摘要
随着我国社会经济不断发展，城市和农村的消防问题也日益严峻。城市交通拥堵、城中村道路狭窄导致中大型消防车辆在特定时段、特定区域适用性不强，而小型消防车能很好地完成狭窄街道的救援任务。目前市场上的小型消防车仍处于小货车改造阶段，其内部工作空间布局较为杂乱，相关部件专用化程度低，严重影响消防人员的救援效率和车辆的操纵稳定性。针对上述问题，对小型消防车进行工作空间布局与部件优化及操纵稳定性评价显得尤为关键。为此，本文以一款小型消防车为基础，对其工作空间与部件进行了优化，并在此基础上评价车辆操纵稳定性。主要工作包括以下几个方面： （1）利用 Rhino 软件对经过遴选后的一款小型消防车进行三维建模。基于整车重心位置、干涉量、器材布局等原则，设计出三种不同的工作空间布局方案，使用层次分析法对工作空间布局进行评价，三种不同方案的总评分分别为278.045分，282.601分和308.745分，作为整车综合评价的基础。 （2）小型消防车水箱的体积与质量相对于整车占比均较大，水箱内介质无规律晃动对车辆操纵稳定性影响显著。首先建立消防水箱及十字防波板三维模型，借助正交试验的方法，利用有限元分析十字防波板结构参数对液体晃动时水箱的载荷转移量及晃动力的影响；然后采用二次多项式响应面法建立十字防波板结构参数与水箱的载荷转移量及晃动力之间的多目标代理模型，基于NSGA2遗传算法优选 Pareto最优解集并利用 COWA算子在 Pareto最优解集中决策出一组最优方案；最后考虑制造的实际情况最终确定防波板的几何结构参数，将优化前后的方案进行对比分析。结果表明水箱的载荷转移量与晃动力降幅分别为29.17%与10.90%，验证了优化方法的有效性，提升了车辆的操纵稳定性。 （3）从横向和纵向分析设计优化后的小型消防车的静态稳定性，结果符合国家标准《GJB 2225.6-1994》中的要求。通过 ADAMS/CAR 软件对优化后的小型消防车进行整车动态建模并试验验证，在不同车速下利用鱼钩工况与双移线工况对整车操纵稳定性进行评价，三种方案总评分分别为 960.456 分， 970.822分和963.234分。 （4）最终综合考虑工作空间布局评分与整车操纵稳定性评分，选出设计范围内的最优方案。本研究为小型消防车工作空间布局与部件的优化设计，以及操纵稳定性评价提供了理论参考。
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