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1、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 學院名稱 機械與汽車工程學院 專 業(yè) （班 級） 姓 名 （學 號） 指 導(dǎo) 教 師 系（教研室）負責人 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68，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
2、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?？梢?/p>
3、電動汽車輕量化的節(jié)能環(huán)保效益覺不亞于汽車發(fā)動機技術(shù)節(jié)油技術(shù)。同時電動汽車進行輕量化設(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
4、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)濟性及工藝性，設(shè)計出的SLC鋼制副車架與其BENCHMARK目標(一款鋁合金副車架)相比，輕量化程度、剛度和耐久性相當，但經(jīng)濟性提高了40。國內(nèi)研究人員也開始利用有限元技術(shù)進行副車架結(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
5、式，形貌優(yōu)化與拓撲優(yōu)化，其中拓撲優(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)力學特性得到很好的改善，同時重量大幅減輕，達到了輕量化設(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、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
6、經(jīng)濟性，迫切需要對電池箱體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化以達到輕量化設(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)壽命才可能達到1 5002 000次。因此，裸露放置將嚴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行應(yīng)力分析有限元建模，
7、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)濟性，挑選出既具有相當出色的力學性能的，有經(jīng)濟合理的輕質(zhì)材料。五：進度安排20XX.11.2520XX.12.15 確定設(shè)計題目20XX.12.1620XX.01.15 落實設(shè)計任務(wù)20XX.01.1620XX.02.20 完成外文翻譯20XX.02.2120XX.03.05 完成資料查閱、開題報告20XX.03.0620XX.03.20 進行畢業(yè)實習，并完成方案論證20XX.03.2520XX.0
8、6.09 設(shè)計工作20XX.05.0320XX.05.08 進行中期檢查和中期答辯20XX.06.1420XX.06.16 完成答辯前的準備工作20XX.06.1720XX.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行實際性能分析。七：主要參考文獻1濮良貴.紀名剛.機械設(shè)計M.高等教育出版社，2006.2鄭文緯.吳克堅.機械原理M.高等教育出版社，1982.3吳序堂.西安交通大學出版社M.電動汽車工程，2007.4江耕華.機械傳動設(shè)計手冊(下)M.北京：煤炭工業(yè)出版
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開題報告-電動汽車車架及電池箱輕量化設(shè)計
