陳志龍
金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司 江蘇蘇州 215026
當(dāng)前,國家大力推進(jìn)國民旅游休閑設(shè)施建設(shè)。受國家對旅游行業(yè)的政策影響,房車近些年已經(jīng)進(jìn)入全盛發(fā)展的初級階段。房車銷售雖然總量尚未可觀,但增速驚人。目前國產(chǎn)房車尤其是小型房車均是在通用輕型客車底盤的基礎(chǔ)上改裝的,底盤匹配度和改裝后的整車可靠性、操控穩(wěn)定性得不到有效保證。因此,針對房車特點(diǎn)開發(fā)一款專用的輕型客車專用底盤的需求迫在眉睫。
相比傳統(tǒng)客車,房車由于增加了居住的功能,因此也就增加了很多生活設(shè)備,如床鋪、灶具、衛(wèi)浴等,車輛負(fù)荷相應(yīng)增加。以某5.9 m輕型客車為例,改裝前后最大總質(zhì)量、整備質(zhì)量及各軸負(fù)荷對比如表1所示。
表1 改裝前后軸核變化對照表
從軸荷對比中可以看出,改裝后車輛后軸軸荷上升較多,對底盤可靠性及舒適性有一定程度的影響。
由表2可以看出,改裝后車寬、車高及重心的變化對整車的操控穩(wěn)定性影響較大,對底盤匹配要求提高。
表2 改裝前后外形參數(shù)變化對照表
a.輪胎負(fù)荷提升。原車采用215/75R16輪胎,單胎最大負(fù)荷1 120 kg,輪胎負(fù)荷系數(shù)已達(dá)到1.013,接近輪胎負(fù)荷極限。改裝后如果繼續(xù)采用同型號單胎,輪胎負(fù)荷系數(shù)為1.21,超過輪胎設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[1-6];如果加大輪胎型號,將改變車輛離地高度和踏步高度,同時(shí)對底盤各項(xiàng)動(dòng)力參數(shù)產(chǎn)生影響。因此,在綜合考慮的基礎(chǔ)上,采用單側(cè)雙胎方案提高后軸負(fù)荷。采用同型號雙胎后,單只輪胎最大負(fù)荷1 020 kg,實(shí)際單胎負(fù)荷為2 720/4=680 kg,輪胎負(fù)荷系數(shù)0.67,輪胎安全性能大幅提升。
b.原車采用2.8T驅(qū)動(dòng)后橋,雖然滿足改裝后后軸載荷需求,考慮到房車使用環(huán)境(野外顛簸路多和隨車物品較多),選用江蘇某知名橋廠生產(chǎn)的3.0T雙胎驅(qū)動(dòng)后橋,并保證與原車懸架接口的匹配。
c.后軸軸荷增加后,校核后懸架鋼板彈簧是否滿足使用要求。
原車后板簧采用2+1漸變剛度板簧。
鋼板彈簧加載后的撓度fα計(jì)算如下[1]:
式中,P為作用于板簧上的力,kg;l為板簧長度,mm;E為板簧彈性模數(shù),MPa;I為板簧根部慣性矩,mm4。
板簧不變的前提下,由上式對比整備質(zhì)量下改裝前板簧撓度fa1和 改裝后整備質(zhì)量下板簧撓度fa2如下式:
式中,P1為改裝前原車板簧負(fù)荷,kg;P2為改裝后板簧負(fù)荷,kg。
原車靜撓度30 mm,原車簧下質(zhì)量315 kg,改裝后簧下質(zhì)量385 kg,則可以計(jì)算出改裝后懸架靜撓度如下式:
原車動(dòng)撓度為91.5 mm,總撓度為121.5 mm,同理可計(jì)算出改裝后懸架總撓度如下:
改裝后動(dòng)撓度f〞α2=143.65-56.00=87.65 mm,此時(shí)懸架行程空間不足,后橋經(jīng)常撞擊限位塊,限位塊使用壽命和乘坐舒適性下降。同時(shí),總撓度的增加也影響了減振器的使用壽命,因此有必要增加鋼板彈簧主簧剛度。為保證剛度增加后懸架元件安裝的通用性,采取在原鋼板彈簧主簧基礎(chǔ)上增加一片的措施。調(diào)整后的后鋼板彈簧滿載弧高1 mm,未調(diào)整之前的板簧弧高為3 mm,變動(dòng)量才2 mm,基本保證了滿載時(shí)的整車姿態(tài)不變。
改裝后車輛寬度和車輛高度、重心高度均發(fā)生較大變化,且更改為雙胎后,為保證板托距不變和雙胎中心距,車輪偏距需要加大,原車車輪內(nèi)偏距54 mm,雙胎最小間距251 mm,車輪腹板厚度10 mm,因此,車輪內(nèi)偏距至少加大61.5 mm。根據(jù)配套體系內(nèi)廠家現(xiàn)有偏距119產(chǎn)品,根據(jù)車寬2 320 mm,在保證外側(cè)輪胎與車身間隙、內(nèi)側(cè)輪胎與板簧間隙的基礎(chǔ)上,選擇后橋輪距1 860 mm。原車輪距1 716 mm,內(nèi)輪輪胎位置僅需向內(nèi)側(cè)移動(dòng)7 mm。
2.2.1 側(cè)傾穩(wěn)定角校核
代入計(jì)算得θ=53.32°,不僅大于GB 7258-2017規(guī)定的35°,且大于原車側(cè)傾穩(wěn)定角48.9°,整車操縱穩(wěn)定性提高。
2.2.2 制動(dòng)力校核
新橋采用鼓式制動(dòng)器,制動(dòng)鼓直徑295 mm,蹄片寬度50 mm,制動(dòng)缸直徑中為28.58 mm,16 MPa壓力時(shí)單邊制動(dòng)力矩3 000 N·m,后橋制動(dòng)力如下[5]:
式中,TU為制動(dòng)力矩,N·m;r為滾動(dòng)半徑,m 。
后橋制動(dòng)力和軸荷的百分比如下:
16 483/(2 466×9.8)=68.2%,大于GB 7258-2017中后軸空載50%的規(guī)定,因此制動(dòng)力合格。
本文著重介紹了某專用汽車底盤適應(yīng)性設(shè)計(jì)的幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn),為專用客車設(shè)計(jì)人員提供了一套較為簡便設(shè)計(jì)參考方法,具有一定的的價(jià)值。