[发明专利]一种电子汽车衡秤台结构

说明书

技术领域

   本发明涉及一种电子汽车衡秤台结构，特别是一种能使汽车衡秤台结构参数优化、材料合理利用、重量减轻、成本降低、从而提高产品的市场竞争力的结构。 

背景技术

汽车衡也称地磅，是用于大宗货物计量的主要秤重设备。它被广泛地应用于港口、仓储、工矿企业、交通运输等各个部门。近年来，随着运输车辆的类型不断增多，装载能力的不断提高，对汽车衡的承载能力提出了更高的要求，而汽车衡秤台是承载货物的主要设备，因此秤台结构的设计尤为重要。 

电子汽车衡秤台的台面有整体式和拼接式两种。整体台面的秤台较短，一般在12米以内，主要用于承载单车的载重。拼接式秤台可以做的很长，主要用于承载主车和挂车一起的载重。 

整体式秤台一般有四个支撑点，拼接式秤台有多个支承点，可将两个或两个以上（不多于五个）整体式秤台拼接起来，其间为活络连接，或者将一秤台的台面的一端置于两个支承点上，而另一端则搭接在一整体式秤台上，但是，各个秤台上还是四个支承点。 

电子汽车衡结构的发展是随着经济的发展以及运输部门的需求增加而不断向前发展的。从初期到现在，电子汽车衡的秤台结构可以分为框型结构和箱型结构两大类型。框型结构秤台由主梁、联系梁、面板等构成，多属于杠杠机械秤或机电结合秤。这种型式的秤台结构是由各大部件组装而成，各部件体积和自重相对较小，在生产和运输过程中便于搬运。构成框型结构秤台是两根大梁和联系梁，它们的截面是工字型的，这样，只要能满足承载能力的要求，就可以直接轧制工字型钢做梁。因此制造简单，生产效率高，占地面积小。但是材料利用率低，费用高，梁的高度也受到限制，秤台的刚度就不足。箱型结构秤台可以看成是一个整体结构，从横截面看，有全封闭型腔和半封闭型腔，组成箱体的材料可以板材组合，也可以是板材和型钢组合。它的零部件相对框型结构大为减少，生产的工时较短。箱型结构秤台的外形尺寸较大，所需要的设备相应就大。由于箱型结构采用了薄板结构，所以需要配置剪板和折弯板设备以降低劳动强度、提高生产效率和产品质量 

从承受载荷情况来看，箱型结构式最理想的结构型式。原因是箱型结构能够按使用要求和受力要求合理的分配材料。箱型结构秤台的面板和腹板等几乎所有的构件都参与了受力。而框型结构的秤台，只有大梁和联系梁承受汽车的重力，面板只是用来传递汽车重量

箱型结构型式的秤台有钢板组合式、型钢组合式以及U型截面组合式。下面将箱型的几种型式与框型的结构秤台进行比较。如图4所示。

目前，使用最广泛的是U型结构，这种结构来源于大型钢桥结构。现代大跨度的斜拉桥、悬索桥大多采用这种“U”型梁形式的钢箱梁作为承载主梁，这种结构型式是德国工程师在20世纪50年代发明的。大体结构如附图1所示，它有多根U型梁（3），上面焊接一块钢板（面板）（1），U型梁之间焊接筋板（2），搭头板（4）等。它具有以下优点： 

①　横截面由面板和若干U型梁组成，不用封底板，两端封一端板即可，其抗弯刚度和扭转刚度较高。

②　U型梁两侧立板是承受主梁，选用6到7根U型梁，U型梁之间间距小，面板的局部承载能力大大提高，因此，在主梁之间不设横向筋板，制造工艺上大为简便，可以用自动焊接机焊接，焊缝均匀连续，强度高，工作效率高。 

③　相对以上结构，材料节省很多。 

④　U型梁与面板、横向布置的端板组焊自一起，全部采用连续焊缝，使整个构件连为一体，大大的提高构件的刚度和强度。 

目前在生产电子汽车衡的企业中，多数生产企业大多凭经验设计，很多设计要素如秤台面板厚度、U型梁底部宽度、U型梁开口角度、U型梁高度、U型梁厚度、U型梁间距等没有经过严格的计算和校核，很难合理利用材料。 

本发明就是运用大型通用软件针对某公司产品进行有限元分析及结构参数优化设计，从而优化产品的结构，可以提高产品的市场竞争力。通常的设计思想是对设计的方案进行多次修改、计算。工作量很大，而且效果不是很好，利用先进的CAD/CAE技术，采用APDL语言建立汽车衡秤台结构的数学模型，再调用CAE优化设计模块，设定目标函数、设计变量、状态变量，最后通过计算机的自行运算可以得出U型结构秤台尺寸的最优组合，从而得出一种最优的结构。 

发明内容

根据背景技术所述，要对电子汽车衡称台结构进行优化，可以将结构优化问题抽象为数学问题，即建立数学模型。数学模型所要研究的问题包含设计变量、约束条件（状态变量）、目标函数这三个方面的内容。结构优化设计的一般数学模型表达式为：