易裝卸式城市電動(dòng)物流車廂設(shè)計(jì)

王劍波，楊旭

?

易裝卸式城市電動(dòng)物流車廂設(shè)計(jì)

王劍波，楊旭

（四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130）

針對(duì)當(dāng)前城市用純電動(dòng)物流車的造型結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款整體式小型純電動(dòng)物流車廂，車廂內(nèi)部尺寸為4330mm×1950mm×1800mm，車廂左側(cè)設(shè)計(jì)為由液壓桿支撐的上開(kāi)翼式車門，有效增加了車廂容積和側(cè)方裝卸貨便捷性。最后用solidworks軟件“評(píng)估”功能評(píng)價(jià)了左側(cè)上翼門開(kāi)閉過(guò)程的運(yùn)動(dòng)干涉，結(jié)果證明該設(shè)計(jì)能夠滿足使用要求。

電動(dòng)物流車；易裝卸車廂；翼開(kāi)式側(cè)門；仿真

引言

近年來(lái)，一二線城市的快速擴(kuò)張使市內(nèi)環(huán)境負(fù)荷不堪重負(fù)，城市空氣污染日趨嚴(yán)重，而在電子商務(wù)快速發(fā)展的強(qiáng)勢(shì)需求拉動(dòng)下，城市電商物流增長(zhǎng)迅速，為平衡環(huán)保和生活需求的協(xié)調(diào)發(fā)展，各地政府部門將電動(dòng)物流車作為供需載體，通過(guò)資金補(bǔ)貼、不限行、小車駕照等一系列激勵(lì)政策鼓勵(lì)發(fā)展。

目前市場(chǎng)上純電動(dòng)物流車廂有兩類：一是在輕卡底盤基礎(chǔ)上安裝貨箱，二是在小客車基礎(chǔ)上將駕駛員后面部分改為貨廂[1]。這兩類廂式電動(dòng)物流車均為廠家為快速占領(lǐng)市場(chǎng)推出，其主體結(jié)構(gòu)是以原來(lái)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的貨車底盤上改裝而來(lái)，未根據(jù)電動(dòng)車特點(diǎn)重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，使車廂容積偏小、裝卸貨物不完全適應(yīng)城市使用特點(diǎn)[2]。因此，有必要對(duì)純電動(dòng)物流車廂優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓其使用更便捷、更適用。

1 電動(dòng)物流車整體定位

設(shè)計(jì)中的電動(dòng)物流車用于城市物流配送，故其使用功能、外廓尺寸等方面均需定位準(zhǔn)確，以便更好適應(yīng)市場(chǎng)需求。

1.1 使用要求定位

設(shè)計(jì)中的電動(dòng)物流車，是為滿足城市內(nèi)小件物流配送需要，應(yīng)具備以下功能：

1.1.1 駕駛員使用門檻低，即：C1駕駛證駕駛員即具備駕駛資格；

1.1.2 從業(yè)要求資質(zhì)低，即：無(wú)需貨運(yùn)從業(yè)資格證；

1.1.3 適合小件散貨、物流快遞，車廂設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊合理、容量大、裝卸方便；

1.1.4 續(xù)航里程在200km以上，滿足一天運(yùn)輸里程要求。

1.2 整車尺寸、載荷

本設(shè)計(jì)中電動(dòng)物流車，需滿足C1駕駛證的駕駛員使用要求，故其外廓尺寸、總質(zhì)量限值應(yīng)滿足以下要求：

1.2.1 整車總長(zhǎng)不大于6m，車身寬不大于2m，車高不大于2.5m；

1.2.2 滿載總質(zhì)量不大于4500kg。

設(shè)計(jì)車廂在外廓尺寸一定條件下，需要更大的車廂容積利用率，以提高運(yùn)輸功能。

2 電動(dòng)物流車廂設(shè)計(jì)

電動(dòng)物流車采用動(dòng)力電池作動(dòng)力源后，原車發(fā)動(dòng)機(jī)艙位置可以布設(shè)蓄電池，驅(qū)動(dòng)橋由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，取消了傳動(dòng)軸[3]大大簡(jiǎn)化了原車結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)計(jì)根據(jù)電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)重新設(shè)計(jì)車廂結(jié)構(gòu)布局。

2.1 整車結(jié)構(gòu)布局

本設(shè)計(jì)中，整車結(jié)構(gòu)布局借鑒宇通ZK5060型電動(dòng)物流車車廂結(jié)構(gòu)和香港地區(qū)常見(jiàn)縱梁后段下沉式物流配送車底盤結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)電動(dòng)物流車廂結(jié)構(gòu)[4]。

圖1 常見(jiàn)城市物流車造型

圖2 電動(dòng)物流車廂整體結(jié)構(gòu)圖

設(shè)計(jì)將電動(dòng)物流車車廂與駕駛室作結(jié)構(gòu)，車身外廓尺寸為：5995mm×2000mm×2500mm；車廂部分的外廓尺寸為：4395mm×2000mm×1850mm，車廂內(nèi)廓尺寸為：4330mm×1950mm×1800mm，車廂容積為15m3，結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示。

2.2 車廂板塊構(gòu)造設(shè)計(jì)

電動(dòng)物流車廂基體分為六大模塊，分為包括前圍、后圍、左右側(cè)圍、頂蓋以及底板六大塊。前圍隔板上面設(shè)置察窗，便于從駕駛室觀察貨廂情況。后圍設(shè)置對(duì)開(kāi)門，便于從后方裝卸貨物。后門單塊門板長(zhǎng)1785mm，寬960mm,厚25mm，如圖3所示。

圖3 對(duì)開(kāi)式后門結(jié)構(gòu)圖

車廂左側(cè)圍由上下兩塊翼板組成，上圍板為上掀式翼板結(jié)構(gòu)，用液壓桿支撐控制，下圍板為下翻式結(jié)構(gòu)。其中，上翼門板長(zhǎng)4295mm、寬1200mm、厚25mm，下翼板長(zhǎng)4295mm、寬600mm、厚25mm，如圖4所示。

圖4 車廂左側(cè)門開(kāi)啟結(jié)構(gòu)圖

設(shè)計(jì)中，采用下沉縱梁結(jié)構(gòu)降低了底板高度，使廂內(nèi)有效高度增高至1800mm，普通工作人員能在車廂內(nèi)站立作業(yè)，裝卸貨物更為便捷。左側(cè)圍板設(shè)計(jì)為上下對(duì)開(kāi)門，增加了裝卸貨物的通道，也便于裝卸較長(zhǎng)的貨物。

2.3 車廂材料選擇

電動(dòng)物流車廂在選材和設(shè)計(jì)尺寸時(shí)一方面要考慮強(qiáng)度要求，另一方面，左側(cè)翼作為側(cè)門，上翼門板的開(kāi)閉過(guò)程通過(guò)可拆卸液壓桿來(lái)實(shí)現(xiàn)，需選擇密度小的輕型材料。本設(shè)計(jì)選用一種熱塑性輕質(zhì)蜂窩夾芯“三明治”結(jié)構(gòu)板，其芯材為pp蜂窩，面材采用玻璃纖維布增強(qiáng)的聚丙烯板加固，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、易組裝、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。

圖5 車廂圍板材料

3 車廂上翼門運(yùn)動(dòng)仿真

3.1 仿真目的

設(shè)計(jì)中，左側(cè)上翼門開(kāi)閉過(guò)程必須考慮左側(cè)上翼門板打開(kāi)過(guò)程中的受力變化和運(yùn)動(dòng)干涉問(wèn)題，則須要給模型賦予材質(zhì)，通過(guò)solidworks中的“評(píng)估”功能，評(píng)價(jià)上翼門板的使用功能完好性[5][6]。

3.2 運(yùn)動(dòng)約束

設(shè)計(jì)中，上翼門板的運(yùn)動(dòng)鏈接包含4個(gè)運(yùn)動(dòng)副：車廂基體與液壓桿連接處的旋轉(zhuǎn)副、液壓桿內(nèi)部的移動(dòng)副、液壓桿與上翼門板連接處的旋轉(zhuǎn)副、上翼門板與車廂基體連接處的旋轉(zhuǎn)副。

運(yùn)動(dòng)副上運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)為液壓桿內(nèi)部的移動(dòng)副，選擇為“線性馬達(dá)”驅(qū)動(dòng)，并設(shè)定驅(qū)動(dòng)參數(shù)，使液壓桿以72mm/s的速度勻速伸長(zhǎng)，圖6中箭頭為“線性馬達(dá)”驅(qū)動(dòng)方向。

圖6 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)示意圖

3.3 運(yùn)動(dòng)仿真

運(yùn)動(dòng)仿真可以直觀反應(yīng)車廂上翼門板運(yùn)動(dòng)特征，而且運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用圖解的形式顯示出來(lái)。仿真中液壓桿受力變化曲線如圖7所示。

圖7 可拆卸液壓桿受力變化曲線

從圖7可知，上翼門板開(kāi)始展開(kāi)時(shí)，所需要的力很大，即上翼門板展開(kāi)的初始過(guò)程，需要外部力介入才能開(kāi)啟，打開(kāi)一定角度后可自行上升。

本仿真中上翼門板開(kāi)啟角度變化曲線如圖8所示。

從圖8可以看出，上翼門板全開(kāi)時(shí)和車廂的夾角為85°

圖8 上翼門板角位移曲線

3.4 干涉檢查

Soildworks仿真中，干涉檢查功能可檢查各個(gè)零部件在運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中是否干涉，并檢查出其干涉重疊量。若運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中出現(xiàn)干涉，一方面需要檢查運(yùn)動(dòng)仿真參數(shù)設(shè)置是否合適，運(yùn)動(dòng)約束是否合理，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方向是否正確等；另一方則通過(guò)干涉檢查的結(jié)果提示，將對(duì)應(yīng)的零部件模型進(jìn)行優(yōu)化修改。

本設(shè)計(jì)中，soildworks對(duì)上翼門板開(kāi)閉過(guò)程中“干涉檢查”結(jié)果顯示。車廂上翼門板開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)未產(chǎn)生干涉。

4 總結(jié)

文章根據(jù)城市發(fā)展對(duì)電動(dòng)物流車的需求特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款小型純電動(dòng)物流車貨廂。該車廂整體布局適合電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，整車底盤下沉式縱梁和車廂左側(cè)翼開(kāi)式車門結(jié)構(gòu)使車廂容積更大、裝卸貨物方便捷，符合小型電動(dòng)物流車市場(chǎng)對(duì)車型結(jié)構(gòu)發(fā)展需求。

[1] 任詩(shī)發(fā).對(duì)純電動(dòng)輕客物流車的發(fā)展建議[J].汽車與配件,2018（9）: 21-23.

[2] 李新.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2014.

[3] 周釗,康春香.微型貨車廂式車廂輕量化設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù), 2017(14):31-34.

[4] 日本自動(dòng)車技術(shù)會(huì)編.汽車工程師手冊(cè)（3）,造型與車身設(shè)計(jì)篇[M].北京理工大學(xué)出版社,2010:112-123.

[5] 蔡甫,郝琪,李海倫等.電動(dòng)物流車車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真分析[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào),2018（2）:18-22.

[6] 曹巖,楊艷麗.Solid Works工程應(yīng)用教程[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社,2010:80-120.

Easy-to-load urban electric logistics carriage design

Wang Jianbo, Yang Xu

( Sichuan Vocational Technical College of Communications, Sichuan Chengdu 611130 )

In view of the current shape and use characteristics of pure electric logistics vehicles in the city, an integral electric logistics car is designed. The inner dimensions of the car are 4330mm×1950mm×1800mm. The structure is designed to be the upper open wing supported by the hydraulic rod. The door effectively increases the convenience of the compartment volume and side loading and unloading. Finally, the motion evaluation of the left upper wing door opening and closing process was evaluated by the “evaluation” function of solidworks software. The result proves that the design fully meets the requirements for use.

Pure electric logistic vehicle;Easy loading and unloading compartment;Wing open side door;Solidworkssimulation

A

1671-7988(2018)18-12-03

U462.1

A

1671-7988(2018)18-12-03

CLC NO.: U462.1

王劍波（1980-），男，工學(xué)博士，副教授，就職于四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事交通安運(yùn)輸程、車輛工程等方向研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.005