自卸半挂车设计开发的要点

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摘 要 自卸半挂车在设计时一定要了解用户的需求，充分了解最大装载量、装载货物的类型、道路条件和使用环境等情况，做到细分市场，在结构设计阶段就要推行产品系列化设计以应对不同的需求。在设计时除了重点考虑前悬及轴荷、轴距及轮距、纵梁强度设计、承载面高度、牵引车与半挂车相接合后半挂车的前后高度差等关键因素外；还应考虑以下几个方面的问题：产品型号的编制、轻量化设计、产品设计的系列化，只有综合考虑以上问题，进行合理的规划，才能设计出让用户满意的产品。

关键词 自卸半挂车；产品型号编制；轻量化设计；系列化设计

中图分类号U469 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）102-0000-00

0 引言

自卸半挂车是一种将自卸功能和普通货运半挂车相结合的专用车产品。由于它承载货物的车厢能自动倾翻一定角度卸货，所以具有节省卸料时间和劳动力，缩短运输周期，提高生产效率，降低运输成本等诸多的使用优势，是一种常用的运输专用半挂车。

在中、长途的煤炭、砂石、矿石的公路运输中得到了广泛的运用。在互联网上输入“自卸半挂车”用谷歌进行搜索后，可以获得约 6，910，000 条结果，这充分说明自卸半挂车的运用已经非常的广泛。

自卸半挂车由于在专用车中技术含量较低，所以一些生产厂家“照葫芦画瓢”，一味的仿制，但并不明白其设计的真正目的，这样制造出的产品大多雷同，缺乏特点，难以满足差异化的市场需求；有的自卸半挂车设计的过于 “粗大笨重”，费油费车，严重浪费资源；有的产品缺乏针对性的设计，极易产生质量问题，这既会给用户带来一定的经济损失，增加用户的使用成本；也会给生产厂家造成大量的售后服务，甚至引起经济纠纷。

鉴于以上情况，笔者总结设计经验，认为自卸半挂车在设计时一定要了解用户的需求，例如：最大装载量、装载货物的类型、道路条件和使用环境等情况，做到细分市场，在结构设计阶段就要推行产品系列化设计以应对不同的需求。

在设计时除了重点考虑前悬及轴荷、轴距及轮距、纵梁强度设计、承载面高度、牵引车与半挂车相接合后半挂车的前后高度差等关键因素外；还应考虑以下几个方面的问题：产品型号的编制、轻量化设计、系列化设计，只有综合考虑以上问题，进行合理的规划，才能设计出让用户满意的产品。

1产品型号编制

车辆产品设计中，确定产品名称和编制符合规范的产品型号是一项不可缺少的工作。通过中国汽车网的查询，截至第251批公告，国内及合资企业生产的自卸半挂车，共计150多品牌、近千种型号，从中可以发现虽然是同一名称的产品，但是它们的产品型号却是五花八门，各不相同。这给产品的比较和对比带来了很大的疑惑和误解。

产生这一现象的主要原因是现行的GB/T17350—2009《专用汽车和专用挂车术语，代号和编制方法》中，并没有对自卸半挂车的定义和代号编制方法给予明确的规定。

由于缺少国家和行业标准的明确规定，各企业编制的产品型号型式上各不相同。在可查寻的资料中，绝大多数企业编制的产品型号中都有结构特征代号，而且多数企业结构特征代号选用了“Z”，少数企业使用的是“T”，个别企业采用的是“X”。

这种同一种名称的产品，不同型号的混乱情况给企业之间的技术交流、公告的申报等都带来了一定的障碍。为了方便交流，便于销售时用户识别和区分对比车辆产品，建议设计人员在设计确定产品型号时，参照GB/T17350—2009《专用汽车和专用挂车术语，代号和编制方法》标准中第6条“专用汽车和专用挂车代号编制方法”的规定，在产品型号中给予类似专用车的特征代号。

可以将特征代号中的结构特征代号定为“Z”，将用途特征代号定为“自卸”的汉语拼音“ZX”，便于行业的技术交流。例如：可以将总质量40吨的三轴自卸半挂车的产品型号编成“***9400ZZX”。

2 轻量化设计

在国家倡导“节能减排”的政策引导下，车辆的轻量化已成为各专用车厂重点关注的问题。随着国内用户运营理念的逐渐成熟，用户的购车意向由以前的“超载型”转为“轻量化”。很明显，当车辆运载的总质量上限确定后，车辆的自重越小，车辆的有效装载质量也就越大，用户的使用成本也就越低。

因此自卸半挂车轻量化设计将成为今后自卸半挂车设计师们研究的方向。实现轻量化可以从以下几方面着重考虑。

2.1 采用新材料

高强度钢板可以制造自卸半挂车车架、车厢、悬架等，根据参数对比，在承载能力相同的情况下，应用高强度钢板的车辆重量可以减轻25%～30%，平均可以减轻28%。

比如，在受力情况相同的情况下，平常使用的10mm/Q235普通钢板如果换成高强度钢板，则只需要7mm厚的材料即可，此时的重量将减少30%。拿13m的半挂车来说，重量约可降低28%左右，如果结构设计得更科学更合理，自重还可以更轻。

2.2 车架的优化设计

随着计算机辅助设计软件的飞速发展，在大多数结构设计中广泛采用了CAE辅助分析。

采用CAE辅助分析对车架等重点受力点进行优化设计，既可在设计初期，保证结构的合理化和轻量化，又有利于提高产品的质量和缩短新车投产周期。

在自卸半挂车设计工作的计算验证中，有很多软件可以利用，如：ABAQS、ANSYS、ALGOR等，利用这些软件进行CAE辅助分析，可以充分的优化设计结构，提高车辆的使用性能。

2.3 选用轻量化的零部件

半挂车板簧通常为等截面钢板板簧，为减轻半挂车的悬架重量，提高半挂车的行驶平顺性，国内已有生产企业开始使用少片变截面钢板弹簧。

全钢丝载重汽车子午线无内胎的轮胎（简称真空胎），在国外已大量采用，国内由于价格高的原因，推广应用的速度较缓慢。真空胎除了具有安全性好、节油等独特优势外，最重要的是真空胎重量轻。

此外，选用密封性好、重量轻、高强度的塑料工具箱取代钢板焊接的工具箱，车轮（钢圈）由钢制改用锻造铝合金材料，挡泥板材料用软质纤维布和塑料搭配等同样能够有效降低车辆自重。

3 系列化设计

产品系列化设计的目的，是为了简化产品品种和规格，尽可能满足多方面的需要。产品系列化，便于增加品种，扩大产量，降低成本。

自卸半挂车适用于煤炭、矿石、建筑物料等散装零散货物的运输，应用范围比较广泛，企业为了细分用户市场，应该对自卸半挂车进行系列化的设计，满足不同用户的需求。同时，产品的系列化也是产品设计开发的一项重要内容，系列化考虑的充分会有利于企业产品在生命周期内的良好发展，对缩短产品的开发设计时间，加快产品的升级改进起到事半功倍的作用。在自卸半挂车进行系列化设计时，可以从以下几个方面加以考虑。

3.1 技术参数系列化

产品技术参数系列化是产品系列化的首先环节，也是编制系列型谱，进行系列设计的基础。自卸半挂车的技术参数系列化有利于在设计过程中零部件的通用化设计，能最大限度地节约设计力量。自卸半挂车的各项技术参数在系列化设计时，首先要满足现行的各项国家法规要求，例如工信部、发改委、公安部关于车辆产品公告申报和审核的要求。其次，要认真掌握相关标准的要求，例如GB1589、GB6420等标准中对车辆主要技术参数的规定。

另外还可以借鉴汽车产品“3C”认证中对车型单元划分的规定。这些都是自卸半挂车进行技术参数系列化设计应考虑的因素，在此基础上通过分析、汇总尽量使技术参数符合优先数系列。

3.2 结构设计系列化

自卸半挂车按举升卸货方式可分为多缸侧卸式、双缸中顶后卸式、单缸前顶后卸式、双侧自流自卸等多种形式。对于砂石、煤炭等散货运输的用户，还可以根据需要选装栏板自动锁紧机构和尾部自救系统。

这些不同的举升型式为结构设计的系列化提供了依据，可以根据举升型式将自卸半挂车的品种进行系列化的细分，这样有利于开发设计出针对不同市场的细分车型，便于用户的选型和市场推广。

另外，通过认真的市场调研，全面的了解车辆的使用环境，用户的专用要求，包括行驶的路况、不同地域用户的习惯等，有针对性的设计不同的车辆结构。通过设计结构的系列化提高产品部件的通用性，使设计向着模块化的方向发展。

3.3 配件选型系列化

在配件选型的过程中，一定要结合企业的自身情况。可立足现有的外购件、外协件的配套体系，将所有的外购件、外协件根据已确定的系列化的技术参数和设计结构，对应的把外购件、外协件按功能进行系列化，例如：可以将举升油缸、钢板弹簧、车桥等按举升和承重能力的大小进行梯次分级，对应满足不同技术参数和设计结构的需要。在配件选型的过程中要避免品种过多、过杂，以免增加库存管理和生产现场管理的难度。

如果某种配件不同型号之间的价格差异不大，对整车材料成本的影响相对较小，在满足整个车型系列需求的情况下，就可以选取其中的一种即可，例如：举升油缸按油缸直径可分为130、140、150等几个等级，但价格差距如果只有几十元，就可以采用150一种用于整个系列的车型。这样就可以提高配件的通用性，在系列化的同时减少零件的种类，真正达到配件选型系列化的目的。

4 结论

单个车型的自卸半挂车设计是不全面的，难以满足目前市场多变的需求，在设计之初如果能对自卸半挂车的车型做一个整体的规划，使之成为系列，可以加速新产品的设计，便于开发新品种、提高产品质量，方便自卸半挂车的使用和维修，减少备品配件的储备量；同时，通过系列化的设计，可以合理简化自卸半挂车品种，扩大通用范围，增加生产批量，有利于提高自卸半挂车生产的专业化程度。缩短相应工艺装置的设计与制造的期限和费用。

参考文献

[1]GB/T 17350-2009 专用汽车和专用挂车术语代号和编制方法[S].