淺析輕型工程自卸車的優(yōu)化設(shè)計
——以東風(fēng)工程自卸車為例

王 瓊 魏舜堯

(1.湖北工程學(xué)院經(jīng)濟管理學(xué)院，湖北 孝感 432000；2.東風(fēng)汽車股份有限公司工程車事業(yè)部，湖北 武漢 430056)

淺析輕型工程自卸車的優(yōu)化設(shè)計
——以東風(fēng)工程自卸車為例

王 瓊1魏舜堯2

(1.湖北工程學(xué)院經(jīng)濟管理學(xué)院，湖北 孝感 432000；2.東風(fēng)汽車股份有限公司工程車事業(yè)部，湖北 武漢 430056)

輕型工程自卸車是一種較農(nóng)用車、拖拉機更適合農(nóng)村、礦山的新型生產(chǎn)工具。為提高輕型工程自卸車的競爭力，以東風(fēng)工程自卸車為例，從產(chǎn)品策略、產(chǎn)品設(shè)計思路、產(chǎn)品系統(tǒng)等幾個方面闡述了如何對其進行優(yōu)化設(shè)計。

工程車自卸車；優(yōu)化；設(shè)計

0 引言

輕型工程自卸車是由農(nóng)用車、拖拉機等農(nóng)村生產(chǎn)資料演變而來的更適合農(nóng)村、礦山、工地的一種新型生產(chǎn)工具，其因低速重載、良好的爬坡性能及低廉的價格深得用戶青睞。

輕型工程自卸車價格低廉，且用戶群體具有特殊性，所以其屬于低端產(chǎn)品，利潤也較薄。而這些因素反過來又影響到輕型工程自卸車產(chǎn)品的研發(fā)、制造、銷售和服務(wù)，形成惡性循環(huán)。但是用戶群體對產(chǎn)品的需求和國家政策都在不斷發(fā)生變化，如果輕型工程自卸車產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家不積極應(yīng)變，那么其將面臨被市場淘汰的風(fēng)險。故要讓東風(fēng)工程自卸車不被市場淘汰，并逐漸提高自己的行業(yè)地位，必須走品質(zhì)之路，因此，優(yōu)化設(shè)計勢在必行。

1 產(chǎn)品策略的優(yōu)化

1.1 產(chǎn)品規(guī)劃的優(yōu)化

一直以來，“快速換型”是國內(nèi)輕型工程自卸車行業(yè)的一個顯著特點。這樣的需求變化往往在嗅覺靈敏的企業(yè)或者行業(yè)領(lǐng)頭羊的產(chǎn)品中首先體現(xiàn)出來，而其他企業(yè)往往采取跟隨的策略來搶占一部分剩余市場。這對跟隨者的研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)等環(huán)節(jié)是很大的考驗，如果他們只擁有弱勢資源，那么將疲于應(yīng)付，永遠也跟不上行業(yè)的潮流，所搶到的市場也有限。因此，要成為引領(lǐng)潮流的企業(yè)，應(yīng)優(yōu)化產(chǎn)品規(guī)劃，用約50%的產(chǎn)品研發(fā)資源做2年后的戰(zhàn)略性產(chǎn)品，另外50%的資源用來應(yīng)付當前潮流的變化，并進行適應(yīng)性的改進。

1.2 定價策略的優(yōu)化

雖然說利潤是企業(yè)生存的必要條件，但是對于國企來說，往往銷量指標顯得更加重要，當同級別產(chǎn)品價格相對競品來說沒有優(yōu)勢時，銷售部門通常都會放棄推進或被迫降價，這樣一來要不就是放棄銷售而浪費了產(chǎn)品的研發(fā)資源，要不就是通過降低品質(zhì)來降低成本。因此，定價策略應(yīng)該綜合考慮產(chǎn)品的綜合競爭力而不僅僅是“低價位”。

2 產(chǎn)品設(shè)計思路的優(yōu)化

2.1 產(chǎn)品設(shè)計的標準化

標準化設(shè)計是提高產(chǎn)品品質(zhì)和品牌形象的有效途徑。產(chǎn)品通過標準化統(tǒng)一設(shè)計的思路，可以體現(xiàn)自己獨有的布置特點。標準化設(shè)計還能夠直接使用一些成熟的模塊，既可靠又快捷，同時還可以提高設(shè)計效率，縮短研發(fā)周期。此外，標準化設(shè)計還會帶給用戶正規(guī)感和信任感，提高產(chǎn)品品牌形象。

標準化設(shè)計的一個重要概念就是模塊化。模塊化設(shè)計的表現(xiàn)是平臺相同，設(shè)計相同，規(guī)格不同但形式相同。模塊化的優(yōu)點是繼承了優(yōu)秀的設(shè)計思想而避免了隨意設(shè)計出現(xiàn)的各種問題。東風(fēng)力拓系列車型已經(jīng)逐漸體現(xiàn)模塊化概念，但是普及面還不夠。

2.2 產(chǎn)品的輕量化設(shè)計

產(chǎn)品的輕量化設(shè)計首先可用來提高產(chǎn)品的質(zhì)量利用系數(shù)，其次可降低空車的運行成本，提高燃油經(jīng)濟性，達到節(jié)能的目的。工程自卸車輕量化設(shè)計帶給用戶的另一個顯著效益來源于計重收費和按噸位計酬。

輕量化設(shè)計可以從如下幾個方面著手：

(1) 采用高強度材料來降低自重。高強度材料的使用不僅能夠降低自重，而且能夠提高載貨量，同時良好的耐磨性還能延長使用壽命，目前高強度材料車廂已在市場上使用，經(jīng)核材料成本并不比用普通材料高。

(2) 加大鋁合金的使用。鋁合金密度只有鋼材的1/3，同時又具有良好的機械性、抗沖擊性、防腐蝕性，目前在變速器、油箱、儲氣筒等零部件上都有使用。不過合成金屬材料的使用必然會帶來成本壓力，需要權(quán)衡。

(3) 提高設(shè)計精度。引入有限元分析方法，精確化設(shè)計零部件，通過有限元分析來對車架、副車架、車廂、三角臂及相關(guān)支座等零部件進行精確的設(shè)計，減少材料的使用，以實現(xiàn)輕量化。

2.3 產(chǎn)品的環(huán)?；O(shè)計

節(jié)能減排和環(huán)保化已經(jīng)成為必然趨勢。所以，一方面要為國家執(zhí)行國四排放標準做技術(shù)儲備，以備強制執(zhí)行時有車可賣；另一方面，也要逐步引入新型環(huán)保材料。

2.4 產(chǎn)品的安全和智能化設(shè)計

安全是汽車產(chǎn)品首先要考慮的問題，對于重載和超載嚴重的輕型工程自卸車而言，車輛的安全性顯得尤為重要。因此，自卸車除了要滿足國標GB7258—2012規(guī)定的安全運行條件之外，應(yīng)該更多地考慮其運行和舉升過程中易出現(xiàn)的安全隱患，從設(shè)計上杜絕隱患。這些安全性的保證有些方面是需要從設(shè)計上進行校核的，比如傾斜地面舉升安全性的校核、非標準規(guī)格的用戶需求的安全性校核。另外，設(shè)計安裝用于集團化用戶對車輛進行管理的GPS定位裝置等智能設(shè)備，可方便管理者隨時跟蹤車輛使用情況。

2.5 產(chǎn)品的舒適化設(shè)計

隨著用戶群體的年輕化，用戶對車輛的舒適度要求越來越高。除了對車輛的操作輕便性、方便性和乘坐舒適性、震動和噪聲等要求提高之外，對空調(diào)、娛樂設(shè)備(MP3、DVD)的要求也越來越高，這就需要做好技術(shù)儲備，以吸引用戶眼球。

3 產(chǎn)品系統(tǒng)的優(yōu)化

3.1 車架總成的優(yōu)化設(shè)計

車架的精確優(yōu)化設(shè)計不僅能夠降低成本，而且能夠提升車架的可靠性。車架設(shè)計的優(yōu)化可以從以下2個方面進行：

3.1.1 車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

優(yōu)化車架結(jié)構(gòu)的方法包括：以單層厚車架取代雙層車架來降低制造費用；通過變截面的設(shè)計來減輕車架重量，降低車身重心；通過排孔的設(shè)計來實現(xiàn)底盤各系統(tǒng)的模塊化以及車架扭曲熱量和應(yīng)力的釋放；采取合適的橫梁連接方式，避免因翼面鉚釘孔造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致車架開裂等。

3.1.2 車架剛度的優(yōu)化

剛度優(yōu)化包括彎曲強度的計算、扭轉(zhuǎn)強度的計算等。根據(jù)彎曲和扭轉(zhuǎn)工況的邊界條件，選取縱梁、橫梁的界面長、寬、高等尺寸作為參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，通過迭代收斂獲得最優(yōu)解。

3.2 上裝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

上裝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計包括以下幾個方面：

(1) 副車架、車箱、三角臂等零部件的有限元分析，以精細化設(shè)計實現(xiàn)輕量化。

(2) 舉升機構(gòu)的仿真優(yōu)化：可利用ADAMS軟件建立自卸車液壓舉升機構(gòu)的虛擬仿真模型，通過對液壓舉升機構(gòu)各鉸接點位置坐標的參數(shù)化處理及優(yōu)化分析，完成對機構(gòu)受力分析和關(guān)鍵鉸接點位置布置的優(yōu)化。

(3) 舉升機構(gòu)的運動模擬優(yōu)化：通過三維模型建立運動關(guān)系，利用三維設(shè)計軟件進行動態(tài)的舉升運動的模擬，避免運動干涉。

(4) 對底盤和上裝系統(tǒng)一體化設(shè)計的優(yōu)化：底盤上裝一體化設(shè)計不但有利于上裝系統(tǒng)布局、受力情況的優(yōu)化，而且能夠增加整車的整體感和美觀性。

(5) 降重心設(shè)計：自卸車的運行條件差，超載嚴重，因此整車的穩(wěn)定性尤為重要。提高整車穩(wěn)定性的重要手段就是降低整車和貨箱的重心，因此主、副梁的一體化將是今后自卸車的發(fā)展方向。

4 結(jié)語

隨著工程自卸車行業(yè)的快速發(fā)展，要跟隨行業(yè)步伐，甚至超越對手，就需要優(yōu)化的項目。但只要產(chǎn)品生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)都做到“不要因為小的缺陷而不改，不要因為小的優(yōu)化而不為”，東風(fēng)工程自卸車必將獲得較好的發(fā)展。

[1]周生保，程斐，趙靜一，等.基于ADAMS的輕型自卸車液壓舉升機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[J].機床與液壓，2011(24)

[2]張力，李厚挺，付龍古.自卸車輕量化、標準化、環(huán)保化之路[J].創(chuàng)新科技，2011(2)

[3]張忠清，張維強.基于Matlab自卸車舉升機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010(27)

[4]桑璟如.自卸車底盤設(shè)計特點分析[J].汽車科技，2012(3)

湖北省高等學(xué)校青年教師深入企業(yè)行動計劃項目，項目編號XD2014262

2014-05-12

王瓊(1978—)，女，湖北恩施人，在讀博士，講師，研究方向：金融管理、國際金融。

魏舜堯(1978—)，男，湖北恩施人，工程碩士，高級工程師，研究方向：汽車設(shè)計。