郭 亮，王 飞，陈晓楠，罗发强

（1.山东省电力公司，山东 济南 250000；2.许继电源有限公司，河南 许昌 461000）

0 引言

手动换电设备作为自动换电设备的重要备份，在电池的日常保养维护以及电池箱起火等紧急情况下发挥着不可替代的作用。手动换电设备夹具（后文简称夹具）作为在换电过程中承载固定电池箱的主要部件，研究其在特定工况下的应力和位移分布并优化刚度和强度薄弱部位十分重要。国内外针对电动汽车电池快速更换技术的研究主要集中在快换电池箱箱体、锁止机构和连接器上，对换电设备的结构仿真分析还较少。本文通过对夹具进行仿真分析，得出夹具在特定工况下的受力分布与模态特性参数，为后续的优化设计提供依据。

1 有限元分析模型的建立

1.1 三维几何模型的简化

夹具用于在换电的过程中承载和固定电池箱，它由整体框架、锁止机构盒和一些导向定位组件组成，如图1 所示。在Pro／E中对原有的设计模型进行初步的简化，去除一些非承力部件和一些小尺寸特征，得到简化后的模型，如图2 所示。

1.2 基于Hypermesh的夹具前处理

Hypermesh是一个高效的有限元前后处理器，能够建立各种复杂模型的有限元模型，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能。将简化后的几何模型以Parasolid格式导入Hypermesh后，抽取各个部件的中面，并进一步进行几何清理，对各个部件进行必要的切分以改善模型的拓扑结构。切分完成后，进行分块网格划分，得到176 568个四边形单元和181 180个单元节点，夹具的有限元模型如图3 所示。……