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电动车电池箱体螺栓振动安全性能评价与控制

张宇 杨家友 李进

张宇,杨家友,李进. 电动车电池箱体螺栓振动安全性能评价与控制[J]. 机械科学与技术,2020,39(8):1271-1276 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190229
引用本文: 张宇,杨家友,李进. 电动车电池箱体螺栓振动安全性能评价与控制[J]. 机械科学与技术,2020,39(8):1271-1276 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190229
Zhang Yu, Yang Jiayou, Li Jin. Evaluation and Control for Vibration Safety Performance of Battery Case Bolts in Electric Vehicles[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(8): 1271-1276. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190229
Citation: Zhang Yu, Yang Jiayou, Li Jin. Evaluation and Control for Vibration Safety Performance of Battery Case Bolts in Electric Vehicles[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(8): 1271-1276. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190229

电动车电池箱体螺栓振动安全性能评价与控制

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190229
基金项目: 重庆市教育委员会科学技术研究计划青年项目(KJQN201903102)资助
详细信息
    作者简介:

    张宇(1985−),工程师,讲师,硕士,研究方向为汽车振动噪声性能开发,yzhang1068@163.com

  • 中图分类号: U463.6

Evaluation and Control for Vibration Safety Performance of Battery Case Bolts in Electric Vehicles

  • 摘要: 为提高电动汽车动力电池箱体振动环境下结构连接可靠性和完好性,建立了一套完整的螺栓振动松弛仿真评价及控制流程。首先采用试验测试与仿真模拟结合的方法,建立了螺栓动态响应仿真分析高精度计算模型。然后以谐波失真度评价结果作为参照,提出将螺杆单元的应变能响应均方根值作为螺栓振动松弛评估参数。最后参照国标要求,对某电池箱体螺栓振动松弛性能进行了评价,并通过优化螺栓间距和预紧力提高了电池箱体螺栓连接可靠性。上述研究成果可作为电池箱体开发前期一种有效的安全性能预测评估手段。
  • 图  1  螺栓连接结构质量-弹簧系统简化模型

    图  2  分析流程

    图  3  钢板螺栓连接结构动态力学性能试验测试

    图  4  钢板螺栓连接结构动态力学性能仿真模型

    图  5  钢板螺栓连接结构关键点动态响应测试值

    图  6  钢板螺栓连接结构关键点动态响应仿真值

    图  7  螺栓孔中心节点加速度响应频谱图

    图  8  电池箱体结构模型

    图  9  电池箱体F ~ I#螺栓单元应变能响应

    图  10  电池箱体螺栓优化方案示意

    图  11  优化电池箱体F# ~ L#螺栓单元应变能响应

    表  1  频率和加速度

    频率/Hz加速度/(m·s-2)
    7 ~ 18 10
    18 ~ 30 10逐步降至2
    30 ~ 50 2
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    表  2  电池箱体螺栓单元应变能均方根值统计

    螺栓单
    元编号
    应变能均
    方根值/J
    螺栓单
    元编号
    应变能均
    方根值/J
    A 7.47×10−6 G 1.38×10−3
    B 2.16×10−5 H 3.47×10−3
    C 1.05×10−5 I 3.89×10−3
    D 1.76×10−4 J 6.17×10−4
    E 2.93×10−4 K 3.19×10−4
    F 1.42×10−3 L 4.89×10−4
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    表  3  优化电池箱体螺栓单元应变能均方根值统计

    螺栓单
    元编号
    应变能均
    方根值/J
    螺栓单
    元编号
    应变能均
    方根值/J
    A 7.13×10−6 I 5.47×10−4
    B 2.08×10−5 J 6.53×10−4
    C 1.03×10−5 K 1.13×10−3
    D 1.64×10−4 L 1.74×10−3
    E 2.39×10−4 M 6.24×10−4
    F 3.92×10−4 N 3.10×10−4
    H 5.12×10−4 O 4.71×10−4
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-20
  • 网络出版日期:  2020-08-26
  • 刊出日期:  2020-08-05

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