專用運輸半掛車車身結構的優(yōu)化設計方法初探

摘?要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(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，不斷推進運輸半掛車的優(yōu)化設計也可以推動我國汽車工業(yè)的進步。隨著社會的不斷發(fā)展汽車車身結構也在不斷的發(fā)展。全承載式車身能夠快速擴散力流，使車身骨架結構達到平衡穩(wěn)定狀態(tài)，使汽車安全性能得到提高?；诖耍疚耐ㄟ^對半掛車車身骨架結構進行分析，將“雙層龍骨式”與“脊柱龍骨式”兩種方案進行分析，為半掛車設計人員提供幫助與參考。

關鍵詞：半掛車;全承載式;車身骨架;結構優(yōu)化

1 引言

全承載式的運輸半掛車車身結構已經(jīng)被廣泛應用。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。因此，在設計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，使車輛在復雜的工作環(huán)境中保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會對運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構才能滿足此要求。不容忽視的是，在車身結構設計時，結構的使用功能與結構性能兩方面相互制約，使設計人員在設計過程中遇到極大的挑戰(zhàn)[2]。一部分設計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，相關設計師要不斷的進行創(chuàng)新，對專用運輸半掛車車身結構進行探索與創(chuàng)新，為專用運輸半掛車車身結構設計提供必要的參考。

2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國的汽車工業(yè)起步較晚，對于汽車結構的自主設計與產(chǎn)品研發(fā)時間較短，且我國對于專用運輸半掛車車身結構設計數(shù)據(jù)多借鑒國外經(jīng)驗[3]。我國汽車制造水平與國外先進汽車行業(yè)存在巨大差異。國內(nèi)汽車工業(yè)直接引進國外先進技術實現(xiàn)生產(chǎn)，對進口車輛進行解剖、逆向仿制、改裝、設計，而且通過高價引進國外先進的技術設備，在不斷的借鑒經(jīng)驗過程中已初步具備自主研發(fā)能力，但對于車身結構的優(yōu)化設計較為滯后，設計師設計理念的落后與實驗數(shù)據(jù)的相對匱乏，嚴重制約了我國汽車生產(chǎn)企業(yè)的進一步發(fā)展與提高。近幾年，我國許多部門對全承載式專用運輸半掛車車身結構進行了一定的研究，希望能為我國汽車工業(yè)發(fā)展做出一定的貢獻。

3 新型物流專用運輸半掛車設計方案

3.1 雙層龍骨式設計

專用運輸半掛車車輛底架運輸艙容量較大，因此，在設計時要滿足車輛底價運輸超容量充足，這就需要將車輛底價龍骨構設為箱形構造[4]。從結構力學來看，箱型構造找抗彎水平較低，因此，在設計時需要轉(zhuǎn)化其受力狀況。設計師在設計過程中需要將箱型構造的兩旁安裝斜撐構造，在箱型構造兩側安裝斜撐構造之后車身結構的抗彎強度增加、剛度增加，而車身底架桿應力減少。在設計過程中如果想將車身結構扭轉(zhuǎn)剛度大量增加，就需要在車輛底架縱梁處全部設計為箱型構造，安裝斜撐構造，這就使得車輛龍骨縱梁空間被占用，使得車輛運輸量降低。但在車身結構構造過程中要以車輛運輸量作為基礎，因此，雙層龍骨式設計車身結構不能優(yōu)先采用。

3.2 脊柱龍骨式設計

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

3.3 兩類設計方案比較

經(jīng)過大量的實驗與計算，與專用運輸半掛車車身結構改造之前相比，“雙層龍骨式”設計方案的車輛底架運輸倉容量減小，而“脊柱龍骨式”設計方案的底架運輸倉容量也降低，但兩種設計方案相比，“脊柱龍骨式”設計方案的底架運輸倉容量相對較高。專用運輸半掛車車身結構改造要以車輛底架運輸倉容量作為基礎，因此，兩種改造方案應選用“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、抗扭性進行分析，得出如下結論：經(jīng)過車身改造之后，車輛骨架構建的高應力數(shù)低于未改造之前;改造之后的高應力位置與改造之前的位置相同，但應力值減小;改造之后，車輛總體、局部構件的應力值都相應減小，對于彎扭工況的應力值更是減小較多，因此，通過應力分析，改造之后的車身結構總體應力能力得到增加，車輛應力均勻散布，應力分布更加科學有效;改造之后車輛的抗彎性、抗扭性等都得到相應提高。除此之外，物流專用運輸半掛車的自身重量降低可以促進車身結構的優(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，提升車輛運輸動力，使客戶資金與時間投入降低。經(jīng)研究，車輛承載力一定時，車型設計降低自身重量可以增強車身結構，提高車輛靈敏程度。

4 總結

采用“脊柱龍骨式”對專用運輸半掛車車身結構進行設計不僅可以增強車身強度，使應力科學合理分布，而且可以使車輛降低自身重量，加強車身結構剛度?！凹怪埞鞘健痹O計方案對于物流專用運輸半掛車的車身結構與設計方式都優(yōu)于傳統(tǒng)的設計方式，該設計方案可以被設計師采用，這樣不僅可以提高專用運輸半掛車的運輸能力、運輸容量，而且可以降低物流成本，實現(xiàn)物流行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。專用運輸半掛車已經(jīng)成為社會發(fā)展過程中必不可少的運輸工具，其可以推動地方經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)物流行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]張之紅. 新型物流專用運輸半掛車車身結構的設計分析[J]. 科技風，2015（21）：55.

[2]王鐵，王偉，申晉憲，等. 農(nóng)業(yè)物流專用運輸半掛車車身結構的優(yōu)化設計[J]. 中國農(nóng)機化學報，2013，34（1）：169-173，177.

[3]張敏，王偉. 新型物流專用運輸半掛車車身結構的優(yōu)化設計[J]. 專用汽車，2013（2）：85-88.

[4]王偉. 全承載式物流專用運輸半掛車車身結構設計與優(yōu)化[D]. 山西：太原理工大學，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，，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向 ：半掛車。