汽车更轻更安全一直是行业的发展目标。随着纯电动车的不断推广与发展,这一需求变得更加迫切。对于纯电动环卫车而言,其轻量化与安全性问题逐步引起重视。本文以纯电动洗扫车电池托架为研究对象,建立了电池托架的有限元模型,完成了典型行驶工况的静态分析和模态分析;采用驾驶室-电池托架整体模型,进行了摆锤碰撞试验和正面刚性墙碰撞的仿真试验;通过对比分析,采用改进的TESW等效加速度方波代替了刚性墙碰撞中模型加速度曲线,提高了安全性验证仿真的计算效率;采用变密度法进行了电池托架的拓扑优化设计,重构了其结构,并利用自适应响应面法(ARSM)完成了其尺寸优化设计,然后对优化后结构进行了碰撞工况的仿真验证,完成了电池托架的轻量化设计。主要研究内容如下:1.分析了纯电动洗扫车的行驶工况和电池托架的结构特点,建立了电池托架的有限元模型,在加载四种典型行驶工况条件下进行了其静力学分析,并完成了模态分析。2.对驾驶室、前防护和车架进行了有限元建模,建立了驾驶室-电池托架的整车模型,完成了在摆锤碰撞和正面刚性墙碰撞条件的碰撞仿真试验。通过对比仿真结果得出,正面刚性墙碰撞试验能够更好反映电池托架对驾驶室被动安全性的影响,验证了刚性墙正面碰撞对纯电动洗扫车被动安全性检验的必要性。3.分析了ESW、TESW等效方波的拟合效果,得到了改进的TESW等效加速度方波,较好拟合了碰撞过程中模型的加速度特性,位移误差控制在5%以下,可替代电池托架碰撞试验的碰撞工况,提高了碰撞仿真的计算效率。4.建立了电池托架的拓扑优化模型,完成了其拓扑优化设计,重构了其结构,并采用重构结构和Hammersley试验方法进行了灵敏度分析;利用自适应响应面法(ARSM)进行了电池托架的尺寸优化,得到的优化结构重量减少35.2%。最后,采用改进的TESW等效加速度波形对优化结构进行了碰撞仿真验证,结构刚度得到提升,符合安全性要求,完成了电池托架的轻量化设计。本文研究对纯电动洗扫车的研发具有一定的参考价值。