易裝卸式城市電動物流車廂設計

王劍波，楊旭

?

易裝卸式城市電動物流車廂設計

王劍波，楊旭

（四川交通職業(yè)技術學院，四川 成都 611130）

針對當前城市用純電動物流車的造型結構和使用特點，設計一款整體式小型純電動物流車廂，車廂內(nèi)部尺寸為4330mm×1950mm×1800mm，車廂左側設計為由液壓桿支撐的上開翼式車門，有效增加了車廂容積和側方裝卸貨便捷性。最后用solidworks軟件“評估”功能評價了左側上翼門開閉過程的運動干涉，結果證明該設計能夠滿足使用要求。

電動物流車；易裝卸車廂；翼開式側門；仿真

引言

近年來，一二線城市的快速擴張使市內(nèi)環(huán)境負荷不堪重負，城市空氣污染日趨嚴重，而在電子商務快速發(fā)展的強勢需求拉動下，城市電商物流增長迅速，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物流車作為供需載體，通過資金補貼、不限行、小車駕照等一系列激勵政策鼓勵發(fā)展。

目前市場上純電動物流車廂有兩類：一是在輕卡底盤基礎上安裝貨箱，二是在小客車基礎上將駕駛員后面部分改為貨廂[1]。這兩類廂式電動物流車均為廠家為快速占領市場推出，其主體結構是以原來裝配發(fā)動機的貨車底盤上改裝而來，未根據(jù)電動車特點重新優(yōu)化設計，使車廂容積偏小、裝卸貨物不完全適應城市使用特點[2]。因此，有必要對純電動物流車廂優(yōu)化設計，讓其使用更便捷、更適用。

1 電動物流車整體定位

設計中的電動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確，以便更好適應市場需求。

1.1 使用要求定位

設計中的電動物流車，是為滿足城市內(nèi)小件物流配送需要，應具備以下功能：

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：無需貨運從業(yè)資格證；

1.1.3 適合小件散貨、物流快遞，車廂設計結構緊湊合理、容量大、裝卸方便；

1.1.4 續(xù)航里程在200km以上，滿足一天運輸里程要求。

1.2 整車尺寸、載荷

本設計中電動物流車，需滿足C1駕駛證的駕駛員使用要求，故其外廓尺寸、總質(zhì)量限值應滿足以下要求：

1.2.1 整車總長不大于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。

設計車廂在外廓尺寸一定條件下，需要更大的車廂容積利用率，以提高運輸功能。

2 電動物流車廂設計

電動物流車采用動力電池作動力源后，原車發(fā)動機艙位置可以布設蓄電池，驅(qū)動橋由電機直接驅(qū)動，取消了傳動軸[3]大大簡化了原車結構。因此，設計根據(jù)電動汽車的結構特點重新設計車廂結構布局。

2.1 整車結構布局

本設計中，整車結構布局借鑒宇通ZK5060型電動物流車車廂結構和香港地區(qū)常見縱梁后段下沉式物流配送車底盤結構，設計電動物流車廂結構[4]。

圖1 常見城市物流車造型

圖2 電動物流車廂整體結構圖

設計將電動物流車車廂與駕駛室作結構，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，結構尺寸如圖2所示。

2.2 車廂板塊構造設計

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

圖3 對開式后門結構圖

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

圖4 車廂左側門開啟結構圖

設計中，采用下沉縱梁結構降低了底板高度，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。左側圍板設計為上下對開門，增加了裝卸貨物的通道，也便于裝卸較長的貨物。

2.3 車廂材料選擇

電動物流車廂在選材和設計尺寸時一方面要考慮強度要求，另一方面，左側翼作為側門，上翼門板的開閉過程通過可拆卸液壓桿來實現(xiàn)，需選擇密度小的輕型材料。本設計選用一種熱塑性輕質(zhì)蜂窩夾芯“三明治”結構板，其芯材為pp蜂窩，面材采用玻璃纖維布增強的聚丙烯板加固，具有質(zhì)量輕、強度高、易組裝、綠色環(huán)保等特點。

圖5 車廂圍板材料

3 車廂上翼門運動仿真

3.1 仿真目的

設計中，左側上翼門開閉過程必須考慮左側上翼門板打開過程中的受力變化和運動干涉問題，則須要給模型賦予材質(zhì)，通過solidworks中的“評估”功能，評價上翼門板的使用功能完好性[5][6]。

3.2 運動約束

設計中，上翼門板的運動鏈接包含4個運動副：車廂基體與液壓桿連接處的旋轉副、液壓桿內(nèi)部的移動副、液壓桿與上翼門板連接處的旋轉副、上翼門板與車廂基體連接處的旋轉副。

運動副上運動驅(qū)動為液壓桿內(nèi)部的移動副，選擇為“線性馬達”驅(qū)動，并設定驅(qū)動參數(shù)，使液壓桿以72mm/s的速度勻速伸長，圖6中箭頭為“線性馬達”驅(qū)動方向。

圖6 運動驅(qū)動示意圖

3.3 運動仿真

運動仿真可以直觀反應車廂上翼門板運動特征，而且運動構件的運動規(guī)律可用圖解的形式顯示出來。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，上翼門板開始展開時，所需要的力很大，即上翼門板展開的初始過程，需要外部力介入才能開啟，打開一定角度后可自行上升。

本仿真中上翼門板開啟角度變化曲線如圖8所示。

從圖8可以看出，上翼門板全開時和車廂的夾角為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零部件在運動仿真過程中是否干涉，并檢查出其干涉重疊量。若運動仿真過程中出現(xiàn)干涉，一方面需要檢查運動仿真參數(shù)設置是否合適，運動約束是否合理，運動驅(qū)動方向是否正確等；另一方則通過干涉檢查的結果提示，將對應的零部件模型進行優(yōu)化修改。

本設計中，soildworks對上翼門板開閉過程中“干涉檢查”結果顯示。車廂上翼門板開閉運動未產(chǎn)生干涉。

4 總結

文章根據(jù)城市發(fā)展對電動物流車的需求特點，設計了一款小型純電動物流車貨廂。該車廂整體布局適合電動車動力系統(tǒng)結構特點，整車底盤下沉式縱梁和車廂左側翼開式車門結構使車廂容積更大、裝卸貨物方便捷，符合小型電動物流車市場對車型結構發(fā)展需求。

[1] 任詩發(fā).對純電動輕客物流車的發(fā)展建議[J].汽車與配件,2018（9）: 21-23.

[2] 李新.專用汽車結構與設計[M].遼寧科學技術出版社,2014.

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

[4] 日本自動車技術會編.汽車工程師手冊（3）,造型與車身設計篇[M].北京理工大學出版社,2010:112-123.

[5] 蔡甫,郝琪,李海倫等.電動物流車車廂結構設計仿真分析[J].重慶科技學院學報,2018（2）:18-22.

[6] 曹巖,楊艷麗.Solid Works工程應用教程[M].西北工業(yè)大學出版社,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，工學博士，副教授，就職于四川交通職業(yè)技術學院，主要從事交通安運輸程、車輛工程等方向研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.005