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Altair2017技术大会论文集

商用车蓄电池箱体频率响应分析及结构改进

TheFrequencyResponseAnalysisandStructural

ImprovementoftheBatteryBoxforCommercialVehicle

韦永平

(上汽依维柯红岩商用车有限公司技术中心重庆401122)

摘要:利用有限元软件HyperWorks对蓄电池箱体总成做约束模态分析,并基于模态法的频率响应对

箱体做强度分析,发现箱体底板在Z向1G加速度激励作用下,箱体前端与储气筒连接的位置存在较大的

应力,并通过振动台架试验验证了仿真模型。通过对比前六阶模态和箱体的应力张量结果,对箱体结构

提出了改进方案,经频响分析验证改进后的方案能满足日常的使用要求。

关键词:HyperWorks蓄电池箱体频率响应分析应力张量

Abstract:TheconstraintmodeofthebatteryboxassemblyisanalyzedbytheHyperWorks,andthe

strengthanalysisalsodobythemodefrequencyresponsemethod,whenthe1Gacceleration

excitationimposedontheZdirection,thestressofboltlocationisbeyondthematerialyieldstrength

betweenthebatteryboxandtheaircylinder,andvalidatethesimulationmodelbythevibrationbench

test.Whencomparedwiththesixmodesandthestresstensor,itputforwardaimprovementscheme

forthebatteryboxanditcanmeetthedesignrequirementafteroncemoreanalysis.

KeyWords:HyperWorks,Batterybox,Frequencyresponseanalysis,Stresstensor

1概述

蓄电池箱体总成作为商用车底盘系统中的一部分,其主要功能是固定蓄电池,在汽车正常行驶过程

中保证车内各电子系统及电器设备的正常运行。同时蓄电池箱体作为电池组的主要承载体,箱体本身与

连接支架应该具有足够的刚度和强度,其对蓄电池组的安全工作和承载防护起着关键的作用。

2蓄电池箱体总成结构

蓄电池箱体总成在重型商用车上的布置与乘用车有较大不同,乘用车上蓄电池的布置一般在发动机

舱的纵梁上

[1],而重型商用车上根据整车总布置的设计,一般布置在车架纵梁的一侧,如图1所示。

-1-

Altair2017技术大会论文集

图1蓄电池箱体总成在底盘上的布置图2蓄电池箱体总成

蓄电池箱体总成示意图如图2所示,其结构总成一般由蓄电池箱盖(已隐去)、蓄电池(已隐去)、

蓄电池箱体、箱体支架、加强包角、内加强板、塑料隔板、下橡胶垫板、夹紧支架、紧固拉杆、铝合金

储气筒及储气筒支架等组成。考虑到蓄电池箱体整体的轻量化,蓄电池箱盖为非承载部件,采用工程塑

料ABS树脂材料,且表面有带凸形的防滑齿。两个蓄电池的重量均为40kg,由于蓄电池自身是一个发热

体,在空间允许的条件下,两块蓄电池之间采用了塑料隔板进行隔开,以满足蓄电池自身的通风散热和

热膨胀的要求。通过夹紧支架、紧固拉杆一起将蓄电池固定在蓄电池箱体上,以保证蓄电池在前后、左

右、上下各个方向上均不发生窜动,避免蓄电池对箱体侧壁和蓄电池箱盖造成冲击,影响蓄电池箱体的

使用寿命。蓄电池箱体采用拼焊工艺,将箱体支架、加强包角、内加强板与箱体焊接在一起,而箱体底

板则采用高强度钢冲压出加强筋,为了利于蓄电池的散热,在箱体底板上冲出了散热孔。铝合金储气筒

和储气筒支架采用焊接工艺,并通过8颗M10的六角头螺栓与箱体底板固定连接。蓄电池箱体支架与车

架纵梁的连接采用螺栓固定连接方式,为了使各螺栓均匀受载,螺栓固定点的布置为前后均匀对称布置,

从而将蓄电池箱体总成一起固连在车架纵梁上。

3蓄电池箱体总成有限元建模

3.1蓄电池箱体网格划分

采用Altair公司的有限元前处理器HyperMesh软件对蓄电池箱体总成进行网格划分,钣金件结构采

用四节点的四边形单元(QUAD4),目标单元尺寸为8.0mm

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