车身附件说系统设计校核报告.doc

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1、 编 号： 车身、附件系统校核报告车身、附件系统校核报告 项目名称：MA00-ME100MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展高速纯电动车公告扩展 编制： 日期： 校对： 日期： 会签： 日期： 审核： 日期： 批准： 日期： 海马轿车有限公司 2011 年 10 月 目录目录 1 概述.1 2 引用标准1 3 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展车身、附件系统设计技术要求1 3.1 车身总成1 3.2 白车身.2 3.3 内饰件.2 4 MA00-ME100 高速纯电动汽车车身、附件系统校核3 4.1 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展车身、附件系统布置形式.3 4.2 M

2、A00-ME100 高速纯电动车公告扩展电机控制器支架设计强度校核.3 4.2.1 概述.3 4.2.2 分析.4 4.2.3 几何模型.5 4.2.4 有限元模型.5 4.2.5 强度分析计 算5 4.2.6 结论.7 4.3 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展 DC-DC 支架设计强度校核7 4.4 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展快充支架设计强度校核10 4.5 MA00-ME100高速纯电动车公告扩展副水箱支架设计强度校 核11 4.6 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展电机后悬置设计强度校核12 4.7 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展换挡按键装饰

3、板设计方案及校 核14 5 总结.15 参考文献15 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 1 页 共 16 页 1 概述概述 上海电驱动高速纯电动汽车在 MA00-ME100 高速纯电动汽车基础平台上， 车身系统依据新动力系统后的整车布置作为要求，以尽量沿用中速电动汽车的 零件，尽量不改变原有工艺条件为设计原则，作相应的改型设计，以提供系统 所需要的安装固定点和空间，并满足车身自身强度需求条件及相关工艺条件， 使整车满足高速行驶时的安全稳定性。 整改的重点是将电机控制器固定梁、电机左悬置上下安装板、电机后悬置 支架、快充接口支架、副水箱支架及一些管路支架等

4、进行了重新设计。 2 引用标准引用标准 QC/T514-1999 轿车车身名词术语 GB15743-1995 轿车侧门强度 GB11552-1999 轿车内部凸出物 GB8410-1994 汽车内饰材料的燃烧特性 Q/BQB 403-2009 冷连轧低碳钢板及钢带 Q/BQB 310-2009汽车结构用热连轧钢板及钢带 GB T 18384.1-2001 电动汽车 安全要求第 1 部分：车载储能装置 3 MA00-ME10 高速纯电动车公告扩展车身、附件系统设计技术要求高速纯电动车公告扩展车身、附件系统设计技术要求 3.1 车身总成车身总成 3.1.1 车身造型应使整车具有较好的空气动力性，从

5、而获得更低的风噪及更好的 空气流态，以满足整车性能（电量消耗经济性，舒适性，行驶稳定性等） 方面的要求。 3.1.2 外覆盖件曲面光顺，不允许有非造型凹凸、棱线及曲率突变等缺陷。 3.1.3 车身应满足人机工程学和人体工程学的要求。 3.1.4 车身内部尺寸布置按SAE 95百分位考虑。在满足设定整车尺寸的前提下， 内部空间尽量大。 3.1.5 确保上下车的方便性：车门以及铰链轴线倾角、车门后支柱位置、车门洞 宽度、高度、开度、门槛尺寸和位置要求参照标杆车。 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 2 页 共 16 页 3.1.6 车身应考虑轻量化设计，固定支

6、架在考虑强度满足的前提下，要考虑安装 便利性。车身质心位置满足操纵稳定性的要求。 3.1.7 车身结构强度、刚度应满足各种工况的要求，无构件失效、异响等缺陷。 车身弯曲刚度、扭转刚度以质量标杆车为目标水平。 3.1.8 车身结构强度和刚度应满足前、后、侧碰撞、40%正侧偏置碰撞等安全性 能要求。 3.1.9 车身总成的固有频率（一阶模态）以质量标杆车为目标水平，在车辆任何 工况下均要有效避开其内、外激励频率，防止共振发生；在此前提下，尽 量提高整车固有频率，以改善乘座舒适性。 3.1.10车身结构合理，满足零部件的空间要求，便于零部件安装和维护，无任何 静态、动态干涉。 3.1.11 要充分考

7、虑新开发零部件工艺性，满足现有国内制造工艺及选定供应商 的设备规格要求，便于零部件的加工、维修及组织生产。 3.1.12车身密封性应符合QCn 29008.6-1991汽车产品质量检验车身密封性评定 方法的要求，在喷淋压力70150kPa、受试时间15分钟的条件下，车身 的门、窗、侧围、行李舱、外部灯具等不得有渗、漏水现象。 3.2 白车身白车身 3.2.1 车身设计应考虑防锈、防水、防尘、排水、进/排液、减震、保温、降噪、 密封等措施。 3.2.2 白车身选材：白车身的骨架件和板件所采用的钢板按照现有郑州海马钢板 序列，可辅以钢制型材。 3.2.3 冲压件在设定板材和设备条件下，变薄率满足海

8、马企业标准，无明显特征 线滑移、开裂现象。 3.2.4 车门、发动机盖、背门不得因自重或正常情况下的外力引起变形、下沉， 从而影响间隙、段差和开关的可靠性。 3.2.5 背门设计应能保证背门在开启一定位置后保持平衡，开启、关闭时，运动 必须柔和。 3.2.6 铰链固定点、安全带固定点、座椅固定点应满足相应标准要求。 3.2.7 车身设计使用寿命要求:10年。 3.3 内饰件内饰件 3.3.1 内外装饰件材料要考虑环保、阻燃要求。 3.3.2 内饰设计要求 内饰的设计要人性化，充分利用车内空间，操作简便、快捷，结构可靠 设置随车工具与顶高器的固定装置 设置三角警示牌、灭火器的固定装置 3.3.3

9、门锁工作应可靠，保证所有车门应开、关灵活，行驶中无异响。 3.3.4玻璃升降器运行时，应能平稳运行，无松动、无卡滞，不应有异常响声。 汽车行驶时玻璃不得自行下降，在玻璃升至上限时，其上端应进入导槽至 少5mm。 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 3 页 共 16 页 3.3.5 车内座椅应具有足够的强度和刚度并牢固地固定在地板上，前座椅应能进 行前后距离（不小于15 mm14210mm） 、靠背角度（向前2510， 向后22754）及头枕上下（三级）等多个方向的调整，调节应轻便灵 活，锁止机构应工作可靠。座椅的外形设计应以人体工程原理进行设计， 以乘坐舒

10、适性为目的。 4MA00-ME100 高速纯电动汽车车身、附件系统校核高速纯电动汽车车身、附件系统校核 4.1 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展车身、附件系统布置形式高速纯电动车公告扩展车身、附件系统布置形式 由于 MA00-ME100 高速纯电动汽车整车外观造型及参数与 MA00-ME100 中速纯电动汽车保持一致，又系 M1 车型的衍生车型；所以整车的外观件，如发 动机盖、翼子板、前、后车门、背门、侧围和顶盖系统沿用 M1 车型结构，在无 特殊需求的情况下不做更改。 前机舱的设计参照上一轮 MA00-ME100 中速电动汽车的形式，将电机、电 机控制器、快充接口、副水箱及一些管路

11、等进行了重新布置。 电机控制器通过支架固定在电机右上方，便于与电机出线连接，高压盒固 定于电机控制器上方（如图 1 1） ；空调控制器固定于电机控制器固定支架下方 （如图 2 2） ；DC-DC 通过支架固定于前围下横梁上（如图 3） ；快充接口在机舱 前横梁位置（如图 4 4） ；副水箱放在机舱右侧位置（如图 5 5） ；电机后悬置在原中 速车的基础上往左移动（如图 6） ；换挡按键装饰板装配形式（如图 7） 。 4.2 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展高速纯电动车公告扩展电机控制器支架设计强度校核电机控制器支架设计强度校核 4.2.1 概述概述 本报告对 MA00-ME100 纯

12、电动汽车上海电驱动电机控制器安装支架静刚度分 析，为电机控制器安装支架结构改进提供设计参考。电机控制器和空调控制器 固定形式如图下所示： MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 4 页 共 16 页 图图 1 1 电机控制器固定形式 图图 2 2 空调控制器固定形式 4.2.2 分析分析 安装支架模型分析过程中考虑材料、约束等问题，单元划分、边界条件及 定义约束等所有设置都是在 Generative structural Analysis 中完成。利用 已有的三维数模，通过实际的安装形式对数模进行约束、施加载荷，然后通过 求解器直接对电机控制器安装支架有限元模

13、型进行分析和计算。 高压盒 电机控制器 空调控制器 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 5 页 共 16 页 4.2.3 几何模型几何模型 本次分析所用的车身数据为 MA00-E100 电动汽车上海电驱动电机控制器安 装支架的初步工艺数模。 由于边界条件从其他专业组所获取的数据中所需添加的材料很多，所在组 也无法准确确认，因此，对该模型进行简化，然后对所简化的模型利用三维软 件进行 CAE 分析，并对所分析结果进行计算。 4.2.4 有限元模型有限元模型 材料：钢材弹性模量 E=2.1105 MPa，泊松比为 0.3，密度为 7.8e- 9Ton/mm3。

14、 高压盒约为 6Kg,电机控制器约为 15Kg，空调控制器约为 3Kg，同时对模型简化。 约束：横梁左右端分别与左右挂接支架用螺栓固定，控制器支架纵梁焊接 在横梁上、高压盒用螺栓固定在电机控制器上，空调控制器用螺栓固定在横梁 上焊接的支架上。 进行静力学分析的目的是：得出最大工况下极限载荷的大小。所谓极限载 荷就是当电机控制器安装支架结构某一部分材料的应力值达到许用应力时中横 梁支架和高压盒连接处所受到的载荷。 电机控制器安装支架的所用材料为宝钢材料，材料牌号为 SPCC，属于一般 用冷连轧碳素钢板，材料 SPCC 的相关参数：屈服极限为 280MPa，抗拉极限为 270MPa，安全系数取 1

15、.2。 因此，许用应力的大小可以由以下公式确定： MPa MPa KS Y 233 2 . 1 280 其中，为许用应力，为屈服极限，为安全系数。 Y S K 4.2.54.2.5 强度分析计算：强度分析计算： MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 6 页 共 16 页 表表 1 1 乘用车行车制动性最低性能指标乘用车行车制动性最低性能指标 进行分析时，当所行驶工况为：路面颠簸+紧急刹车时所受载荷较大，因此，根 据国标规定及参考 MA00-ME100 电动汽车实际制动情况，从总布置及底盘组获取 的数据得知 MA00-ME100 电动汽车制动时的最大减速度约为

16、 8m/s2，因此制动减 速度取最大值为 a=8m/s2 ，从而对横梁支架产生一个力和一个力矩。重力方向 的动载荷系数取为 2.0，即应在支架上施加 F=2mg=224Kg10=480N 的载荷， 但考虑到汽车行驶工况的复杂性，在支架上施加了 600N 的载荷，以均布压力的 形式添加。 对电机控制器安装支架总成进行网格划分，并将电机控制器和高压盒的质量影 响用一个位于折中的重心位置质量点来代替，而由此所产生的效果相同。 (a)(a)模型简化后的应力分布云图 从应力分布云图上可以看到，支架所受的最大应力位于控制器纵梁上，其大小 为 244MPa材料的屈服极限 280MPa。 MA00-ME100

17、 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 7 页 共 16 页 (b(b）位移变化云图 从位移变化云图上看到，支架的最大位移出现在控制器纵梁上，其大小为 0.22mm,对整个支架的强度几乎是没有影响的。 4.2.6 结论结论 根据以上对整个支架的有限元分析可知，支架的结构基本满足强度要求。 4.3 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展高速纯电动车公告扩展 DC-DC 支架设计强度校支架设计强度校 核核 图图 3 3 DC-DC 固定形式 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 8 页 共 16 页 DC G 减 F 1 F 1 L 2 F 合

18、 F L 2 L DC-DC 重心 （a a）DC-DC 受力简化示意图 DC-DC 固定形式如图 3，DC-DC 受力简化示意图如图（a）所示： DC-DC 质量 为 5kg， =g=59.8=49N DC M DC G DC M =a=50.83 g =41.5 N 减 F DC M =64.2 N 合 F 22 减 FGDC 22 5 . 4149 =214mm，=53mm L2 L =53=40.45mm 1 L 2 L cos 2 . 64 49 =+ = 合 M 1 F 2 L 2 F 2 L 1 F 2 F MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第

19、 9 页 共 16 页 64.2 40.45=214 =12.13N 1 F 1 F DC-DC 支架宽度简化为 b=20mm，支架最高的高度为 53mm，板厚 h=1.5mm，E=210GPa。 I=5.625 12 3 bh 12 5 . 120 3 4 mm =0.00045mm 合 EI lF 3 3 625 . 5 102103 10712.13 8 3 (b)(b) DC-DC 支架受力分析模拟图 如图(b)最大应力为 1.52.04MPa=3.06MPa195MPa 最大挠度即变形量小于 0.1mm,变形量极小，在钢板的回弹变形内，因此 DC- DC 支架是安全的，满足强度要求。

20、 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 10 页 共 16 页 4.4 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展快充支架设计强度校核高速纯电动车公告扩展快充支架设计强度校核 图图 4 4 快充接头安装形式 充电枪与快充接头的插入力为 121 N,拔出力为 113N。 （a）支架所受应力分布云图 在有限元分析过程中将盒体固定支架夹紧固定，支架与盒体联接采用点焊。施 加在快充接头盒体上的力为 300N2 倍的插入力 121N，盒体受到的最大应力为 1.84MPa材料的屈服极限 280 MPa. 水箱上横梁 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部

21、分设计校核报告 第 11 页 共 16 页 (b)支架位移变化云图 快充接头盒体在出现开口处的位移变化量最大，其位移量为 0.0654mm，满足 强度要求。即该结构满足强度要求。 4.5 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展副水箱支架设计强度校核高速纯电动车公告扩展副水箱支架设计强度校核 经重新布置后，副水箱固定支架在 M1 基础加长，具体形式如下： 图图 5 副水箱固定形式 副水箱最大容积为 1.5L=1.5Kg,在进行有限元分析时，考虑到车在行驶时加速 和路面颠簸，在 2 倍的安全系数下，对其施加 50N 的力，分析的情况如下： MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部

22、分设计校核报告 第 12 页 共 16 页 （a a）支架所受应力分布云图 (b)支架位移变化云图 从上面分析的云图上可以看到，材料所受的最大应力为 9.06e+007,小于 材料的屈服极限 280MP,最大位移量 0.0374mm. 即支架的强度是满足要求的。 4.6 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展电机后悬置设计校核高速纯电动车公告扩展电机后悬置设计校核 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 13 页 共 16 页 图图 6 电机后悬置固定形式 由于在分析的过程中对电机悬置所受的的动载荷没有具体的参数可供参考，本 专业只能根据自己的简单估算，对

23、模型在分析过程中进行约束和加载，对两安 装孔位分别施加沿悬置方向向下的力 1000N，X 方向的加速度 8m/s2 ,Y 和 Z 方 向分别为 5m/s2。 （a a）支架所受应力分布云图 电机 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 14 页 共 16 页 (b)支架位移变化云图 从上面的分析云图上可以看到，支架所受的最大应力为 3.12e+007Pa 远小于材 料的屈服极限 280MPa,两支耳处最大的位移为 0.00152mm. 故此结构是可以满足要求的。 4.7 MA00-ME100 高速纯电动车公告扩展换挡按键装饰板设计方案及校核高速纯电动车公告扩展

24、换挡按键装饰板设计方案及校核 副仪表板处换挡机构变为按钮式，需增加换挡按钮装饰板。装饰板材质用 高强度 ABS 工程塑料, 4 个开关单元固定柱内嵌 M4 铜套，以保证安装强度。 图图 7 7 换挡按钮装饰板 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 15 页 共 16 页 （a a）面板所受应力分布云图 （b b）面板位移变化云图 5 总结总结 综上设计方案，MA00-ME100 高速纯电动汽车，前机舱电器电控元件经过 重新布局后，所涉及车身、附件系统结构经过重新设计优化，能够满足相应的 强度要求。 MA00-ME100 高速纯电动车车身、附件系统改进部分设计校核报告 第 16 页 共 16 页 参参 考考 文文 献献 1 余志生主编 汽车理论 北京：机械工业出版社，2002 年； 2 刘鸿文主编 材料力学（第四版） 北京：高等教育出版社，2003 年； 3 成大先主编 机械设计手册(第三版) 北京：化学工业出版社 2000 年； 4 汽车工程手册编写组编 汽车工程手册（设计篇） 北京：机械工业出版社， 2001； 5 盛选禹 唐守琴主编 CATIA 有限元分析命令详解与实例 北京：机械工业 出版社 2005。