緒論隨著社會的不斷發(fā)展和進步，在滿足生活基本要求的前提下，對居民生活質(zhì)量的追求不斷增強。在當(dāng)今社會，在這個國家人口逐年增長的地方，越來越多的人對城鎮(zhèn)、公園、校園、廣場和居民區(qū)等公共設(shè)施造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。由于各種主要的客觀原因，“城市在垃圾里，垃圾在城市里”的現(xiàn)象仍然無處不在。人類與自然環(huán)境之間的矛盾越來越嚴(yán)重。根據(jù)國家部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國大城市生活垃圾增長量逐年提高，垃圾量的增加不僅影響環(huán)境，而且據(jù)統(tǒng)計，每年由于垃圾過多造成的經(jīng)濟損失超過300億元。然而，我們的環(huán)境衛(wèi)生工作主要依賴于傳統(tǒng)的人工清潔，與發(fā)達國家相比，機械化的程度仍然較低。1.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1國外現(xiàn)狀道路環(huán)保設(shè)備起源于19世紀(jì)20年代的歐洲，有近200年的發(fā)展歷史，在美國、德國、日本和丹麥等發(fā)達國家的路面機械化程度已經(jīng)很完善了。其中，著名的清潔汽車公司包括日本的富士公司和美國的ELLIN公司。全國環(huán)保設(shè)備整體結(jié)構(gòu)具備清洗模式和驅(qū)動系統(tǒng)，通過綜合操作信息處理手段成為智能設(shè)備，易于控制。在20世紀(jì)60年代，清潔車開始在西方市場上大量引入。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，清潔車已經(jīng)從最初的簡單的機械清洗發(fā)展到目前的清潔、運輸和除草、一體式清洗車。德國哈高公司基于路面上的粉塵難以處理的情況，分析了毛刷和粉塵顆粒接觸的原理和能量傳遞關(guān)系，得到了最佳的解決方法。1.1.2國內(nèi)現(xiàn)狀近幾年來，中國的掃地車得到了快速的發(fā)展。2010年至2015年的產(chǎn)量分別為2.3萬、3.1萬、3.3萬、6.9萬、8.5萬和8萬。新型環(huán)衛(wèi)車包括除雪車、自動除霜垃圾車、可拆卸車輛、吸污物車、灑水車、貨物處理式垃圾車、壓縮式垃圾車、臂式垃圾車、清掃車和糞肥車等。其中，2010-2020年小掃車綜合增長率為28.1%，遠高于除掃雪車以外的清潔車綜合增長率。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以看出電動小掃機在我國有很大的市場，但由于成本高和研發(fā)難度較大，導(dǎo)致掃地機在日常生活中還沒有被廣泛使用。自上世紀(jì)60年代以來，小型清潔車作為一種新產(chǎn)品出現(xiàn)在國內(nèi)市場上，它的發(fā)展比一些發(fā)達國家要慢，電動掃地機發(fā)展的歷史可以大致分為三個時期。第一代小型清洗車是一種純清潔型小型清洗車，只能通過清洗路面和機械運動來收集灰塵。由于盤刷與地面之間的間隙較大，無法有效清潔細小的粉塵，清潔效率低，清洗裝置也容易磨損。第二代掃地機出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代。這種掃地機是一種純吸式清潔車，使用風(fēng)機而不是傳統(tǒng)的盤刷。工作時的風(fēng)扇把灰塵吸進了車身。這種清潔模式需要電機提供大量的功率，并消耗相對較大的能量。此外，風(fēng)扇在工作時產(chǎn)生很大的噪音，最終沒有得到廣泛使用。第三代清洗車結(jié)合了第一代掃地機和第二代掃地機，比純清洗型和純吸式掃地機的清潔效率都高得多。1.2清掃車未來發(fā)展趨勢從清掃車本身的因素來看，我國的小型清掃車仍處于發(fā)展階段，許多公司從事生產(chǎn)，但集中程度不高，主要針對單一中小型企業(yè)和行業(yè)基地，性能較弱，清洗車的設(shè)計缺乏理論指導(dǎo)。此外，國內(nèi)清潔車仿制眾多，缺乏自主研發(fā)的能力。清潔車市場尚未完全開放，導(dǎo)致生產(chǎn)力不足，大型生產(chǎn)設(shè)施短缺。從人體工學(xué)的角度來看，目前國內(nèi)清潔車的舒適性相對較差。此外，噪音不能降到最低標(biāo)準(zhǔn)。清潔裝置也缺乏一定程度的自調(diào)節(jié)能力。從國內(nèi)工業(yè)發(fā)展的角度來看，中國在生產(chǎn)清潔車輛的設(shè)備和手段方面相對落后。最終成品清洗車的質(zhì)量也相對較差，因為一些普通零件的制造質(zhì)量相對較差。比較國外小型電動汽車的現(xiàn)狀，為了突破我國的小型電動掃地機技術(shù)瓶頸，使清潔模式的多元化，需要改進現(xiàn)有的小掃機的清潔設(shè)備和現(xiàn)有的單一路面清潔方式。2掃地機總體設(shè)計2.1AS-1600L掃地機總體參數(shù)的確定AS-1600L掃地機是用于清掃，環(huán)境維護的特種車輛，其車架承載能力、工作狀態(tài)穩(wěn)定性對車輛性能來說十分重要，通過對AS-1600L掃地機車架進行設(shè)計和優(yōu)化，可提升本公司清掃車工作穩(wěn)定性、可靠性，提高公司產(chǎn)品競爭力。其他同類產(chǎn)品大多數(shù)采用鉸接結(jié)構(gòu)，雖然前后車分?jǐn)偭塑囶^與垃圾箱的重量，但僅靠一個液壓油缸推動車頭完成轉(zhuǎn)向的設(shè)計降低了車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，也大大限制了車輛的額定最高車速。通過模仿內(nèi)燃叉車的車架結(jié)構(gòu)設(shè)計1600L型電動清掃車車架，大大增加了轉(zhuǎn)彎半徑，也具有一定的承載能力。同時一體的底盤提高了行駛穩(wěn)定性，也規(guī)避掉了鉸接式車架結(jié)構(gòu)鉸接處易受損的缺點，可以增加整車的使用壽命。通過市場現(xiàn)有此類產(chǎn)品數(shù)據(jù)，可初步確定其基本參數(shù)如下表：表2-1基本數(shù)據(jù)參數(shù)名稱數(shù)值整車外廓尺寸（長寬高mm）3650*1230*2100總質(zhì)量（kg）2200整備質(zhì)量（kg）1800最高車速（Km/h）16常用車速（Km/h）5~9滿載爬坡度（%）15空載爬坡度（%）202.2輪胎的選擇輪胎是掃地機的重要部分。輪胎的直徑會影響掃地機的車架離地面距離以及掃地機的進近和偏離角度。本文車輛總質(zhì)量應(yīng)為2200kg，預(yù)選輪胎載荷至少為550kg?？紤]到前后橋式負載分布的差異，本規(guī)范選擇了185/80R13輪胎，其負載能力為600kg；查閱經(jīng)查《GB/T2978-2014轎車輪胎系列》可知185/80R13輪胎的靜負荷半徑rs=280mm。滾動半徑re=304mm；3掃地機底盤動力系統(tǒng)的確定3.1驅(qū)動電機功率的計算驅(qū)動電機的功率可根據(jù)所設(shè)計的汽車應(yīng)達到的最大車速，并用下式估算最大功率：Pe=（+）…………（3-1）式中：Pe—驅(qū)動電機的額定功率。G——滿載時車輛重力，由車輛具體參數(shù)可知。G=2200*9.8=25160Nf——滾動阻力系數(shù)，f可由下式求得：f=0.0076+0.000056Uamax…………（3-2）i—最高車速時，允許的最大坡度15%；計算時取i=1%；CD——風(fēng)阻系數(shù)，由原始數(shù)據(jù)可得CD=0.5A——迎風(fēng)面積。這個數(shù)據(jù)可用前輪距B1和車輛高度H的乘積粗略的計算出來：A=3.32m2；Uamax——最高車速，計算時取Uamax=16Km/h表3-1電機參數(shù)名稱數(shù)值名稱數(shù)值產(chǎn)品型號額定功率峰值功率額定電壓最高轉(zhuǎn)速防護等級重量BLT4.5/9-2400/71kW2.5kW60V800r/minIP5450kg額定電流最大扭矩額定扭矩額定轉(zhuǎn)速絕緣等級冷卻方式外廓尺寸86.2190Nm60Nm400r/minF自然風(fēng)冷192*410將上述參數(shù)帶入式3-2可求得Pe=2.04Kw.因此，選取的電機峰值功率應(yīng)大于等于2.04Kw。綜上所述，電機的工率取2.04Kw，這個數(shù)據(jù)是最小峰值功率。選用珠海英博爾電氣有限公司的電機，參數(shù)可見3-1所示。3.2傳動比確定本掃地機的傳動比可以這樣求解：i=0.337（3-3）式中：r——是車輪行駛時的半徑，r=0.304mn——工作時電機的轉(zhuǎn)速，n=1100r/min；Uamax——車速，車輛最高時速Uamax=16Km/h。計算得出掃地機傳動比為i=5.73。本文設(shè)計的掃地底盤傳動方案為驅(qū)動電機—后橋—輪邊，即無變速器。3.3掃地機的動力性校核3.3.1車驅(qū)動力計算電機輸出扭矩，通過傳動系統(tǒng)傳導(dǎo)到前輪上。這個時候作用在前輪上的扭矩所產(chǎn)生的反作用力數(shù)值上與掃地機的驅(qū)動力相等。（3-6）其中：Ft——掃地機的驅(qū)動力；Ttq——點擊產(chǎn)生的扭矩，N*m，Ttq=190N*mi——掃地機的傳動比，i=5.73——本掃地機傳動系統(tǒng)的機械效率=0.9。rs—掃地機靜態(tài)時的輪胎半徑，rs=0.28m；經(jīng)計算車輛的驅(qū)動Ft=3499.39N由于客觀原因，計算出的驅(qū)動力并不精確，如果驅(qū)動力比不同路況的附著系數(shù)要大，那么輪胎就會打滑。3.3.2車空氣阻力的計算掃地機直線行駛時空氣對于掃地機行駛方向會形成阻力的分力。對于空氣阻力的計算：Fw=（3-7）式中：Cd——風(fēng)阻系數(shù)Cd=0.5這個數(shù)據(jù)可由原始數(shù)據(jù)求得A——迎風(fēng)面積；A=3.32m2；Uamax——最高車速，本掃地機最高時速Uamax=16Km/h；經(jīng)計算Fw=14.07N；3.3.3爬坡度的計算由于設(shè)計要求，掃地機的爬坡度應(yīng)該達到15%或更高，因此必須確定傳輸系統(tǒng)的比率，然后校準(zhǔn)是否滿足梯度要求。掃地機的爬坡度是指掃地機滿載時（或者具有一定的負重壓力）時，在標(biāo)準(zhǔn)的路面上可以攀升的最高角度。掃地機由于工作需要在不同區(qū)域的路面上工作，因此需要具有相對標(biāo)準(zhǔn)的爬坡能力。根據(jù)我國對于此類產(chǎn)品的相關(guān)法律規(guī)定，計算時，最大爬坡度imax可由下式求得：imax=（3-8）式中：f——車輪的滾動系數(shù)：f=0.0076+0.000056*u1；根據(jù)掃地機設(shè)計要求可知f=0.0084D1—動力因數(shù)：D=式中：Ft——掃地機的驅(qū)動力；；Ftmax=920.89N；Fw——掃地機的空氣阻力，N；Fw=14.07N則D=0.16經(jīng)計算imax=15.50%，達到了對于掃地機爬坡度有15%的要求，這個參數(shù)選擇的比較合理，滿足掃地機的相關(guān)要求。3.4蓄電池的確定在選擇電池時必須滿足電動掃地機的續(xù)航里程數(shù)。對于純電動掃地機來說電池是唯一的能量儲存裝置，應(yīng)具有較大的電池容量，并且電池的儲存能力隨著車輛行駛里程的增加而減少。在對掃地機蓄電池的確定過程中，可根據(jù)設(shè)計最大續(xù)航里程選擇電池容量。本文設(shè)計的電動掃地機的續(xù)航里程為350km。在計算時，以掃地機維持最大速度行駛為前提，假設(shè)掃地機在良好的路面上水平行駛工作。此時可知掃地機所受到的阻力為：F=Gf+（3-9）f=0.0084，車速按最高時速Uamax=16Km/h。其余參數(shù)按照設(shè)計要求，計算得出掃地機的行駛收到阻力為F=194.24N。本掃地機鋰電池的總能量要求按照以下方法求得：（因為電池放電必然會有能量上的損耗，損耗率暫定80%）。（3-10）式中：S——掃地機可以續(xù)航的里程，S=50Km；F——行駛時收到的阻力，F(xiàn)=197.24N；——掃地機的傳動效率，=0.95；——電機組產(chǎn)生的效率，=0.95；——電池放電的效率，=0.95；我們計算了電池組=3.20千瓦時的總能量。在選擇汽車用鋰電池時，考慮到掃地機的成本預(yù)算每一塊電池的容量定為200Ah，電池電壓取24V，兩個電池串聯(lián)起來，電壓可以達到48V，電池組總能量9.6kwh的電池，此處所選電池總能量遠高于汽車?yán)m(xù)航里程。整車的其他工作內(nèi)容也需要由電池組提供，并不是電池產(chǎn)生的能量全部用于掃地機的行駛。因此，在本次設(shè)計中使用4組電池，單塊電池容量為9.6千瓦*4=38.4千瓦，可滿足350公里續(xù)航的要求。4AS-1600L掃地機底盤車架結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1車架坐標(biāo)系對車架進行分析和設(shè)計前，需要了解車架坐標(biāo)系的含義?？蚣艿拇怪睂ΨQ平面與框架的平面的交點在X方向，駕駛員面向的方向為X方向，垂直于框架的平面與垂直對稱平面通過左右前輪中心的相交線方向為Y方向，即駕駛員右側(cè)為Y方向。垂直于XY平面的方向是Z方向。4.2車架外寬的確定在設(shè)計時，車架的形狀確定為梯形。車架的垂直梁承擔(dān)了大部分的承載力，在掃地機運行時也能承受很大的應(yīng)力。在設(shè)計中加入了許多橫截面梁，如高彎曲強度的槽式梁，車架外寬可以根據(jù)圖4-1展現(xiàn)的方式求得。圖4-1車架外寬的求解根據(jù)圖4-1所示的方法求出車架外寬：T=B-2（L+K+G+F+d+S）（4-1）式中：B—掃地機輪胎的外寬，可以看作整車的外寬即：前輪和后輪的輪距都為B=1200mm；L—后輪胎的中心距離，L=90mm; K—掃地機輪胎的寬度K=200mmG—車架和輪胎之間的距離G=50mm；F—車架突出寬度F=75mmd—安裝位置直徑U=18mmS—安裝位置到車架的長度U=20mm框架通常被設(shè)計為直接進入梁結(jié)構(gòu)，以節(jié)省模具成本，但有時梁結(jié)構(gòu)不滿足電控總成的安裝要求。框架必須設(shè)計為狹窄的前寬度。本文選擇了一種直梁的結(jié)構(gòu)。為了填充后懸架的安裝空間，式4-1計算結(jié)果為612mm，為符合生產(chǎn)要求框架外寬度為600mm。4.3車架長度的確定框架的長度主要由成品車的垂直尺寸、前懸掛、后懸掛等因素決定。在第二章中，看到車輛的總長度為3650毫米，軸距為200毫米，前后懸架尺寸分別為800毫米和850毫米?？蚣艿拈L度稍短，成品車的長度應(yīng)短于框架的前長度，在文本中，框架的前長度為300mm。同樣地，去除框架后的步驟的長度為500mm，并且框架的長度為250mm。4.4橫梁的設(shè)計橫梁起到的作用是鏈接左右兩端的豎梁，這樣就可以形成一個完整的框架，并確保框架的剛性滿足要求。普通框架的剛性兩端大，中間小，本次借鑒一種輕型卡車的衡梁設(shè)計。本文中的相關(guān)框架共采用了5根橫梁。在設(shè)計一根梁時，將兩根豎梁放置在兩端，在兩根豎梁尾部放置一個變形的橫梁。在這里放置變形梁的主要原因是第二根梁與變形梁的距離較大，會影響框架的剛度。在這里，需要加一個寬橫截面的梁來提高框架中間階段的剛性和強度。車尾的兩根梁布置在后懸架的前后底座上。4.5縱梁與橫梁的連接關(guān)于梁間的一般連接方法，如圖4-2所示，在選擇梁的橫截面形狀時，考慮到行駛過程中需要的支撐作用，選擇采用直立腹板的溝槽截面梁和雙槽型結(jié)構(gòu)梁，這兩種梁彎曲剛度和強度較好。圖4-2縱梁與橫梁的連接方式一般情況下客車底盤的垂直和水平側(cè)通過焊接連接，但卡車通過鉚釘連接。鉚接連接具有較大的彈性，有利于消除峰值應(yīng)力和改善應(yīng)力條件，這一點對需要恒定扭轉(zhuǎn)的彈性軌道很重要。本文引用了類似的模型，此外，所有的梁連接都是焊接的。4.6車架材料的選擇在裝配過程中需要可靠的定位和夾具，以確?？蚣苎b配的尺寸。特別是，必須保證組件框架上的定位尺寸和支撐點具有一定的的位置精度。表4-1Q345B材料屬性參數(shù)名稱數(shù)值楊氏模量（N/㎡）2.12X泊松比0.31密度（Kg/）7870屈服強度（N/）345熱膨脹系數(shù)1.01X框架材料應(yīng)具有足夠的屈服和疲勞極限，低應(yīng)力濃度敏感度，良好的冷壓性能和焊接性能。鋼板在沖壓成型之后，就會降低一些疲勞強度，對于本身強度有優(yōu)勢的鋼材來說降幅更大，市場上比較常見的車架材料進行一系列的沖壓，疲勞強度大概在1400-1690Mpa之間。出于對成本的考慮1600L掃地機車架材料選擇為510L鋼。510L的屬性和Q345B差不多。表4-1為Q345B的材料屬性。5基于CATIA的三維建模5.1CATIA簡介CATIA是一款進行工業(yè)等產(chǎn)品設(shè)計的軟件，版權(quán)在法國達索公司。其設(shè)計亮點在于超前性，完整性，經(jīng)常用于設(shè)計跨時代的未來產(chǎn)品。CATIA包含了幾乎所有的工業(yè)設(shè)計的方法，從開發(fā)階段、草圖設(shè)計、有限元分析、運動模擬、裝配指令，和優(yōu)化。Catia的各個模塊可以方便工程師進行機械設(shè)計、草圖繪制、受力分析、產(chǎn)品適配、工程管理是工程師工作中的得力助手。CATIA具有模塊化的特點，每個模塊都有獨立的關(guān)鍵作用，比如工程師在完成設(shè)計時，可以先進行數(shù)據(jù)分析，三維圖設(shè)計，成品的裝配圖可以進行二維轉(zhuǎn)換，這在工業(yè)設(shè)計中是非常方便的功能，同時也特別關(guān)鍵。5.2零件設(shè)計在零件設(shè)計時，可以應(yīng)用畫線，凸臺、旋轉(zhuǎn)、加強肋、對零件沖壓、拉伸延展等命令得出的零件具有比較高的還原度。圖5-1U型梁建模5.3裝配設(shè)計CATIA可以進行裝配設(shè)計，在這個模塊中可以對每個零件進行約束，在此命令中可以看出零件的尺寸是否合適。CATIA裝配模塊的進入方法通常有三種：1、通過“Start”菜單，選擇“MechanicalDesign”模塊組，然后選擇“AssemblyDesign”模塊即可。2、通過“File”菜單，選擇“New”新建文件，然后在文件類型列表中選擇“Product”，即可創(chuàng)建新的裝配件。3、通過偏好工作臺設(shè)置，將“AssemblyDesign”模塊列入偏好的常用模塊，即可在需要時通過工作臺圖標(biāo)切換至裝配件設(shè)計模塊。我們在裝配完成后還可以根據(jù)左側(cè)模型樹檢查每個零件的命名，零件之間的關(guān)系，約束等等。圖5-2車架裝配數(shù)模6基于CATIA的掃地機車架強度校核有限元分析是一種把物理模型數(shù)字化來進行各種分析的功能。把復(fù)雜的模型簡化，使用數(shù)字方法進行數(shù)據(jù)模擬。有限元分析的核心就是把十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)先進行簡化打散成每一個單元，再通過對每個小單元進行分析，把復(fù)雜的問題打散解決。每一個單元都有一個個節(jié)點連接，多個單元連接在一起，形成了矩陣；對于整體可以輸入數(shù)據(jù)模擬各種情況，例如增加受力，調(diào)節(jié)溫度等可以進行系統(tǒng)的分析。6.1零件的前處理6.1.1車架模型的簡化處于精細計算和快速分析的考慮，對于模型進行系統(tǒng)的簡化處理。有限元模型要求與實際的物理模型匹配的上，不能陷入模型精細算出的結(jié)果才精細的誤區(qū)。在模型精細的同時各個單元也會變復(fù)雜，這樣的結(jié)果并不能準(zhǔn)確反應(yīng)整體的受力情況。最后得到的結(jié)果也不準(zhǔn)確。所以對于有限元模型的建立，要相對簡單，對于整體受力影響不大的部件直接省略，比如一些螺紋孔，一些安裝槽等。6.1.2材料定義在CATIA中可以自行選擇各種材料，用上文提到與510L相似的Q345B材料作為分析模型的材料。表6-1Q345B材料屬性參數(shù)名稱數(shù)值楊氏模量（N/㎡）2.12X泊松比0.31密度（Kg/）7870屈服強度（N/）345熱膨脹系數(shù)1.01X6.1.3網(wǎng)格化分圖6-1網(wǎng)格化分CATIA可以進行功能強大的網(wǎng)格劃分，對零件進行網(wǎng)格劃分就可以細致到每條線進行受力分析。6.1.4連接關(guān)系的定義每個部分之間都存在著幾何關(guān)系，這些幾何體互相之間的連接方式就是連接關(guān)系。主要分兩種，一種是在設(shè)計時建模約束形成的關(guān)系還有就是網(wǎng)格劃分后零件之間存在的連接關(guān)系在掃地機車架設(shè)計中，所有部件之間都是通過焊接關(guān)系來連接的，焊接特性導(dǎo)致不需要分析連接關(guān)系對于受力的影響。6.1.4質(zhì)量分布由表可知掃地機整總質(zhì)量質(zhì)量為2200kg。有CATIA可測的車架質(zhì)量為147.70kg。初選駕駛室質(zhì)量為280kg（含駕駛員及乘客）；動力總成質(zhì)量為180kg，前懸總質(zhì)量為160kg，后懸架總質(zhì)量為210kg，動力電池350kg，垃圾箱質(zhì)量（含雜物）為400kg，清掃機構(gòu)350kg；其他質(zhì)量約為183kg;質(zhì)量分布詳見下表（估算值）：表6-2整備質(zhì)量分布名稱質(zhì)量（kg）中心坐標(biāo)XYZ（mm）駕駛室2800；0；980車架147——動力總成180-2000；0；300動力電池350-2350；0；350前懸總成160A點均布后懸總成210B、C點均布貨廂400-1600；0；980清掃機構(gòu)350——其他123計算時忽略分析時忽略懸架、清掃機構(gòu)及其他質(zhì)量對掃地機車架強度的影響。車輪等效點A、B、C、點坐標(biāo)值詳見6-2.6.2靜態(tài)工況的計算在對于掃地機車架的結(jié)構(gòu)和材料剛度的分析后，可以得出整個結(jié)構(gòu)發(fā)生形變和出現(xiàn)的最大的應(yīng)力的點。這時，就需要調(diào)整整體的結(jié)構(gòu)形狀和應(yīng)用的材料種類來對這些形變進行調(diào)整。同時，在符合設(shè)計要求的前提下，盡可能使用低成本材料，使用先進的幾何裝配方案，都可以有效降低成本。在本設(shè)計進行分析的時候，一共分三種工況進行分析，分別是：彎曲工況、轉(zhuǎn)向工況和制動工況。6.2.1彎曲工況計算彎曲工況主要是校核車輛滿載情況下，四輪著地時的結(jié)構(gòu)強度和剛度，主要模擬車輛在良好的路面下勻速直線行駛的應(yīng)力分布和變形情況。分別定義前、左后和右后車輪中心點為：A、B和C，坐標(biāo)值詳見下表6-3：表6-3輪心坐標(biāo)點序號坐標(biāo)點X，Y，Z坐標(biāo)（mm）1A0;0;-3002B-2000;-350;-3003C-2000;350;-300圖6-2彎曲工況邊界條件圖6-3體現(xiàn)了彎曲狀態(tài)下的分析結(jié)果；在彎曲工況下車架所受的最大切應(yīng)力230Mpa；無論材料在什么狀態(tài)之下，只要最大切應(yīng)力達到材料單向拉伸屈服強度時的最大切應(yīng)力，那么車架就會發(fā)生屈服。分析可知在彎曲工況下材料收到最大切應(yīng)力230Mpa遠小于材料屈服強度=345Mpa，由此可見，這樣設(shè)計在彎曲工況下滿足強度要求。圖6-3彎曲工況的屈服應(yīng)力仿真結(jié)果圖6-4彎曲工況的最大位移仿真結(jié)果由圖6-4可見出電池倉的位置在彎曲工況下發(fā)生了最大形變，不過只有1.43cm，滿足設(shè)計要求，所以說這個車架的剛度也符合要求。6.2.2轉(zhuǎn)向工況計算當(dāng)掃地機轉(zhuǎn)彎時，框架受到橫向向心力的影響，導(dǎo)致橫向加速度。離心力的大小由汽車的運行速度和轉(zhuǎn)彎半徑?jīng)Q定。此外，轉(zhuǎn)彎時也有減速過程，因此有必要減速。本文在橫向(Y軸上的負方向)進行了0.4g的加速度模擬，并向左形成了銳利曲線。此外，向心加速度的大小也受到車內(nèi)質(zhì)量的影響。在這種工作情況下，假設(shè)后軸都處于極端的抱死狀態(tài)。工作負荷系數(shù)為1.2。由扭轉(zhuǎn)工況切應(yīng)力圖可以看出，最大應(yīng)力出現(xiàn)在后懸架處，這與實際情況相吻合，因此在設(shè)計初期就將后懸架和前懸架處的橫梁布置的較為密集，其他部位的橫梁布置較為稀疏。由轉(zhuǎn)向工況切應(yīng)力圖可以看出，最大應(yīng)力出現(xiàn)在后懸架處，這與實際情況相吻合，因此在設(shè)計初期就將后懸架和前懸架處的橫梁布置的較為密集，其他部位的橫梁布置較為稀疏。扭轉(zhuǎn)工況最大切應(yīng)力為210Mpa。遠小于材料屈服強度=345Mpa。滿足強度要求。圖6-5轉(zhuǎn)向工況邊界條件圖6-6轉(zhuǎn)向工況的屈服應(yīng)力仿真結(jié)果6.2.3制動工況計算掃地機在工作中發(fā)生緊急制動，此時車架的受力除了承載整車受力外，還有制動時重力產(chǎn)生的慣性力，此時車架的受力就會改變很多。圖6-7制動工況邊界條件由制動工況馮塞思應(yīng)力圖可以看出，最大馮塞思應(yīng)力為141Mpa。遠小于材料屈服強度=345Mpa。滿足強度要求。有圖6-8可以看出車架在彎曲工況下的最大變形發(fā)生在動力電池支撐梁后部，最大變形量為1.1mm。說明車架具有足夠剛度即剛度也滿足強度要圖6-8動工況的馮塞思應(yīng)力仿真結(jié)果圖6-9動工況的最大位移仿真結(jié)果7結(jié)論這個主題主要完成了以下幾方面:理解這一主題的研究目的和意義,確定這一主題研究的主要內(nèi)容;根據(jù)相關(guān)參數(shù),了解的主要工作形式以及相關(guān)參數(shù);的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,確定底盤結(jié)構(gòu)的尺寸。掃地機設(shè)備安全性和可靠性是第一前提，一旦底盤結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，復(fù)位與恢復(fù)都十分費時費力，故對于掃地機地盤除設(shè)計過程中的檢測與監(jiān)控外，要十分注意操作過程，在將投入使用之前應(yīng)做好相應(yīng)檢查。如首先應(yīng)確保其駕駛方法和設(shè)計初衷向是一致的，其次要對相應(yīng)工件