半掛車設(shè)計計算書

1、概述 半掛車，具有機動靈活、倒車方便和適應(yīng)性好的特點，這種車可以提高裝載量，降 低 運輸成本，提高運輸效率。由于裝載量的不同要求，對于車架的承受載荷也有不同，該 半 掛車的軸距較大，因而對車架的強度與剛度的要求也較高。對車架的強度與剛度進行了 分 析計算。 ,所設(shè)計車架 半掛車參數(shù)表 序號 項目 參數(shù) 半掛車長 總寬 總高（空載） 半掛車 軸距 牽引銷中心至1軸距離 1軸至II軸距離 II軸至III軸距離 輪距 1軸 II軸 III軸 前懸 /n I-7 |/ 丄 + ”一 FA 亠Of 后懸 半掛車一軸中心至支腿中心距離 2 貨箱欄 板 內(nèi)尺寸 參數(shù) 貨箱欄板內(nèi)尺寸 （mm） 長(mm) 寬

2、（mm） 高（mm） 本車架采用采平板式，為了具有足夠的強度和剛度 材料選用Q235鋼板，采 用焊接式結(jié)構(gòu)。 總體布置 圖1車架總體布置圖 縱梁 縱梁是車架的主要承載部件，在半掛車行駛中受彎曲應(yīng)力。為了滿足半掛車公路運 輸、 道路條件差等使用性能的要求，縱梁采用具有很好抗彎性能的箱形結(jié)構(gòu)，縱梁斷面如圖 2 所示。上翼板是一塊覆蓋整個車架的大板，圖中只截取一部分。 圖2縱梁截面示意圖 為了保證縱梁具有足夠的強度，在牽引銷座近增加了加強板；為減小局部應(yīng)力集 中， 在一些拐角處采用圓弧過渡。在輪軸座附近也增加了加強板（圖1中輪軸座 附近）。由于半掛 車較寬，為防止中間局部變形過大，車架的中間增加了倒

3、T形的縱梁加強板。 3部分加強板示意圖 橫梁 橫梁是車架中用來連接左右縱梁，構(gòu)成車架的主要構(gòu)件。橫梁本身的抗扭性能及其 分 布直接影響著縱梁的內(nèi)應(yīng)力大小及其分布。本車架的19根橫梁，主要結(jié)構(gòu)形狀為槽 形。 縱梁和橫梁的連接 車架結(jié)構(gòu)的整體剛度，除和縱梁、橫梁自身的剛度有關(guān)外，還直接受節(jié)點連接剛度的影 響， 節(jié)點的剛度越大，車架的整體剛度也越大。因此，正確選擇和合理設(shè)計橫梁和縱梁的節(jié) 點 結(jié)構(gòu)，是車架設(shè)計的重要問題，下面介紹幾種節(jié)點結(jié)構(gòu)。 一、橫梁和縱梁上下翼緣連接(見圖4 ( a)這種結(jié)構(gòu)有利于提高車架的 扭轉(zhuǎn)剛度， 但在受扭嚴(yán)重的情況下，易產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)，因而在縱梁翼緣處會出現(xiàn)較大內(nèi)應(yīng)力。 該

4、結(jié) 構(gòu)形式一般用在半掛車鵝勁區(qū)、支承裝置處和后懸架支承處。 產(chǎn) ZZ71 廠 CZ2 - (b) 圖4半掛車縱梁和橫梁的連接 二、橫梁和縱梁的腹板連接(見圖4 ( b)這種結(jié)構(gòu)剛度較差，允許縱梁截面產(chǎn)生 自由翹 三、橫梁與縱梁上翼緣和腹板連接(見圖4 的特點， 故應(yīng)用較多。 四、橫梁貫穿縱梁腹板連接(見圖4 (d)這 種結(jié)構(gòu)稱為貫穿連接結(jié)構(gòu)，是目前國內(nèi)外廣泛采 用的半掛車車架結(jié)構(gòu)。它在貫穿出只焊接橫梁腹 板，其上下翼板不焊接，并在穿孔之間留有間隙。 (c)這種結(jié)構(gòu)兼有以上兩種結(jié)構(gòu) 微量位移，從而消除應(yīng)力集中現(xiàn)象。但車架整體 扭轉(zhuǎn)剛度較差，需要在靠近縱梁兩端處加橫梁來提高扭轉(zhuǎn)剛度。 I 腹板承載

5、能力大，并且在偏載較大時，能使車架各處所產(chǎn)生的應(yīng)力分布較均勻的特點。 強度計算 縱梁強度計算 車架縱梁及橫梁均采用Q235,屈服點o =235 Mpa,伸長率6 =26% ,密度 P X 103kg/m3o Q235A具有良好的塑性、韌性、焊接性能和冷沖壓性能，以及一定的強 度、良 好的冷彎性能。 軸荷分配 圖5車架均布載荷圖 如圖 5所示，車架承受縱向單位線長度均 勻載荷 L 牽引銷到中間車軸的距離（m） Lk中間車軸到車架尾部的距離（m） 篤W： Gk QaLa 6000 9- 84. 523 訶 N 13 FA牽引銷所受力（N）； 后軸中心處所受力（N）； 空載: qaLa (La 2L

6、k) 2L 4523 13(132 3. 46) 28. 14 13 21959 36. 84103N 146. 393 103N 30. 153 1 03N Fb qaLa Fa 4523 滿載 SaLa( La 2Lk) Gk G2L 400009. qa La8 3015313(13 23. 46) 2 8. 14 Fb qaLa Fa 30153 13 146393245. 596 103N在滿載時進行縱梁的強度校核 支反力計算： G=40000 X =392000N q mg/ 21（ I為縱梁總長，取一根縱梁計算） q 15628. 97N M A 0f2* 12 q*l12/2

7、q*( I2 13)72 0 f2 116265 N f1 G/2 f2 75815 N 剪力的計算： CA 段：fs(x) qax (0 x 1.4) AB 段：fs(x) f1 qax (1. 4 x 8. 23) BD 段：fs(x) qa(l x) (8. 23 x 13) 彎矩的計算： CA 段：M (x) qx2/2 (0 x 1. 4) AB 段：M (x) f 1 (x 1) qx2 /2 (1. 4x8. 23) BD 段：M (x) q(l x)2/2 (8. 23 x 13) A點的最大彎矩： Maqx 2 / 27. 814kNm； 2 x)2 B點的最大彎矩： 260

8、. 393kNm； Mbq (I (11, 11 I 2)段上，則有: dM (xi) o dx x T 詢?nèi)?9? qa M max qax2 /2 f 1 108. 071 KN mo 彎矩圖 d (x qaX?/2 f 1 (x o 4. 86 m ID 通過計算, qaX f 1 0 15678.97 4. 852 /2 75815(4. 86 1) 可以畫出車架縱梁的支反力、剪力、 6 r-u. uuu/o/om 6H 7 危險截面確定 由經(jīng)驗可知，縱梁的危險截面一般為變截面處 和最期bh -=U. UUU0400JZH1 OM 彎矩處6H通過結(jié)構(gòu)圖和計算可知距車架前端距離為 du

9、3 bh3 6H 鯛001323191 m3* 由此軻計算抗彎截面系數(shù)： 截面處的彎矩： 2 M fi (Lxl / 2 Mi=23439Nin M2=80718NmM3=108071 Nm 由彎曲 應(yīng)力公式所計算出的彎矩分別計算各截面彎曲 應(yīng)力 1= 2= 3= 剪切應(yīng)力： 0.6 1 2h為腹板截面面積。 FS一2h -nt 9 - 7 rrz in - pt -I- fz Hr 5 JJ - / JUK 9 f/ II - -I- T 1 = I 2= I 3= 由于縱梁同時承受剪力和彎矩，所以其應(yīng)力應(yīng)按下面公式計算: 許用應(yīng)力：8 nin2 式中：s材料屈服極限 ni 疲勞系數(shù)m二 取ni= n2動載系數(shù)門2二 取02= 所以可算出許用應(yīng)力為：CT = 由第四強度理論，分別校核各個截面的強度： 截面 1: 2 3 2 42. 862 3 29. 492 66. 68KPa 截面 2： cf 二W 0 截面 3： a 二W a 通過上述計算，縱梁強度符合要求。 4回轉(zhuǎn)半徑設(shè)計 該車距前1400,寬度2500,故回轉(zhuǎn)半徑R= ( 14002+12502) 1/2=1876mm 滿足掛車要求。 5間隙半徑設(shè)計 該車 r二6830-4200二2630mm 允許后懸為 L二(26 30-12502) ,/2=231 3mm 滿足牽引車要