某進地下室自卸車底盤總布置方案設計

孫榮明

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

自1886年誕生的第一輛汽車以來，汽車工業經歷了130多年的發展過程。由于社會需求的不斷增長和科學技術發展的推動，汽車設計日臻精巧，其運輸生產率和各項性能都能有很大提高，因此，現代汽車已成為世界各國國民經濟和社會生活不可或缺的運輸工具。汽車工業的規模和其產品的質量也成為衡量一個國家技術水平的重要標志之一。

一個成功的汽車產品設計應該使產品滿足技術、社會、經濟和工藝造型等方面的要求：它的技術性能應該滿足用戶的要求和適應各種使用條件，還必須符合社會和政府各種法規的要求，還應該是造價低廉，用材合理，制造和維修簡便，使用經濟性好且可靠耐用。

汽車總布置設計的原則：主要技術經濟要求（對技術先進性、工藝性、繼承性、生產成本和零部件通用化）；需考慮哪些變型；同時要規定在各種使用性能中哪些是要優先保證的，例如：車速、百公里油耗、爬坡度等；當使用、經濟和制造三方面要求發生矛盾時應作技術經濟分析。

本款4×2自卸車型按照以上總布置設計原則設計，相對于競品，有較好的動力性、整車爬坡度及承載力，且造價成本相對較低。同時根據《住宅設計規范》，地下室高度要求為2.2m以上，但考慮管道布置及施工誤差，實際高度只能確保在2.15m以上，為滿足用戶進地下室的需求，將本產品設計高度定為2130mm。

1 開發目的及總體方案

1.1 開發目的

開發一款進出地下室的4×2自卸整車產品，搭載XX型號發動機，軸距2850mm，最大總質量4125kg，標準型駕駛室，增大后橋速比，改直通式大梁，增加離合助力、動轉、液壓頂缸機構，選裝子午胎及空調裝置，整車高度控制在2130mm。

1.2 總體方案

在現有輕卡產品基礎上縮短軸距，提升整車通過性，增大后橋速比，提升整車爬坡度；增加離合助力、動轉，提高整車的操縱輕便性；采用直通式等孔位新材料車架，提升整車承載力；選裝空調裝置，提高整車的乘坐舒適性；加裝液壓頂缸，滿足自卸需求，其余主配置保持與基礎車型一致，以提高產品通用性。同時，在產品設計時，滿足整車“通用化、模塊化、標準化、系列化”要求。

2 主配置選擇

2.1 發動機

借用，發動機采用XX型號；

額定功率/轉速：88kw/3200rpm；

最大扭矩/轉速：285Nm/1800-2200rpm；

排量：2.771L發動機凈質量：285kg；

技術路線：水冷、增壓、高壓共軌、DOC+SCR。

2.2 離合器

借用，型式為單片、干式、膜片彈簧式，從動盤直徑φ 275mm。

2.3 變速箱

變速器在基礎車型上增加了取力器，型式為五檔、全同步器式、手動檔，最低檔速比4.717，最高檔速比0.719。

2.4 傳動軸

因軸距大幅減小，由雙節傳動軸改為單節傳動軸，軸管管徑為Φ76×2.5。

2.5 前橋

借用，工字梁，額定承載2000kg，前輪距：1440mm， 板簧距：680m，制動器規格：Φ320×85mm。

2.6 后橋

借用，軸管梁，額定承載 4000kg，后輪距：1470mm，板簧距：912mm，制動器規格：Φ320×85mm，最大輸出扭矩：8500N.m；

所選的后橋速比應保證汽車最佳的動力性和燃油經濟性；工作平穩，噪聲小，傳動效率高，具有必要的離地間隙；在保證足夠的強度和剛度的條件下力求質量小，拆裝調整方便；

通過動力性及經濟性計算，后橋速比由基礎車型的4.875調整為6.142；

后橋扭矩校核：

后橋最大輸出扭矩Tr=8500N?m，發動機扭矩285N·m，變速器1檔速比4.717，傳動系機械效率為0.9，則后橋輸出扭矩：

T=285×4.717×6.142×0.9 = 7431N?m＜Tr=8500N?m，滿足要求。

2.7 車架

在基礎車型車架上，改模具成型變截式縱梁調整為貫通式直通式等孔位大梁，縱梁材料為高強鋼QSTE650，所有橫梁專用，同時增加液壓缸支撐橫梁，車架相關參數如下：

軸距：2850mm，車架斷面尺寸：760mm×170mm×65mm×6mm。

2.8 油箱

油箱由塑料材質更改為鋁合金，強度上大大提高，油箱大小為85L，滿足開發需求。

2.9 輪胎

標配 6.50-16，選配6.50R16。

2.10 駕駛室

借用標準型駕駛室，非承載式車身，承載人數2人。

圖1 基礎車型總布置簡圖

圖2 開發車型總布置簡圖

3 設計思路

3.1 設計難點

3.1.1 空調系統冷凝器裝置無法布置在駕駛室后側，否則其他大件無法布置。

3.1.2 為保證制動效果，儲氣筒容量需要盡量大，但是自卸車增加了液壓油箱及液壓油缸，無充足空間。

3.1.3 為保證可進出地下室，整車高度需控制在2150mm以內，考慮各種誤差，設計值定為2130比較安全，而基礎車型二類高度達2170mm，需降低高度40mm。

3.1.4 該款發動機自帶后處理為分體式結構，即DOC與SCR催化器非集成，長度方向上占據較多，同時本車需裝配兩個液壓頂缸，在寬度方向上也需要避開，還需要考慮排氣管的布置。

圖3 DOC+SCR

3.2 設計方案

3.2.1 將冷凝器布置在車架第二橫梁上，不占用駕駛室后側空間，同時由豎直放置改為水平放置。

圖4 冷凝器位置優化

3.2.2 將儲氣筒集成在電瓶支架上，且放置三個儲氣筒，一大兩小，總容積 48L，通過計算可得在額定氣壓下制動次數達11.3次，充分滿足地下室坡度路況。

圖5 模塊化電瓶支架集成儲氣筒（專利）

3.2.3 車架前端落差加大 40，同時對前簧剛度做調整，校核極限工況（前橋緩沖塊鐵結構與車架縱梁接觸）下輪胎與駕駛室輪罩最小間隙仍有 31mm、發動機與前橋間隙也滿足使用要求。

圖6 車架前端落差加大

圖7 極限工況下輪胎軌跡面與輪罩間隙

3.2.4 綜合考慮前板簧、選換擋、空濾器、儲氣筒及電瓶模塊、液壓頂缸、后板簧，在充分保證安全距離的情況下布置排氣管及后處理。

圖8 后處理整體布置主視圖

圖9 后處理整體布置仰視圖

3.2.4.1 校核與前板簧間隙：畫出前板簧運動軌跡圓，測得間隙與排氣波紋管最小間隙 24mm，考慮在行駛過程中波紋管的抖動及裝配誤差，實際最小間隙約在15mm左右，滿足使用要求。

圖10 排氣管與前板簧最小間隙

3.2.4.2 校核與后板簧間隙：整車承載越多板簧約靠上，與后處理間隙越大，因此考慮第二片板簧最靠下位置（右側輪胎失重的情況下板簧反彈，定義為加載 2倍的雙胎+后橋一半重量板簧反向變形），測得最小間隙31mm，滿足使用要求。

圖11 后處理與后板簧最小間隙

3.2.4.3 校核與液壓缸間隙：考慮液壓缸為運動件，隨貨箱舉升角度不同位置不同，通過做圖做出液壓缸運動范圍，可得在貨箱舉升到最高時是液壓缸下端最靠前位置，測得最小間隙62mm，滿足使用要求。

圖12 后處理與液壓缸最小間隙

3.2.4.4 校核與儲氣筒間隙：測得最小間隙48mm，滿足使用要求。

圖13 后處理與儲氣筒間隙

4 結論

本論文通過對汽車各大總成件的選擇、位置校核來設計某進地下室自卸車型，相對于基礎車型有較好的動力、經濟性、通過性，由于整車零部件設計基于“通用化、模塊化、標準化、系列化”要求，為后期同類產品的開發提供了參考依據。

參考文獻

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