手動換電設備夾具結構分析

郭 亮，王 飛，陳曉楠，羅發強

（1.山東省電力公司，山東 濟南 250000；2.許繼電源有限公司，河南 許昌 461000）

0 引言

手動換電設備作為自動換電設備的重要備份，在電池的日常保養維護以及電池箱起火等緊急情況下發揮著不可替代的作用。手動換電設備夾具（后文簡稱夾具）作為在換電過程中承載固定電池箱的主要部件，研究其在特定工況下的應力和位移分布并優化剛度和強度薄弱部位十分重要。國內外針對電動汽車電池快速更換技術的研究主要集中在快換電池箱箱體、鎖止機構和連接器上，對換電設備的結構仿真分析還較少。本文通過對夾具進行仿真分析，得出夾具在特定工況下的受力分布與模態特性參數，為后續的優化設計提供依據。

1 有限元分析模型的建立

1.1 三維幾何模型的簡化

夾具用于在換電的過程中承載和固定電池箱，它由整體框架、鎖止機構盒和一些導向定位組件組成，如圖1 所示。在Pro／E中對原有的設計模型進行初步的簡化，去除一些非承力部件和一些小尺寸特征，得到簡化后的模型，如圖2 所示。

1.2 基于Hypermesh的夾具前處理

Hypermesh是一個高效的有限元前后處理器，能夠建立各種復雜模型的有限元模型，與多種CAD和CAE軟件有良好的接口并具有高效的網格劃分功能。將簡化后的幾何模型以Parasolid格式導入Hypermesh后，抽取各個部件的中面，并進一步進行幾何清理，對各個部件進行必要的切分以改善模型的拓撲結構。切分完成后，進行分塊網格劃分，得到176 568個四邊形單元和181 180個單元節點，夾具的有限元模型如圖3 所示。……