本發(fā)明設(shè)計(jì)一種90噸新能源電傳動(dòng)自卸車車架及其車架設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

隨著城市化的發(fā)展，人們的生活社區(qū)的逐步聚集，制造的垃圾日益增多，每天要運(yùn)輸大量的城市垃圾，在運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，運(yùn)輸車輛會產(chǎn)生大量的汽車尾氣，給環(huán)境帶來污染，且運(yùn)輸車在運(yùn)輸時(shí)需要大量的能源以提供其動(dòng)力，這都會給使用者帶來損失，在目前能源稀缺的時(shí)代，急需一種即可環(huán)保，又可節(jié)約能源的運(yùn)輸車來運(yùn)輸垃圾。因此具有電能驅(qū)動(dòng)的自卸車應(yīng)運(yùn)而生，目前針對90噸新能源電傳動(dòng)自卸車車架沒有專門的設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)牢固、緊湊，布局合理的90噸新能源電傳動(dòng)自卸車車架。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括平行設(shè)置的第一縱梁和第二縱梁，在第一縱梁和第二縱梁之間從左向右依次設(shè)有第一放置架、第二放置架、第三放置架和第四放置架，在第一縱梁外側(cè)且處于第四放置架右側(cè)并從左自右依次設(shè)有第一固定支座、第二固定支座和第三固定支座，在第二縱梁外側(cè)對應(yīng)第一固定支座、第二固定支座和第三固定支座的位置處設(shè)有第四固定支座、第五固定支座和第六固定支座，在第一固定支座和第二固定支座之間設(shè)有第一固定板，在第二固定支座和第三固定支座之間設(shè)有第一固定板，在第四固定支座和第五固定支座之間設(shè)有第一固定板，在第五固定支座和第六固定支座之間設(shè)有第一固定板，在第六固定支座的右側(cè)且處于第一縱梁和第二縱梁上設(shè)有超級電容箱支架，所述超級電容箱支架為長方體結(jié)構(gòu)，在超級電容箱支架包括若干個(gè)平行設(shè)置的放置部，所述放置部包括若干個(gè)豎直設(shè)置的長方體放置框，在長方體放置框上設(shè)有兩個(gè)平行設(shè)置的放置桿，放置桿上設(shè)有滾輪，在第一縱梁外側(cè)設(shè)有四個(gè)固定架體，在第二縱梁外側(cè)設(shè)有四個(gè)固定架體。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一固定支座、第二固定支座、第三固定支座、第四固定支座、第五固定支座和第六固定支座的結(jié)構(gòu)相同，所述第一固定支座包括兩個(gè)豎直設(shè)置的第一固定支板，在第一固定支板上設(shè)有若干個(gè)掛片，第一固定板設(shè)在掛片上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在在第一縱梁外側(cè)且處于超級電容箱支架位置處設(shè)有后懸掛支座，在第二縱梁外側(cè)且處于超級電容箱支架位置處設(shè)有后懸掛支座。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一縱梁和第二縱梁的結(jié)構(gòu)相同，所述第一縱梁為變截面箱型梁，第一縱梁的前截面的高度范圍為394mm至397mm，第一縱梁的前截面的高度范圍為648mm至652mm，第一縱梁的截面寬度分為197mm至202mm，第一縱梁的蓋板厚度范圍為13mm至20mm，第一縱梁的腹板厚度范圍為8mm至12mm。

本發(fā)明還提供一種90噸新能源電傳動(dòng)自卸車車架的車架設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

a、有限元分析模型：

（1）根據(jù)90噸新能源電傳動(dòng)自卸車車架的結(jié)構(gòu)形狀尺寸在hypermesh軟件進(jìn)行建模，對車架的整體結(jié)構(gòu)抽取中面，然后采用殼單元shell181進(jìn)行離散；

（2）通過hypermesh軟件對自卸車車架上的各個(gè)載荷進(jìn)行簡化處理，將其簡化為集中質(zhì)量施加于質(zhì)心處，采用mass21單元對集中質(zhì)量進(jìn)行模擬，然后通過beam188單元和點(diǎn)接觸算法將集中質(zhì)量與自卸車車架上螺栓孔位置處連接，對于自卸車車架上的鋼結(jié)構(gòu)焊接處采用節(jié)點(diǎn)耦合的方法進(jìn)行建模；

（3）對自卸車車架的超級電容箱支架以及支架上的超級電容箱在hypermesh軟件中建立子模型進(jìn)行，對單個(gè)超級電容模組將其簡化為集中質(zhì)量施加于質(zhì)心處，采用mass21單元對集中質(zhì)量進(jìn)行模擬，然后通過beam188單元和點(diǎn)接觸算法將集中質(zhì)量與超級電容箱支架上螺栓孔位置處連接，對于超級電容箱支架上的鋼結(jié)構(gòu)焊接處采用節(jié)點(diǎn)耦合的方法進(jìn)行建模；

b、各工況下自卸車車架的強(qiáng)度計(jì)算：

（1）將自卸車車架的有限元模型導(dǎo)入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進(jìn)行第一種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第一種工況狀態(tài)，第一種工況模擬自卸車車架為靜態(tài)的情況，第一種工況下的載荷為自卸車車架的自重、載重重量、整體設(shè)備重量與垂直動(dòng)載荷之和，其中自卸車車架的各支撐及懸掛質(zhì)量載荷作用在各自支撐座上，貨箱載荷作用在車架箱型梁的支撐面及與貨箱的旋轉(zhuǎn)軸上，在ansys軟件中設(shè)置第一種工況下的約束條件，第一垂向約束為自卸車車架所有車輪的支撐點(diǎn)約束垂向位移，第一橫向約束為車架一側(cè)的前中后輪約束橫向位移，第一縱向約束為自卸車車架后輪支撐點(diǎn)處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與自卸車車架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系；

（3）在ansys軟件中進(jìn)行第二種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第二種工況狀態(tài)，第二種工況模擬自卸車車架的前輪駛過200mm凸臺的情況，第二種工況下的載荷為自卸車車架的自重、載重重量、整體設(shè)備重量、垂直動(dòng)載荷、縱向動(dòng)載荷以及轉(zhuǎn)向載荷之和，其中自卸車車架的各支撐及懸掛質(zhì)量載荷作用在各自支撐座上，貨箱載荷作用在車架箱型梁的支撐面及與貨箱的旋轉(zhuǎn)軸上，在ansys軟件中設(shè)置第二種工況下的約束條件，第二垂向約束除自卸車車架左側(cè)前輪支撐點(diǎn)約束位移外其余所有車輪的支撐點(diǎn)約束垂向位移，第二橫向約束為車架一側(cè)的所有前后輪約束橫向位移，第二縱向約束為自卸車車架后輪支撐點(diǎn)處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與自卸車車架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系；

（4）在ansys軟件中進(jìn)行第三種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第三種工況狀態(tài)，第三種工況模擬自卸車車架的后輪駛過200mm凸臺的情況，第三種工況下的載荷為自卸車車架的自重、載重重量、整體設(shè)備重量、垂直動(dòng)載荷、縱向動(dòng)載荷以及轉(zhuǎn)向載荷之和，其中自卸車車架的各支撐及懸掛質(zhì)量載荷作用在各自支撐座上，貨箱載荷作用在車架箱型梁的支撐面及與貨箱的旋轉(zhuǎn)軸上，在ansys軟件中設(shè)置第三種工況下的約束條件，第三垂向約束除自卸車車架右側(cè)后輪支撐點(diǎn)約束位移外其余所有車輪的支撐點(diǎn)約束垂向位移，第三橫向約束為車架一側(cè)的所有前后輪約束橫向位移，第三縱向約束為自卸車車架后輪支撐點(diǎn)處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與自卸車車架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系；

c、各工況下超級電容箱支架的強(qiáng)度計(jì)算：

（1）將超級電容箱支架的有限元模型導(dǎo)入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進(jìn)行第一種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第一種工況狀態(tài)，第一種工況模擬自卸車的垂向沖擊加速度為1.5g，轉(zhuǎn)向的整體側(cè)向加速度為0.5g和加速時(shí)沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對超級電容箱支架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷超級電容箱支架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與超級電容箱支架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系；

（3）在ansys軟件中進(jìn)行第二種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第二種工況狀態(tài)，第二種工況模擬自卸車的垂向沖擊加速度為1.5g，轉(zhuǎn)向的整體側(cè)向加速度為0.5g和制動(dòng)時(shí)沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對超級電容箱支架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷超級電容箱支架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與超級電容箱支架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟a的（1）中，shell181單元設(shè)置為非協(xié)調(diào)模式的完全積分算法，并且控制有限元計(jì)算模型的三角形單元所占比例小于5%，單元翹曲小于10度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的超級電容箱支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

由圖1至圖2所示，本發(fā)明包括平行設(shè)置的第一縱梁1和第二縱梁2，在第一縱梁1和第二縱梁2之間從左向右依次設(shè)有第一放置架3、第二放置架4、第三放置架5和第四放置架6，在第一縱梁1外側(cè)且處于第四放置架6右側(cè)并從左自右依次設(shè)有第一固定支座7、第二固定支座8和第三固定支座9，在第二縱梁2外側(cè)對應(yīng)第一固定支座7、第二固定支座8和第三固定支座9的位置處設(shè)有第四固定支座10、第五固定支座11和第六固定支座12，在第一固定支座7和第二固定支座8之間設(shè)有第一固定板，在第二固定支座8和第三固定支座9之間設(shè)有第一固定板，在第四固定支座10和第五固定支座11之間設(shè)有第一固定板，在第五固定支座11和第六固定支座12之間設(shè)有第一固定板，所述第一固定支座7、第二固定支座8、第三固定支座9、第四固定支座10、第五固定支座11和第六固定支座12的結(jié)構(gòu)相同，所述第一固定支座7包括兩個(gè)豎直設(shè)置的第一固定支板13，在第一固定支板13上設(shè)有若干個(gè)掛片14，第一固定板設(shè)在掛片14上，在第六固定支座12的右側(cè)且處于第一縱梁1和第二縱梁2上設(shè)有超級電容箱支架15，所述超級電容箱支架15為長方體結(jié)構(gòu)，在超級電容箱支架15包括兩個(gè)平行設(shè)置的放置部16，所述放置部16包括三個(gè)豎直設(shè)置的長方體放置框17，在長方體放置框17上設(shè)有兩個(gè)平行設(shè)置的放置桿18，放置桿18上設(shè)有滾輪19，在第一縱梁1外側(cè)設(shè)有四個(gè)固定架體20，在第二縱梁2外側(cè)設(shè)有四個(gè)固定架體20，在在第一縱梁1外側(cè)且處于超級電容箱支架15位置處設(shè)有后懸掛支座21，在第二縱梁2外側(cè)且處于超級電容箱支架15位置處設(shè)有后懸掛支座21，所述第一縱梁1和第二縱梁2的結(jié)構(gòu)相同，所述第一縱梁1為變截面箱型梁。在超級電容箱支架15上以及第一固定板上設(shè)有超級電容組，因?yàn)槌夒娙菹渲Ъ?5的置桿上設(shè)有滾輪19，這樣可以方便超級電容組的安裝和拆卸，同時(shí)車輪設(shè)置在固定架體20位置處，相鄰的兩個(gè)固定架體20上設(shè)有與車輪連接的驅(qū)動(dòng)組件，布局合理，在第一放置架3、第二放置架4、第三放置架5和第四放置架6上設(shè)有自卸車其他組件單元，布局合理，結(jié)構(gòu)牢固、緊湊。

本發(fā)明還提供一種90噸新能源電傳動(dòng)自卸車車架的車架設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

a、有限元分析模型：

（1）根據(jù)90噸新能源電傳動(dòng)自卸車車架的結(jié)構(gòu)形狀尺寸在hypermesh軟件進(jìn)行建模，對車架的整體結(jié)構(gòu)抽取中面，然后采用殼單元shell181進(jìn)行離散，shell181單元設(shè)置為非協(xié)調(diào)模式的完全積分算法，并且控制有限元計(jì)算模型的三角形單元所占比例小于5%，單元翹曲小于10度；

（2）通過hypermesh軟件對自卸車車架上的各個(gè)載荷進(jìn)行簡化處理，將其簡化為集中質(zhì)量施加于質(zhì)心處，采用mass21單元對集中質(zhì)量進(jìn)行模擬，然后通過beam188單元和點(diǎn)接觸算法將集中質(zhì)量與自卸車車架上螺栓孔位置處連接，對于自卸車車架上的鋼結(jié)構(gòu)焊接處采用節(jié)點(diǎn)耦合的方法進(jìn)行建模；

（3）對自卸車車架的超級電容箱支架以及支架上的超級電容箱在hypermesh軟件中建立子模型進(jìn)行，對單個(gè)超級電容模組將其簡化為集中質(zhì)量施加于質(zhì)心處，采用mass21單元對集中質(zhì)量進(jìn)行模擬，然后通過beam188單元和點(diǎn)接觸算法將集中質(zhì)量與超級電容箱支架上螺栓孔位置處連接，對于超級電容箱支架上的鋼結(jié)構(gòu)焊接處采用節(jié)點(diǎn)耦合的方法進(jìn)行建模；

b、各工況下自卸車車架的強(qiáng)度計(jì)算：

（1）將自卸車車架的有限元模型導(dǎo)入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進(jìn)行第一種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第一種工況狀態(tài)，第一種工況模擬自卸車車架為靜態(tài)的情況，第一種工況下的載荷為自卸車車架的自重、載重重量、整體設(shè)備重量與垂直動(dòng)載荷之和，其中自卸車車架的各支撐及懸掛質(zhì)量載荷作用在各自支撐座上，貨箱載荷作用在車架箱型梁的支撐面及與貨箱的旋轉(zhuǎn)軸上，在ansys軟件中設(shè)置第一種工況下的約束條件，第一垂向約束為自卸車車架所有車輪的支撐點(diǎn)約束垂向位移，第一橫向約束為車架一側(cè)的前中后輪約束橫向位移，第一縱向約束為自卸車車架后輪支撐點(diǎn)處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與自卸車車架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系；

（3）在ansys軟件中進(jìn)行第二種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第二種工況狀態(tài)，第二種工況模擬自卸車車架的前輪駛過200mm凸臺的情況，第二種工況下的載荷為自卸車車架的自重、載重重量、整體設(shè)備重量、垂直動(dòng)載荷、縱向動(dòng)載荷以及轉(zhuǎn)向載荷之和，其中自卸車車架的各支撐及懸掛質(zhì)量載荷作用在各自支撐座上，貨箱載荷作用在車架箱型梁的支撐面及與貨箱的旋轉(zhuǎn)軸上，在ansys軟件中設(shè)置第二種工況下的約束條件，第二垂向約束除自卸車車架左側(cè)前輪支撐點(diǎn)約束位移外其余所有車輪的支撐點(diǎn)約束垂向位移，第二橫向約束為車架一側(cè)的所有前后輪約束橫向位移，第二縱向約束為自卸車車架后輪支撐點(diǎn)處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與自卸車車架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系；

（4）在ansys軟件中進(jìn)行第三種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第三種工況狀態(tài)，第三種工況模擬自卸車車架的后輪駛過200mm凸臺的情況，第三種工況下的載荷為自卸車車架的自重、載重重量、整體設(shè)備重量、垂直動(dòng)載荷、縱向動(dòng)載荷以及轉(zhuǎn)向載荷之和，其中自卸車車架的各支撐及懸掛質(zhì)量載荷作用在各自支撐座上，貨箱載荷作用在車架箱型梁的支撐面及與貨箱的旋轉(zhuǎn)軸上，在ansys軟件中設(shè)置第三種工況下的約束條件，第三垂向約束除自卸車車架右側(cè)后輪支撐點(diǎn)約束位移外其余所有車輪的支撐點(diǎn)約束垂向位移，第三橫向約束為車架一側(cè)的所有前后輪約束橫向位移，第三縱向約束為自卸車車架后輪支撐點(diǎn)處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷自卸車車架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與自卸車車架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系；

c、各工況下超級電容箱支架的強(qiáng)度計(jì)算：

（1）將超級電容箱支架的有限元模型導(dǎo)入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進(jìn)行第一種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第一種工況狀態(tài)，第一種工況模擬自卸車的垂向沖擊加速度為1.5g，轉(zhuǎn)向的整體側(cè)向加速度為0.5g和加速時(shí)沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對超級電容箱支架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷超級電容箱支架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與超級電容箱支架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系；

（3）在ansys軟件中進(jìn)行第二種工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，在ansys軟件中設(shè)置第二種工況狀態(tài)，第二種工況模擬自卸車的垂向沖擊加速度為1.5g，轉(zhuǎn)向的整體側(cè)向加速度為0.5g和制動(dòng)時(shí)沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對超級電容箱支架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力進(jìn)行vonmises應(yīng)力評定，判斷超級電容箱支架上各點(diǎn)的等效應(yīng)力與超級電容箱支架材料的屈服強(qiáng)度的大小關(guān)系。

通過自卸車車架的尺寸大小進(jìn)行建模然后進(jìn)行強(qiáng)度分析來判斷是否滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，省去了現(xiàn)實(shí)中的實(shí)物載荷試驗(yàn)工序，試驗(yàn)驗(yàn)證方法更加高效，降低了試驗(yàn)驗(yàn)證成本。