淺談自卸車總體布置的設計

李鴻

摘 要：自卸汽車是利用本車發動機動力驅動液壓舉升機構，將其車廂傾斜一定角度卸貨，并依靠車廂自重使其復位的專用汽車。某些自卸汽車是針對專門用途設計的，故又稱專用自卸汽車。本文主要對自卸車總體布置的設計進行分析探討。

關鍵詞：自卸車；總體布置；設計

1、前言

一個好的整車布置，可以縮短設計時間，減少因設計不當導致的材料浪費、工期延長、售后賠償等問題；相反，一個考慮不周的整車布置會導致大量人力、物力的浪費，甚至導致整個自卸車產品出現顛覆性的問題，造成大量售后賠償的發生。自卸車在整車布置時需注意的問題很多，要考慮自卸車的使用要求，選取合適的貨箱尺寸；要考慮校核整車的軸荷分配、貨物傾卸過程中的運動干涉問題及整車的側傾問題。只有綜合考慮這些問題，合理進行上裝布置，才能為以后自卸車零部件設計打下良好的基礎，取得事半功倍的效果。

2、總體布置設計

2.1 專用汽車總體布置原則

專用汽車總體布置的任務是正確選定整車參數，在進行總體布置時應按照以下原則：1）滿專用工作裝置性能的要求，使專用功能盡量避免對汽車底盤各總成位置的變動。得到充分發揮。3）裝載質量、軸載質量分配等參數的估算和校核。4）應避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷。5）應盡量減少專用汽車的整車整備質量，提高裝載質量。6）應符合有關法規的要求。

2.2 軸荷計算

車目前，自卸車的驅動方式主要有4×2、6×4、8×4等形式。且根據自卸車結構特點，前輪基本為單胎、后輪基本為雙胎結構。自卸車的軸荷分配如下：

式中，為前軸標準負荷，Kg；為后軸標準負荷，Kg；為前軸輪胎數，為后軸輪胎數；為單胎最大負荷，Kg；為雙胎最大負荷，Kg；為前軸負荷率，為后軸負荷率。

根據公式，計算得出軸荷分配如下表所示。

礦用自卸車的軸距短、質心高，制動或下坡時質量轉移會使前軸負荷過大，故在設計時將其前軸負荷適當減少，后軸負荷適當加大。

為了提高自卸車在松軟路面和無路地區的通過性，其前軸負荷應適當減小，以減小前輪的滾動阻力。為了增大后驅動輪的附著力，保證良好的汽車操控性，前軸負荷也應適當減小。

如果重心過于靠后，自卸車在上坡時質量轉移會使前軸附著力過小，導致轉向失靈甚至后傾，這對于自卸車的使用來說是非常危險的。

綜合考慮，自卸車的軸荷分配按下表選擇較為合適。

2.3 舉升機構的設計

2.3.1舉升機構形式的選擇

舉升機構分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動力直推式舉升機構利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機構布置簡單、結構緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長，故一般要求采用多級伸縮式套筒油缸。按油缸布置位置不同，直推式舉升機構可分為前置和后置（也稱中置）兩種。前置式油缸支在車廂前部’油缸的舉升力較小，油缸行程較大，一般用于重型自卸汽車上，油缸則通常采用多級伸縮油缸，后置式油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大多采用雙缸雙柱式油缸。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時車廂橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長；后置式的情況則與前置式的相反。

2.3.2最大舉升角的確定

確定車廂最大舉升角的依據是傾卸貨物的安息角。常見貨物的安息角如表1所列。

2.4 取力器

除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的要求而配備專門動力驅動外（例如部分冷藏汽車的機械制冷系绱，絕大多數專用汽車上的專用設備都是以汽車底盤自身的發動機為動力源，經過取力器，用來驅動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機等，從而為自卸車、加油車、垃圾車、吸污車、散裝水泥車等諸多專用汽車配套使用。因此，取力器設計、選用也是一個重要方面。

3 整車側傾研究

近年來，隨著重型自卸車的需求量越來越大，重型自卸車在舉升過程中發生整車側翻現象也越來越普遍。自卸車在不平路面上舉升或左右懸架的剛度不一樣以及偏載都會造成自卸車整車側翻現象的發生。

3.1 不平路面上舉升導致整車側翻

當整車的重力作用線越過車輪的支撐點（接地點），車輛會發生側翻，見圖1。

由于側翻是一種危險的失穩工況，因此，為了避免自卸車側翻，依據側滑先于側翻的原理，計算側翻穩定角：

式中：β為側翻穩定角；B為輪距，mm；hg為整車重心高度，mm；φ為輪胎與路面間的橫向附著系數。當自卸車在不平路面上舉升時，如果貨物的安息角偏大、車廂較長，就會造成自卸車在傾卸時，整車重心偏高，側翻穩定角很小，自卸車非常容易發生側翻。

3.2 懸架剛度差異導致整車側翻

當自卸車車箱內貨物左右裝載不均，會使左右胎壓產生變化，導致左右輪胎變形不同；長期偏載還會影響懸架的變形量，導致車架傾斜；還會使車箱產生輕微變形，見圖所示。

最終當車箱舉升到一定高度時，整車重心超過輪胎橫向支點位置時，整車發生側傾。

在上裝設計時，如果沒有考慮到上裝配重均勻的要求（如把儲油箱、備胎架設計在車架的同一側），就會造成整車長期偏載，最終導致整車側翻現象的發生。所以，在做方案設計時，為了避免這種現象的發生，一定要考慮整車配重均勻，特別是車箱上不要加裝導致偏載的裝置。

4 結語

自卸車的整車布置設計，不僅需要對自卸車的用途及其使用條件有充分的了解，確定貨箱的尺寸，還需要從軸荷分配、整車穩定性等多方面考慮整車布置。只有認真做好整車布置的每一步工作，最終才能獲得一個最優的整車布置方案，為后續的設計工作鋪平道路，設計出優秀的自卸車產品。

參考文獻

[1]徐達，蔣崇賢.專用汽車結構與設計[M].北京：北京理工大學出版社，