基于拓扑优化的电动接驳车骨架轻量化设计Lightweight design of an electric shuttle bus frame based on topology optimization
张恒翔,严格,邹平,罗祖显,韩梦真,傅爱军
摘要(Abstract):
景区对电动接驳车需求的日益增加,推动了该车型的迅速发展。为降低现有电动接驳车高昂的生产与使用成本,本文对其进行轻量化设计。首先,采用HyperMesh软件建立某电动接驳车车身骨架的有限元模型,对其进行轻量化多目标优化设计;其次,以车身骨架柔度最小为目标函数,结构单元相对密度为设计变量,设计区域的体积分数为约束条件,对车底骨架进行拓扑优化;最后,通过灵敏度分析,分别计算出模态和制动工况下各部件最大应力与质量之间的相对灵敏度,挑选出相对灵敏度绝对值较小的部件,以其厚度为设计变量,进行尺寸优化。考虑到接驳车常行驶于坡路且满载时动力需求较高,本文对电动接驳车车身骨架在满载情况下匀速行驶、紧急制动和紧急转弯等3种工况进行力学性能分析、自由模态分析。优化前后对比结果表明,在满足各工况强度要求的前提下,接驳车车身骨架质量减少107 kg,质量缩减率达5.1%。
关键词(KeyWords): 接驳车骨架;轻量化;拓扑优化;相对灵敏度;模态分析
基金项目(Foundation): 广西科技重大专项(桂科AA22068101);; 柳州市科技计划项目(2022AAA0103)资助
作者(Author): 张恒翔,严格,邹平,罗祖显,韩梦真,傅爱军
DOI: 10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2026.03.004
参考文献(References):
- [1]王亚凯,王钰明,黄明宇,等.基于ANSYS及灵敏度分析的客车结构轻量化设计[J].公路交通科技,2018,35(8):144-151.
- [2]于保君,何洪军,肖永富,等.某小型客车车身骨架轻量化综合优化设计[J].客车技术与研究,2021,43(3):22-25.
- [3]方朝,赵尚义,严格,等.电动汽车车架的多目标拓扑优化-尺寸优化-精细化设计[J].机械设计与制造,2023(8):16-22.
- [4]廖金深,沈光烈,林圣存.对某微型客车车身结构的有限元分析[J].广西科技大学学报,2016,27(1):58-61.
- [5]王俊楠.新能源客车车身的结构优化[D].沈阳:沈阳工业大学,2022.
- [6]丁明亮,严运兵,杨勇,等.基于拓扑优化与灵敏度分析的公交车车身骨架轻量化[J].机械强度,2018,40(2):363-369.
- [7]赵铁棨,龚运息,唐毅林,等.某自卸车车厢的多目标尺寸优化[J].广西科技大学学报,2024,35(3):24-31.
- [8]田永康,龚运息,邹平,等.某型汽车滑移门灵敏度分析与多目标轻量化设计[J].机械强度,2024,46(1):122-128.
- [9]林有淮.基于灵敏度分析的客车骨架结构优化设计[J].机械工程与自动化,2023,52(3):68-71.
- [10]王登峰,毛爱华,牛妍妍,等.基于拓扑优化的纯电动大客车车身骨架轻量化多目标优化设计[J].中国公路学报,2017,30(2):136-143.
- [11]岳凤来,吴志新,周荣.城市客车车身骨架有限元分析及改进设计[J].机械设计与制造,2009(6):49-51.
- [12]宋超,匡兵,刘夫云,等.基于灵敏度分析的商用车驾驶室白车身轻量化设计[J].现代制造工程,2021(3):46-51,126.
- [13]任可美,戴作强,郑莉莉,等.纯电动城市客车底盘车架有限元分析及轻量化设计[J].制造业自动化,2017,39(11):70-75.
- [14]于国飞. HyperWorks在汽车白车身模态分析中的应用[J].振动·测试与诊断,2012,32(1):138-140,168.
- [15]李长玉,余莎丽,林子涵,等.自然激励下某电动汽车白车身模态参数识别[J].电子测量与仪器学报,2020,34(8):167-173.
- [16]相龙洋,左曙光,吴旭东,等.电动汽车驱动电机定子振动特性优化[J].制造业自动化,2014,36(14):134-136.
- [17]吴胜军,袁威,梁治千,等.某混合动力客车骨架的轻量化设计[J].现代制造工程,2022(3):48-53,76.
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