CATIA+HyperWorks某型电动汽车车架有限元分析(2)
近几十年来，汽车工业的飞速发展给人类生活带来了便利和经济利益，但也使世界的能源和环境问题更加严重。为缓解这种不利情况，全球大部分国家和汽车企业都在投入更多的资源研究电动汽车，研究自己的自主电动汽车品牌，并积极推广，努力扩大电动汽车市场。
电动汽车经过长期的研究发展，除了可以利用燃料电池供电外，其能量系统已经可以利用多种能量来发电，例如风能、水能、核能等。当然，其中最令人期待也是目前发展较好的就是将太阳能转变为电能来给电动汽车供电。电动汽车能量系统利用的这些能源，很多是属于可再生能源或者是清洁能源，有利于缓解日趋严重的环境问题，还可以在一定程度上缓解石油匮乏给国家带来的巨大压力。电动汽车直接利用的能源是电能，在电动汽车驱动的过程中不会产生任何排放污染物，同时电动汽车驱动产生噪声也比较小。根据可靠的相关统计数据，我国每年石油总消费量的1/3是由汽车耗油量贡献，而我国的汽车保有量仍在不断增长，预计到2020年将会上升到1.5亿辆。与此同时，新能源汽车也在不断发展，到2020年时，如果新能源汽车保有量能够占到汽车总保有量的20%，即约三千万辆，则每年可以节约五千万吨左右的石油量，而这些节约的石油量差不多相当于大庆油田一年的产量[1,2,3]。这些无不显示了电动汽车发展的必要性和良好前景。
虽然电动汽车显示出了足够的优越性，但是，由于目前国内外的混合动力成本还比较高，还需要很长时间普及，而混合动力也是要消耗油料；氢能源的储存等问题仍然存在；纯电动汽车也因为电池能量密度的制约，做不到真正大批量投入市场[4,5]。尽管仍有各种各样的问题制约着电动汽车的普及推广，但在一些特定的工作场所，电动汽车却是一个非常好的选择。譬如，国内的很多旅游区和某些城市的步行街，这些地方需要的车辆没有高车速的要求，而且车辆的行驶距离不长。在这些情况下，设计研发符合其结构和性能指标的电动汽车难度并不大，需要的技术水平并不高，其中一个比较好的例子就是本文的研究对象纯电动旅游观光车。
在电动汽车整体结构中，车架总成是结构基体。来自路面的复杂多变的力经传递后均会施加到车架上，与此同时，车架还是电动汽车上许多重要总成件（动力总成、悬架、传动系统、转向系统、蓄电池等）的载体。拥有足够的强度和刚度是电动汽车车架最基本的要求，同时还有其他方面相应要求，例如重量、平顺性、稳定性等[6]。正因如此，进行车架结构设计时要考虑车架的重量和性能等因素，车架的结构设计是一项非常重要的工作，因为电动汽车的很多方面的性能指标等受到车架结构性能的影响，并且很大可能是决定性因素。
在目前的汽车车架设计行业中，有一种做法很普遍，就是在设计阶段将安全系数设定的很大。这样做的主要目的在于保证汽车车架的强度，确保汽车的安全性。但是这样做就会增加车架的重量，并且使汽车显得不灵活，也会破坏汽车的其他性能，例如动力性、经济性和通过性等。其次，在设计阶段时，我们并不能精确得到车架各部分应力分布情况，设计出的车架经常会存在部分结构受力过大的现象，这会给以后电动汽车的使用埋下安全隐患。并且在设计阶段时，我们并不能确定设计的车架结构是否合理，也不能预测设计的车架的性能是否符合要求，而且如果不利用辅助手段，车架的动态性能则更是难以分析。正因有这些原因，电动汽车车架的有限元分析（主要是模态分析和静态工况分析）就显得很有必要，通过分析可以更精确地得到车架的性能，为车架结构的后续研究和优化做好准备。