电动汽车车身骨架设计及分析综述

张超宾

众所周知，我国是世界上人口最多的国家，如果中国每家每户都可以开上汽车的话，那么石油资源一定会供不应求，也会带来严重的环境问题。所以，中国一定要发展电动汽车，这符合我国的实际情况，同时也是社会发展的必然趋势。车身是汽车的重要部分之一，电动汽车的车身结构需要有足够的强度，这样才可以保证人们的安全。同时，电动汽车也需要拥有足够的刚度，以便可以正常工作，人们还要设计出合理的动态特性，以控制电动汽车的振动以及噪声。此外，如果实现车身的轻量化目标，那么电动汽车就可以拥有较强的续航能力，所以，不断优化设计电动汽车车身的结构是非常重要的。

1 设计车身骨架的必要性

电动汽车的重要组成部分之一就是车身。当前，电动汽车主要是从传统汽车改装过来的，驱动装置也从发动机变成了电机。电动汽车的车身结构和布置方式已经有了很大的不同，但是仍然存在一些问题，比如改装后，操纵的稳定性不断下降，平顺性能也有所下降，它限制了动力和控制系统的空间布置，续航方面也存在问题。所以，人们必须研究出新款的电动汽车车身，以提高电动汽车的可靠性和动力性能，减少成本，使得我国电动汽车可以批量化生产，从而更好地适应国际市场的要求。同时，人们既要考虑电动汽车的续航问题，又要考虑其车速提高问题，人们要研发出好的动力系统，并减轻汽车重量。这样能够有效提高驾驶的动力性，还可以减小悬架的横摆惯量，使得汽车具有稳定的操纵性。所以，轻量化已经成为我国电动汽车设计追求的目标。

2 车身骨架设计的原则

在对电动汽车的车身进行设计时，人们遵循以下原则：一是要考虑车身结构的动力学要求；二是要充分认识到思想碰撞的重要性，进行思想碰撞；三是要使电动汽车更加快速方便，具有较好的车速和续航能力，人们就一定要实现电动汽车轻量化的目标，只有实现轻量化，才可以不断减少成本；四是要遵循总布置尺寸的要求，遵循平台的系列设计要求；五是要满足车身的相关制造要求，方便维护和拆装。

3 车身骨架的轻量化

现在国际汽车行业共同的关注点是汽车车身的轻量化，轻量化技术的基本内涵是指使用现代化的设计方法和工艺，优化设计汽车产品，或者使用一种新型的材料来降低汽车重量，使得汽车既环保又安全。实现轻量化的途径有三种。

3.1 改进汽车的结构

人们要不断改进汽车结构，使得汽车内部的零件变得更加薄壁化、中空化、小型化以及复合化。在优化设计车身结构时，会使用拓扑和形貌优化、形状以及尺寸优化的方式。目前，我国应用比较多的是拓扑优化方法，而形貌优化主要用于优化加强筋的形式走向等，形状和尺寸优化主要用于钣金件的型面和板厚。

3.2 开发新型的轻质材料

人们要不断开发新型的轻质材料，可以使用铝、镁合金等有色金属。铝合金是汽车工业最常用的轻量化材料，虽然密度非常小，但是其比强度和比刚度比较高，拥有较强的循环利用性能和较好的导热导电性能等。铝合金被大量应用在气缸体和壳体等零部件上，它是实现汽车轻量化的一种重要替代材料。

3.3 使用先进的制造工艺

人们可以使用先进的制造工艺，如激光拼焊技术、液压成型技术和辊压成型技术等。激光焊接速度较快，效率较高；液压成型技术具有较高的成型精度，同时可以节约材料，减少生产成本。人们一定要将工艺和材料结合起来，提高电动汽车的续航能力。

4 对车身骨架的CAE分析

4.1 车身骨架结构的静态分析

衡量汽车是否完全可靠的最重要指标就是汽车的结构强度。汽车车身的骨架强度直接影响其使用寿命的长短，而且汽车骨架的局部应力集中，会使得汽车车身局部开裂。所以，车身骨架必须要有足够的车身强度进行承载。评价汽车车身性能的重要指标就是车身结构的刚度，如果刚度不足，就会使得车身的窗框等开口处的变形较大，还可能导致车门卡死、漏雨渗水等问题。

4.2 车身骨架结构的模态分析

人们使用模态分析车身骨架结构，主要是为了确定具体设计过程中结构的振动特性。它是承受动态载荷结构设计中的重要参数。所以，一是人们要避免结构共振或按照特定的频率振动；二是人们要认识到不同结构对于不同类型的动力荷载会有不同的响应；三是在其他动力学分析中，人们可以估算然后求解，从而控制参数。

5 结语

电动汽车的推广应用是社会发展的必然趋势，无论从环境角度还是能源角度，发展电动汽车都是十分必要的。人们要不断研发电动汽车，不再依赖于改装传统汽车，要从这个被动局面中走出来，设计出真正安全可靠的电动汽车。同时，要保证电动汽车动力十足，拥有较强的续航能力，这样可以使我国汽车工业发展越来越好。人们要不断优化电动汽车车身的结构，增强其强度和刚度，从而更好地满足大众的要求，提高我国汽车发展速度，为我国汽车工业作出贡献。

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