本發(fā)明設計一種90噸新能源電傳動自卸車車架及其車架設計方法。

背景技術：

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，每天要運輸大量的城市垃圾，在運輸?shù)耐瑫r，運輸車輛會產(chǎn)生大量的汽車尾氣，給環(huán)境帶來污染，且運輸車在運輸時需要大量的能源以提供其動力，這都會給使用者帶來損失，在目前能源稀缺的時代，急需一種即可環(huán)保，又可節(jié)約能源的運輸車來運輸垃圾。因此具有電能驅(qū)動的自卸車應運而生，目前針對90噸新能源電傳動自卸車車架沒有專門的設計。

技術實現(xiàn)要素：

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

為了解決上述技術問題，本發(fā)明包括平行設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)對應第一固定支座、第二固定支座和第三固定支座的位置處設有第四固定支座、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有第一固定板，在第二固定支座和第三固定支座之間設有第一固定板，在第四固定支座和第五固定支座之間設有第一固定板，在第五固定支座和第六固定支座之間設有第一固定板，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有超級電容箱支架，所述超級電容箱支架為長方體結(jié)構，在超級電容箱支架包括若干個平行設置的放置部，所述放置部包括若干個豎直設置的長方體放置框，在長方體放置框上設有兩個平行設置的放置桿，放置桿上設有滾輪，在第一縱梁外側(cè)設有四個固定架體，在第二縱梁外側(cè)設有四個固定架體。

作為本發(fā)明的進一步改進，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)構相同，所述第一固定支座包括兩個豎直設置的第一固定支板，在第一固定支板上設有若干個掛片，第一固定板設在掛片上。

作為本發(fā)明的進一步改進，在在第一縱梁外側(cè)且處于超級電容箱支架位置處設有后懸掛支座，在第二縱梁外側(cè)且處于超級電容箱支架位置處設有后懸掛支座。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一縱梁和第二縱梁的結(jié)構相同，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噸新能源電傳動自卸車車架的車架設計方法，包括以下步驟：

a、有限元分析模型：

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

（2）通過hypermesh軟件對自卸車車架上的各個載荷進行簡化處理，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)量進行模擬，然后通過beam188單元和點接觸算法將集中質(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)構焊接處采用節(jié)點耦合的方法進行建模；

（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行，對單個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)量進行模擬，然后通過beam188單元和點接觸算法將集中質(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)構焊接處采用節(jié)點耦合的方法進行建模；

b、各工況下自卸車車架的強度計算：

（1）將自卸車車架的有限元模型導入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進行第一種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第一種工況狀態(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、整體設備重量與垂直動載荷之和，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處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點的等效應力進行vonmises應力評定，判斷自卸車車架上各點的等效應力與自卸車車架材料的屈服強度的大小關系；

（3）在ansys軟件中進行第二種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第二種工況狀態(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、整體設備重量、垂直動載荷、縱向動載荷以及轉(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)前輪支撐點約束位移外其余所有車輪的支撐點約束垂向位移，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處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點的等效應力進行vonmises應力評定，判斷自卸車車架上各點的等效應力與自卸車車架材料的屈服強度的大小關系；

（4）在ansys軟件中進行第三種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第三種工況狀態(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、整體設備重量、垂直動載荷、縱向動載荷以及轉(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)后輪支撐點約束位移外其余所有車輪的支撐點約束垂向位移，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處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點的等效應力進行vonmises應力評定，判斷自卸車車架上各點的等效應力與自卸車車架材料的屈服強度的大小關系；

c、各工況下超級電容箱支架的強度計算：

（1）將超級電容箱支架的有限元模型導入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進行第一種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第一種工況狀態(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的等效應力進行vonmises應力評定，判斷超級電容箱支架上各點的等效應力與超級電容箱支架材料的屈服強度的大小關系；

（3）在ansys軟件中進行第二種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第二種工況狀態(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和制動時沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對超級電容箱支架上各點的等效應力進行vonmises應力評定，判斷超級電容箱支架上各點的等效應力與超級電容箱支架材料的屈服強度的大小關系。

作為本發(fā)明的進一步改進，在步驟a的（1）中，shell181單元設置為非協(xié)調(diào)模式的完全積分算法，并且控制有限元計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)合附圖和具體實施方式來對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構示意圖。

圖2為本發(fā)明的超級電容箱支架的結(jié)構示意圖。

具體實施方式

由圖1至圖2所示，本發(fā)明包括平行設置的第一縱梁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)構相同，所述第一固定支座7包括兩個豎直設置的第一固定支板13，在第一固定支板13上設有若干個掛片14，第一固定板設在掛片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，在超級電容箱支架15包括兩個平行設置的放置部16，所述放置部16包括三個豎直設置的長方體放置框17，在長方體放置框17上設有兩個平行設置的放置桿18，放置桿18上設有滾輪19，在第一縱梁1外側(cè)設有四個固定架體20，在第二縱梁2外側(cè)設有四個固定架體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位置處設有后懸掛支座21，所述第一縱梁1和第二縱梁2的結(jié)構相同，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有超級電容組，因為超級電容箱支架15的置桿上設有滾輪19，這樣可以方便超級電容組的安裝和拆卸，同時車輪設置在固定架體20位置處，相鄰的兩個固定架體20上設有與車輪連接的驅(qū)動組件，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上設有自卸車其他組件單元，布局合理，結(jié)構牢固、緊湊。

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

a、有限元分析模型：

（1）根據(jù)90噸新能源電傳動自卸車車架的結(jié)構形狀尺寸在hypermesh軟件進行建模，對車架的整體結(jié)構抽取中面，然后采用殼單元shell181進行離散，shell181單元設置為非協(xié)調(diào)模式的完全積分算法，并且控制有限元計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載荷進行簡化處理，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)量進行模擬，然后通過beam188單元和點接觸算法將集中質(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)構焊接處采用節(jié)點耦合的方法進行建模；

（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行，對單個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)量進行模擬，然后通過beam188單元和點接觸算法將集中質(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)構焊接處采用節(jié)點耦合的方法進行建模；

b、各工況下自卸車車架的強度計算：

（1）將自卸車車架的有限元模型導入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進行第一種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第一種工況狀態(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、整體設備重量與垂直動載荷之和，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處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點的等效應力進行vonmises應力評定，判斷自卸車車架上各點的等效應力與自卸車車架材料的屈服強度的大小關系；

（3）在ansys軟件中進行第二種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第二種工況狀態(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、整體設備重量、垂直動載荷、縱向動載荷以及轉(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)前輪支撐點約束位移外其余所有車輪的支撐點約束垂向位移，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處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點的等效應力進行vonmises應力評定，判斷自卸車車架上各點的等效應力與自卸車車架材料的屈服強度的大小關系；

（4）在ansys軟件中進行第三種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第三種工況狀態(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、整體設備重量、垂直動載荷、縱向動載荷以及轉(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)后輪支撐點約束位移外其余所有車輪的支撐點約束垂向位移，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處約束縱向位移，然后在ansys軟件中對自卸車車架上各點的等效應力進行vonmises應力評定，判斷自卸車車架上各點的等效應力與自卸車車架材料的屈服強度的大小關系；

c、各工況下超級電容箱支架的強度計算：

（1）將超級電容箱支架的有限元模型導入到ansys軟件中；

（2）在ansys軟件中進行第一種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第一種工況狀態(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的等效應力進行vonmises應力評定，判斷超級電容箱支架上各點的等效應力與超級電容箱支架材料的屈服強度的大小關系；

（3）在ansys軟件中進行第二種工況的結(jié)構強度計算，在ansys軟件中設置第二種工況狀態(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和制動時沖擊加速度為0.7g，然后在ansys軟件中對超級電容箱支架上各點的等效應力進行vonmises應力評定，判斷超級電容箱支架上各點的等效應力與超級電容箱支架材料的屈服強度的大小關系。

通過自卸車車架的尺寸大小進行建模然后進行強度分析來判斷是否滿足結(jié)構強度的要求，省去了現(xiàn)實中的實物載荷試驗工序，試驗驗證方法更加高效，降低了試驗驗證成本。