半掛車設(shè)計計算書

概述半掛車，具有機(jī)動靈活、倒車方便和適應(yīng)性好的特點(diǎn)，這種車可以提高裝載量，降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)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(qiáng)度與剛度的要求也較高。對車架的強(qiáng)度與剛度進(jìn)行了分析計算。,所設(shè)計車架半掛車參數(shù)表,所設(shè)計車架序號項(xiàng)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/二n1>.%(/-7—xi/丄+fa亠J丄innr~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（mm）高（mm）本車架采用采平板式，為了具有足夠的強(qiáng)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(yùn)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(qiáng)度，在牽引銷座近增加了加強(qiáng)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(qiáng)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T形的縱梁加強(qiáng)板。3部分加強(qiáng)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(diǎn)連接剛度的影響，節(jié)點(diǎn)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(diǎn)結(jié)構(gòu)，是車架設(shè)計的重要問題，下面介紹幾種節(jié)點(diǎn)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)■廠-(b)】產(chǎn)■廠-(b)】a)(c)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(diǎn)，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。?—(c))這種結(jié)構(gòu)兼有以上兩種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算縱梁強(qiáng)度計算車架縱梁及橫梁均采用Q235,屈服點(diǎn)［o1=235Mpa,伸長率5=26%,密度p=X103kg/m3oQ235A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(qiáng)度、良好的冷彎性能。軸荷分配如圖5所示，車架承受縱向單位線長度均勻載荷;」丨111i1丨」II11111丨丨|AFaLFbBLkL——牽引銷到中間車軸的距離（m）LaLk——中間車軸到車架尾部的距離（m）圖5車架均布載荷圖、有:GkQaLa60009-84.523訶N13FA——牽引銷所受力（N）；后軸中心處所受力（N）；空載:qaLa(La2Lk)2L452313(1323.qaLa(La2Lk)2LTOC\o"1-5"\h\z2884103N146.393103N30.15310132195936.84103N146.393103N30.153103NGkG2L400009.qaLa83015313(1323.46)28.14FbqaLaFa3015313146393245.596103N在滿載時進(jìn)行縱梁的強(qiáng)度校核支反力計算：G=40000X=392000Nqmg/21（I為縱梁總長，取一根縱梁計算）q15628.97NMA0f2*12q*l12/2q*(I213)72022x)2/260.393kNm；(11,11I2)段上,則有：d[qax2/2f1(x11)]onqaXtlUdX4.86m(x11)15678.974.852/275815(4.861)通過計算，可以畫出車架縱梁的支反力、剪力、f2116265Nf1G/2f275815N剪力的計算：TOC\o"1-5"\h\zCA段：fs(x)qax(0x<1.4)①AB段：fs(x)f1qax(1.4x8.23)②BD段：fs(x)qa(lx)(8.23<x13)③彎矩的計算：CA段：M(x)qx2/2(0x<1.4)①AB段：M(x)f1(x1)qx2/2(1.4x8.23)一一一②BD段：M(x)q(lx)2/2(8.23<x13)③A點(diǎn)的最大彎矩：Maqx2/27.814kNm；B點(diǎn)的最大彎矩：Mbq(ldM(xi)odxxT'詢?nèi)?9?qaMmaxqax2/2f1108.071KNmo彎矩圖

1|[j」「?「】1?】1UJ人?」C1~1Tri~~nn~fTT"~W~1~1LLB—唯XS-_——1?一廣一—-―J?1?5M6危險截面確定由經(jīng)驗(yàn)可知，縱梁的危險截面一般為變截面處和最期'bh--=U.UUU0400JZH1OM彎矩處6H通過結(jié)構(gòu)圖和計算可知距車架前端距離為r-u.uuu//o/om6Hdu3bhr-u.uuu//o/om6H6H鼬：b吊，,6涼竹:二電ooi323191m3，由此軻計算抗彎截面系數(shù)：截面處的彎矩：2Mfi(Lxl/2Mi=23439IWinM2=80718NmW=108071Nm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=亠乂J切6[

剪a料用切力材許剪應(yīng)77■、-X2h為腹板截面面積。T1=I2=I3=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:232(]許用應(yīng)力：[]8n,n2式中：s——材料屈服極限ni疲勞系數(shù)ni=取ni=n2―動載系數(shù)門2二~取n2=所以可算出許用應(yīng)力為：[a]=由第四強(qiáng)度理論，分別校核各個截面的強(qiáng)度：截面1：23242.862329.49266.68KPa[]截面2：a[a]截面3：o二W[o]通過上述計算，縱梁強(qiáng)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(2630-12502),/2=2313mm滿足牽