淺析輕型工程自卸車的優化設計
——以東風工程自卸車為例

王 瓊 魏舜堯

(1.湖北工程學院經濟管理學院，湖北 孝感 432000；2.東風汽車股份有限公司工程車事業部，湖北 武漢 430056)

淺析輕型工程自卸車的優化設計
——以東風工程自卸車為例

王 瓊1魏舜堯2

(1.湖北工程學院經濟管理學院，湖北 孝感 432000；2.東風汽車股份有限公司工程車事業部，湖北 武漢 430056)

輕型工程自卸車是一種較農用車、拖拉機更適合農村、礦山的新型生產工具。為提高輕型工程自卸車的競爭力，以東風工程自卸車為例，從產品策略、產品設計思路、產品系統等幾個方面闡述了如何對其進行優化設計。

工程車自卸車；優化；設計

0 引言

輕型工程自卸車是由農用車、拖拉機等農村生產資料演變而來的更適合農村、礦山、工地的一種新型生產工具，其因低速重載、良好的爬坡性能及低廉的價格深得用戶青睞。

輕型工程自卸車價格低廉，且用戶群體具有特殊性，所以其屬于低端產品，利潤也較薄。而這些因素反過來又影響到輕型工程自卸車產品的研發、制造、銷售和服務，形成惡性循環。但是用戶群體對產品的需求和國家政策都在不斷發生變化，如果輕型工程自卸車產品的生產廠家不積極應變，那么其將面臨被市場淘汰的風險。故要讓東風工程自卸車不被市場淘汰，并逐漸提高自己的行業地位，必須走品質之路，因此，優化設計勢在必行。

1 產品策略的優化

1.1 產品規劃的優化

一直以來，“快速換型”是國內輕型工程自卸車行業的一個顯著特點。這樣的需求變化往往在嗅覺靈敏的企業或者行業領頭羊的產品中首先體現出來，而其他企業往往采取跟隨的策略來搶占一部分剩余市場。這對跟隨者的研發、制造、銷售、服務等環節是很大的考驗，如果他們只擁有弱勢資源，那么將疲于應付，永遠也跟不上行業的潮流，所搶到的市場也有限。因此，要成為引領潮流的企業，應優化產品規劃，用約50%的產品研發資源做2年后的戰略性產品，另外50%的資源用來應付當前潮流的變化，并進行適應性的改進。

1.2 定價策略的優化

雖然說利潤是企業生存的必要條件，但是對于國企來說，往往銷量指標顯得更加重要，當同級別產品價格相對競品來說沒有優勢時，銷售部門通常都會放棄推進或被迫降價，這樣一來要不就是放棄銷售而浪費了產品的研發資源，要不就是通過降低品質來降低成本。因此，定價策略應該綜合考慮產品的綜合競爭力而不僅僅是“低價位”。

2 產品設計思路的優化

2.1 產品設計的標準化

標準化設計是提高產品品質和品牌形象的有效途徑。產品通過標準化統一設計的思路，可以體現自己獨有的布置特點。標準化設計還能夠直接使用一些成熟的模塊，既可靠又快捷，同時還可以提高設計效率，縮短研發周期。此外，標準化設計還會帶給用戶正規感和信任感，提高產品品牌形象。

標準化設計的一個重要概念就是模塊化。模塊化設計的表現是平臺相同，設計相同，規格不同但形式相同。模塊化的優點是繼承了優秀的設計思想而避免了隨意設計出現的各種問題。東風力拓系列車型已經逐漸體現模塊化概念，但是普及面還不夠。

2.2 產品的輕量化設計

產品的輕量化設計首先可用來提高產品的質量利用系數，其次可降低空車的運行成本，提高燃油經濟性，達到節能的目的。工程自卸車輕量化設計帶給用戶的另一個顯著效益來源于計重收費和按噸位計酬。

輕量化設計可以從如下幾個方面著手：

(1) 采用高強度材料來降低自重。高強度材料的使用不僅能夠降低自重，而且能夠提高載貨量，同時良好的耐磨性還能延長使用壽命，目前高強度材料車廂已在市場上使用，經核材料成本并不比用普通材料高。

(2) 加大鋁合金的使用。鋁合金密度只有鋼材的1/3，同時又具有良好的機械性、抗沖擊性、防腐蝕性，目前在變速器、油箱、儲氣筒等零部件上都有使用。不過合成金屬材料的使用必然會帶來成本壓力，需要權衡。

(3) 提高設計精度。引入有限元分析方法，精確化設計零部件，通過有限元分析來對車架、副車架、車廂、三角臂及相關支座等零部件進行精確的設計，減少材料的使用，以實現輕量化。

2.3 產品的環保化設計

節能減排和環保化已經成為必然趨勢。所以，一方面要為國家執行國四排放標準做技術儲備，以備強制執行時有車可賣；另一方面，也要逐步引入新型環保材料。

2.4 產品的安全和智能化設計

安全是汽車產品首先要考慮的問題，對于重載和超載嚴重的輕型工程自卸車而言，車輛的安全性顯得尤為重要。因此，自卸車除了要滿足國標GB7258—2012規定的安全運行條件之外，應該更多地考慮其運行和舉升過程中易出現的安全隱患，從設計上杜絕隱患。這些安全性的保證有些方面是需要從設計上進行校核的，比如傾斜地面舉升安全性的校核、非標準規格的用戶需求的安全性校核。另外，設計安裝用于集團化用戶對車輛進行管理的GPS定位裝置等智能設備，可方便管理者隨時跟蹤車輛使用情況。

2.5 產品的舒適化設計

隨著用戶群體的年輕化，用戶對車輛的舒適度要求越來越高。除了對車輛的操作輕便性、方便性和乘坐舒適性、震動和噪聲等要求提高之外，對空調、娛樂設備(MP3、DVD)的要求也越來越高，這就需要做好技術儲備，以吸引用戶眼球。

3 產品系統的優化

3.1 車架總成的優化設計

車架的精確優化設計不僅能夠降低成本，而且能夠提升車架的可靠性。車架設計的優化可以從以下2個方面進行：

3.1.1 車架結構的優化

優化車架結構的方法包括：以單層厚車架取代雙層車架來降低制造費用；通過變截面的設計來減輕車架重量，降低車身重心；通過排孔的設計來實現底盤各系統的模塊化以及車架扭曲熱量和應力的釋放；采取合適的橫梁連接方式，避免因翼面鉚釘孔造成應力集中，導致車架開裂等。

3.1.2 車架剛度的優化

剛度優化包括彎曲強度的計算、扭轉強度的計算等。根據彎曲和扭轉工況的邊界條件，選取縱梁、橫梁的界面長、寬、高等尺寸作為參數進行優化設計，通過迭代收斂獲得最優解。

3.2 上裝系統的優化設計

上裝系統的優化設計包括以下幾個方面：

(1) 副車架、車箱、三角臂等零部件的有限元分析，以精細化設計實現輕量化。

(2) 舉升機構的仿真優化：可利用ADAMS軟件建立自卸車液壓舉升機構的虛擬仿真模型，通過對液壓舉升機構各鉸接點位置坐標的參數化處理及優化分析，完成對機構受力分析和關鍵鉸接點位置布置的優化。

(3) 舉升機構的運動模擬優化：通過三維模型建立運動關系，利用三維設計軟件進行動態的舉升運動的模擬，避免運動干涉。

(4) 對底盤和上裝系統一體化設計的優化：底盤上裝一體化設計不但有利于上裝系統布局、受力情況的優化，而且能夠增加整車的整體感和美觀性。

(5) 降重心設計：自卸車的運行條件差，超載嚴重，因此整車的穩定性尤為重要。提高整車穩定性的重要手段就是降低整車和貨箱的重心，因此主、副梁的一體化將是今后自卸車的發展方向。

4 結語

隨著工程自卸車行業的快速發展，要跟隨行業步伐，甚至超越對手，就需要優化的項目。但只要產品生產的每個環節都做到“不要因為小的缺陷而不改，不要因為小的優化而不為”，東風工程自卸車必將獲得較好的發展。

[1]周生保，程斐，趙靜一，等.基于ADAMS的輕型自卸車液壓舉升機構的優化設計[J].機床與液壓，2011(24)

[2]張力，李厚挺，付龍古.自卸車輕量化、標準化、環保化之路[J].創新科技，2011(2)

[3]張忠清，張維強.基于Matlab自卸車舉升機構優化設計[J].科學技術與工程，2010(27)

[4]桑璟如.自卸車底盤設計特點分析[J].汽車科技，2012(3)

湖北省高等學校青年教師深入企業行動計劃項目，項目編號XD2014262

2014-05-12

王瓊(1978—)，女，湖北恩施人，在讀博士，講師，研究方向：金融管理、國際金融。

魏舜堯(1978—)，男，湖北恩施人，工程碩士，高級工程師，研究方向：汽車設計。