论文部分内容阅读
纯电动客车是一种理想的清洁能源公共交通工具,但现阶段还存在电池能量密度低、续驶里程短及电池成本过高等问题。由于减轻车身质量,就可以减少相同续驶里程所需的动力能源。因此对于续驶里程已经很吃紧的纯电动客车,轻量化的意义更为重大。本文首先分析了全承载客车及纯电动客车的设计特点,并根据分析结果,提出了一种新型纯电动公交客车车身结构方案。该结构方案的设计目的是在不大幅度提高制造成本的前提下,尽可能降低车身骨架的质量。本文针对纯电动公交客车的一些设计特点进行方案设计,如:1.针对纯电动客车,动力系统发热少,体积小等特点将动力系统布置于车身底架中段靠近后桥的位置;2.针对纯电动客车,电池组布置灵活,可实现Drive-by-wire的思想,将动力电池组分散布置于车身底架中段;3.针对上述布置特点,将后乘客门开在车身后悬段,保证中段承载结构的完整性,并在车身中段的底架与侧围部分设计4片相互匹配的桁架结构,增强车身中段的承载能力。为验证该车身结构方案的合理性,本文依据该设计方案的设计思想,基于全承载客车技术进行了结构设计,设计出一个符合本文设计思想的初始车身结构模型。通过对初始车身结构模型中局部结构及梁的截面尺寸进行优化,得到一个在力学上较为合理的车身结构模型,本文称之为初优化车身结构模型。通过对初优化车身结构模型的强度及刚度等各项性能的分析发现,根据本文所述的设计方案设计出来的初优化车身结构,能够在保证与同类型客车具有相当的强度及刚度的同时,实现车身骨架减重1500kg左右,轻量化效果显著。由于本文所述的车身结构设计方案的一大特色在于,将后乘客门开在车身后悬段,保证车身中段的完整承载结构,提高整车承载性能。因此本文设计了一个车身中段开门方案,并据此建立了一个车身骨架模型。通过分析及对比发现,车身中段开门方案的车身结构强度及刚度都明显降低,验证了原车身中段完整承载结构方案的合理性。如前所述,本文提出该车身结构设计方案的目的在于降低车身骨架的质量。在分析与优化的过程中发现,初优化车身结构模型仍有许多轻量化的空间。为了尽可能多的降低车身骨架质量,本文设计了一种针对梁的截面尺寸进行优化的车身结构优化方法,本文称之为截面库优化法。用该优化方法对初始车身结构模型进行优化,得到一个较为满意的车身结构模型,本文称之为最终车身结构模型。通过最终车身结构模型与初优化车身结构模型的对比发现,使用截面库优化法对车身的梁截面尺寸进行优化之后,车身骨架质量得到进一步的减小,同时应力状态也得到改善。验证了截面库优化法的实用性与优越性。