【《动力电池升降平台机械臂结构设计案例》2500字】

动力电池升降平台机械臂结构设计案例1.1动力电池升降平台机械臂设计概念动力电池升降机的机械臂主要结构由平台，叉剪机构，顶杆，销钉组成，其主要动力机构为液压缸驱动，当活塞伸出时，推动下方滑轮在导轨上移动，内外叉臂之间的夹角增大使得叉臂顶端靠拢并上升从而推动平台上升，其结构对产品的性能与工作效率等各个方面产生直接的影响。本文针对比亚迪e5动力电池升降机的机械臂设计方案，通过建立虚拟样机，对其工作过程进行运动学、三维制图，可对产品进行优化设计、缩短产品研发周期和降低生产成本，可为产品开发提供一定的参考价值。动力电池升降平台机械臂虚拟样机的建立本研究选取的动力电池升降机的基本参数为：上平台尺寸为1500mm*1000mm，起升高度为500mm，载重重量为500kg，叉剪臂升降高度1300mm。采用Pro-E软件对该选定的升降机进行三维实体建模，然后将建好的模型导入ANSYS中建立虚拟样机。为了便于仿真分析，得到简化模型。该模型由液压缸、叉臂架、工作台组成。具体模型图如图1.1所示。图1.1动力电池升降平台机械臂由强度较高质量的合金钢材料制成剪叉臂和支撑杆构成。其下部由剪叉臂支承。升降装置由剪叉臂构成。剪叉臂分为内外两部分，每组剪叉臂中部由螺栓连接，端部与下一组剪叉臂铰接，提升高度由所有剪叉臂共同实现。液压缸安装在一对剪叉臂的中部，将螺栓铰接点作为顶升点，臂架除受力还有固定油路线路的作用。底平台下装有四个车轮供行走、牵引使用。上工作台和底平台两侧装有导轨，供上下剪叉臂顶部移动。本机的液压泵，电气控制部分均集中在底平台控制箱内。顶升液压缸倾斜布置带来的好处是：克服了液压缸竖直布置的受力不均、易不稳定；横向布置时易泄露、初始顶升力过大等问题。故此设计更加合理、更加切合实际情况。作为拆装动力电池升降平台的机械臂，所需要的材质，结构，硬度，更为重视。在闲置时，动力电池升降平台的机械臂折叠收缩贴近机械臂下水平线，占用较小的空间，使用时，在从驱动装置输出动力的时候带动液压缸，机械臂将工作台升降适应操作高度。1.2符合比亚迪e5的机械臂\t"/baike/65/_blank"比亚迪e5使用的是三\t"/baike/65/_blank"元锂电池，电池容量为60.48kWh。由于三元锂电池化学特性，其容量会自然衰减，导致续航里程下降。根据厂家规定，动力电池是8年15万公里更换（全部），终身电芯保换（1组或2组或3组）。比亚迪e5的动力源是动力电池，可进行多次反复充电。通过外接电源给动力电池进行充电的方式，可以为便携式单相交流充电和\t"/baike/65/_blank"充电桩单相交流充电、充电桩直流充电。车辆在制动或滑行时，亦可通过回馈为动力电池充电。为了使动力电池处于最佳状态，需定期使用充电设备为动力电池充满电(建议每周至少一次满充)。长期存放不使用车辆时，先充电至100%，然后再放电至30%-40%之间。如果存放时间超过三个月的必须要对电池进行充电，否则可能会引起电池过放，降低电池性能。一般三元锂电池重量是每公斤约160WH，依据图1.2表格参照。由此计算比亚迪e5的三元锂电池重量换算公式为60480wh/160.8wh=376.11kg，比亚迪e5动力电池在376.1公斤左右，行驶里程在400公里。图1.2所以研究动力电池升降平台的机械臂需要的承重力设计额定载荷500KG。自身重量在200KG。1.3动力电池升降平台机械臂材料性质升降电池的重量加上升降平台自身的重量已经达到500KG级以上，这对动力电池升降平台机械臂的结构和强度有了一定的要求。本文动力电池机械臂研究中心性是材料采用普遍性，性价比高的钢材料，所以选取的钢材料的力学特性如下表所表示材料屈服极限弹性模量泊松比密度MPaGpaKg/m³Q2352352.10*100.257850动力电池升降平台的平台在静止状态，其受到的约束主要是液压缸支撑杆限制工作后限制其向下运动，剪叉臂下方底座两侧的导轨滚轮限制平台的横向移动。动力电池升降平台满载时的电池重量400kg，电池组放置在平台的中心位置，电池组与平台的接触面积为1.5m*0.8m，则平台的压力是pa。平台最大应力小于Q235号钢的屈服极限，机构强度还有很大的余量，说明在动力电池升降平台机械臂结构设计安全方面是合格的。1.4动力电池升降平台机械臂的组成设计图式1.1.1动力电池升降平台搭载平台所设计的动力电池升降平台的搭载平台的尺寸为1500mmx1000mm，厚度为90mm，用的材料为Q235A钢，中间设计了一个凹槽，长度为1230mmx76m0m，深50mm，可以通过搭载一个凸槽板来进行，扩大平台面积，使其平台的接触面扩大，实用性更好，遇到底盘宽一些的，或者电池底座宽一些的都可以扩充平台使用。如下图1.1.1-1所示图1.1.1-1图1.1.1-2如图1.1.1-2所示的平台下方有支持叉臂杆的滑轨槽和固定叉臂杆的螺栓槽，液压顶杆向上运动时，叉臂通过平台的滑轨槽向内测的方向运动。固定端则是另一个叉臂在下方底座的滑轨运动时起固定作用。1.1.2动力电池升降平台叉臂架叉臂架的组成由叉臂杆和销钉组成。叉臂杆有两种样式，如下图1.1.2-1，图1.1.2-2所示。臂长为1300mm，宽30mm。图1.1.2-1图1.1.2-2上图中的两种叉臂杆各需要2对，两种总计需要8根才能支撑叉架臂结构的成型。图1.1.2-1的叉臂杆中间加多了一根横杆和两个槽孔，这两个槽孔是用来安装固定支撑杆在叉臂上的位置，当运动升降时供给传递动力给叉架臂上升或者下降运动。叉臂杆两侧有孔以外，中间还有一个孔，都是负责连接固定。图1.1.2-2的叉臂杆中间没有横杆，中间也有一个圆孔。中间圆孔是负责两种叉臂杆的同步连接。设计叉臂杆与叉臂杆之间最大角度59.4度，如图1.1.2-3所示,图1.1.2-3销钉，用来与叉臂杆前后空槽与，平台固定槽、底座滑固定槽之间固定，起杆件与作用平台和辅助平台的连接固定作用。销钉如下图1.1.2-4所示，图1.1.2-41.1.3动力电池升降平台支撑杆（即液压顶杆）升降速度更加高效很多人认为，举升的时间多那一两分钟并不碍事，但现在社会生活追求的高效率，多等一会便是商机的浪费。对于车辆进出较多的维修厂，维修人员的时间非常珍贵，可以为客户提供更加满意的服务，客户仅仅通过快速的举升，就能够感受到维修服务的专业性。企业研发更加快速的举升机，也是维修人员的需求所在，借助于快速高效的举升机，维修人员提高了工作效率，占有了更多的客户资源。因此为提高动力电池升降平台机械臂的升降时速，在动力电池升降平台的叉架臂上安装两根支撑杆件，让其在通电过程后，动力加强，升降速度提升，更加稳定，支撑杆的设计如下图1.1.3-1，图1.1.3-2所示，图1.1.