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        電池防撞梁的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計

        2020-12-24 03:54:02安徽安凱汽車股份有限公司
        安徽科技 2020年12期
        關(guān)鍵詞:支架優(yōu)化

        文/劉 超(安徽安凱汽車股份有限公司)

        隨著電動公交客車的普及,保護(hù)電動公交車搭載的動力電池的電池防撞梁應(yīng)運而生。

        由于安裝動力電池時需要先將防撞梁拆下,安裝完成后再將防撞梁裝上,所以電池防撞梁必須滿足活動、可拆卸的要求。為優(yōu)化電動客車電池防撞梁的設(shè)計,本文對現(xiàn)有的客車電池防撞梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并優(yōu)化,設(shè)計出合適的電池防撞梁結(jié)構(gòu)。

        一、現(xiàn)有客車電池防撞梁結(jié)構(gòu)

        現(xiàn)有常用的防撞梁結(jié)構(gòu)外形和“工”字很類似,稱之為工字型防撞梁,圖1 為防撞梁安裝完成以后的示意圖。

        圖1 現(xiàn)有防撞梁安裝示意圖

        安裝時先將底部的下預(yù)埋支架(31 號件)和底架橫梁(32 號件)提前焊接在車身上,車輛進(jìn)入裝配工位后先將動力電池固定安裝好,待線束裝配完成以后將活動梁總成(20號件)通過螺栓固定在下預(yù)埋支架和底架橫梁上(參見圖1、圖2)。

        圖2 現(xiàn)有工字型防撞梁結(jié)構(gòu)示意圖

        活動梁總成(20 號件)由2 個上安裝支架(21 號件)、2個立柱(22 號件)、2 個筋板一(23 號件)、4 個筋板二(24 號件)、1 個橫梁(25 號件)、2 個下安裝支架板(26 號件)組成(具體見圖3)。立柱為40mm×30mm×2mm 規(guī)格的Q345矩形管,筋板一和筋板二為4mm厚20 號鋼板剪切件,作用是加強立柱和下安裝支架板;連接橫梁為規(guī)格40mm×30mm×3mm 的Q345 矩形管。上安裝支架為20 號鋼板(4mm 厚)折彎件,上開有腰型孔;下安裝支架板為20 號鋼板(4mm 厚)切割件;下預(yù)埋支架為20 號鋼板(4mm 厚)折彎件,上開有腰型孔;底架橫梁為規(guī)格30mm×30mm×2mm的Q345 矩形管,在兩側(cè)開有圓孔。

        圖3 活動梁總成(20 號件)結(jié)構(gòu)示意圖

        二、現(xiàn)有客車電池防撞梁存在的問題

        現(xiàn)有的客車電池防撞梁中活動梁通過8 個螺栓固定到車身上,螺栓緊固對裝配位置的裝配面平面度公差有要求,對安裝孔同心度也有要求。8 個螺栓在裝配的過程中存在螺栓定位相互限制的情況,且車身底架上預(yù)埋的4 個支架和活動梁支架都由焊接完成,焊接過程本身就存在焊接應(yīng)力變形,加上技術(shù)狀態(tài)經(jīng)常變化,無法配備工裝焊接,所以防撞梁在裝配的過程中由于焊接誤差過大經(jīng)常出現(xiàn)最后1~2 個螺栓安裝困難的情況。

        鑒于以上原因,需要對現(xiàn)有的客車防撞梁進(jìn)行再優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化主要分三個方向:一是保證防撞梁結(jié)構(gòu)強度的情況下減少緊固螺栓數(shù)量;二是減少焊接件數(shù)量,降低焊接變形;三是調(diào)整局部緊固螺栓裝配自由度方向,減少緊固螺栓自由度的相互限制,保證活動梁順利快速裝配。

        三、優(yōu)化后的客車電池防撞梁結(jié)構(gòu)

        優(yōu)化后的工字型防撞梁上部的安裝方式進(jìn)行了改進(jìn),安裝時先將底部的上預(yù)埋支架(61 號件)和下預(yù)埋支架(31號件)提前焊接在車身上,車輛進(jìn)入裝配工位后先將動力電池固定安裝好,待線束裝配完成以后將活動梁總成(50 號件)通過螺栓固定在上預(yù)埋支架和下預(yù)埋支架上(見圖4)。

        圖4 優(yōu)化后的工字型防撞梁結(jié)構(gòu)示意圖

        活動梁總成(50 號件)由2 個安裝立柱(51 號件)、2 個下安裝支架板(52 號件)、1 個橫梁(25 號件)組成(具體見圖5)。安裝立柱(51 號件)為規(guī)格40mm×30mm×2mm的Q345矩形管,上部開有安裝通孔,下部割有小缺口便于和下安裝支架板緊密貼合;下安裝支架板(52 號件)為20 號鋼板(4mm 厚)折彎件,開有安裝孔;上預(yù)埋支架(61 號件)為20號鋼板(4mm厚)折彎件,開有安裝腰孔。

        圖5 活動梁總成(50 號件)結(jié)構(gòu)示意圖

        四、結(jié)語

        優(yōu)化后的工字型防撞梁將防撞梁上部的安裝方式由雙螺栓固定優(yōu)化為單螺栓固定,減少安裝螺栓自由度限制的同時進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本;同時改變了上部螺栓的限定的自由度,使防撞梁上、下安裝螺栓限定的自由度最大限度不重復(fù),提升了車間現(xiàn)場防撞梁的裝配效率;將活動梁總成下部的安裝支架由平板更改為折彎件,取消了焊接的加強筋板,減少了物料和焊接量,從而降低了生產(chǎn)成本。

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