新能源汽车用碳纤维复合材料电池箱结构设计与分析(含CAD零件装配图)(任务书,开题报告,论文说明书10000字,CAD图6张)
摘 要
本文设计了以碳纤维复合材料为主要材料的新能源汽车电池箱，相对于传统的电池箱，本次设计引入了碳纤维这种轻质高强的材料，将使得箱体的整体整体质量减轻很多，而且强度也会得到极大的加强。然后对比了碳纤维复合材料的电池箱和传统电池箱的各种特点，分析得出碳纤维复合材料电池箱的更细节的优点和一些不足之处。
首先本文做出了用碳纤维复合材料代替传统的金属材料来设计碳纤维复合材料的工作，并测试在运用碳纤维材料的情况下其能否符合一些性能要求以及相对传统材料其具体有哪些情况下的加强。
研究表明碳纤维复合材料最大的优点是极大的减轻了整个箱体的质量，选用的T300碳纤维复合材料其密度只有1.56〖g/cm〗^3，为铝的密度2.7〖g/cm〗^3的57.7%，钢的密度7.85〖g/cm〗^3的19.8%，同体积的情况下可以减轻很多自重且一些地方用较少的材料也可以达到使用更多的金属材料的效果。
本文的特色在于运用了新材料去设计一个较为新兴的零件，电动车新能源在近几年快速发展，其因动力源与传统汽车有非常大的差别，所以一些零件也会完全不一样，设计方向和内容差别较大，电池箱代替传统油箱成为新能源汽车的储能部件。本次的设计会提出一些有关电池箱的设计内容且会运用碳纤维复合材料这种新材料。
关键词：碳纤维复合材料；电池箱
Abstract
This paper designed a new energy car battery box with carbon fiber composite material as the main material. Compared with the traditional battery box, this design introduced carbon fiber as a lightweight and high-strength material, which will reduce the overall quality of the whole body a lot, and the strength will be greatly strengthened. Then the characteristics of the carbon fiber composite battery box and the traditional battery box are compared, and the more detailed advantages and some shortcomings of the carbon fiber composite battery box are analyzed.
In this paper, carbon fiber composites are used to design carbon fiber composites instead of traditional metal materials. In the case of carbon fiber materials, it is tested whether they can meet some performance requirements and the specific conditions of the traditional materials.
Research shows that the greatest advantage of carbon fiber composites is that the mass of the whole box is greatly reduced. The density of T300 carbon fiber composites is only 1.56, g/cm3, the density of aluminum 2.7, g/cm3 57.7%, and the density of steel 7.85, g/cm3 19.8%, which can reduce a lot of weight and some ground in the same volume. With less material, the use of more metal materials can also be achieved.
The feature of this paper is to use new materials to design a new part. The new energy of electric vehicles has developed rapidly in recent years. Because the power source is very different from the traditional car, some parts will be completely different, the design direction and content differ greatly. The battery box is a new energy source instead of the traditional tank. A car's energy storage component. This design will provide some information about the design of battery box and will use carbon fiber composite material.
Key Words：Carbon fiber composites；Battery box
总体设计
首先我的设计方案是设计出内外两个箱体，内箱体直接包裹电池包，对电池包进行一个直接的保护；外箱体起到一个对内的保护作用，同时将内部的空间和外部的空间隔离开。每个箱体都用盖子盖上，进一步隔绝内外环境，保证内部不会受到外界环境的影响。然后因为电池在工作的时候会产生热量所以会需要设计一个冷却系统。控制系统准备放置在电池包的前端，并且因其需要和外部进行通讯及能量的输出输入，所以在大电池箱的箱体前端设计一个专门的接线盒，保证箱内的电池和外部的能量信息交换不会因为线路的布置而出现问题。接下来是各各部件的设计
3.2直接接触电池的箱体（内箱体）的设计
为了节约成本方便加工，这个内箱体的主体将用铝合金制造。在上一章中我将10个24V 35Ah 磷酸铁锂电池串联在一起得到一个342×203×550mm大小的电池包，为了良好的固定和包裹电池，该箱体的内部大小和该电池包的大小相同，为了给线路预留相应的空间，设计电池箱的高度为250mm。又因为箱体中装着最关键的部分电池，所以希望可以设计一种缓冲装置来进一步的保护电池。在查阅相关资料后决定以单层箱壁内部带缓冲材料的形式来设计箱体的主体结构。
目录
1绪论 1
2电池箱的要求及材料的选择 2
2.1电池箱 2
2.1.1电池箱的相关要求 2
2.1.2电池箱内部电池和控制系统的选型 3
2.2碳纤维 3
2.2.1碳纤维简介 4
2.2.2碳纤维的应用 4
2.2.3碳纤维材料的选用 5
2.3碳纤维电池箱的优势 5
2.4章小结 6
3碳纤维电池箱的结构设计 7
3.1总体设计 7
3.2直接接触电池的箱体（内箱体）的设计 7
3.3外壳箱体（外箱体）的设计 8
3.4冷却管路的设计 9
3.5内外箱体箱体盖的设计 10
3.6标准紧固件的选型 10
3.7碳纤维零件的工艺性 10
3.8本章小结 11
4 Ansys Workbench仿真分析 12
4.1 Ansys简介 12
4.2 模型处理 12
4.3 模态分析 12
4.3.1模态分析简介 12
4.3.2模态分析模拟 13
4.4谐响应分析 15
4.4.1谐响应分析简介 15
4.4.2谐响应分析模拟 16
4.5静力分析 17
4.5.1静力分析简介 17
4.5.1静力分析模拟 17
参考文献 19
致谢 20
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