交通工具， 它的轻量化设计将在减少能耗、延长续航里程、提高运输效率等方面有重要意义。车架是汽车各总成部件的装配基体，结构及受力复杂，目前国内部分轻型电动货车车架是由传统燃油车车架改装而成，总体强度和刚度偏富裕，但局部薄弱，易导致早期疲劳破坏[2-3]。 采用理论分析法很难获得精确解，试验法耗时耗力，因此需要借助有限元法对原车架进行仿真分析，精确获取车架的应力和位移分布云图， 为后续的轻量化优化提供依据。

1 有限元分析

1.1 建立有限元模型

运用CATIA 建立轻型电动货车车架三维模型， 将模型导入有限元软件HyperMesh 中进行前处理。 为提高计算精度和效率，对模型进行如下简化：车架主体结构采用矩形钢管焊接装配而成， 部分支座采用厚度焊接而成，所涉及的板厚有：3mm、4mm、5mm、6mm 和8mm。 为方便后续的优化设计， 采用壳单元PSHELL 对车架进行网格划分。各部件之间采用焊接或螺栓连接而成，结合实际情况，现采用刚性单元RBE2 或三角形单元CTRIA3 来模拟。 以集中质量单元CONM2 来代替驾驶室、 驾驶员及副驾、电机、离合器、变速器、传动轴、电池、控制器等的质量，集中质量单元与支车架的连接采用刚性单元RBE2。

本文的装载质量均以集中载荷的形式施加在相关总成上，各部位具体质量如表1 所示。……