本科毕业设计论文--纯电动客车电池框的结构设计及强度分析.doc

全套设计（图纸）加扣扣 194535455摘要纯电动公交客车作为一种理想的清洁能源城市公共交通工具，在我国的发展具有独特的优势随着纯电动汽车的快速发展，动力电池作为整车的唯一能量来源，其在电动车上的应用就显得格外重要而电池框作为保护电池正常、安全工作的关键部件，其结构和性能就显得格外重要本文通过在已有柴油轻客平台的基础上，进行新能源电池布置，并根据电池及电池框的布置结果进行相应的电池框结构设计和强度分析本文研究了纯电动客车电池框的布置位置对汽车动力性能的影响，分析了电池框在车身总布置上的设计，考虑电池框在电动车总布置中所要满足的条件，如离地间隙等条件进行电池框在总布置方面的设计本文首先根据电池框结构设计所需满足的相关要求运用CATIA软件建立了结构的三维实体模型,进而建立电池框有限元模型,利用Hypermesh软件,对电池框模型网格划分、赋予零件材料属性、模型装配连接、以及创建低速碰撞、侧向、上跳三种工况下的约束和载荷，进而分析三种工况下的强度,通过分析得出电池框应力集中区域，并对应力集中区域进行优化使其满足强度要求最后通过动力学仿真软件Adams中，计算螺栓受力大小以便进行螺栓选型关键词：电池框；结构设计；强度分析AbstractPure electric bus as a kind of ideal clean energy city public transportation, has unique advantages in the development of our country. With the rapid development of pure electric vehicles, power battery as the sole source of energy for vehicle, its application in the electric vehicle is especially important. And the battery box as a normal battery protection, work safety of the key components, its structure and properties is especially important.In this article, through the existing light diesel passenger platform, on the basis of new energy battery to decorate, according to the result of batteries and battery box layout and corresponding battery box structure design and strength analysis.This paper studies the position of the pure electric passenger car battery box layout of automobile dynamic performance, the influence of battery box are analyzed on the body layout design, considering the battery box in electric vehicles should satisfy the conditions set out in the general arrangement, such as ground clearance battery box for conditions in terms of the layout design.This paper based on the battery box structure design required to meet the relevant requirements using CATIA software established the structure of the three-dimensional entity model, finite element model and the battery box, by using Hypermesh software, meshing battery box model, give the parts material properties, model assembly connection, as well as create a low-speed collision, lateral, jump on three working conditions of constraint and load, strength of three working conditions is analyzed, through analysis the battery casing stress concentration area, and optimize the stress concentration area to make it meet the strength requirement. Finally, the dynamics simulation software Adams, calculate bolt stress size for selection.Keywords:battery box; Structure design; Strength analysis 目录第一章 概论 11.1 论文研究背景及意义 11.1.1 研究背景 11.1.2 研究意义 21.2 国内外相关研究概述 31.2.1 国内研究现状 31.2.2 国外研究现状 4第二章 电池框总布置设计 62.1 总布置的要求 62.2 电池框的布置 72.3 安装点的布置 10第三章 电池框的结构设计 113.1电池框的结构设计要求 113.1.1 散热要求 113.1.2 密封防水要求 113.1.3 电池更换便利性 123.1.4 压紧限位要求 123.1.5 美观性 123.1.6 锁结构的布置 133.2 电池框的结构设计 133.2.1 外形设计 133.2.2 散热设计 143.2.3 密封防水设计 143.2.4 滚动导向机构 143.2.5 压紧限位机构 153.2.6 锁机构 163.2.7 美观性 17第四章 电池框的强度分析 184.1电池框的有限元模型建立 184.1.1 前处理的选择 184.1.2 材料的选择 184.1.3 几何清理 194.1.4 网格划分 204.1.5 单元及材料属性设置 204.1.6 不同工况下载荷和约束的施加 214.2电池框的强度求解及结果分析 234.2.1 低速碰撞 234.2.2 侧向 254.2.3 上跳 274.3电池框的强度结果汇总 29第五章 电池框的的螺栓受力分析 315.1电池框螺栓的受力分析 315.1.1 测量电池框的安装坐标 315.1.2 电池框安装螺栓的模拟 325.1.2 电池框安装螺栓的分析结果 325.3电池框安装螺栓的结果 34第六章 结论 36致谢 38参考文献 39第一章 概论1.1 论文研究背景及意义1.1.1研究背景众所周知，世界汽车如今的保有量保持高速度增长。

大多数发达国家轿车已经普及到了千家万户，这使人们生活发生了巨大的变化其中汽车的普及率最高的国家是美国,平均每个家庭都拥有汽车 2~3 辆虽然中国汽车工业在起步上较晚,但是自从改革开放以来,国际汽车龙头产业纷纷在中国建立了合资企业，客观上推动了中国汽车工业的发展进程2009 年中国汽车迎头赶上,年产销量超过1000万辆，替代了美国排名世界第一的位置但是，汽车工业的快速发展的同时也带来环境污染和能源短缺等严重的问题目前能源短缺问题已成为全球性亟待解决的问题现在全球汽车的保有量不断增加，但是由于传统汽车所需要的能量几乎完全依赖于石油，这使能源问题成为了制约汽车工业发展的重要原因根据当前已表明的世界范围内的石油总储量，全球剩余的石油资源仅供人类可再使用40 年左右而目前全球汽车每年所消耗的石油量就已经超过了100亿桶，占据了石油资源总消耗40%左右在我国，石油资源匮乏的形势更加严峻，自1993 年以来，我国成为石油净进口国，且进口石油的数量在逐年递增，对国外市场的原油依赖性也日益增大过分的依赖原油进口将严重影响我国的能源安全据统计，国内2010 年机动车所消耗的总石油量为1.38 亿吨，大约占全国石油消费的 43%左右。

预计到 2020年，我国机动车的石油需求量将达到2.56 亿吨左右，大约为当年全国的石油总需求量的57%日渐匮乏的石油资源将成为制约我国汽车工业发展的重要原因，甚至将进一步影响我国国民经济的整体健康发展能源危机是一大问题，但是汽车尾气带来的排放污染也不容忽视随着我国汽车保有量的逐年增加，汽车尾气污染物排放总量日趋上升据我国环境监测机构数据表明，汽车尾气是国内主要城市大气污染的主要来源之一，占大气污染物总排放量的 60%以上，被公认为是大气污染的“头号杀手”尤其是近几年，二氧化碳气体所形成的温室效应越来越显著，全球性的气候变暖对人类构成了严峻考验国内的形势更为严峻，目前，在全球大气环境污染最严重的 20 个城市之中,我国已经有16 个城市入列在北京市，汽车尾气的排放量对大气污染物中 HC、NO、CO 的分担率百分比分别为 73.5%,46%和 63.4%上海地区则更为严重，分别为 96%，56%和86%研究已表明，机动车尾气可排出上百种不同的有害物质，主要污染物有碳氢化合物、固体悬浮微粒、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化碳、铅、硫化合物其中，碳氢化合物主要构成为多环芳香烃等剧毒物质，而多环芳香烃中的苯为致癌物质；氮氧化合物对我们的呼吸系统有着较大危害，同时氮氧化合物也是光化学烟雾的主要组成成分。

汽车尾气在损害人体健康的同时，还影响着人类的居住环境；硫化合物有着强烈的刺激性气味，达到一定浓度时则会产生“酸雨”，造成水源和土壤的酸化，影响森林和农作物的生长；二氧化碳是导致全球变暖的罪魁祸首在全球性的各种气候会议中，人们不断地提出低碳经济、清洁发展等全新概念，控诉着汽车业给全球环境所带来的巨大危害1.1.2研究意义电动汽车以电代油，能够实现“零排放”，噪声低，是解决能源问题与环境问题的重要手段相对于传统汽车，新能源汽车在很大的优势1) 无污染，噪声低电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，废气的排出量也比燃油汽车减少了 92%－98%即使把所耗电量等值换算为发电厂的排放，除硫和微粒以外，其他污染物均显著减少由于电厂大多建在城市的郊区甚至更远，对人类伤害也较少而且发电厂是固定不动的，集中的排放也使得清除各种有害排放物较为容易，相关技术也较为成熟普通的燃油汽车由于发动机工作原理的制约，必须经历“充气”、“排气”等工况过程而产生噪音汽车噪声为城市中主要的噪音污染源之一，噪声对人体的神经、心血管、内分泌、听觉、消化、免疫系统都存在不同程度的危害而电动车与普通燃油汽车不同，运行时基本听不到噪音。

2) 能源效率高，多样化市内行车，为等候红绿灯等情况，必须不断地停车、制动这些工况却正是汽车“无用”但耗能的时段，能源利用率较低。