客车蓄电池托架结构优化设计.docxVIP

摘?要：

针对某些客车蓄电池托架结构设计笨重、灵活性差，导致安装和维修不方便的问题，设计了一款可抽拉式蓄电池托架。该托架主要由异形槽钢、三节式滑轨、内托盘等部件组成，能够实现蓄电池向外抽拉560mm，大大提升了安装和检修的方便性。为验证优化后托架能否满足使用要求，利用CATIA建立三维模型并导入ANSYS中进行有限元分析，结果表明，结构强度满足工况要求。

关键词：

蓄电池托架；抽拉式；三维模型；有限元分析

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引言

客车上的蓄电池作为车辆重要的供电设备，能够为发动机的启动、点火系统提供电源，同时为汽车用电器提供稳定的直流电源，保证汽车的电子器件正常工作。另外，客车蓄电池也是一个巨大的“电容器”，它可以起到稳定发电机发出的交流电的浪涌电压的作用，从而在客车高速运转时，使电压稳定，更好地保护客车的用电器。作为固定和放置蓄电池的托架，其结构的优劣不仅影响到客车的正常运行，还直接影响到安装和使用的方便性。

据实地考察，现有蓄电池托架结构一般分为抽拉式和不可抽拉式，主要用于客车上蓄电池的存放和固定。抽拉式托架可以将蓄电池抽出，其抽拉结构主要由轴承组成。此结构抽拉距离有限，且抽拉力大，实用性能较差。不可抽拉式托盘在电瓶舱体内固定后不可移动，间接性缩小了舱内电气部件的检修空间，给后续维护带来不便。另外，现有蓄电池托架安装结构分为螺栓固定和焊接固定。螺栓固定时螺栓外露，位于托架外侧；采用焊接固定方式时，整个托盘使用中不可拆卸，灵活性差，后续检修不便，且该固定方式焊点外露，随着车辆的颠簸和雨水泥土的冲刷，焊接位置会出现锈蚀和开裂现象。以上两种固定方式都影响了电瓶舱体的整体美观性。

基于此，对蓄电池托架结构进行优化，设计一款可抽拉式蓄电池托架，抽拉过程主要靠三节式滑轨实现，抽拉距离长；利用CATIA建立三维模型，并将其导入ANSYS中进行有限元分析，旨在验证优化后的蓄电池托架有足够的强度，能够满足客车工况的使用要求。

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总体结构和使用说明

1.1?总体结构

本设计的可抽拉式蓄电池托架主要由异形槽钢、三节式滑轨、内托盘、限位杆、固定销等部件组成，其结构简图如图1所示。

两个限位杆4直接焊接在内托盘3的中间位置，高度由蓄电池的高度决定。限位压铁2通过螺母固定的方式拧紧在限位杆4上，以上两个部件对蓄电池都起到固定作用，防止车辆在行驶过程中蓄电池晃动而带来的车辆故障问题。内托盘3以螺栓连接的方式直接与三节式滑轨6相连，螺栓规格选择M6×1.5，为保证强度要求，每侧使用6个螺栓。为保证抽拉过程中的流畅性，螺栓只与三节式滑轨6中最内侧一节相连。三节式滑轨6直接从厂家购买，承载能力达250kg，拉伸长度总计560mm，滑轨最外侧一层以螺栓连接的方式固定在异形槽钢1上，整个可抽拉式蓄电池托架安装完成。为方便内托盘的抽拉与固定，在托盘的最前端用固定销5将内托盘3和异形槽钢1连接在一起，固定销5结构类似于M8螺栓。

1.2?使用说明

将蓄电池放置在托架之前，首先需要将托架与客车车架进行固定。异形槽钢的下折边开设三条长条孔，按照每个长条孔的中间位置在车架的支撑部件上提前预埋螺母。安装托架时，直接将托架放在电瓶舱体所布置的位置上，将内托盘拉出后，异形槽钢的长条孔便显露出来，每侧直接使用3个M8螺栓连接即可，连接后的示意图如图2所示。预埋螺母的好处是在拧紧连接螺栓2时，不需要使用其他工具固定螺母避免转动，大大提高了安装方便性和快捷性。而且从图中可以看出，安装完之后的蓄电池托架，连接螺母2直接被内托盘挡住，为隐藏式固定方式，大大提升了电瓶舱体的美观性。安装后放置在电瓶舱体内的效果图如图3所示。

当放置蓄电池、蓄电池接线或后期维修时，首先将图1中的固定销5拧下，拉出内托盘，将蓄电池放入即可。内托盘拉出后的效果如图4所示。

内托盘拉出时，滑轨可伸出距离L=560mm，此时内托盘已移动到电瓶舱体外，放置蓄电池时周围空间大，因此大大提高了放置蓄电池时的方便性。蓄电池放入托架后，使用图1中的限位压铁2在蓄电池的正上方进行压紧，固定完毕。放置完成后，直接将内托盘推回原位置，再使用固定销将内托盘固定即可。

综上整个蓄电池托架结构及安装使用过程，螺栓连接固定的方式一方面可以避免长时间使用后连接处出现锈蚀和开裂的现象；另一方面，拆卸和安装灵活，打破了传统的固定到底的方式。抽拉式结构能够实现蓄电池拉出舱体后进行安装、接线和检修等工作，大大提升了使用便利性和实用性。

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主要零部件设计

2.1?内托盘

内托盘的主要作用是放置和固定蓄电池，客车上常用的两种型号蓄电池为12V/200Ah和12V/195Ah。其中12V/200Ah的蓄电池外形尺寸为：长×宽×高=510mm×268mm×210mm；12V/195Ah的蓄电池外形尺寸为：长×宽×高=516mm×