專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法初探

摘?要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展物流行業(yè)逐漸繁榮，我國半掛車的數(shù)量也在逐年遞增，不斷推進(jìn)運(yùn)輸半掛車的優(yōu)化設(shè)計(jì)也可以推動我國汽車工業(yè)的進(jìn)步。隨著社會的不斷發(fā)展汽車車身結(jié)構(gòu)也在不斷的發(fā)展。全承載式車身能夠快速擴(kuò)散力流，使車身骨架結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡穩(wěn)定狀態(tài)，使汽車安全性能得到提高。基于此，本文通過對半掛車車身骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將“雙層龍骨式”與“脊柱龍骨式”兩種方案進(jìn)行分析，為半掛車設(shè)計(jì)人員提供幫助與參考。

關(guān)鍵詞：半掛車;全承載式;車身骨架;結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1 引言

全承載式的運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。車身骨架是全承載式汽車的總和與零部件的載體，其與車輛抗疲勞性能與使用壽命息息相關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)中要盡可能滿足車輛總體布局，使其能夠承受最大的載荷[1]。除此之外，車身骨架還要能夠具備抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)的能力，使車輛在復(fù)雜的工作環(huán)境中保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會對運(yùn)營車輛的安全性能與輕量化要求也越來越高，因此，只有全承載式的半掛車車身結(jié)構(gòu)才能滿足此要求。不容忽視的是，在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)的使用功能與結(jié)構(gòu)性能兩方面相互制約，使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中遇到極大的挑戰(zhàn)[2]。一部分設(shè)計(jì)師為了多裝貨物隨意增加車廂高度，使車輛超高、超寬，這不僅違反國家法律，也大大降低了汽車的安全性能，因此，相關(guān)設(shè)計(jì)師要不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，對專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索與創(chuàng)新，為專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供必要的參考。

2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國的汽車工業(yè)起步較晚，對于汽車結(jié)構(gòu)的自主設(shè)計(jì)與產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間較短，且我國對于專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)多借鑒國外經(jīng)驗(yàn)[3]。我國汽車制造水平與國外先進(jìn)汽車行業(yè)存在巨大差異。國內(nèi)汽車工業(yè)直接引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，對進(jìn)口車輛進(jìn)行解剖、逆向仿制、改裝、設(shè)計(jì)，而且通過高價(jià)引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，在不斷的借鑒經(jīng)驗(yàn)過程中已初步具備自主研發(fā)能力，但對于車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)較為滯后，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)理念的落后與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相對匱乏，嚴(yán)重制約了我國汽車生產(chǎn)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展與提高。近幾年，我國許多部門對全承載式專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的研究，希望能為我國汽車工業(yè)發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。

3 新型物流專用運(yùn)輸半掛車設(shè)計(jì)方案

3.1 雙層龍骨式設(shè)計(jì)

專用運(yùn)輸半掛車車輛底架運(yùn)輸艙容量較大，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要滿足車輛底價(jià)運(yùn)輸超容量充足，這就需要將車輛底價(jià)龍骨構(gòu)設(shè)為箱形構(gòu)造[4]。從結(jié)構(gòu)力學(xué)來看，箱型構(gòu)造找抗彎水平較低，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要轉(zhuǎn)化其受力狀況。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中需要將箱型構(gòu)造的兩旁安裝斜撐構(gòu)造，在箱型構(gòu)造兩側(cè)安裝斜撐構(gòu)造之后車身結(jié)構(gòu)的抗彎強(qiáng)度增加、剛度增加，而車身底架桿應(yīng)力減少。在設(shè)計(jì)過程中如果想將車身結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度大量增加，就需要在車輛底架縱梁處全部設(shè)計(jì)為箱型構(gòu)造，安裝斜撐構(gòu)造，這就使得車輛龍骨縱梁空間被占用，使得車輛運(yùn)輸量降低。但在車身結(jié)構(gòu)構(gòu)造過程中要以車輛運(yùn)輸量作為基礎(chǔ)，因此，雙層龍骨式設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)不能優(yōu)先采用。

3.2 脊柱龍骨式設(shè)計(jì)

“脊柱龍骨式”的設(shè)計(jì)方式不僅可以使車身構(gòu)造承載水平得到強(qiáng)化，而且可以使車身結(jié)構(gòu)科學(xué)合理。該設(shè)計(jì)將運(yùn)輸半掛車支撐架與車輛底架龍骨的縱梁進(jìn)行移動使之與車輛縱向中線位置重合，使車輛底架龍骨構(gòu)造成為中間單縱梁形式，其后，再將其安裝斜撐構(gòu)造使運(yùn)輸倉從貫通式轉(zhuǎn)變?yōu)榉侄问健＿@種設(shè)計(jì)方式不僅不影響產(chǎn)品的裝卸，而且可以使車輛運(yùn)輸量得到保障。該結(jié)構(gòu)類似于正三角形，其能夠提高車身承荷力度與剛度。

3.3 兩類設(shè)計(jì)方案比較

經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算，與專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)改造之前相比，“雙層龍骨式”設(shè)計(jì)方案的車輛底架運(yùn)輸倉容量減小，而“脊柱龍骨式”設(shè)計(jì)方案的底架運(yùn)輸倉容量也降低，但兩種設(shè)計(jì)方案相比，“脊柱龍骨式”設(shè)計(jì)方案的底架運(yùn)輸倉容量相對較高。專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)改造要以車輛底架運(yùn)輸倉容量作為基礎(chǔ)，因此，兩種改造方案應(yīng)選用“脊柱龍骨式”方案。

對于車身改造之前與改造之后骨架的抗彎性、抗扭性進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：經(jīng)過車身改造之后，車輛骨架構(gòu)建的高應(yīng)力數(shù)低于未改造之前;改造之后的高應(yīng)力位置與改造之前的位置相同，但應(yīng)力值減小;改造之后，車輛總體、局部構(gòu)件的應(yīng)力值都相應(yīng)減小，對于彎扭工況的應(yīng)力值更是減小較多，因此，通過應(yīng)力分析，改造之后的車身結(jié)構(gòu)總體應(yīng)力能力得到增加，車輛應(yīng)力均勻散布，應(yīng)力分布更加科學(xué)有效;改造之后車輛的抗彎性、抗扭性等都得到相應(yīng)提高。除此之外，物流專用運(yùn)輸半掛車的自身重量降低可以促進(jìn)車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。車身重量降低不僅可以節(jié)省材料，減少制造成本，而且可以減少車輛耗油力，提升車輛運(yùn)輸動力，使客戶資金與時(shí)間投入降低。經(jīng)研究，車輛承載力一定時(shí)，車型設(shè)計(jì)降低自身重量可以增強(qiáng)車身結(jié)構(gòu)，提高車輛靈敏程度。

4 總結(jié)

采用“脊柱龍骨式”對專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)不僅可以增強(qiáng)車身強(qiáng)度，使應(yīng)力科學(xué)合理分布，而且可以使車輛降低自身重量，加強(qiáng)車身結(jié)構(gòu)剛度。“脊柱龍骨式”設(shè)計(jì)方案對于物流專用運(yùn)輸半掛車的車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方式都優(yōu)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，該設(shè)計(jì)方案可以被設(shè)計(jì)師采用，這樣不僅可以提高專用運(yùn)輸半掛車的運(yùn)輸能力、運(yùn)輸容量，而且可以降低物流成本，實(shí)現(xiàn)物流行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。專用運(yùn)輸半掛車已經(jīng)成為社會發(fā)展過程中必不可少的運(yùn)輸工具，其可以推動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)物流行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張之紅. 新型物流專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析[J]. 科技風(fēng)，2015（21）：55.

[2]王鐵，王偉，申晉憲，等. 農(nóng)業(yè)物流專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2013，34（1）：169-173，177.

[3]張敏，王偉. 新型物流專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 專用汽車，2013（2）：85-88.

[4]王偉. 全承載式物流專用運(yùn)輸半掛車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 山西：太原理工大學(xué)，2012.

作者簡介：

楊厚磊（出生年：1990年4月），性別：男，民族：漢，籍貫：皖·壽縣，，學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向 ：半掛車。