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摘要：电动车车架是电动车在实际运行过程中主要元件之一，更是提高其设计质量的关键。尤其是在半承载式车身的电动货车上，其车架不仅承载着动力总成，还承载着路面所传递过来的各种静载荷。因此，为了进一步提高电动车车架的稳定性，本文对电动车车架的有限元分析及优化设计进行了研究，希望能够给相关的学者提供帮助。
关键词：电动车车架；有限元分析；优化设计
前 言：在对电动车车架进行分析和设计的时候，对车架的动静态性能等进行了研究，发现其对结构的影响并不大，所以对车架进行了适当的简化，这样不仅可以节省大量的时间，还能不断增强电动车车架结构的稳定性。同时，为了对电动汽车车架进行更加稳定的设计，还对它的固有振型进行了分析，从而进一步完善了电动车车架的设计模式。
1 电动车车架的有限元分析
1.1 车架的静态分析
在对电动车车架的有限元分析过程中，由于车架的材料采用的是市场流通的车架，最常用材料是Q195,所以电动车车架的固定点与外部载荷之间具有很大的联系[1]。其中固定点是电动车车架有限元分析过程中的关键，它主要是载荷采用普通电动车在满载的情况下，所受力的情况。在对其进行分析的过程中，发现车架的应力变化规律在集中部位，应力集中力对电动车车架中的零件材料强度造成了一定的影响。因此，要想提高电动车车架的稳定性，可以通过车架疲劳强度的改进等，减小集中应力，为电动车的稳定运行提供基础。
1.2 路面激励对常用车架的共振分析
在电动车实际的运行过程中，由于客观因素的影响，其车架会出现共振等情况。在常用车架模态出发，分析常用车架在水平方向和竖直方向与扭转力的关系。在电动车运行的过程中，如果路面的高低不平以及行驶过程中遇到障碍物，都会导致车架产生振动，长时间这样下去就会对电动车车架的稳定性造成严重的影响。
因此，在这样的背景下，为了进一步加强对电动车车架的有限元分析，工作人员要按照路面振动激励来源的不同，将其简单的分为离散激励事件与随机激励事件。根据相关的研究发现，在发生离散激励的时候，这个过程中所产生的振动频率是非常高。同时，容易导致车架共振的主要是车架的随机激励，主要就是由于路面会存在不平等问题，这个时候会形成一种波浪形起伏，进而导致共振动的出现，对电动车车架的稳定性造成影响，根据研究发现当车度为v (km/h)形式的时候，路面的波长用&lambd表示[3]。
工作人员在分析路面激励对常用车架的共振情况的时候，还要对常用车架模态进行研究，对五阶固有频率进行分析。如某款常用车架五阶固有频率会随着路面的高低不平等发生变化，对电动车车架造成影响。同时，在这个过程中，工作人员还要根据路面振动激励的不同来源，对其进行简单划分，加强其中问题的管理，采取有效措施防止车架共振的发生。
2 电动车车架的优化设计
2.1 选择合理的设计材料
在对电动车车架进行设计的过程中，由于一些因素的影响，会发生管材的疲劳断裂等问题，这对常用电动车车架的结构造成了严重的影响。因此，在这样的背景下，相关的设计人员对设计方案进行了改进。在对其进行设计的过程中使用强度更高和管壁厚度更大的材料，或者是在弯曲处焊接加强筋，这些措施和方案都能提高电动车车架的稳定性，对其进行合理化设计。
在对其进行设计的过程中，设计人员还要提前对车架结构进行有限元分析，在对电动车车架进行有限元分析的过程中，设计人员会发现，平叉的两条横梁和拐角处是应力集中的地方，所以为了能够降低应力集中处承受力，可以对修改突破点。
在实际的经测量过程中发现，发拐角处的折弯角度约为75.5°，设计要想要想加强对这部分内容的设计，就要在不改变其他条件的情况下，采取措施减小折弯处的角度，这样可以有效解决应力集中的问题，经反复分析计算，最终确定优化车架折弯处的角度变为52.5度[4]。
在实际的使用过程中发现，下部这种加强筋配合之间横管的形式并不可靠。如果在设计的过程中，设计人员没有对筋的结构形式和强度等进行分析，就会出现后叉变形的现象。因此，在这样的背景下，设计人员要结合电动车车架的实际情况，对该处的结构进行优化改进。通过反复分析，选择合适的加强筋形式，进而不断提高设计的质量效率。
2.2 完善设计结构
根据调查，我国电动车诞生于1985年,随着社会经济不断发展，它也进入了快速发展的时期,在经过近十年的努力,其产业规模和销量均保持在每年50%以上。为了进一步跟上时代发展的潮流，对电动车车架的结构进行了优化设计，这不仅提高了电动车车架的质量，还为电动车的稳定运行提供了保证。在2009年，国家质检总局对电动车车架的设计质量提出了更高的要求。
根据相关的检测数据显示,电动车检测中发现车架强度的合格率只有87.4%,这对电动车安全运行带来了一定的影响，会导致电动车车架主体结构经常发生疲劳断裂等现象。所以，在科学技术不断发展的今天，为了进一步提高电动车车架结构的稳定行，设计人员在对电动车车架进行设计的过程中，要采取措施完善电动车车架的结构，可以应用SolidWorks软件中的Simulation对其中的模块进行分析,优化设计方案，对导致管材的疲劳断裂问题因素进行分析，可以通过修改车架弯曲处的设计，不断完善电动车车架的结构。
此外，设计人员通过有限元分析发现，电动车车架结构的稳定性，主要受到常用车架平叉的两条横梁等元件的影响，所以设计人员可以根据这部分元件的特点，对拐角处的折弯角度进行合理化设计，从而不断优化电动车车架的结构。
2.3 加强对车架共振情况的分析
由于路面激励对常用车架的有着一定的影响，会导致其产生共振，所以在对常用车架进行设计的时候，要对有限化分析结果进行研究，可以通过对常用车架在水平方向和竖直方向的扭转力情况，对五阶固有频率进行分析，这样才能对其进行合理化的设计。由于电动车在行驶过程中会经常遇到的障碍物，这个时候车架会产生振动，如果长时间这样下去，就会对电动车车架结构的稳定性造成严重的影响。
因此，设计人员要想在这样的背景下，不断完善电动车车架的结构，就要按照路面振动的来源，对设计的方案进行适当的调整，对产生振动频率的原因进行分析。在一般情况下，电动车行驶的固有频率远远高于车架本身的固有频率,所以这个时候会导致车架的共振。设计人员可以改变电动车车架结构，结合共振的来源，对电动车车架的结构进行适当的优化和调整，加强对路面不平度波长的分析，采取措施提高自己的设计水平，对电动车车架结构进行合理化设计，减少外界等客观因素对电动车车架的影响，不断提高电动车车架的设计质量，为促进我国电动车事业在社会中的稳定发展提供基础。
结束语
综上所述，在我国经济和科学不断发展的今天，人们对出行的要求也越来越高，为了满足人们的要求，跟上社会发展的潮流，对电动车车架进行了有限元分析和优化设计，完善了电动车车架的结构，保障了电动车在实际运行过程中的稳定性，从而进一步提高了电动车车架的设计水平。
参考文献：
[1]孙伟国, 刘亚军, 陈晶. 电动车车架焊接精度研究与改善[J]. 林业机械与木工设备, 2019, 47(5):55-58.
[2]刘继鹏, 胡三宝, 韩忠磊. 低速重载纯电动车车架多学科优化设计[J]. 起重运输机械, 2018, (2):69-75.
[3]李通. 儿童代步工具原创设计探索——以可组合成多种样式的儿童电动车车架设计为例[J]. 美苑, 2018, (1):87-89.
[4]董城. 基于ANSYS的电动汽车车架结构优化设计[J]. 内燃机与配件, 2018, 273(21):212-214.