商用车牵引座连接底板轻量化设计

商用车牵引座连接底板轻量化设计

敬江

东风柳州汽车有限公司广西柳州市545000

摘要：随着GB1589的严格执行，轻量化日益成为用户关注的主题。为此轻量化主题的研究，在当下显得十分必要。作为将牵引座连接到牵引车的牵引座连接底板，其结构及性能，对车辆使用安全有着不容忽视的影响。本文将针对牵引座连接底板结构进行分析优化，实现牵引座连接底板的轻量化。

关键字：商用车；牵引座；牵引座连接底板；轻量化

1引言

作为连接半挂牵引车与挂车必不可少的组成部件，牵引座有着承受半挂车载荷和牵引半挂车的重要作用，同时，还经受挂接半挂车时的冲击，牵引车起步、制动、加速、减速、转向等运行工况，而对牵引座影响起着举足轻重作用的是半挂车垂直方向的下压载荷。牵引座连接底板作为牵引座与半挂牵引车连接的部件，其可靠性对整车性能有不可忽视的影响，随着CAE技术的发展，可以利用先进的CAE技术对牵引座连接底板进行材质和结构优化。

2牵引座连接底板结构

牵引座连接底板常用结构有波纹板、平板两种结构。波纹板高度一般为25mm、40mm，厚度为8mm到10mm不等的高强度钢板，重量在35kg左右；平板则多为厚度20mm的普通钢板，重量在100kg左右，由于安装面高出车架上平面50mm，售后反馈存在连接底板塌陷变形等问题，同时，平板重量比波纹板重量重65kg，不利于整车的轻量化。根据有关研究数据，汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升，为此对平板结构牵引座连接底板的研究分析，具有一定意义。

3牵引座受力分析

根据牵引座装置（牵引座、牵引座连接底板）与挂车的装配结构分析，牵引座装置承受着如下载荷：

1、半挂车装载到其最大设计总质量时，垂直施加在牵引座上的垂直载荷F（F=Ug=176.4kN），由牵引座连接底板承受；

2、半挂牵引车施加在水平方向的牵引阻力D，由牵引座底板连接螺栓承受。

CAE分析结果显示：平板变形量达到7~10mm，且安全系数小于2，不满足使用强度需求（售后变形问题印证了该问题）；设计方案变形量在2mm以下，安全系数大于2，满足设计使用要求，为此采用该设计方案进行实物验证。

6结论

通过后续的装车、试验验证，该结构牵引座底板强度、刚性较好，满足使用要求，解决了售后反馈的问题，同时牵引座连接底板重量由100kg降低到52kg，降低重量48kg，节约零件成本240元/台，为公司及用户创造了经济效益（每年可为用户节约1503元的油费支出，汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升，按平均值0.45升、柴油价格5.8元/升计算，每减少100公斤重量每百公里可节约油耗成本V1=每百公里降低油耗×柴油价格=2.61元，按每车每年行驶公里数120000公里计算，轻量化降重降低油耗为客户带来的经济效益V2=V1×每年行驶公里数/100×车辆降重=1503元）。

参考文献：

[1]濮良贵，纪名刚．机械设计[M]．北京：高等教育出版社．2006

[2]GB/T20069-2006道路车辆牵引座强度试验

[3]刘涛．汽车设计[M]．北京：北京大学出版社.2008

[4]傅永华．有限元分析基础[M]．武汉：武汉大学出版社.2003

[5]李楚琳．HyperWorks分析应用实例[M]．北京：机械工业出版社