专用运输半挂车车身结构的优化设计方法初探

摘 要：随着互联网技术的快速发展物流行业逐渐繁荣，我国半挂车的数量也在逐年递增，不断推进运输半挂车的优化设计也可以推动我国汽车工业的进步。随着社会的不断发展汽车车身结构也在不断的发展。全承载式车身能够快速扩散力流，使车身骨架结构达到平衡稳定状态，使汽车安全性能得到提高。基于此，本文通过对半挂车车身骨架结构进行分析，将“双层龙骨式”与“脊柱龙骨式”两种方案进行分析，为半挂车设计人员提供帮助与参考。

关键词：半挂车;全承载式;车身骨架;结构优化

1 引言

全承载式的运输半挂车车身结构已经被广泛应用。车身骨架是全承载式汽车的总和与零部件的载体，其与车辆抗疲劳性能与使用寿命息息相关。因此，在设计中要尽可能满足车辆总体布局，使其能够承受最大的载荷[1]。除此之外，车身骨架还要能够具备抗弯曲、抗扭转的能力，使车辆在复杂的工作环境中保持稳定的运行状态。随着社会经济的不断发展，社会对运营车辆的安全性能与轻量化要求也越来越高，因此，只有全承载式的半挂车车身结构才能满足此要求。不容忽视的是，在车身结构设计时，结构的使用功能与结构性能两方面相互制约，使设计人员在设计过程中遇到极大的挑战[2]。一部分设计师为了多装货物随意增加车厢高度，使车辆超高、超宽，这不仅违反国家法律，也大大降低了汽车的安全性能，因此，相关设计师要不断的进行创新，对专用运输半挂车车身结构进行探索与创新，为专用运输半挂车车身结构设计提供必要的参考。

2国内研究现状

我国的汽车工业起步较晚，对于汽车结构的自主设计与产品研发时间较短，且我国对于专用运输半挂车车身结构设计数据多借鉴国外经验[3]。我国汽车制造水平与国外先进汽车行业存在巨大差异。国内汽车工业直接引进国外先进技术实现生产，对进口车辆进行解剖、逆向仿制、改装、设计，而且通过高价引进国外先进的技术设备，在不断的借鉴经验过程中已初步具备自主研发能力，但对于车身结构的优化设计较为滞后，设计师设计理念的落后与实验数据的相对匮乏，严重制约了我国汽车生产企业的进一步发展与提高。近几年，我国许多部门对全承载式专用运输半挂车车身结构进行了一定的研究，希望能为我国汽车工业发展做出一定的贡献。

3 新型物流专用运输半挂车设计方案

3.1 双层龙骨式设计

专用运输半挂车车辆底架运输舱容量较大，因此，在设计时要满足车辆底价运输超容量充足，这就需要将车辆底价龙骨构设为箱形构造[4]。从结构力学来看，箱型构造找抗弯水平较低，因此，在设计时需要转化其受力状况。设计师在设计过程中需要将箱型构造的两旁安装斜撑构造，在箱型构造两侧安装斜撑构造之后车身结构的抗弯强度增加、刚度增加，而车身底架杆应力减少。在设计过程中如果想将车身结构扭转刚度大量增加，就需要在车辆底架纵梁处全部设计为箱型构造，安装斜撑构造，这就使得车辆龙骨纵梁空间被占用，使得车辆运输量降低。但在车身结构构造过程中要以车辆运输量作为基础，因此，双层龙骨式设计车身结构不能优先采用。

3.2 脊柱龙骨式设计

“脊柱龙骨式”的设计方式不仅可以使车身构造承载水平得到强化，而且可以使车身结构科学合理。该设计将运输半挂车支撑架与车辆底架龙骨的纵梁进行移动使之与车辆纵向中线位置重合，使车辆底架龙骨构造成为中间单纵梁形式，其后，再将其安装斜撑构造使运输仓从贯通式转变为分段式。这种设计方式不仅不影响产品的装卸，而且可以使车辆运输量得到保障。该结构类似于正三角形，其能够提高车身承荷力度与刚度。

3.3 两类设计方案比较

经过大量的实验与计算，与专用运输半挂车车身结构改造之前相比，“双层龙骨式”设计方案的车辆底架运输仓容量减小，而“脊柱龙骨式”设计方案的底架运输仓容量也降低，但两种设计方案相比，“脊柱龙骨式”設计方案的底架运输仓容量相对较高。专用运输半挂车车身结构改造要以车辆底架运输仓容量作为基础，因此，两种改造方案应选用“脊柱龙骨式”方案。

对于车身改造之前与改造之后骨架的抗弯性、抗扭性进行分析，得出如下结论：经过车身改造之后，车辆骨架构建的高应力数低于未改造之前;改造之后的高应力位置与改造之前的位置相同，但应力值减小;改造之后，车辆总体、局部构件的应力值都相应减小，对于弯扭工况的应力值更是减小较多，因此，通过应力分析，改造之后的车身结构总体应力能力得到增加，车辆应力均匀散布，应力分布更加科学有效;改造之后车辆的抗弯性、抗扭性等都得到相应提高。除此之外，物流专用运输半挂车的自身重量降低可以促进车身结构的优化。车身重量降低不仅可以节省材料，减少制造成本，而且可以减少车辆耗油力，提升车辆运输动力，使客户资金与时间投入降低。经研究，车辆承载力一定时，车型设计降低自身重量可以增强车身结构，提高车辆灵敏程度。

4 总结

采用“脊柱龙骨式”对专用运输半挂车车身结构进行设计不仅可以增强车身强度，使应力科学合理分布，而且可以使车辆降低自身重量，加强车身结构刚度。“脊柱龙骨式”设计方案对于物流专用运输半挂车的车身结构与设计方式都优于传统的设计方式，该设计方案可以被设计师采用，这样不仅可以提高专用运输半挂车的运输能力、运输容量，而且可以降低物流成本，实现物流行业的可持续发展。专用运输半挂车已经成为社会发展过程中必不可少的运输工具，其可以推动地方经济发展，实现物流行业的快速发展。

参考文献

[1]张之红. 新型物流专用运输半挂车车身结构的设计分析[J]. 科技风，2015（21）：55.

[2]王铁，王伟，申晋宪，等. 农业物流专用运输半挂车车身结构的优化设计[J]. 中国农机化学报，2013，34（1）：169-173，177.

[3]张敏，王伟. 新型物流专用运输半挂车车身结构的优化设计[J]. 专用汽车，2013（2）：85-88.

[4]王伟. 全承载式物流专用运输半挂车车身结构设计与优化[D]. 山西：太原理工大学，2012.

作者简介：

杨厚磊（出生年：1990年4月），性别：男，民族：汉，籍贯：皖·寿县，，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向 ：半挂车。