洗扫车箱体底板的优化设计

邹继翠　刘建培　孔庆珍　李斌　李金川

摘要：针对洗扫车目前发展趋势，以结构可靠性、加工工艺性、生产经济性为出发点，综合分析了某洗扫车箱体底板结构的优缺点，并提出一种新型瓦楞底板结构，在满足使用要求的同时，大大降低了生产成本。

关键词：洗扫车；箱体底板；瓦楞底板；降低成本

1引言

随着我国城市化水平的不断加快，作为一种集扫路与清洗于一身的洗扫车穿梭于城市各大街道中，有效节省了环卫工人的劳动强度。为减少动力排放造成的二次污染，新能源洗扫车如天燃气、电动洗扫车应运而生。相比于以往的燃油洗扫车，新能源洗扫车很好的发挥了节能、减排的功效，但由于新能源汽车动力相对于燃油车有一定的差距，这就要求在未来新能源汽车的设计方面对整车轻量化要求较高，本文从洗扫车箱体底板结构设计的角度出发，提出一种新型的瓦楞底板结构，在满足承载强度的前提下，有效地减轻了底板的重量，对整车的轻量化起到了关键的作用。

2优化前后力学性能对比

2.1结构形式

某洗扫车箱体底板优化前整体结构成羽翼状，两侧向上折起一定角度（一般为4°～5°），厚度为4.0mm，如图1所示为底板的三维模型。

优化后的洗扫车箱体底板呈瓦楞结构，中间凸起四条筋板，厚度为3.0mm，底板呈瓦楞状，改进后的底板的三维模型如图2所示。

2.2力學性能分析

优化前后箱体底板的材料均为Q345B优质钢板，其材料属性如表1所示。

箱体底板主要以箱体底部骨架为支撑，承受箱体内部水压压力。以有限元法为理论依据，借用有限元分析软件HyperWorks为分析工具，在相同工况下，对洗扫车箱体底板优化前后结构静力学特性进行求解，结果如图3、4所示。

2.3优化前后力学性能对比

通过对优化前后的箱体底板进行静力学分析，得到在相同工况下优化前后底板的变形大小和应力分布云图图3和图4，由分析结果图3和图4对比可知底板优化前后的力学性能，如表2所示。

对比优化前后可知，底板的最大应力值和最大变形量分别由优化前的54.99MPa和1.4mm，增大到89.61MPa和3.2mm，均远远小于底板材料的屈服极限强度265MPa（安全系数取1.3），且变形量也满足使用要求，但底板的质量从优化前的278Kg，减小到213.5Kg，减小幅度达23.2%。

由此可得，优化后的箱体底板在满足力学性能的同时，质量减小了23.2%，较好地响应了整车轻量化设计，降低了生产成本。

3优化前后加工工艺性对比

3.1零件的加工工艺性

a.优化前箱体底板两侧需要折弯一定角度，由于洗扫车的底板宽度尺寸较大（一般超过2000mm），在折弯机上进行人工操作时，至少需要三至四个人才能共同完成，造成劳动强度大、工作效率低，并且由于板材的幅面较大，两侧的折边角度加工后与设计值会有一定的误差。

b.优化后的瓦楞底板结构虽然折弯较多，但可以采用压型模一次成型，有效节省了劳动强度，提高了工作效率。

3.2底板的焊接工艺性

a.优化前底板的结构决定了底架的特殊结构形式，见图5，序号1为底板，序号2为底架，底架两侧的斜撑上平面必须要与底架纵梁及中间横梁上平面够成相同的角度，但由于焊接中不可避免的焊接变形，焊后想要达到理论设计角度是一件相当困难的事情。这就要求必须按照底架结构做出相应的工装作为辅助支撑，才能保证底架两侧斜撑与中间横撑的角度，从而保证底板与底架贴合紧密，无缝隙，达到焊接尺寸。

b.优化后瓦楞底板下平面处于同一平面内，这就决定了底架的结构形式，见图6，序号3瓦楞底板，序号4为底架，底板的此种结构决定了底架上平面处于同一平面内即可，此种结构的底架焊接时尺寸易于保证，从而底架与底板组焊时不会出现角度不照的问题。

4生产验证

对于优化后的箱体底板，经过实际生产验证，已经成功应用在很多洗扫车箱体结构上，如图7所示，市场反映良好。

5结论

响应国家节能减排的号召，对洗扫车箱体底板进行优化设计，从底板的结构可靠性、加工工艺性、生产经济性三个方面，对优化前后的洗扫车箱体底板结构进行了对比分析，分析结果表明，优化后的瓦楞型底板结构在满足使用要求的前提下，质量较小幅度达23.2%，且具有更好的零件加工工艺性和焊接加工工艺性，可大大降低整车生产成本。