汽車輕量化平衡懸架研究現狀及其整車設計方案闡述

張敏 尹崇進

摘 要：本文在分析汽車輕量化平衡懸架研究現狀的基礎上，給出了整車主要參數設計計算，重點分析了平衡懸架設計方案。本研究對促進汽車輕量化技術的發展提供一定的研究基礎。

關鍵詞：汽車輕量化；平衡懸架；設計方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.041

1 平衡懸架現狀及發展

平衡懸架具有結構簡單、可靠、性能良好的特點，是雙后橋重卡自卸車和牽引車后懸架的傳統使用結構。現如今平衡懸架在重型車輛和使用在苛刻路面的車輛上仍然具有突出的優勢。近年來，國內外在懸架產品結構優化、性能提升、減重降本等核心問題上也取得了很多進步。

隨著平衡懸架技術的發展，平衡懸架已從單一的整體式鋼板彈簧懸架發展到分體斷開式平衡懸架、擺臂式平衡懸架、空氣平衡懸架和橡膠平衡懸架等多種懸架結構形式并存的狀態。國內平衡懸架開發在借鑒國外先進技術的同時，主流重卡企業和平衡懸架專業生產廠家也在進行自主設計和優化設計中不斷進步，這對于我國重卡的發展提供了有力的支撐。

近年來，隨著政府治理超載的執法越來越嚴，燃油價格的不斷上漲，市場對重卡輕量化的需求也愈加明顯。為此，一汽、東風、重汽、歐曼等汽車廠家，在汽車的輕量化上開展了深入的研究，并成功推出了一系列輕量化車輛以滿足市場需求。其中典型的輕量化代表車型有解放的J6、重汽的HOWO、福田歐曼6系、東風的天龍系列等。平衡懸架是重型汽車的關鍵承載部分，同時其重量也約占底盤總重量的10%，是汽車輕量化設計的重點對象之一。

2 整車主要參數確定

根據以上設計和法規要求，結合輕量化8x4自卸車開發目標及整體車型系列規劃和公告參數要求，確定車輛外廓尺寸，見圖1所示。汽車最大長度9545mm，高度3500mm；寬度2514mm；前輪距2028mm，后輪距1862mm；一、二軸軸距L3=1800mm；二、三軸軸距L4=3000mm；三、四軸軸距L5=1400mm；前懸長度L1=1325mm；后懸長度L2=950mm；駕駛室長度2150mm；貨箱尺寸：6800mm（長）x2300mm（寬）x1200mm（高）。

整車性能參數主要包括：動力性參數、燃油經濟性參數、汽車最小轉彎直徑、通過性幾何參數、操縱穩定性參數、制動性參數、舒適性參數。

動力性參數主要包括了：車輛的最高行駛車速、加速時間、爬坡能力、比功率、比轉矩等；燃油經濟性通常采用汽車在水平良好路面上，以經濟車速行駛百公里所消耗的燃油量來進行評價；最小轉彎直徑是用來描述車輛轉向的機動性，是對汽車轉向能力和轉向安全性的重要評價指標；通過性幾何參數包括：接近角、離去角、最小離地間隙、縱向通過半徑等；操縱穩定性的主要評價參數有車身側傾角、制動前俯角、轉向特性參數等。

3 輕量化平衡懸架方案闡述

懸架系統是連接車架和車橋之間的彈性裝置，并傳遞一切的力和力矩。懸架系統的主要功能有：傳遞一切的力和力矩，并且緩沖不平路面引起的各種振動和沖擊，以保證車輛的平順性和操縱穩定性；并確保車身與車橋之間有適當的動態幾何關系。構成懸架的三部分主要由是：彈性元件、減振器和導向機構。部分懸架中還裝配有橫向穩定桿、橡膠緩沖塊等。產品初步結構及布置方案，如圖2所示。

平衡軸裝置總成采用分體式結構，平衡軸與平衡軸支架采用鍛造一體的方式成型，支架直接與車架腹面連接，減少零部件數量，降低了總成重量，增加了平衡軸與車架間連接的可靠性，同時裝配工具的接近性和裝配效率得到提升。

采用板簧下掛式布置結構，可減少板簧壓板的使用，同時采用該結構騎馬螺栓主要承受壓力，就可采用兩騎馬布置方式，從而可優化平衡軸殼，減輕重量。

4 結論

選用復合材料滑動軸承，實現免維護或長周期維護，方便使用。同時滿足輕量化的設計要求，也實現了降本。并結合優化設計思想對關聯部件進行優化設計，包括采用變截面少片簧結構后鋼板彈簧，對車架及橫梁結構及布置進行優化設計、采用分體式車架副板結構等。

參考文獻：

[1]郎利輝，楊希英，劉康寧，孫志瑩.汽車輕量化成形技術及其進展[J].現代零部件，2014（04）：45-47.

[2]修永芝.變截面少片簧在重卡懸架中的應用[J].汽車與配件，2012

（26）：58-59.

[3]陳娜娜.大型礦用自卸車車架結構有限元建模研究[J].科學技術與工程，2015（01）：309-314.

[4]陳樹勛，黃寧，劉金祿.礦用重型自卸車結構分析與輕量化設計[J].汽車技術，2011（04）：26-33.

作者簡介：張敏（1979-），女，四川資陽人，專科，工程師，主要從事于汽車裝配維護工作。