某微型環衛車懸架系統的優化設計

黃秋生

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某微型環衛車懸架系統的優化設計

黃秋生

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230000）

文章通過分析某輕型環衛車的使用要求，得出環衛車懸架設計的邊界條件。在相互制約的邊界條件中確定懸架系統的設計思路和最終方案。通過增加側傾穩定桿，化解了相互矛盾的制約條件，對懸架系統進行了優化設計。

動撓度；靜撓度；偏頻；側傾穩定性

前言

本文討論的輕型環衛車是一款自裝卸式垃圾車，在普通載貨車底盤上加裝了上裝系統。上裝系統包括液壓油泵、液壓油箱、液壓油缸、控制閥組、垃圾箱、翻桶機構、支腿等。該車輛后部有翻桶機構，可以勾住垃圾桶，并通過液壓機構運作，將垃圾桶內的垃圾倒進垃圾箱中。垃圾箱內的垃圾裝滿以后，將垃圾運至垃圾處理站。再通過液壓機構運作，可以使垃圾箱完成自卸作業，將垃圾倒出。

1 懸架系統設計分析

標準垃圾桶的高度尺寸是固定的，翻桶機構上的掛鉤若要平穩地勾住垃圾桶，即要保證整車空、滿載狀態下，掛鉤與垃圾桶有合理的高度差——掛鉤的高度要低于垃圾桶的高度，空、滿載狀態下都不能相差太多。該車型的懸架設計除了要滿足動撓度、靜撓度、偏頻、側傾穩定性等參數要求外，對空滿載的車架后端離地高度也有明確的限定。而由于整車普遍存在超載裝運，裝滿垃圾后質心較高。這些邊界條件對懸架系統的設計提出了更為嚴苛的要求。

整車的主要參數如下：

整備質量（kg）：前1120后800；滿載質量（kg）：前1500后2500；

板簧距（mm）：前670后670；軸距（mm）：2600；

滿載質心（mm）：900；懸架形式：縱置葉片式板簧懸架；

在懸架設計過程中，要考慮平順性，板簧的剛度不宜過大；要保證空、滿載翻桶機構的掛鉤高度要求，板簧剛度不宜過??；在確定的懸架高度下（掛鉤的高度要求），保證懸架有合理的動撓度、靜撓度匹配，板簧的剛度不宜過大；要保證側傾穩定性要求，板簧的剛度不宜過小。

綜合考慮幾方面的制約因素，本文論述了一種優化的懸架設計方案。

首先確定懸架的偏頻，懸架偏頻的計算公式如下：

其中n1、n2分別是前、后懸架的偏頻，單位是Hz；C1、C2分別是前、后懸架的彈性剛度，單位是N/mm；m1、m2分別是前、后懸上質量，單位是kg。

在暫不考慮側傾穩定性的情況下，通過合理地匹配前后懸架剛度，讓前后懸架的偏頻在設計指標要求范圍內。

其次確定懸架的靜撓度，懸架的靜撓度計算公式如下：

接著調整懸架的動撓度。在確定翻桶機構掛鉤的高度位置以后，可以確定空、滿載的懸架高度（即車架離板簧中心螺栓的距離）。這時需合理調整動撓度，與靜撓度匹配，以滿足整車的設計要求?？梢酝ㄟ^在板簧上下增加墊鐵來調整板簧離車架的距離和動撓度。在板簧下方增加墊鐵可以抬高車架，在板簧上方增加墊鐵可以減小動撓度。

在滿足以上設計要求以后，最后來考慮側傾穩定性的問題。解決側傾穩定性問題，可以通過增大板簧距、加大板簧剛度或增加側傾穩定桿來實現。而因為結構尺寸的限制，加大板簧距不可行，板簧的剛度在前述的設計過程中已經限定，不宜再有大的調整。所以增加側傾穩定桿成為較為可行的方案。本文論述在后懸架上增加側傾穩定桿。

后懸架結構圖如下所示：

1.鋼板彈簧 2.減震器 3.緩沖塊 4.車架 5.前吊耳 6.騎馬螺栓7.穩定桿下支架 8.穩定桿 9.穩定桿立柱 10.穩定桿立柱橡膠座11.穩定桿上支架 12.穩定桿立柱膠墊

對于側傾穩定性的計算分析，可按照如下的模型和計算方法：

圖2 側傾穩定性計算模型

圖中，L1、L2是前后懸架的側傾中心距前后輪中心線的距離，由于懸架為鋼板彈簧式，L1=L2=0

h1、h2為前后軸側傾高度，Ls為整車重心距前輪中心線的距離，shg為整車的質心高度

加裝了穩定桿以后，整車側傾角剛度可按照以下公式計算

其中C1為前板簧剛度，D1為前板簧距，C2為后板簧剛度，D2為后板簧距，C1為前穩定桿剛度，由于沒有匹配前穩定桿，該項參數為零；C2為后穩定桿剛度。

在評價整車側傾穩定性時，按整車以向心加速度0.4g穩態轉向工況行駛，計算側傾角，這時有：

代入相關數據，整車以向心加速度0.4g穩態轉向工況行駛時，側傾角＜5°。

2 結論

環衛車的實際使用工況對懸架系統增加了更多的邊界條件，這些相互矛盾的邊界條件按照何種順序去滿足對懸架設計方案的最終確定影響較大。本文論述了一種懸架系統的設計思路，且通過增加側傾穩定桿，解決了矛盾的關鍵。按照優化前的懸架參數計算，整車的側傾角為19.8°，可見懸架系統的優化，極大地提高了整車側傾角剛度，同時又兼顧了平順性、動撓度的設計要求，還實現了懸架系統對車架高度的調節功能。

[1] 王旺予.汽車設計[M].北京:機械工業出版社,2004.

[2] 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業出版社,2006.

[3] 王霄鋒.汽車底盤設計[M].北京:清華大學出版社,2010.

Analysis and optimization on idling vibration of same car

Huang Qiusheng

( Anhui Jianghuai Vehicle group Co., Ltd., Anhui Heifei 230000 )

This paper firstly analyzes the requirement of using some sanitation truck.After that we get the border conditions of the suspension.We find out the mentality of designing and final solution according to the border conditions.By using roll stabilizer bar,we conform all of the border conditions,and improve the suspension.

Dynamic deflection; Static deflection; Offset frequency; Roll stability

U469.6+91

B

1671-7988(2018)21-57-02

U469.6+91

B

1671-7988(2018)21-57-02

黃秋生，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.020