易装卸式城市电动物流车厢设计
2018-09-26王剑波杨旭
王剑波，杨旭
易装卸式城市电动物流车厢设计
王剑波，杨旭
（四川交通职业技术学院，四川 成都 611130）
针对当前城市用纯电动物流车的造型结构和使用特点，设计一款整体式小型纯电动物流车厢，车厢内部尺寸为4330mm×1950mm×1800mm，车厢左侧设计为由液压杆支撑的上开翼式车门，有效增加了车厢容积和侧方装卸货便捷性。最后用solidworks软件“评估”功能评价了左侧上翼门开闭过程的运动干涉，结果证明该设计能够满足使用要求。
电动物流车；易装卸车厢；翼开式侧门；仿真
引言
近年来，一二线城市的快速扩张使市内环境负荷不堪重负，城市空气污染日趋严重，而在电子商务快速发展的强势需求拉动下，城市电商物流增长迅速，为平衡环保和生活需求的协调发展，各地政府部门将电动物流车作为供需载体，通过资金补贴、不限行、小车驾照等一系列激励政策鼓励发展。
目前市场上纯电动物流车厢有两类：一是在轻卡底盘基础上安装货箱，二是在小客车基础上将驾驶员后面部分改为货厢[1]。这两类厢式电动物流车均为厂家为快速占领市场推出，其主体结构是以原来装配发动机的货车底盘上改装而来，未根据电动车特点重新优化设计，使车厢容积偏小、装卸货物不完全适应城市使用特点[2]。因此，有必要对纯电动物流车厢优化设计，让其使用更便捷、更适用。
1 电动物流车整体定位
设计中的电动物流车用于城市物流配送，故其使用功能、外廓尺寸等方面均需定位准确，以便更好适应市场需求。
1.1 使用要求定位
设计中的电动物流车，是为满足城市内小件物流配送需要，应具备以下功能：
1.1.1 驾驶员使用门槛低，即：C1驾驶证驾驶员即具备驾驶资格；
1.1.2 从业要求资质低，即：无需货运从业资格证；
1.1.3 适合小件散货、物流快递，车厢设计结构紧凑合理、容量大、装卸方便；
1.1.4 续航里程在200km以上，满足一天运输里程要求。
1.2 整车尺寸、载荷
本设计中电动物流车，需满足C1驾驶证的驾驶员使用要求，故其外廓尺寸、总质量限值应满足以下要求：
1.2.1 整车总长不大于6m，车身宽不大于2m，车高不大于2.5m；
1.2.2 满载总质量不大于4500kg。
设计车厢在外廓尺寸一定条件下，需要更大的车厢容积利用率，以提高运输功能。
2 电动物流车厢设计
电动物流车采用动力电池作动力源后，原车发动机舱位置可以布设蓄电池，驱动桥由电机直接驱动，取消了传动轴[3]大大简化了原车结构。因此，设计根据电动汽车的结构特点重新设计车厢结构布局。
2.1 整车结构布局
本设计中，整车结构布局借鉴宇通ZK5060型电动物流车车厢结构和香港地区常见纵梁后段下沉式物流配送车底盘结构，设计电动物流车厢结构[4]。
图1 常见城市物流车造型
图2 电动物流车厢整体结构图
设计将电动物流车车厢与驾驶室作结构，车身外廓尺寸为：5995mm×2000mm×2500mm；车厢部分的外廓尺寸为：4395mm×2000mm×1850mm，车厢内廓尺寸为：4330mm×1950mm×1800mm，车厢容积为15m3，结构尺寸如图2所示。
2.2 车厢板块构造设计
电动物流车厢基体分为六大模块，分为包括前围、后围、左右侧围、顶盖以及底板六大块。前围隔板上面设置察窗，便于从驾驶室观察货厢情况。后围设置对开门，便于从后方装卸货物。后门单块门板长1785mm，宽960mm,厚25mm，如图3所示。
图3 对开式后门结构图
车厢左侧围由上下两块翼板组成，上围板为上掀式翼板结构，用液压杆支撑控制，下围板为下翻式结构。其中，上翼门板长4295mm、宽1200mm、厚25mm，下翼板长4295mm、宽600mm、厚25mm，如图4所示。
图4 车厢左侧门开启结构图
设计中，采用下沉纵梁结构降低了底板高度，使厢内有效高度增高至1800mm，普通工作人员能在车厢内站立作业，装卸货物更为便捷。左侧围板设计为上下对开门，增加了装卸货物的通道，也便于装卸较长的货物。
2.3 车厢材料选择
电动物流车厢在选材和设计尺寸时一方面要考虑强度要求，另一方面，左侧翼作为侧门，上翼门板的开闭过程通过可拆卸液压杆来实现，需选择密度小的轻型材料。本设计选用一种热塑性轻质蜂窝夹芯“三明治”结构板，其芯材为pp蜂窝，面材采用玻璃纤维布增强的聚丙烯板加固，具有质量轻、强度高、易组装、绿色环保等特点。
图5 车厢围板材料
3 车厢上翼门运动仿真
3.1 仿真目的
设计中，左侧上翼门开闭过程必须考虑左侧上翼门板打开过程中的受力变化和运动干涉问题，则须要给模型赋予材质，通过solidworks中的“评估”功能，评价上翼门板的使用功能完好性[5][6]。
3.2 运动约束
设计中，上翼门板的运动链接包含4个运动副：车厢基体与液压杆连接处的旋转副、液压杆内部的移动副、液压杆与上翼门板连接处的旋转副、上翼门板与车厢基体连接处的旋转副。
运动副上运动驱动为液压杆内部的移动副，选择为“线性马达”驱动，并设定驱动参数，使液压杆以72mm/s的速度匀速伸长，图6中箭头为“线性马达”驱动方向。
图6 运动驱动示意图
3.3 运动仿真
运动仿真可以直观反应车厢上翼门板运动特征，而且运动构件的运动规律可用图解的形式显示出来。仿真中液压杆受力变化曲线如图7所示。
图7 可拆卸液压杆受力变化曲线
从图7可知，上翼门板开始展开时，所需要的力很大，即上翼门板展开的初始过程，需要外部力介入才能开启，打开一定角度后可自行上升。
本仿真中上翼门板开启角度变化曲线如图8所示。
从图8可以看出，上翼门板全开时和车厢的夹角为85°
图8 上翼门板角位移曲线
3.4 干涉检查
Soildworks仿真中，干涉检查功能可检查各个零部件在运动仿真过程中是否干涉，并检查出其干涉重叠量。若运动仿真过程中出现干涉，一方面需要检查运动仿真参数设置是否合适，运动约束是否合理，运动驱动方向是否正确等；另一方则通过干涉检查的结果提示，将对应的零部件模型进行优化修改。
本设计中，soildworks对上翼门板开闭过程中“干涉检查”结果显示。车厢上翼门板开闭运动未产生干涉。
4 总结
文章根据城市发展对电动物流车的需求特点，设计了一款小型纯电动物流车货厢。该车厢整体布局适合电动车动力系统结构特点，整车底盘下沉式纵梁和车厢左侧翼开式车门结构使车厢容积更大、装卸货物方便捷，符合小型电动物流车市场对车型结构发展需求。
[1] 任诗发.对纯电动轻客物流车的发展建议[J].汽车与配件,2018（9）: 21-23.
[2] 李新.专用汽车结构与设计[M].辽宁科学技术出版社,2014.
[3] 周钊,康春香.微型货车厢式车厢轻量化设计[J].汽车实用技术, 2017(14):31-34.
[4] 日本自动车技术会编.汽车工程师手册（3）,造型与车身设计篇[M].北京理工大学出版社,2010:112-123.
[5] 蔡甫,郝琪,李海伦等.电动物流车车厢结构设计仿真分析[J].重庆科技学院学报,2018（2）:18-22.
[6] 曹岩,杨艳丽.Solid Works工程应用教程[M].西北工业大学出版社,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
王剑波（1980-），男，工学博士，副教授，就职于四川交通职业技术学院，主要从事交通安运输程、车辆工程等方向研究。
10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.005
