洗掃車箱體底板的優化設計

鄒繼翠　劉建培　孔慶珍　李斌　李金川

摘要：針對洗掃車目前發展趨勢，以結構可靠性、加工工藝性、生產經濟性為出發點，綜合分析了某洗掃車箱體底板結構的優缺點，并提出一種新型瓦楞底板結構，在滿足使用要求的同時，大大降低了生產成本。

關鍵詞：洗掃車；箱體底板；瓦楞底板；降低成本

1引言

隨著我國城市化水平的不斷加快，作為一種集掃路與清洗于一身的洗掃車穿梭于城市各大街道中，有效節省了環衛工人的勞動強度。為減少動力排放造成的二次污染，新能源洗掃車如天燃氣、電動洗掃車應運而生。相比于以往的燃油洗掃車，新能源洗掃車很好的發揮了節能、減排的功效，但由于新能源汽車動力相對于燃油車有一定的差距，這就要求在未來新能源汽車的設計方面對整車輕量化要求較高，本文從洗掃車箱體底板結構設計的角度出發，提出一種新型的瓦楞底板結構，在滿足承載強度的前提下，有效地減輕了底板的重量，對整車的輕量化起到了關鍵的作用。

2優化前后力學性能對比

2.1結構形式

某洗掃車箱體底板優化前整體結構成羽翼狀，兩側向上折起一定角度（一般為4°～5°），厚度為4.0mm，如圖1所示為底板的三維模型。

優化后的洗掃車箱體底板呈瓦楞結構，中間凸起四條筋板，厚度為3.0mm，底板呈瓦楞狀，改進后的底板的三維模型如圖2所示。

2.2力學性能分析

優化前后箱體底板的材料均為Q345B優質鋼板，其材料屬性如表1所示。

箱體底板主要以箱體底部骨架為支撐，承受箱體內部水壓壓力。以有限元法為理論依據，借用有限元分析軟件HyperWorks為分析工具，在相同工況下，對洗掃車箱體底板優化前后結構靜力學特性進行求解，結果如圖3、4所示。

2.3優化前后力學性能對比

通過對優化前后的箱體底板進行靜力學分析，得到在相同工況下優化前后底板的變形大小和應力分布云圖圖3和圖4，由分析結果圖3和圖4對比可知底板優化前后的力學性能，如表2所示。

對比優化前后可知，底板的最大應力值和最大變形量分別由優化前的54.99MPa和1.4mm，增大到89.61MPa和3.2mm，均遠遠小于底板材料的屈服極限強度265MPa（安全系數取1.3），且變形量也滿足使用要求，但底板的質量從優化前的278Kg，減小到213.5Kg，減小幅度達23.2%。

由此可得，優化后的箱體底板在滿足力學性能的同時，質量減小了23.2%，較好地響應了整車輕量化設計，降低了生產成本。

3優化前后加工工藝性對比

3.1零件的加工工藝性

a.優化前箱體底板兩側需要折彎一定角度，由于洗掃車的底板寬度尺寸較大（一般超過2000mm），在折彎機上進行人工操作時，至少需要三至四個人才能共同完成，造成勞動強度大、工作效率低，并且由于板材的幅面較大，兩側的折邊角度加工后與設計值會有一定的誤差。

b.優化后的瓦楞底板結構雖然折彎較多，但可以采用壓型模一次成型，有效節省了勞動強度，提高了工作效率。

3.2底板的焊接工藝性

a.優化前底板的結構決定了底架的特殊結構形式，見圖5，序號1為底板，序號2為底架，底架兩側的斜撐上平面必須要與底架縱梁及中間橫梁上平面夠成相同的角度，但由于焊接中不可避免的焊接變形，焊后想要達到理論設計角度是一件相當困難的事情。這就要求必須按照底架結構做出相應的工裝作為輔助支撐，才能保證底架兩側斜撐與中間橫撐的角度，從而保證底板與底架貼合緊密，無縫隙，達到焊接尺寸。

b.優化后瓦楞底板下平面處于同一平面內，這就決定了底架的結構形式，見圖6，序號3瓦楞底板，序號4為底架，底板的此種結構決定了底架上平面處于同一平面內即可，此種結構的底架焊接時尺寸易于保證，從而底架與底板組焊時不會出現角度不照的問題。

4生產驗證

對于優化后的箱體底板，經過實際生產驗證，已經成功應用在很多洗掃車箱體結構上，如圖7所示，市場反映良好。

5結論

響應國家節能減排的號召，對洗掃車箱體底板進行優化設計，從底板的結構可靠性、加工工藝性、生產經濟性三個方面，對優化前后的洗掃車箱體底板結構進行了對比分析，分析結果表明，優化后的瓦楞型底板結構在滿足使用要求的前提下，質量較小幅度達23.2%，且具有更好的零件加工工藝性和焊接加工工藝性，可大大降低整車生產成本。