汽車輕量化平衡懸架研究現(xiàn)狀及其整車設(shè)計(jì)方案闡述

張敏 尹崇進(jìn)

摘 要：本文在分析汽車輕量化平衡懸架研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，給出了整車主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算，重點(diǎn)分析了平衡懸架設(shè)計(jì)方案。本研究對(duì)促進(jìn)汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展提供一定的研究基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：汽車輕量化；平衡懸架；設(shè)計(jì)方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.041

1 平衡懸架現(xiàn)狀及發(fā)展

平衡懸架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、性能良好的特點(diǎn)，是雙后橋重卡自卸車和牽引車后懸架的傳統(tǒng)使用結(jié)構(gòu)。現(xiàn)如今平衡懸架在重型車輛和使用在苛刻路面的車輛上仍然具有突出的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在懸架產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化、性能提升、減重降本等核心問(wèn)題上也取得了很多進(jìn)步。

隨著平衡懸架技術(shù)的發(fā)展，平衡懸架已從單一的整體式鋼板彈簧懸架發(fā)展到分體斷開(kāi)式平衡懸架、擺臂式平衡懸架、空氣平衡懸架和橡膠平衡懸架等多種懸架結(jié)構(gòu)形式并存的狀態(tài)。國(guó)內(nèi)平衡懸架開(kāi)發(fā)在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，主流重卡企業(yè)和平衡懸架專業(yè)生產(chǎn)廠家也在進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)中不斷進(jìn)步，這對(duì)于我國(guó)重卡的發(fā)展提供了有力的支撐。

近年來(lái)，隨著政府治理超載的執(zhí)法越來(lái)越嚴(yán)，燃油價(jià)格的不斷上漲，市場(chǎng)對(duì)重卡輕量化的需求也愈加明顯。為此，一汽、東風(fēng)、重汽、歐曼等汽車廠家，在汽車的輕量化上開(kāi)展了深入的研究，并成功推出了一系列輕量化車輛以滿足市場(chǎng)需求。其中典型的輕量化代表車型有解放的J6、重汽的HOWO、福田歐曼6系、東風(fēng)的天龍系列等。平衡懸架是重型汽車的關(guān)鍵承載部分，同時(shí)其重量也約占底盤總重量的10%，是汽車輕量化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)對(duì)象之一。

2 整車主要參數(shù)確定

根據(jù)以上設(shè)計(jì)和法規(guī)要求，結(jié)合輕量化8x4自卸車開(kāi)發(fā)目標(biāo)及整體車型系列規(guī)劃和公告參數(shù)要求，確定車輛外廓尺寸，見(jiàn)圖1所示。汽車最大長(zhǎng)度9545mm，高度3500mm；寬度2514mm；前輪距2028mm，后輪距1862mm；一、二軸軸距L3=1800mm；二、三軸軸距L4=3000mm；三、四軸軸距L5=1400mm；前懸長(zhǎng)度L1=1325mm；后懸長(zhǎng)度L2=950mm；駕駛室長(zhǎng)度2150mm；貨箱尺寸：6800mm（長(zhǎng)）x2300mm（寬）x1200mm（高）。

整車性能參數(shù)主要包括：動(dòng)力性參數(shù)、燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、通過(guò)性幾何參數(shù)、操縱穩(wěn)定性參數(shù)、制動(dòng)性參數(shù)、舒適性參數(shù)。

動(dòng)力性參數(shù)主要包括了：車輛的最高行駛車速、加速時(shí)間、爬坡能力、比功率、比轉(zhuǎn)矩等；燃油經(jīng)濟(jì)性通常采用汽車在水平良好路面上，以經(jīng)濟(jì)車速行駛百公里所消耗的燃油量來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)；最小轉(zhuǎn)彎直徑是用來(lái)描述車輛轉(zhuǎn)向的機(jī)動(dòng)性，是對(duì)汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)；通過(guò)性幾何參數(shù)包括：接近角、離去角、最小離地間隙、縱向通過(guò)半徑等；操縱穩(wěn)定性的主要評(píng)價(jià)參數(shù)有車身側(cè)傾角、制動(dòng)前俯角、轉(zhuǎn)向特性參數(shù)等。

3 輕量化平衡懸架方案闡述

懸架系統(tǒng)是連接車架和車橋之間的彈性裝置，并傳遞一切的力和力矩。懸架系統(tǒng)的主要功能有：傳遞一切的力和力矩，并且緩沖不平路面引起的各種振動(dòng)和沖擊，以保證車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性；并確保車身與車橋之間有適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)幾何關(guān)系。構(gòu)成懸架的三部分主要由是：彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。部分懸架中還裝配有橫向穩(wěn)定桿、橡膠緩沖塊等。產(chǎn)品初步結(jié)構(gòu)及布置方案，如圖2所示。

平衡軸裝置總成采用分體式結(jié)構(gòu)，平衡軸與平衡軸支架采用鍛造一體的方式成型，支架直接與車架腹面連接，減少零部件數(shù)量，降低了總成重量，增加了平衡軸與車架間連接的可靠性，同時(shí)裝配工具的接近性和裝配效率得到提升。

采用板簧下掛式布置結(jié)構(gòu)，可減少板簧壓板的使用，同時(shí)采用該結(jié)構(gòu)騎馬螺栓主要承受壓力，就可采用兩騎馬布置方式，從而可優(yōu)化平衡軸殼，減輕重量。

4 結(jié)論

選用復(fù)合材料滑動(dòng)軸承，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)或長(zhǎng)周期維護(hù)，方便使用。同時(shí)滿足輕量化的設(shè)計(jì)要求，也實(shí)現(xiàn)了降本。并結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)思想對(duì)關(guān)聯(lián)部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括采用變截面少片簧結(jié)構(gòu)后鋼板彈簧，對(duì)車架及橫梁結(jié)構(gòu)及布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、采用分體式車架副板結(jié)構(gòu)等。

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作者簡(jiǎn)介：張敏（1979-），女，四川資陽(yáng)人，?？?，工程師，主要從事于汽車裝配維護(hù)工作。