一款无副梁搅拌车连接设计方案

刘成武，赵雷，边泽诚

一款无副梁搅拌车连接设计方案

刘成武，赵雷，边泽诚

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

为降低混凝土搅拌运输车的整车高度，降低上装的重心位置，文章重点通过分析普通搅拌车的上装结构及其主副车架的连接方式，采用取消副车架设计方案，并对上装前后机架进行优化改进，以满足底盘车架连接的需要。通过车架的受力分析，对薄弱区域进行加强。为开发无副梁搅拌车提供一种设计思路。

搅拌车无副；车架；连接

背景

随车国民经济的发展，混凝土搅拌运输车的需求越来越多。目前，国内的搅拌车大多数是在底盘上通过副车架安装并固定。由于副车架的高度一般在120mm～140mm，因此上装的质心位置普遍较高。在行驶转弯过程中较高的质心容易出现侧翻的情况；搅拌车基本运行在市区和郊区之间，多为普通的国道，而这些道路会现象限高要求。搅拌车上装罐体一般倾斜一定的角度布置底盘上，导致罐体最上端容易超高，影响车辆的通过。本文通过对普通搅拌车的上装结构和主副车架连接方式进行分析，在保证上装主体结构变化不大的情况下，设计一种无副梁搅拌车方案。并对上装前后机架的具体结构形式进行优化改进，方便无副梁搅拌车与主车架的连接。最后通过CAE分析车架的受力情况，通过对车架的进行局部的加强满足正常的使用要求。

2 普通搅拌车上装连接方式

2.1 上装结构介绍

搅拌车上装如图1所示，主要包括：副车架、前机架、后机架、罐体和其他附件组成。前后机架通常是焊接在副车架上，并且前低后高，罐体与副车架倾斜安装在前后机架上。车辆满载情况下，整个罐体的重力主要集中在前后机架上。

2.2 副车架连接方式

一般搅拌车主副车架连接如图2所示。主副车架的连接一般采用连接座、骑马螺栓和限位板组合的方式。连接座主要作用起到横向固定和上下连接作用，承载上装横向和上下拉压应力、扭矩；骑马螺栓将底盘车架与副车架紧固连接，承载上下拉应力；止推连接板起到横向固定和上下连接作用，承载上装横向和上下拉压应力。

1-前机架 2-副车架 3-搅拌罐 4-后机架

1-连接座 2-骑马螺栓 3-副车架 4-连接板

3 无副梁搅拌车上装连接方式

无副梁搅拌车，既取消上装的副车架，为保证上装能够正常安装及连接在主车架上，对上装的前后机架下部进行相应的结构调整。

3.1 前机架结构的优化改进

因原副车架可以放置在底盘车架上，并且在副车架焊接相应的连接件，与底盘车架进行紧固连接，若取消副车架，必须对前机架底部结构，进行优化设计，方便后续与底盘车架的连接，其结构优化方式如下：

原结构如下图所示：主要包括前机架和副车架，前机架主要通过U型固定卡，固定在副车架上。

1-前机架 2-固定横梁 3-副车架 4-U型固定卡

前机架改进方案如下：取消前机架下方的短横梁，并将底部的横梁伸长，给底盘的连接件提供空间，具体结构如下：为保证前机架与底盘主车架的紧固连接，在机架的前后采用骑马螺栓与主车架连接，中部采用连接座与主车架连接。

3.2 后机架结构的优化改进

后机架的结构改进方案与前机架相同，取消机架下部的短横梁，将底部的横梁伸长。具体结构如下：为保证前机架与底盘主车架的紧固连接，在机架的前端采用骑马螺栓与主车架连接，中部采用连接座、连接板与主车架连接。

1-主车架 2-连接座 3-前机架 4-骑马螺栓

图4 改进后机架及连接

1-骑马螺栓 2-连接板 3-连接座 4-后机架

图5

经过优化改进后的上装前后机架通过不同的连接方式与底盘主车架进行固定连接，其上装总成布置图如下图6所示：无副梁搅拌车设计及连接方案。

1-前机架 2-底盘车架 3搅拌罐 4-后机架

3.3 底盘主车架的优化改进

3.3.1普通搅拌车车架受力分析

无副梁搅拌车由于取消了副梁结构，在行驶过程中主要是底盘车架受力，为保证车辆的正常使用，必须对底盘车架进行局部加强。通过以下四种工况对车架的静强度进行对比分析，考察各工况下的车架应力分布情况，为车架加强设计提供理论指导，整车受力模型如下图7所示：

图7 搅拌车车架受力模型

通过有限元分析软件，对以下四个主要静载工况进行静力学分析：工况一：垂直加速度；工况二：转弯；工况三：车架扭转；工况四：制动，寻找主车架上主要受力区域进行相应加强，提升车架强度。

表1 车架分析工况

3.3.2主车架加强方案

根据搅拌车使用工况分析，车架受力CAE分析结果如图8所示。可以看出车架的主要受力区域为后机架的前部，因此为保证无副梁搅拌车正常使用，在底盘主车架的应力较大区域进行一定加强。加强方案主要车架内部增加连接板的方案，具体方案如下图9所示：车架横梁两侧与车架连接的上下连接板进行延长和贯通，将车架中后部的所有横梁通过延长的连接板贯通为整体结构，最后与左右车架纵梁进行连接，可提升车架的强度。

1-车架纵梁 2-车架横梁 3-横梁上连接板 4-横梁下连接板

4 结论

混凝土搅拌车在运输过程中，由于上装倾斜布置出现超高的情况，为解决此类情况需要降低整车高度。无副梁搅拌车对上装变更较少，底盘的通用性较好，很好的解决了高度问题，为搅拌车降高度提供了一种设计思路。

[1] 王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2] 潘守江.混凝土搅拌车主车架与副车架连接方式的优化设计[J].商用汽车,2011.

A connection design scheme of a non-beam mixing truck

Liu Chengwu, Zhao Lei, Bian Zecheng

( Shaanxi Heavy Duty Automobile CO. Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )

In order to reduce the height of the mixed soil mixing transport vehicle, reduce the position of the center of gravity. This paper mainly analyzes the top structure of the general blender and the connection mode of the main and auxiliary frame, adopts the design scheme of canceling the sub frame, and optimizes the front and rear frame to meet the needs of the chassis frame connection. The weak area is strengthened by the stress analysis of the frame. It provides a design idea for the development of non-beam mixing truck.

Concrete mixing transporter;Non-beam;connection

U462

A

1671-7988(2019)14-99-03

U462

A

1671-7988(2019)14-99-03

刘成武，就职于陕西重型汽车有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.031