1. 目的及意义

选题背景及意义

随着智能化技术在汽车领域的发展，自动驾驶技术逐渐成为现代汽车发展研究的方向。在进行自动驾驶试验时，为充分模拟实车道路实验，必然会进行实车实验，此时就必须配备相应的试验用车，用于自动驾驶进行检测识别。若采用传统乘用车进行实验，必然会导致试验成本过高，且发生碰撞时维修困难。因此，开发一辆实验底盘用车能够极大降低实验成本。

本毕业设计针对某企业正在开发的电动车底盘结构，进行优化设计和分析。该底盘车结构与传统乘用车底盘不同，本题目通过对底盘进行设计，并完成主要零部件的强度/模态分析，开展车辆碰撞过程和动态碾压过程的有限元分析。对底盘结构进行优化设计。通过有限元软件完成底盘不同角度碰撞的分析，基于分析结果进行结构优化，以改善底盘结构的强度，保证高速碰撞下底盘结构的可靠性和安全性。

国内外现状分析

目前国内外对于车架、车身零部件等的研究主要是材料的选择、结构设计、有限元分析、布置方式等方面的研究。

安徽江淮汽车股份有限公司宛银生等人对某车型的副车架进行了性能优化。通过三维设计软件CATIA建立副车架的3D几何模型，并利用HyperWorks软件对其进行有限元分析。在HyperWorks环境下对副车架进行静强度分析时，使用3mm的壳单元对设计方案进行有限元网格划分，共得到176596个网格，172940个节点，建立副车架网格模型，确定其边界条件及工况，通过应力分析，验证其使用性能。同时，为了使副车架不与发动机产生共振，需保证其前6阶模态频率与发动机产生的惯性激励频率隔开，因此使用HyperWorks对副车架进行模态分析，分析结果满足设计要求。

奇瑞新能源汽车技术有限公司贾安祥等人提出了一种新材料纯电动汽车前保防撞梁的设计结构。前保横梁总成采用铝型材挤压成型，左右两个吸能盒铝型材采用同一口型断面机加成零部件，左右通用；安装板采用5052铝板件。为验证其正面碰撞的安全性，利用ANSYS软件搭建前保横梁总成的仿真模型，根据国家正碰标准试验环境，速度为50km/h，壁障类型为刚性墙，碰撞角取电动车纵轴0°。仿真结果表明，车身在正碰过程中变形很大，需对其进行优化。通过增加吸能盒长度30mm，前保防撞横梁由封闭断面更改为开口断面，材料厚度由 2.0mm调整为1.8mm，优化后的前保防撞梁总成变形合理，吸能充分，轻量化成果明显。

中国农业大学彭昌坤等人利用非线性有限元软件ANSYS/LS—DYNA对某SUV车型前纵梁进行计算机碰撞仿真分析研究。通过在ANSYS/LS-DYNA软件中定义纵梁单元类型为shell163壳单元，采用Belytschko-Wong算法建立纵梁的有限元模型。对改进前的前纵梁进行初速度为50km/h、时长为50ms的碰撞过程仿真分析，仿真结果表明，改进前的前纵梁在整个碰撞过程中变形模式较差，吸能效果不好。为了改变纵梁碰撞过程中的变形形式，更好的吸能，对前纵梁做出改进，改进方案包括：在折弯处加一块2mm厚的加强板；在纵梁及衬梁四条棱线上距前端25mm处，开V形诱导槽；在纵梁及衬梁腹板上距前端160mm处，开5×20mm的弱化孔。对改进后的前纵梁进行碰撞仿真分析，通过比较改进前后纵梁碰撞吸能特性可以发现，改进后的汽车前纵梁在碰撞过程中吸能特性得到较好的改善，且其变形模式较为理想。

湖南大学张维刚等人针对汽车薄壁梁在斜向碰撞中出现的吸能和抗弯能力不够等问题，对其进行了研究分析。通过建立薄壁梁的有限元模型并对其进行初始速度为25km/h，刚性墙与台车轴向倾角Φ=0°、5°、10°、15°共4组碰撞仿真试验。试验结果表明，随着碰撞角度的增加 ,薄壁梁的吸能能力呈逐渐下降的趋势, 且碰撞倾角增大后薄壁梁的变形结果不太理想。对薄壁梁斜向碰撞影响因素分析表明：影响薄壁梁碰撞特性的因素主要有薄壁梁的壁厚、截面形状以及材料的屈服特性。为提高薄壁梁斜向碰撞的性能，分别采取薄壁梁中填充蜂窝铝材料和增加壁厚两种方案，对改进前后的薄壁梁建立有限元模型并进行斜向碰撞仿真分析，从仿真分析数据得出：填充蜂窝铝材料和增加壁厚两种方法均可增加通过的截面力，但蜂窝铝填充材料能起到很好的诱导作用，使薄壁梁在斜向碰撞过程中有较好的溃缩模式和吸能能力。