徐云杰，李濤

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

1 研究背景

圖1 自卸車典型工況

圖2 自卸車側(cè)翻事故

重型自卸汽車行駛工況較為惡劣，如圖1所示，用戶往往為了追求更大的貨運(yùn)質(zhì)量及通過性，對(duì)整車貨箱進(jìn)行加高，并對(duì)底盤附件進(jìn)行抬高，這樣會(huì)導(dǎo)致整車重心過高，從而導(dǎo)致重型自卸汽車的側(cè)翻事故明顯高于其他車型，如圖2所示，由于自卸汽車側(cè)翻事故引起的社會(huì)反響強(qiáng)烈，影響極為惡劣，因此對(duì)于整車制造廠商而言，在不影響整車通過性的前提下降低底盤重心對(duì)于提高整車的行駛安全性極為重要。

2 底盤重心高度影響因素

底盤重心高度是指底盤重心到地面的垂直距離，它與底盤各零部件重心直接相關(guān)，在整車駕駛室及動(dòng)力總成定位參數(shù)不變的情況下，影響重心高度的因素主要有輪胎靜載半徑、輪心高等，具體示意見圖3。

2.1 輪胎靜載半徑

輪胎靜載半徑是由輪胎型號(hào)所決定的，輪胎型號(hào)的選取與車型、車輛使用條件、輪胎的負(fù)載能力以及車輛的行駛速度有關(guān)，同時(shí)還得考慮動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)及整車尺寸參數(shù)等[1]，因此在車型開發(fā)確定之初，輪胎的型號(hào)隨之確定，因此輪胎靜載半徑可以作為一個(gè)定值來分析。

2.2 輪心高

輪心高是指車輪中心到車架下翼面的垂直距離，輪心高分為滿載輪心高和空載輪心高，一般而言，空載輪心高和滿載輪心高差值是由板簧剛度所決定的，而板簧剛度是板簧的固有屬性，那么空滿載輪心高差值為定值，故對(duì)于輪心高的論證可以只對(duì)滿載輪心高分析確定。

圖3 靜載半徑及輪心高示意圖

以上分析可以得出，底盤重心離地高度主要取決于輪胎型號(hào)、板簧剛度以及滿載輪心高，輪胎型號(hào)和板簧剛度在車輛設(shè)計(jì)之初已確定，故在車型后期開發(fā)過程中，滿載輪心高直接決定了底盤的重心高度。

3 滿載輪心高分析及確定

3.1 滿載輪心高對(duì)整車性能影響分析

滿載輪心高影響底盤附件離地間隙和底盤重心高度，輪心高抬高有利于提高底盤附件離地間隙，提高車輛的通過性，但會(huì)導(dǎo)致底盤重心高度過高，影響車輛的行駛穩(wěn)定性；輪心高降低有利于降低底盤重心，減少車輛發(fā)生側(cè)翻的幾率，提高車輛的行駛穩(wěn)定性，但會(huì)影響到底盤附件離地間隙，使得車輛的通過性變差。

表1 輪心高對(duì)整車性能影響分析

3.2 國(guó)內(nèi)外競(jìng)品車型滿載輪心高對(duì)比分析

國(guó)外自卸車型與國(guó)內(nèi)自卸車型相比，由于在行駛工況、運(yùn)行條件等相差較大，滿載輪心高存在很大差異，具體數(shù)值對(duì)比見表2。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)：國(guó)外競(jìng)品車型滿載輪心高為280mm左，國(guó)內(nèi)競(jìng)品產(chǎn)品滿載輪心高為240mm左右；國(guó)外車型的輪心高明顯高于國(guó)內(nèi)車型，主要原因分析如下：

國(guó)外車型的輪心高較大，通過性好，接近角大。且由于國(guó)外不超載，貨箱高度較低，整車重心低，高的輪心高對(duì)側(cè)翻角和允許最大側(cè)向加速度影響不大。故采取高輪心高以提高通過性。

國(guó)內(nèi)車型的輪心高較小，通過性差，接近角小。但由于目前國(guó)內(nèi)普遍超載嚴(yán)重，貨箱高，整車重心高，高的輪心高對(duì)側(cè)翻角和允許最大側(cè)向加速度影響很大。故采取低輪心高降低整車重心。

表2 國(guó)內(nèi)外競(jìng)品車型滿載輪心高對(duì)比

3.3 滿載輪心高的確定

對(duì)比國(guó)內(nèi)外競(jìng)品車型，根據(jù)自卸車型的行駛工況和運(yùn)行條件，并通過以上數(shù)據(jù)以及表格資料的統(tǒng)計(jì)分析，首先確定滿載時(shí)車架離地高度為 1036mm，按照12.00R20輪胎計(jì)算，此時(shí)可確定前軸輪心高為 220mm，為了保持整車車架滿載水平布置，后橋輪心高確定為 220mm。故定義前軸滿載輪心高為220mm，后橋滿載輪心高為220mm。

4 整車通過性的校核分析

滿載輪心高對(duì)于整車通過性有很大影響，而整車通過性作為自卸車型關(guān)注度很高的性能之一，因此確定輪心高后必須對(duì)通過性進(jìn)行校核分析。

4.1 離地間隙校核分析

通過與國(guó)內(nèi)外競(jìng)品車型對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)底盤附件離地間隙大于400mm，個(gè)別件大于500mm，因此確定底盤附件滿載離地間隙的指標(biāo)值為400mm。

圖4 底盤附件滿載離地間隙對(duì)比分析

從圖4可以看出，設(shè)計(jì)車型的底盤附件滿載離地間隙均大于400mm，滿足指標(biāo)值。

4.2 接近角、縱向通過角校核分析

接近角和縱向通過角直接影響到 自卸車型惡劣工況的適用性，從市場(chǎng)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，用戶對(duì)接近角和縱向通過角的關(guān)注度一直很高。根據(jù)國(guó)內(nèi)外競(jìng)品對(duì)比分析及實(shí)際調(diào)研，確定接近角指標(biāo)值為28°，縱向通過角指標(biāo)值為30°。

圖5 接近角及縱向通過角校核分析

從圖5可以看出，設(shè)計(jì)車型的滿載接近角大于28°，縱向通過角大于30°，滿足指標(biāo)值。

5 結(jié)論

根據(jù)自卸車型特殊的工況及使用條件，結(jié)合國(guó)內(nèi)外競(jìng)品車型對(duì)比分析，確定了滿載輪心高的技術(shù)參數(shù)，并對(duì)底盤附件離地間隙、接近角和縱向通過角進(jìn)行校核分析，研究表明：在滿足整車通過性的前提下，對(duì)整車滿載輪心高進(jìn)行了論證分析，保證了底盤降重心高度的需求，提高了整車的行駛穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京∶清華大學(xué)出版社,2011.