一種半掛液罐車副車架結構的優化設計

劉標永，陳燦宣，滕炫龍

（中國重汽集團柳州運力專用汽車有限公司，廣西 柳州545112）

0 引言

在當前制造業發展形勢越來越嚴峻的背景下，給傳統專用汽車行業帶來了諸多挑戰，需要設計結構更輕量化、優質化、高效化。半掛液罐車作為專用汽車行業的重要組成部分，在液類貨物運輸行業發揮著不可替代的作用。本文將在目前半掛液罐車副車架結構的基礎上作進一步的優化改進，設計出一種更合理的副車架結構，能滿足于不同車軸懸掛配置的需求，一定程度上提升整車的生產效率和競爭優勢。

1 問題的提出

伴隨社會經濟的快速發展，半掛液罐車在市場上發揮著越來越重要的作用，得到日趨廣泛的應用。而副車架組件作為半掛液罐車的重要部件，它與罐體支座總成通過螺栓聯接，起到支承、承重、緩沖的作用。在實際生產制造中，副車架總成受限于車軸懸掛選配的差異，對管路布置部分的裝配工作有一定的難度，嚴重影響半掛液罐車副車架總成的組裝質量及效率。

在當前國內運行的市場上，現有半掛液罐車副車架為一體焊接（圖1）或高縱梁穿管結構形式（圖2、圖3），該類副車架對尾部管道布置限制性大；高度較高，整車重心因此也受影響，車輛在轉彎時發生較大的重量轉移，產生的較大的合力-分力，即降低了穩定性[1-2]。因此，此類半掛液罐車存在尾部管道布置難、整車重心高、自重大等一系列問題。一體焊接式副車架生產過程只能按序進行，不便分開作業，后期維修不易，以致整車制造周期長，無法高效地實現各分支總成作業[3]。高縱梁穿管式副車架則受限于車軸懸掛配置的差異，現場裝配中只能按類設計，無法實現結構件的通用性。在此背景下，優化半掛液罐車副車架結構，解決管路布置的受限、整車重心較高等問題，提升整車生產效率和實現結構組件的通用性，設計一種更優化、高質、精益的副車架結構顯得尤為重要。

圖1 一體焊接式副車架結構

圖2 高縱梁式副車架結構（俯視圖）

圖3 高縱梁式副車架結構（左視圖）

2 分析與改進

針對目前半掛液罐車副車架結構尾部管路布置難、整車重心高、自重大等一系列問題，尋求一種更合理的設計方案。經過多次對現場裝配工況的對比分析，最終選定一種可靠的技術方案，將優化方向確定于副車架內部結構上，設計就尾部管路布置的橫梁組件并降低車架縱梁，以此解決尾部管道布置受限、整車重心高等問題，也提升了整車裝配的生產效率，實現結構件通用性目的。

為了解決上述問題，改進后的技術方案采用弧形副車架結構，該半掛液罐車優化后的副車架結構包括安裝于車軸懸掛座上的車軸懸掛、左右縱梁和懸掛橫梁及懸掛橫梁加強板等（圖6）。所述懸掛橫梁是頂面為弧形面的弧形懸掛橫梁，車軸懸掛座則分別焊接于左縱梁和右縱梁底部；所述弧形懸掛橫梁焊接在車軸懸掛座上將左右的所述車軸懸掛座連接，在弧形懸掛橫梁兩端分別通過弧形懸掛橫梁連接板與左縱梁和右縱梁連接。其中，所述弧形懸掛橫梁連接板頂面設置為與弧形懸掛橫梁頂端弧度相同的弧形面，底部開設有用于與所述弧形懸掛橫梁焊接的連接孔。為保證副車架整體的結構剛性和強度，在弧形懸掛橫梁連接板左右兩側通過三角筋焊接在左縱梁和右縱梁上，在弧形懸掛橫梁的頂部焊接有懸掛橫梁加強板。通過對比分析副車架結構可知，整車高度H（見圖4）會隨著副車架高度H2的降低而降低，進而可降低整車中心。但在一體焊接式（圖1）和高縱梁穿管式副車架（圖2）中，卸油管放置位置需橫穿車架橫梁，無法降低車架高度，即無法降低現有技術縱梁及橫梁高度HA1來降低現有技術副車架高度HA。而在弧形副車架中（圖5和圖6），卸油管可直接放置于懸掛橫梁弧形處，從而可降低了車架高度，即本技術方案縱梁及橫梁高度HB1比現有技術縱梁及橫梁高度HA1低，從而降低本發明副車架高度HB，最終降低了整車高度，進而降低了整車重心，解決了液罐車尾部分倉管路布置的問題，提高了車輛行駛的安全系數，達到了整車輕量化的效果。

圖4 整車和副車架高度示意圖

圖5 弧形副車架結構（左視圖）

圖6 弧形副車架結

為實現尾部管路布置簡易化，提升生產效率，達到結構件通用性目的，對傳統副車架結構進行了優化設計，優化后采用弧形副車架結構，該結構沿用分體式[3]，即將弧形副車架與罐體支座采用以螺栓作剛性連接，以此提高車身的整體剛度，同時提高懸掛架鉸接點的位置精度，保證行車操縱的穩定性和安全性。

3 優化設計的實際驗證

在對副車架結構擬定優化設計方案后，通過對副車架實際裝配現場批量次的工藝跟蹤，收到了較為理想的預期效果。選用優化副車架結構后，可在現場靈活作業，使副車架結構的焊裝更為簡便，有效提升整體裝配效率。也因為弧形副車架結構的優質，既能滿足于罐體管路合理布置，也能使副車架整體重心更低的基礎上更趨輕量化。因此，該副車架結構的優化設計在實際生產中得到有效驗證，解決了上述一系列受限問題，可應用于不同車軸懸掛配置的需求，一定程度上提升整車的生產效率和競爭優勢。與傳統副車架結構的對比分析，如表1所列。

表1 副車架結構對比分析表

4 結語

采用弧形懸掛橫梁結構組裝成的新型副車架結構，能靈活應對罐體尾部管路的布置及分倉，盡可能地降低車架縱梁高度，通過降低副車架縱梁結構的同時也降低了整車高度，進而降低了整車重心，即提高了車輛在急轉彎及顛簸路面行駛過程的安全系數，相比于高縱梁穿管結構用料更少、重量更輕，更能符合現階段整車輕量化的發展趨勢。