浅谈自卸车总体布置的设计

李鸿

摘 要：自卸汽车是利用本车发动机动力驱动液压举升机构，将其车厢倾斜一定角度卸货，并依靠车厢自重使其复位的专用汽车。某些自卸汽车是针对专门用途设计的，故又称专用自卸汽车。本文主要对自卸车总体布置的设计进行分析探讨。

关键词：自卸车；总体布置；设计

1、前言

一个好的整车布置，可以缩短设计时间，减少因设计不当导致的材料浪费、工期延长、售后赔偿等问题；相反，一个考虑不周的整车布置会导致大量人力、物力的浪费，甚至导致整个自卸车产品出现颠覆性的问题，造成大量售后赔偿的发生。自卸车在整车布置时需注意的问题很多，要考虑自卸车的使用要求，选取合适的货箱尺寸；要考虑校核整车的轴荷分配、货物倾卸过程中的运动干涉问题及整车的侧倾问题。只有综合考虑这些问题，合理进行上装布置，才能为以后自卸车零部件设计打下良好的基础，取得事半功倍的效果。

2、总体布置设计

2.1 专用汽车总体布置原则

专用汽车总体布置的任务是正确选定整车参数，在进行总体布置时应按照以下原则：1）满专用工作装置性能的要求，使专用功能尽量避免对汽车底盘各总成位置的变动。得到充分发挥。3）装载质量、轴载质量分配等参数的估算和校核。4）应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷。5）应尽量减少专用汽车的整车整备质量，提高装载质量。6）应符合有关法规的要求。

2.2 轴荷计算

车目前，自卸车的驱动方式主要有4×2、6×4、8×4等形式。且根据自卸车结构特点，前轮基本为单胎、后轮基本为双胎结构。自卸车的轴荷分配如下：

式中，为前轴标准负荷，Kg；为后轴标准负荷，Kg；为前轴轮胎数，为后轴轮胎数；为单胎最大负荷，Kg；为双胎最大负荷，Kg；为前轴负荷率，为后轴负荷率。

根据公式，计算得出轴荷分配如下表所示。

矿用自卸车的轴距短、质心高，制动或下坡时质量转移会使前轴负荷过大，故在设计时将其前轴负荷适当减少，后轴负荷适当加大。

为了提高自卸车在松软路面和无路地区的通过性，其前轴负荷应适当减小，以减小前轮的滚动阻力。为了增大后驱动轮的附着力，保证良好的汽车操控性，前轴负荷也应适当减小。

如果重心过于靠后，自卸车在上坡时质量转移会使前轴附着力过小，导致转向失灵甚至后倾，这对于自卸车的使用来说是非常危险的。

综合考虑，自卸车的轴荷分配按下表选择较为合适。

2.3 举升机构的设计

2.3.1举升机构形式的选择

举升机构分为两大类：直推式和连杆组合式，它们均采用液体压力作為举升动力直推式举升机构利用液压油缸直接举升车厢倾卸。该机构布置简单、结构紧凑、举升效率高。但由于液压油缸工作行程长，故一般要求采用多级伸缩式套筒油缸。按油缸布置位置不同，直推式举升机构可分为前置和后置（也称中置）两种。前置式油缸支在车厢前部’油缸的举升力较小，油缸行程较大，一般用于重型自卸汽车上，油缸则通常采用多级伸缩油缸，后置式油缸支在车厢中部，油缸行程较小，油缸的举升力较大多采用双缸双柱式油缸。在相同举升载荷条件下，前置式需要的举升力较小，举升时车厢横向刚度大，但油缸活塞的工作行程长；后置式的情况则与前置式的相反。

2.3.2最大举升角的确定

确定车厢最大举升角的依据是倾卸货物的安息角。常见货物的安息角如表1所列。

2.4 取力器

除了少量专用汽车的工作装置因考虑工作可靠相符殊的要求而配备专门动力驱动外（例如部分冷藏汽车的机械制冷系绱，绝大多数专用汽车上的专用设备都是以汽车底盘自身的发动机为动力源，经过取力器，用来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等，从而为自卸车、加油车、垃圾车、吸污车、散装水泥车等诸多专用汽车配套使用。因此，取力器设计、选用也是一个重要方面。

3 整车侧倾研究

近年来，随着重型自卸车的需求量越来越大，重型自卸车在举升过程中发生整车侧翻现象也越来越普遍。自卸车在不平路面上举升或左右悬架的刚度不一样以及偏载都会造成自卸车整车侧翻现象的发生。

3.1 不平路面上举升导致整车侧翻

当整车的重力作用线越过车轮的支撑点（接地点），车辆会发生侧翻，见图1。

由于侧翻是一种危险的失稳工况，因此，为了避免自卸车侧翻，依据侧滑先于侧翻的原理，计算侧翻稳定角：

式中：β为侧翻稳定角；B为轮距，mm；hg为整车重心高度，mm；φ为轮胎与路面间的横向附着系数。当自卸车在不平路面上举升时，如果货物的安息角偏大、车厢较长，就会造成自卸车在倾卸时，整车重心偏高，侧翻稳定角很小，自卸车非常容易发生侧翻。

3.2 悬架刚度差异导致整车侧翻

当自卸车车箱内货物左右装载不均，会使左右胎压产生变化，导致左右轮胎变形不同；长期偏载还会影响悬架的变形量，导致车架倾斜；还会使车箱产生轻微变形，见图所示。

最终当车箱举升到一定高度时，整车重心超过轮胎横向支点位置时，整车发生侧倾。

在上装设计时，如果没有考虑到上装配重均匀的要求（如把储油箱、备胎架设计在车架的同一侧），就会造成整车长期偏载，最终导致整车侧翻现象的发生。所以，在做方案设计时，为了避免这种现象的发生，一定要考虑整车配重均匀，特别是车箱上不要加装导致偏载的装置。

4 结语

自卸车的整车布置设计，不仅需要对自卸车的用途及其使用条件有充分的了解，确定货箱的尺寸，还需要从轴荷分配、整车稳定性等多方面考虑整车布置。只有认真做好整车布置的每一步工作，最终才能获得一个最优的整车布置方案，为后续的设计工作铺平道路，设计出优秀的自卸车产品。

参考文献

[1]徐达，蒋崇贤.专用汽车结构与设计[M].北京：北京理工大学出版社，