電動汽車車架及電池箱輕量化設(shè)計【含CAD圖紙、SW三維模型】,含CAD圖紙、SW三維模型,電動汽車,車架,電池,量化,設(shè)計,cad,圖紙,sw,三維,模型 開題報告 設(shè) 計 題 目 電動汽車車架及電池箱輕量化設(shè)計 學(xué)院名稱 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè) （班 級） 姓 名 （學(xué) 號） 指 導(dǎo) 教 師 系（教研室）負(fù)責(zé)人 一：課題來源 對電動汽車車架及電池箱的輕量化設(shè)計是作為澳大利亞與江淮汽車的合作項目中的一部分。 二：目的意義 就在國家高度重視環(huán)保和節(jié)能微排的今天，發(fā)展電動汽車，包括純電動汽車和混合動力汽車已成為了汽車行業(yè)的熱點。據(jù)統(tǒng)計，乘用車質(zhì)量每減少10％，油耗可降低6％～8％，同時排放可減少3％一4％。因此輕量化設(shè)計的開發(fā)也得到了越來越多的重視。 然而無論是電動車車架還是電池箱體的輕量化設(shè)計都是一個完整的概念，絕非是沒有技術(shù)含量的簡單降低電動汽車重量，這是指在保持原有的性能要求，行駛安全性、耐撞性、抗震性以及舒適性等性能不降低，且本身造價不被大幅度提高的前提下，有目標(biāo)地優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，減輕自身的重量。電動汽車輕量化是在保證電動汽車強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低電動汽車的整備質(zhì)量，從而提高電動汽車的動力利用率，減少燃料消耗，降低排氣污染。這是將設(shè)計、材料和先進(jìn)的加工成形技術(shù)的優(yōu)勢集成?？梢婋妱悠囓嚰芤约半姵叵涞妮p量化實際上是性能提高、重量降低、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、價格合理四方面相結(jié)合的一個系統(tǒng)工程。 我們都了解?輕量化對于降低油耗、減少排放起著至關(guān)重要的作用，目前已經(jīng)成為國內(nèi)外電動汽車工業(yè)界的研究熱點。車輛每減輕100公斤，二氧化碳排放可減少約5克/公里。可見電動汽車輕量化的節(jié)能環(huán)保效益覺不亞于汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)節(jié)油技術(shù)。同時電動汽車進(jìn)行輕量化設(shè)計直接提高電動汽車的比功率，使電動汽車的動力性能提高。具體體現(xiàn)在駕駛方面，電動汽車輕量化后其加速性能也將得到提高，而在碰撞時由于慣性小，制動距離也將減少。因此，電動汽車的輕量化技術(shù)是有效降低油耗、減少排放和提升安全性的重要技術(shù)措施之一。而作為電動汽車的重要組成部分的汽車車架和電池箱體，這兩者的優(yōu)化都將大程度的改善電動汽車的輕量化技術(shù)。 三：國內(nèi)外研究狀況與發(fā)展趨勢 當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，電動汽車輕量化已成為世界電動汽車發(fā)展的潮流。車身輕量化以及電池箱箱體的輕量化設(shè)計是在保證性能的前提下完成的，而現(xiàn)在電動汽車的輕量化技術(shù)主要包括兩方面，一是開發(fā)新型材料，二是改進(jìn)既有結(jié)構(gòu)。未來則會更注重采取材料輕量化與結(jié)構(gòu)輕量化相結(jié)合的方式。 德國蒂森克虜伯公司采用多相鋼CP-W800材料，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及工藝性，設(shè)計出的SLC鋼制副車架與其BENCHMARK目標(biāo)(一款鋁合金副車架)相比，輕量化程度、剛度和耐久性相當(dāng)，但經(jīng)濟(jì)性提高了40％。國內(nèi)研究人員也開始利用有限元技術(shù)進(jìn)行副車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的研究工作。 目前為實施電動汽車輕量化已運用到的主要材料有碳纖維、鋁合金、鎂合金、鈦合金、工程塑料、復(fù)合材料和高強(qiáng)度鋼等，主要用以改造和替代材料。 同時，車架的尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化技術(shù)已較為成熟。作為形狀優(yōu)化的高級形式，形貌優(yōu)化與拓?fù)鋬?yōu)化，其中拓?fù)鋬?yōu)化將單元密度作為變量，而形貌優(yōu)化將形狀作為變量，綜合各自方案的特點，確定合理的結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析可知，這樣的新結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性得到很好的改善，同時重量大幅減輕，達(dá)到了輕量化設(shè)計的要求。 四：研究內(nèi)容和擬解決的問題 目前，新能源轎車主要是在現(xiàn)有車型的基礎(chǔ)上開發(fā)出的，但開發(fā)出的燃料電池轎車結(jié)構(gòu)明顯過重，急需進(jìn)行輕量化設(shè)計。電動車車架作為新能源電動汽車底盤的重要部件，承載著燃料電池轎車的電動機(jī)、變速器、電池堆重要部件等。由于先前設(shè)計偏于保守，造成質(zhì)量過重，需對車架進(jìn)行重新設(shè)計，降低其自身質(zhì)量。 目前，用手裝載動力電池的結(jié)構(gòu)大多采用笨重的箱式結(jié)構(gòu)。為了提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，迫切需要對電池箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到輕量化設(shè)計要求。 而就電池箱而言，由于電動汽車基本上都選用鋰離子電池作為動力源，但電池溫度不容易控制。然而鋰離子電池的工作能力受溫度影響大，只有充放電在25℃時，單體電池循環(huán)壽命才可能達(dá)到1 500～2 000次。因此，裸露放置將嚴(yán)重影響電池使用壽命，同時也存在安全隱患。針對目前市場上的需求，設(shè)計一種自動控制溫度、防塵防水、防振、絕緣、拆卸方便的電池箱，是滿足用戶需求、保持電池最佳工作環(huán)境、使電池放電電流最大、持續(xù)放電時間延長和增加車輛續(xù)航里程的需要。 在本次設(shè)計中，我就打算從輕質(zhì)替換材料方面以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面人手。首先分別就電動車車架進(jìn)行應(yīng)力分析有限元建模，針對不同工作情況，分析其結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，以便優(yōu)化其結(jié)構(gòu)。再者，替換不同的輕質(zhì)材料，包括碳纖維、鋁合金、鎂合金、鈦合金、工程塑料、復(fù)合材料和高強(qiáng)度鋼等，綜合考慮結(jié)構(gòu)對材料的要求，材料的優(yōu)勢劣勢性能，以及經(jīng)濟(jì)性，挑選出既具有相當(dāng)出色的力學(xué)性能的，有經(jīng)濟(jì)合理的輕質(zhì)材料。 五：進(jìn)度安排 20XX.11.25～20XX.12.15 確定設(shè)計題目 20XX.12.16～20XX.01.15 落實設(shè)計任務(wù) 20XX.01.16～20XX.02.20 完成外文翻譯 20XX.02.21～20XX.03.05 完成資料查閱、開題報告 20XX.03.06～20XX.03.20 進(jìn)行畢業(yè)實習(xí)，并完成方案論證 20XX.03.25～20XX.06.09 設(shè)計工作 20XX.05.03～20XX.05.08 進(jìn)行中期檢查和中期答辯 20XX.06.14～20XX.06.16 完成答辯前的準(zhǔn)備工作 20XX.06.17～20XX.06.20 畢業(yè)答辯 六：需要的主要儀器和設(shè)備資源等 建模：SolidWorks軟件，ANSYS軟件等 實驗：對安裝電機(jī)等主要結(jié)構(gòu)后電動汽車車架以及電池正常工作中的電池箱體實驗進(jìn)行實際性能分析。 七：主要參考文獻(xiàn) [1]濮良貴.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M].高等教育出版社，2006. [2]鄭文緯.吳克堅.機(jī)械原理[M].高等教育出版社，1982. [3]吳序堂.西安交通大學(xué)出版社[M].電動汽車工程，2007. [4]江耕華.機(jī)械傳動設(shè)計手冊(下)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1983. [5]齒輪手冊編委會.齒輪手冊第2版（上冊）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [6]余志生.電動汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. [7]王望予.電動汽車設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. [8]譚繼錦，張代勝.電動汽車結(jié)構(gòu)有限元分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009. [9]張宇，曹友強(qiáng)，洪賢軍，張秋穎.電動轎車電池箱體輕量化研究[J].現(xiàn)代制造工程.20XX(1): 38-41. [10] Kulekci M K. Magnesium and its alloys applications in automotive industry [J]. Int’l J Adv Manu Tech, 2008,39(9): 851-865. [11]Merklein M，Geiger M． New materials and production technologies for innovative lightweight constructions[J].Journal of Materials Processing Technology，2002(126) : 532-536． [12] 張曉紅，周鋒，馮奇，何健。車用動力電池碳纖維箱體的設(shè)計研究[J].上海汽車，20XX-09：60-62 [13]Tamaki Y．Research into achieving a lightweight vehicle body utilizing structure optimizing analysis aim for a lightweight and high and rigid vehicle body[J]．JSAE Review， 1999(20)：555-561． [14]Schubert E，Klassen M，zemer I，et a1．Light-weight structures produced by laser beam joining for future applications in automobile and aerospace industry[J]．Journal of Materials Processing Technology，2001(115)：2-8． [15]張立玲，黃 黎，葉子青，林 逸，趙紅偉，馬正東。轎車副車架輕量化技術(shù)研究及應(yīng)用[N]塑性工程學(xué)報，2010-10：71-75 [16]唐瑜亮。一種用于電動汽車的電池箱[C]中國客車學(xué)術(shù)年會論文集2010：152-154 [17]王樹英，鄭松林，馮金芝，劉新田。燃料電池轎車前副車架輕量化設(shè)計[J]機(jī)械設(shè)計，2013-2：41-44 [18]李波，王貴勇，申中立，雷基林。車架靜強(qiáng)度分析[J]?？茖W(xué)技術(shù)與工程，2011-12：8638-8641 [19]桂良進(jìn)，周長路，范子杰。某型載貨車車架結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計[J]。汽車工程，2003：403-406 [20]葛偉，饒洪宇。某電動汽車副車架的性能分析[J]。重慶理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），20XX-6：8-13 指導(dǎo)教師評語：（建議填寫內(nèi)容：對學(xué)生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學(xué)生完成上述任務(wù)的建議、注意事項等） 指導(dǎo)教師簽名： 20 年 月 日 5