方舱用通用载车设计

朱伟龙 李晓

摘要：载车是方舱运输时的载体，针对国军标记录的5种规格，44种不同尺寸的方舱的运输，文章研究通用载车一体化设计方法，并在一款二类越野底盘上加装得以实现，这种高度集成式的设计方法为其它载车集成提供范例。

关键词：通用；方舱；载车

1 引言

目前，随着时代的发展，各种不同规格、尺寸以及功能性的方舱被广泛使用，例如军品制造业中的设备方舱、工作方舱、指挥控制方舱等，此外，在民用方面也有很多应用，例如救护方舱、手术方舱、PCR实验室方舱等。随着各种规格、尺寸方舱的应用，对应的载车只适配同一种方舱，这在工作区域及其场所之间运转时带来了极大的不便，通用载车能够实现国军标上所有规格方舱的运输，对方舱的调动、转移提供便利。

本文的主要研究目的是针对目前国军标规定的5种规格、44种不同尺寸的方舱，研究如何提高集成度。并针对某款二类越野底盘加装集成平台设计，为通用载车集成提供范例。

2 通用载车总体布局

2.1 工作原理

利用在一块板上布置横向及纵向两种齿形与另一块板的配合，达到两块板之间前后左右四个自由度限死的方式，外加一组螺栓副将两块板上下自由度限死来锁定两块板之间的相对位移。

2.2 总体布局

通用载车主要由汽车底盘、车底板、车转锁装置、登车梯及其工具、备（附）件等组成。

3 行驶稳定性分析

载车利用蘑菇头（车转锁）将方舱可靠的固定在载车上，整车的行驶稳定性是必须考虑的一个重点。现对整车的行驶稳定性进行分析。

以底盘前桥中心线与整车纵向中心线的交点在地面上的投影为坐标原点，汽车前进反方向为+X，汽车左侧为+Y（不予考虑），汽车高度为+Z，计算各方舱吊装后质心分布。

3.1 质量计算

载车及各不同尺寸方舱参数见表1（整合后尺寸）。

表1 载车及各不同尺寸方舱参数

序号	部件名称规格	Gn（kg）	Xn（mm）	Zn（mm）	质心Xn（mm）	质心 Zn（mm）	前桥载荷 （%）	后桥载荷 （%）
1	SX2153BD底盘	9250	-3140	900
2	车底板等	1450	-2792	1260	935	1244	0.31	0.69
3	1968×2438×2100	2500	-5550	2000	-3330	1244	0.34	0.66
4	2540×2400×2000	2500	-4798	2000	-3185	1244	0.33	0.67
5	2991×2438×2100	3000	-4573	2000	-3195	1244	0.35	0.65
6	3500×2200×2100	3000	-4318	2000	-3138	1244	0.29	0.71
7	4000×2240×2100	4000	-5568	2000	-3421	1244	0.29	0.71
8	4000×2400×2100	4000	-5568	2000	-3421	1244	0.29	0.71
9	4000×2438×2100	4000	-5568	2000	-3421	1244	0.29	0.71
10	4000×2488×2100	4000	-5568	2000	-3421	1244	0.26	0.74
11	4012×2240×2100	4000	-5582	2000	-3575	1244	0.26	0.74
12	4012×2400×2100	4000	-5582	2000	-3575	1244	0.26	0.74
13	4012×2438×2100	4000	-5582	2000	-3575	1244	0.26	0.74
14	4012×2488×2100	4000	-5582	2000	-3575	1244	0.25	0.75
15	5000×2240×2100	6000	-5068	2000	-3632	1244	0.25	0.75
16	5000×2438×2100	6000	-5068	2000	-3632	1244	0.25	0.75
17	5000×2488×2100	6000	-5068	2000	-3632	1244	0.25	0.75
18	5000×2488×2100	6000	-5068	2000	-3632	1244	0.28	0.72
19	6000×2240×2100	6000	-4568	2000	-3448	1244	0.28	0.72
20	6000×2400×2100	6000	-4568	2000	-3448	1244	0.28	0.72
21	6000×2438×2100	6000	-4568	2000	-3448	1244	0.28	0.72
22	6000×2488×2100	6000	-4568	2000	-3448	1244	0.29	0.71
23	6058×2240×2100	6000	-4538	2000	-3437	1244	0.29	0.71
24	6058×2400×2100	6000	-4538	2000	-3437	1244	0.29	0.71
25	6058×2438×2100	6000	-4538	2000	-3437	1244	0.29	0.71
26	6058×2488×2100	6000	-4538	2000	-3437	1244	0.29	0.71

3.2 横向稳定性

当整车在横向坡度上受到侧向分力时，应使稳定力矩大于横向倾翻力矩。

横向坡度情况分析，可得出Gcosα·B/2≥Gsinα·H，由此可得出得出tanα≤B/2H=2058/2/1244≈0.82＞0.6，得出α=39.6°。横向稳定性满足要求。

3.3 纵向稳定性

当整车在纵向坡度上受到纵向分力时，应使稳定力矩大于纵向倾翻力矩。以质心Xn最小的情况分析，可得出G（L-L1）cosβ≥sinβ·H，由此可得出tanβ≤（L-L1）/H=（4800－3632）/1244≈0.93＞0.6，得出β=43°。因此纵向稳定性满足要求。

3.4爬坡度

由计算可得：整车在侧坡不超过α=39°时不会发生侧翻。整车纵向坡度在不超过β=43°时不会发生纵翻。

综上所述，最大情况方舱与载车总重16700kg超过越野底盘总质量10%。轴荷分配比满足机动车安全运输条件要求。整车横向稳定性和纵向稳定性满足要求。满足整车在侧坡为18°时能正常行驶和工作的要求。

4 设计分析

4.1 车底板设计

为适合方舱上装，需在底盘上加装车底板，车底板的安装应让开驾驶室后面的车辆附属设备，且保证车轮的跳动量；车底板上布置16块齿板，车转锁装置可以通过齿板的配合在车底板上移动以保证44种方舱的安装固定。方舱安装固定后，车底板后端的一对车转锁中心与车底板后端面距离为500mm。

车底板选用我厂通用的、系列的车底板结构形式，由两根副纵梁与横梁相连，形成车底板平台，提供蘑菇头接口以上装方舱。该种结构形式及结构尺寸，经多种车型的使用考核，由于整体性好，尺寸合理，强度刚度能满足越野使用要求。

4.2 重点技术及解决途径

4.2.1 安装固定方式

载车在设计时需考虑一个车底板如何能够实现44种方舱的固定，且滑橇高度分50mm及80mm两种，为此，车转锁装置的定位块必须做成可拆卸式。定位块安装后又不能在车底板平面内移动及跳动，所以，采用双面齿形结构限制其相对前后左右的移动。

齿板的节距为10mm，定位块可以在齿板上通过齿快速定位，两块板的上下自由度由车转锁固定。

车转锁装置中的手轮下面增加一个圆螺母，达到锁紧手轮的目的。

车底板上表面由于有44种不同规格的方舱，为快速定位，需给每个齿板定位对应安装方舱位置设置标牌，通过定位块标记对应标牌数字实现快速定位，标牌之一。

车底板上每块齿板附近均贴有该齿板的序号。

4.2.2 方舱规格整合

因所需满足方舱种类繁多，故将44种不同尺寸、规格方舱对应角件尺寸进行整合。整合机理为方舱角件与载车蘑菇头定位块之间存在间隙，利用该间隙对各接口尺寸整合。

宽度尺寸允许偏差为-11.5~11.5，长度尺寸允许偏差为-22~22，根据GJB6109-2007军用方舱通用规范中对尺寸的要求，CAF20~CAF60型号的方舱在宽度方向上的极限偏差为0~-5，长度方向上的极限偏差为0~-5。

按照整合机理得出公式：（A’+δ3+δ4）-（A+δ1）≤B+δ2；

其中A’----------整合后宽度名义尺寸；

A  ----------角件接口宽度名义尺寸；

B----------定位块与方舱角件配合处间隙；

δ1 ---------方舱制造误差；

δ2---------方舱角件制造误差；

δ3----------定位块在车底板上安装误差；

δ4----------定位块制造误差；

CAF40规格方舱角件长度有3797、3809两种尺寸，将两种长度整合为3803。CAF60规格方舱角件长度有5797、5855两种尺寸，两种尺寸差为58mm，差值较小，将两种长度方舱对应定位块安放在车底板上同一块齿板上。因齿距为10mm，故将5855尺寸整合为5857。角件在长度方向上与定位块之间的间隙为-22~+22，以上两种尺寸整合均完全小于该间隙。

5 结论

（1）本文介绍了通用载车集成设计，并在案例中的通用载车设计中得以实现。

（2）案例中涉及的集成车架满足5种规格、44种不同尺寸方舱的装载运输要求。