本书以新能源汽车产业发展状况为背景，总结新能源汽车开发过程中存在的问题，并以车架结构性能为分析目标，层层递进引入研究相关的理论基础、技术方案、设计方法及其发展趋势。具体来说，本书根据产品开发流程介绍了新能源汽车的发展背景、相关的软件、硬件及算法基础。在此基础上，本书沿着新能源汽车开发的技术路线，结合多体动力学与有限元法，重点介绍了车架的载荷获取方法以及结构性能分析方法，并基于车架结构性能的分析，对车架多性能匹配的优化策略进行研究，建立了适用于电动汽车车架的多目标优化方法及流程，为电动汽车车架的开发提供技术支持和理论依据。另外，本书还介绍了上述开发及测试所用的工具及操作流程，帮助读者进行实践。最后，本书展望了新能源汽车技术未来的发展趋势以及需要解决的问题。
本书适用于对新能源汽车结构设计及优化技术感兴趣的读者，包括开发人员、设计人员、科研工作者等。本书还适用于有相关知识背景的从业人员。

前言
第1章　绪论1
1.1　新能源汽车行业发展概述1
1.2　国内外相关研究现状4
1.2.1　车架优化研究5
1.2.2　车架性能研究6
1.2.3　多目标优化研究8
1.3　研究价值分析11
1.4　主要内容概述11
1.4.1　主要研究内容11
1.4.2　主要分析内容12
第2章　多体动力学模型的建立与验证13
2.1　整车多体动力学模型建立的理论基础13
2.2　基础车前悬架多体动力学模型建立与验证15
2.2.1　基础车前悬架多体动力学模型的建立15
2.2.2　基础车前悬架多体动力学模型的验证17
2.3　基础车后悬架多体动力学模型建立与验证20
2.3.1　基础车后悬架多体动力学模型的建立20
2.3.2　基础车后悬架多体动力学模型的验证21
2.4　基础车多体动力学模型建立与验证22
2.4.1　基础车车架柔性体的建立22
2.4.2　基础车多体动力学模型的建立28
2.4.3　基础车多体动力学模型的验证29
2.5　电动汽车多体动力学模型的建立32
2.5.1　电动汽车动力学模型的建立32
2.5.2　电动汽车强度载荷分解多体动力学模型的建立33
2.5.3　电动汽车疲劳载荷分解多体动力学模型的建立34
2.6　本章小结34
第3章　电动汽车车架结构性能的研究35
3.1　电动汽车车架模态性能分析35
3.2　电动汽车车架刚度性能分析与对比36
3.2.1　基础车车架弯曲刚度分析37
3.2.2　基础车车架扭转刚度分析38
3.2.3　电动汽车车架刚度性能分析40
3.3　电动汽车车架强度性能分析40
3.3.1　电动汽车车架强度载荷的获取40
3.3.2　电动汽车车架强度分析方法44
3.3.3　电动汽车车架静态工况强度分析48
3.3.4　电动汽车车架制动工况强度分析50
3.3.5　电动汽车车架上跳工况强度分析52
3.3.6　电动汽车车架转弯工况强度分析54
3.3.7　电动汽车车架转弯制动工况强度分析56
3.3.8　电动汽车车架后制动工况强度分析58
3.3.9　电动汽车车架车轮上抬工况强度分析60
3.4　电动汽车车架路谱疲劳性能分析62
3.4.1　疲劳累计损失理论62
3.4.2　疲劳分析方法63
3.4.3　材料疲劳参数的确定63
3.4.4　道路谱载荷的采集67
3.4.5　疲劳载荷循环次数的确定73
3.4.6　电动汽车车架疲劳载荷的获取78
3.4.7　电动汽车车架疲劳性能的分析81
3.5　本章小结82
第4章　电动汽车车架多目标优化83
4.1　电动汽车车架参数化建模84
4.1.1　网格变形技术84
4.1.2　参数化模型的建立84
4.2　电动汽车车架多目标优化91
4.2.1　试验设计方法91
4.2.2　设计变量的选择分析94
4.2.3　优化问题的定义101
4.2.4　近似模型的建立方法102
4.2.5　近似模型的误差分析105
4.2.6　多目标优化分析108
4.3　电动汽车车架优化前后性能对比分析111
4.3.1　模态性能对比分析111
4.3.2　刚度性能对比分析112
4.3.3　强度性能对比分析113
4.3.4　疲劳性能对比分析116
4.3.5　质量属性对比分析117
4.4　本章小结118
第5章　电动汽车车架试验验证119
5.1　车架台架试验验证119
5.1.1　模态试验119
5.1.2　刚度试验120
5.2　整车道路耐久试验验证123
5.2.1　试验准备123
5.2.2　试验方法123
5.2.3　试验结果125
5.3　本章小结127
第6章　总结与展望128
6.1　总结128
6.2　主要研究价值129
6.3　研究成果的拓展129
6.4　未来技术发展分析130
6.4.1　模块化车架的设计130
6.4.2　新材料的应用130
6.4.3　新技术的融合131
参考文献133

随着我国成为汽车大国，能源、污染、交通等问题也日益严重，电动汽车的发展已势在必行，其市场蕴含了巨大潜力，有关电动汽车的设计开发也已迫在眉睫。电动汽车车架作为非承载式电动汽车最重要的承载部件，其承载形式较传统燃油车发生了明显的改变。同时，车架在车辆行驶过程中所受载荷工况复杂，其结构的设计是匹配包含多个相关基础性能的系统性设计，是一个多目标协同设计的过程，而不是某单一功能的设计与优化。车架的设计开发往往要同时满足强度、耐久、NVH、质量控制等性能的要求。因此，针对电动汽车车架的设计开发，如何高效、快速地响应市场，需要有新的思路和方法。
本书基于某主机厂电动皮卡车项目，结合多体动力学与有限元分析法，对车架的载荷获取方法以及结构性能展开深入研究，并基于车架结构性能的分析，对车架多性能匹配的优化策略进行研究，建立适用于电动汽车车架的多目标优化方法及流程，为电动汽车车架的开发提供了技术支持和理论依据。
本书较为全面和深入地对电动汽车车架的结构性能与多目标优化方法进行了分析和探索，对电动汽车车架的结构优化建立了综合车架质量、刚度性能、模态性能、多工况强度性能以及疲劳性能的多目标优化体系。在对车架多目标优化的研究中，本书提出针对尺寸较大、形状和连接关系较复杂结构的网格变形控制方法。并构建基于脚本文件的参数化建模方法，实现对求解多性能多模型问题的高效统一性和准确性。
本书提出综合考虑车架质量、自身特性和整车参数等因素的车架质量比较系数的概念和计算方法，利用该系数可以实现对不同结构车架的质量属性优劣的比较和评价。
最后，基于电动汽车车架优化方案的结果，进行样件试制和装车。本书介绍了样件的台架试验和道路耐久试验方法和流程，通过试验结果验证了电动汽车车架优化方案的有效性。
南昌大学黄兴元教授审阅了书稿，提出了许多宝贵建议，在此表示衷心感谢。
特别感谢贾慧芳、朱书林、陈东等人对本书的编撰给予的指导和帮助。
恳请读者对本书的内容提出宝贵意见，并对书中存在的错误及不当之处提出批评和修改建议，以便本书再版修订时参考。

著　者