浅析轻型工程自卸车的优化设计——以东风工程自卸车为例

王 琼 魏舜尧

(1.湖北工程学院经济管理学院，湖北 孝感 432000；2.东风汽车股份有限公司工程车事业部，湖北 武汉 430056)

浅析轻型工程自卸车的优化设计
——以东风工程自卸车为例

王 琼1魏舜尧2

(1.湖北工程学院经济管理学院，湖北 孝感 432000；2.东风汽车股份有限公司工程车事业部，湖北 武汉 430056)

轻型工程自卸车是一种较农用车、拖拉机更适合农村、矿山的新型生产工具。为提高轻型工程自卸车的竞争力，以东风工程自卸车为例，从产品策略、产品设计思路、产品系统等几个方面阐述了如何对其进行优化设计。

工程车自卸车；优化；设计

0 引言

轻型工程自卸车是由农用车、拖拉机等农村生产资料演变而来的更适合农村、矿山、工地的一种新型生产工具，其因低速重载、良好的爬坡性能及低廉的价格深得用户青睐。

轻型工程自卸车价格低廉，且用户群体具有特殊性，所以其属于低端产品，利润也较薄。而这些因素反过来又影响到轻型工程自卸车产品的研发、制造、销售和服务，形成恶性循环。但是用户群体对产品的需求和国家政策都在不断发生变化，如果轻型工程自卸车产品的生产厂家不积极应变，那么其将面临被市场淘汰的风险。故要让东风工程自卸车不被市场淘汰，并逐渐提高自己的行业地位，必须走品质之路，因此，优化设计势在必行。

1 产品策略的优化

1.1 产品规划的优化

一直以来，“快速换型”是国内轻型工程自卸车行业的一个显著特点。这样的需求变化往往在嗅觉灵敏的企业或者行业领头羊的产品中首先体现出来，而其他企业往往采取跟随的策略来抢占一部分剩余市场。这对跟随者的研发、制造、销售、服务等环节是很大的考验，如果他们只拥有弱势资源，那么将疲于应付，永远也跟不上行业的潮流，所抢到的市场也有限。因此，要成为引领潮流的企业，应优化产品规划，用约50%的产品研发资源做2年后的战略性产品，另外50%的资源用来应付当前潮流的变化，并进行适应性的改进。

1.2 定价策略的优化

虽然说利润是企业生存的必要条件，但是对于国企来说，往往销量指标显得更加重要，当同级别产品价格相对竞品来说没有优势时，销售部门通常都会放弃推进或被迫降价，这样一来要不就是放弃销售而浪费了产品的研发资源，要不就是通过降低品质来降低成本。因此，定价策略应该综合考虑产品的综合竞争力而不仅仅是“低价位”。

2 产品设计思路的优化

2.1 产品设计的标准化

标准化设计是提高产品品质和品牌形象的有效途径。产品通过标准化统一设计的思路，可以体现自己独有的布置特点。标准化设计还能够直接使用一些成熟的模块，既可靠又快捷，同时还可以提高设计效率，缩短研发周期。此外，标准化设计还会带给用户正规感和信任感，提高产品品牌形象。

标准化设计的一个重要概念就是模块化。模块化设计的表现是平台相同，设计相同，规格不同但形式相同。模块化的优点是继承了优秀的设计思想而避免了随意设计出现的各种问题。东风力拓系列车型已经逐渐体现模块化概念，但是普及面还不够。

2.2 产品的轻量化设计

产品的轻量化设计首先可用来提高产品的质量利用系数，其次可降低空车的运行成本，提高燃油经济性，达到节能的目的。工程自卸车轻量化设计带给用户的另一个显著效益来源于计重收费和按吨位计酬。

轻量化设计可以从如下几个方面着手：

(1) 采用高强度材料来降低自重。高强度材料的使用不仅能够降低自重，而且能够提高载货量，同时良好的耐磨性还能延长使用寿命，目前高强度材料车厢已在市场上使用，经核材料成本并不比用普通材料高。

(2) 加大铝合金的使用。铝合金密度只有钢材的1/3，同时又具有良好的机械性、抗冲击性、防腐蚀性，目前在变速器、油箱、储气筒等零部件上都有使用。不过合成金属材料的使用必然会带来成本压力，需要权衡。

(3) 提高设计精度。引入有限元分析方法，精确化设计零部件，通过有限元分析来对车架、副车架、车厢、三角臂及相关支座等零部件进行精确的设计，减少材料的使用，以实现轻量化。

2.3 产品的环保化设计

节能减排和环保化已经成为必然趋势。所以，一方面要为国家执行国四排放标准做技术储备，以备强制执行时有车可卖；另一方面，也要逐步引入新型环保材料。

2.4 产品的安全和智能化设计

安全是汽车产品首先要考虑的问题，对于重载和超载严重的轻型工程自卸车而言，车辆的安全性显得尤为重要。因此，自卸车除了要满足国标GB7258—2012规定的安全运行条件之外，应该更多地考虑其运行和举升过程中易出现的安全隐患，从设计上杜绝隐患。这些安全性的保证有些方面是需要从设计上进行校核的，比如倾斜地面举升安全性的校核、非标准规格的用户需求的安全性校核。另外，设计安装用于集团化用户对车辆进行管理的GPS定位装置等智能设备，可方便管理者随时跟踪车辆使用情况。

2.5 产品的舒适化设计

随着用户群体的年轻化，用户对车辆的舒适度要求越来越高。除了对车辆的操作轻便性、方便性和乘坐舒适性、震动和噪声等要求提高之外，对空调、娱乐设备(MP3、DVD)的要求也越来越高，这就需要做好技术储备，以吸引用户眼球。

3 产品系统的优化

3.1 车架总成的优化设计

车架的精确优化设计不仅能够降低成本，而且能够提升车架的可靠性。车架设计的优化可以从以下2个方面进行：

3.1.1 车架结构的优化

优化车架结构的方法包括：以单层厚车架取代双层车架来降低制造费用；通过变截面的设计来减轻车架重量，降低车身重心；通过排孔的设计来实现底盘各系统的模块化以及车架扭曲热量和应力的释放；采取合适的横梁连接方式，避免因翼面铆钉孔造成应力集中，导致车架开裂等。

3.1.2 车架刚度的优化

刚度优化包括弯曲强度的计算、扭转强度的计算等。根据弯曲和扭转工况的边界条件，选取纵梁、横梁的界面长、宽、高等尺寸作为参数进行优化设计，通过迭代收敛获得最优解。

3.2 上装系统的优化设计

上装系统的优化设计包括以下几个方面：

(1) 副车架、车箱、三角臂等零部件的有限元分析，以精细化设计实现轻量化。

(2) 举升机构的仿真优化：可利用ADAMS软件建立自卸车液压举升机构的虚拟仿真模型，通过对液压举升机构各铰接点位置坐标的参数化处理及优化分析，完成对机构受力分析和关键铰接点位置布置的优化。

(3) 举升机构的运动模拟优化：通过三维模型建立运动关系，利用三维设计软件进行动态的举升运动的模拟，避免运动干涉。

(4) 对底盘和上装系统一体化设计的优化：底盘上装一体化设计不但有利于上装系统布局、受力情况的优化，而且能够增加整车的整体感和美观性。

(5) 降重心设计：自卸车的运行条件差，超载严重，因此整车的稳定性尤为重要。提高整车稳定性的重要手段就是降低整车和货箱的重心，因此主、副梁的一体化将是今后自卸车的发展方向。

4 结语

随着工程自卸车行业的快速发展，要跟随行业步伐，甚至超越对手，就需要优化的项目。但只要产品生产的每个环节都做到“不要因为小的缺陷而不改，不要因为小的优化而不为”，东风工程自卸车必将获得较好的发展。

[1]周生保，程斐，赵静一，等.基于ADAMS的轻型自卸车液压举升机构的优化设计[J].机床与液压，2011(24)

[2]张力，李厚挺，付龙古.自卸车轻量化、标准化、环保化之路[J].创新科技，2011(2)

[3]张忠清，张维强.基于Matlab自卸车举升机构优化设计[J].科学技术与工程，2010(27)

[4]桑璟如.自卸车底盘设计特点分析[J].汽车科技，2012(3)

湖北省高等学校青年教师深入企业行动计划项目，项目编号XD2014262

2014-05-12

王琼(1978—)，女，湖北恩施人，在读博士，讲师，研究方向：金融管理、国际金融。

魏舜尧(1978—)，男，湖北恩施人，工程硕士，高级工程师，研究方向：汽车设计。