某进地下室自卸车底盘总布置方案设计

摘 要：根据市场需求，在现有车型基础上，缩短轴距开发一款进出地下室的短轴距4×2自卸整车产品，匹配某型号发动机，轴距2850mm，最大总质量4125kg，标准型驾驶室，增大后桥速比，改直通式大梁，增加离合助力、动转、液压顶缸机构，选装子午胎及空调装置，整车高度2130mm。该车型作为一款极限轴距产品，为满足总体布置及安全性能采用了新结构、尤其是后处理部分布置属于极限。同时整车小巧灵动，满足进出地下室高度需求，动力充足，可以轻松进出地下室。

关键词：4×2；2850；自卸车；短轴距；地下室

中图分类号：U463.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2018）02-32-04

Abstract： According to market demand， based on the basis of existing models， shorten the wheelbase， develop a short wheelbase 4×2 dump truck out of the basement， matching a certain type of engine， the wheelbase 2850mm， the maximum mass 4125KG， the standard cab， increase rear axle ratio， modified straight beam， dynamic change， increase clutch booster， hydraulic cylinder mechanism， optional radial tire and air conditioning device， the vehicle height 2130mm. As a limit wheelbase product， this model adopts a new structure to meet the overall layout and safety performance， especially the post-processing part is the limit.At the same time， the car is compact and smart， to meet the high demand of the basement，the power is sufficient， and after loading， you can easily access the basement.

Keywords： 4×2； 2850； dump truck； short wheelbase； basement

CLC NO.： U463.1 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）02-32-04

引言

自1886年誕生的第一辆汽车以来，汽车工业经历了130多年的发展过程。由于社会需求的不断增长和科学技术发展的推动，汽车设计日臻精巧，其运输生产率和各项性能都能有很大提高，因此，现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活不可或缺的运输工具。汽车工业的规模和其产品的质量也成为衡量一个国家技术水平的重要标志之一。

一个成功的汽车产品设计应该使产品满足技术、社会、经济和工艺造型等方面的要求：它的技术性能应该满足用户的要求和适应各种使用条件，还必须符合社会和政府各种法规的要求，还应该是造价低廉，用材合理，制造和维修简便，使用经济性好且可靠耐用。

汽车总布置设计的原则：主要技术经济要求（对技术先进性、工艺性、继承性、生产成本和零部件通用化）；需考虑哪些变型；同时要规定在各种使用性能中哪些是要优先保证的，例如：车速、百公里油耗、爬坡度等；当使用、经济和制造三方面要求发生矛盾时应作技术经济分析。

本款4×2自卸车型按照以上总布置设计原则设计，相对于竞品，有较好的动力性、整车爬坡度及承载力，且造价成本相对较低。同时根据《住宅设计规范》，地下室高度要求为2.2m以上，但考虑管道布置及施工误差，实际高度只能确保在2.15m以上，为满足用户进地下室的需求，将本产品设计高度定为2130mm。

1 开发目的及总体方案

1.1 开发目的

开发一款进出地下室的4×2自卸整车产品，搭载XX型号发动机，轴距2850mm，最大总质量4125kg，标准型驾驶室，增大后桥速比，改直通式大梁，增加离合助力、动转、液压顶缸机构，选装子午胎及空调装置，整车高度控制在2130mm。

1.2 总体方案

在现有轻卡产品基础上缩短轴距，提升整车通过性，增大后桥速比，提升整车爬坡度；增加离合助力、动转，提高整车的操纵轻便性；采用直通式等孔位新材料车架，提升整车承载力；选装空调装置，提高整车的乘坐舒适性；加装液压顶缸，满足自卸需求，其余主配置保持与基础车型一致，以提高产品通用性。同时，在产品设计时，满足整车“通用化、模块化、标准化、系列化”要求。

2 主配置选择

2.1 发动机

借用，发动机采用XX型号；

额定功率/转速：88kw/3200rpm；

最大扭矩/转速：285Nm/1800-2200rpm；

排量：2.771L发动机净质量：285kg；

技术路线：水冷、增压、高压共轨、DOC+SCR。

2.2 离合器

借用，型式为单片、干式、膜片弹簧式，从动盘直径φ275mm。

2.3 变速箱

变速器在基础车型上增加了取力器，型式为五档、全同步器式、手动档，最低档速比4.717，最高档速比0.719。

2.4 传动轴

因轴距大幅减小，由双节传动轴改为单节传动轴，轴管管径为Φ76×2.5。

2.5 前桥

借用，工字梁，额定承载2000kg，前轮距：1440mm， 板簧距：680m，制动器规格：Φ320×85mm。

2.6 后桥

借用，轴管梁，额定承载4000kg，后轮距：1470mm，板簧距：912mm，制动器规格：Φ320×85mm，最大输出扭矩：8500N.m；

所选的后桥速比应保证汽车最佳的动力性和燃油经济性；工作平稳，噪声小，传动效率高，具有必要的离地间隙；在保证足够的强度和刚度的条件下力求质量小，拆装调整方便；

通过动力性及经济性计算，后桥速比由基础车型的4.875调整为6.142；

后桥扭矩校核：

后桥最大输出扭矩Tr=8500N·m，发动机扭矩285N·m，变速器1档速比4.717，传动系机械效率为0.9，则后桥输出扭矩：

T=285×4.717×6.142×0.9 = 7431N·m

2.7 车架

在基础车型车架上，改模具成型变截式纵梁调整为贯通式直通式等孔位大梁，纵梁材料为高强钢QSTE650，所有横梁专用，同时增加液压缸支撑横梁，车架相关参数如下：

轴距：2850mm，车架断面尺寸：760mm×170mm×65mm×6mm。

2.8 油箱

油箱由塑料材质更改为铝合金，强度上大大提高，油箱大小为85L，满足开发需求。

2.9 轮胎

标配 6.50-16，选配6.50R16。

2.10 驾驶室

借用标准型驾驶室，非承载式车身，承载人数2人。

3 设计思路

3.1 设计难点

3.1.1 空调系统冷凝器装置无法布置在驾驶室后侧，否则其他大件无法布置。

3.1.2 为保证制动效果，储气筒容量需要尽量大，但是自卸车增加了液压油箱及液压油缸，无充足空间。

3.1.3 为保证可进出地下室，整车高度需控制在2150mm以内，考虑各种误差，设计值定为2130比较安全，而基础车型二类高度达2170mm，需降低高度40mm。

3.1.4 该款发动机自带后处理为分体式结构，即DOC与SCR催化器非集成，长度方向上占据较多，同时本车需装配两个液压顶缸，在宽度方向上也需要避开，还需要考虑排气管的布置。

3.2 设计方案

3.2.1 将冷凝器布置在车架第二横梁上，不占用驾驶室后侧空间，同时由豎直放置改为水平放置。

3.2.2 将储气筒集成在电瓶支架上，且放置三个储气筒，一大两小，总容积48L，通过计算可得在额定气压下制动次数达11.3次，充分满足地下室坡度路况。

3.2.3 车架前端落差加大40，同时对前簧刚度做调整，校核极限工况（前桥缓冲块铁结构与车架纵梁接触）下轮胎与驾驶室轮罩最小间隙仍有31mm、发动机与前桥间隙也满足使用要求。

3.2.4 综合考虑前板簧、选换挡、空滤器、储气筒及电瓶模块、液压顶缸、后板簧，在充分保证安全距离的情况下布置排气管及后处理。

3.2.4.1 校核与前板簧间隙：画出前板簧运动轨迹圆，测得间隙与排气波纹管最小间隙24mm，考虑在行驶过程中波纹管的抖动及装配误差，实际最小间隙约在15mm左右，满足使用要求。

3.2.4.2 校核与后板簧间隙：整车承载越多板簧约靠上，与后处理间隙越大，因此考虑第二片板簧最靠下位置（右侧轮胎失重的情况下板簧反弹，定义为加载2倍的双胎+后桥一半重量板簧反向变形），测得最小间隙31mm，满足使用要求。

3.2.4.3 校核与液压缸间隙：考虑液压缸为运动件，随货箱举升角度不同位置不同，通过做图做出液压缸运动范围，可得在货箱举升到最高时是液压缸下端最靠前位置，测得最小间隙62mm，满足使用要求。

3.2.4.4 校核与储气筒间隙：测得最小间隙48mm，满足使用要求。

4 结论

本论文通过对汽车各大总成件的选择、位置校核来设计某进地下室自卸车型，相对于基础车型有较好的动力、经济性、通过性，由于整车零部件设计基于“通用化、模块化、标准化、系列化”要求，为后期同类产品的开发提供了参考依据。

参考文献

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