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設(shè)計(jì)(論文)題目：
某型半掛掛車(chē)總體設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師:
20 年 月
某型半掛掛車(chē)總體設(shè)計(jì)
摘要
半掛車(chē)不僅能滿(mǎn)足車(chē)輛運(yùn)輸?shù)囊话阋?，還能更好的適應(yīng)客貨運(yùn)輸服務(wù)的要求以及運(yùn)輸服務(wù)的多元化、個(gè)性化需求，能更有效的發(fā)揮汽車(chē)運(yùn)輸在整個(gè)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)中的作用，也能更好地滿(mǎn)足特定條件下貨物運(yùn)載的需要。
此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是集裝箱欄板半掛車(chē)，是載運(yùn)集裝箱的專(zhuān)用運(yùn)輸半掛車(chē)。從設(shè)計(jì)要求出發(fā)，闡述了半掛車(chē)行業(yè)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況，了解了半掛車(chē)的作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。以目前市場(chǎng)上已經(jīng)量產(chǎn)的集裝箱欄板半掛車(chē)主要參數(shù)為參考，對(duì)各種結(jié)構(gòu)的半掛車(chē)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，確定此次的半掛車(chē)結(jié)構(gòu)為平板式半掛車(chē)，同時(shí)，對(duì)半掛牽引車(chē)和半掛掛車(chē)的連接處的長(zhǎng)度和尺寸進(jìn)行了確定，對(duì)支承裝置的位置和支承質(zhì)量做出設(shè)計(jì)，并進(jìn)行車(chē)架的強(qiáng)度計(jì)算和校核。在半掛車(chē)的其他部件的選擇和設(shè)計(jì)方面，對(duì)懸架、車(chē)軸和制動(dòng)系統(tǒng)作了型號(hào)的選擇和相關(guān)參數(shù)的確定。
最后，對(duì)半掛車(chē)進(jìn)行了總布置設(shè)計(jì)，使用UG建立了對(duì)應(yīng)的三維模型。給出總布置圖，并對(duì)關(guān)鍵零件車(chē)架做必要的分析，完成了相應(yīng)的工程圖紙。
關(guān)鍵詞：掛車(chē)，總體設(shè)計(jì)，車(chē)架
The overall design of a type semi-trailer
Abstract
Semi-trailer can not only satisfy the general requirements of vehicle transportation,also can better adapt to the request of the passenger and cargo transportation services and transportation services,diversified and personalized demand can be more effective to bring into full play the function of auto transportation throughout the transportation structure,also can better meet the needs of the cargo under certain conditions.
The main content of this design is the container plate semi-trailer,which is a semi-trailer for carrying containers.Based on the design requirements,this paper expounds the development situation of the semi-trailer industry,and understands the function and structure of semi-trailer.To have mass production on the market at present the main parameters tailgate container semi-trailer for reference,the comparison on the advantages and disadvantages of the various structures of semi-trailer,determine the structure of plate type semi-trailer semi-trailer,at the same time,the half-and-half tractor trailers and the joint of semi trailer to determine the length and the size of,and supporting quality to make the design to the position of the supporting device,and the strength calculation and checking of the frame.In the selection and design of other parts of the semi-trailer,the selection of the suspension frame,axle and brake system were made and the relative parameters were determined.
In the end,the semi-trailer was designed and the corresponding 3d model was established using UG.This paper gives the general arrangement diagram and makes necessary analysis on the frame of the key parts,and completes the corresponding engineering drawing.
Key words:container,overall design,frame
目錄
1緒論 1
1.1概述 1
1.2半掛車(chē)運(yùn)輸優(yōu)勢(shì) 1
1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 1
1.3.1國(guó)內(nèi)半掛車(chē)行業(yè)分析 1
1.3.2國(guó)外半掛車(chē)的發(fā)展概況 2
1.4用戶(hù)市場(chǎng)與行業(yè)未來(lái) 3
1.4.1用戶(hù)分析 3
1.4.2行業(yè)未來(lái) 4
1.5半掛車(chē)的分類(lèi) 4
1.5.1按半掛車(chē)車(chē)軸數(shù)分類(lèi) 4
1.5.2按半掛車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi) 5
1.5.3按形式和用途分類(lèi) 5
1.6小結(jié) 5
2方案論證與設(shè)計(jì) 6
2.1半掛車(chē)的總體結(jié)構(gòu) 6
2.2半掛車(chē)和牽引車(chē)的連接 9
2.2.1半掛車(chē)的前回轉(zhuǎn)半徑與牽引車(chē)的間隙半徑 10
2.2.2半掛車(chē)的間隙半徑和牽引銷(xiāo)的后回轉(zhuǎn)半徑 10
2.2.3半掛車(chē)的牽引板離地高度 10
2.2.4半掛車(chē)相對(duì)牽引車(chē)的前俯角和后仰角 10
2.3半掛車(chē)的支承裝置 10
2.3.1支承裝置的要求 11
2.3.2支承裝置的分類(lèi) 11
2.3.3支承裝置的設(shè)計(jì) 11
2.4半掛車(chē)牽引聯(lián)接裝置 12
2.5半掛車(chē)的車(chē)架設(shè)計(jì) 13
2.5.1車(chē)架的載荷及許用應(yīng)力的確定 13
第 Ⅰ 頁(yè) 共 Ⅱ 頁(yè)
2.5.2車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
2.6 小結(jié) 22
3半掛車(chē)其他部件設(shè)計(jì) 23
3.1半掛車(chē)的懸架 23
3.2半掛車(chē)的車(chē)軸 24
3.3半掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng) 26
3.3.1制動(dòng)系統(tǒng)的要求 26
3.3.2制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 26
3.4 小結(jié) 28
總結(jié) 30
致謝 31
參考文獻(xiàn) 32
第 Ⅱ 頁(yè) 共 Ⅱ 頁(yè)
某型半掛掛車(chē)總體設(shè)計(jì)
1緒論
1.1概述
國(guó)標(biāo)中對(duì)于半掛車(chē)的定義為:由半掛牽引車(chē)牽引而且車(chē)軸置于車(chē)輛中心后面，拖車(chē)總重的很大一部分由牽引車(chē)承擔(dān)的掛車(chē)[1]。所以能得出下面的結(jié)論，被用來(lái)運(yùn)輸貨品的貨箱和底盤(pán)，前面用牽引座、牽引銷(xiāo)與牽引車(chē)連接，后面經(jīng)懸掛、軸和輪胎支撐在道路上，這就是所謂的半掛拖車(chē)，它和牽引車(chē)一起形成半掛車(chē)。
按照可用的定義，半
掛車(chē)具有牽引力，而全掛車(chē)無(wú)牽引座，這是兩種構(gòu)造最重要的不同點(diǎn)。普通情況下，說(shuō)起掛車(chē)一詞，就是指半掛車(chē)和全掛車(chē)。
半掛車(chē)是貨物運(yùn)載成長(zhǎng)過(guò)程下的產(chǎn)品，與一般車(chē)型對(duì)比來(lái)說(shuō)，有完全發(fā)揮運(yùn)載貨品的效率、減小運(yùn)載成本、減小中途損耗等優(yōu)點(diǎn)。只有半掛車(chē)這種專(zhuān)用車(chē)，才能滿(mǎn)足特定條件下的各種特定要求作業(yè)，才能更好的為迅速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)服務(wù)，更加有效的發(fā)揮汽車(chē)在運(yùn)輸中的重要作用。
1.2半掛車(chē)運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)
半掛車(chē)可以使貨物的運(yùn)載效率變大、減少貨物運(yùn)載途中成本、減少進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)作業(yè)時(shí)的損耗。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)，半掛車(chē)通常情況下，能降低施工費(fèi)用的20%-30%，縮短工時(shí)30%-35%，節(jié)約勞動(dòng)力約41%。軸荷相同的半掛車(chē)與一般的的載荷汽車(chē)對(duì)比，裝載質(zhì)量會(huì)成倍增加。半掛車(chē)擴(kuò)寬了汽車(chē)的適用范圍，提高了行業(yè)的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量。與此同時(shí)，半掛車(chē)的飛速發(fā)展將為國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系帶來(lái)數(shù)額巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)榘霋炱?chē)和半掛牽引車(chē)是采取牽引座和牽引銷(xiāo)的連接方法，因此收縮了半掛車(chē)總體長(zhǎng)度，提高了行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性和靈活性。降低風(fēng)的阻力喪失量和全掛車(chē)的牽引鉤和拖車(chē)鉤間的碰擊等問(wèn)題，牽引車(chē)承受半掛的一些負(fù)載，從而提高半掛車(chē)輪驅(qū)動(dòng)輪連接到牽引車(chē)的牽引重量，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率獲得充分發(fā)揮，半掛車(chē)是相對(duì)容易完成的運(yùn)載方式，用牽引車(chē)牽引多輛半掛車(chē)，運(yùn)載車(chē)列車(chē)到車(chē)站確定的部分，由其他牽引車(chē)?yán)揭サ牡胤?，該牽引?chē)就把其他的半掛車(chē)?yán)厝?，滾裝運(yùn)輸-將集裝箱聯(lián)同半掛汽車(chē)列車(chē)直接裝船和登岸，將公路和水上運(yùn)輸結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)代化的運(yùn)輸管理辦法，所以得到了非?；鹚俪砷L(zhǎng)。
1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況
1.3.1國(guó)內(nèi)半掛車(chē)行業(yè)分析
（1）我國(guó)半掛車(chē)的發(fā)展背景，從1998年以來(lái)，國(guó)家實(shí)施積極的財(cái)政政策、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶動(dòng)了半掛汽車(chē)列車(chē)行業(yè)的迅速發(fā)展。同時(shí)，路面條件的不斷改善和交通運(yùn)輸業(yè)的成長(zhǎng)為公路運(yùn)輸?shù)母咚倩⒁惑w化、專(zhuān)業(yè)化、集裝箱化發(fā)展創(chuàng)造了良好的客觀條件，同時(shí)為半掛掛車(chē)普遍應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)締造了前提。半掛車(chē)具有經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)，貨物運(yùn)輸會(huì)不斷向重型化和列車(chē)化的方向成長(zhǎng)。最近幾年以來(lái)，國(guó)家陸陸續(xù)續(xù)頒布實(shí)施了一系列得規(guī)定，也促使了半掛汽車(chē)列車(chē)的快速發(fā)展。
（2）我國(guó)半掛車(chē)所面臨的問(wèn)題：與海外同類(lèi)型企業(yè)對(duì)比來(lái)說(shuō)，我國(guó)半掛車(chē)還有著不少問(wèn)題，表示為，技術(shù)含量不高，產(chǎn)物附加值比較低，國(guó)產(chǎn)半掛車(chē)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、功能唯一、可靠性相對(duì)差、成本更高等不足。由于技術(shù)含量低，容易被模仿，大型企業(yè)可以出產(chǎn)，小企業(yè)也能夠制造，市場(chǎng)供應(yīng)過(guò)多，缺乏需求。這些成分使半掛車(chē)行業(yè)的平均利潤(rùn)率僅到達(dá)3.5%左右的程度。進(jìn)口類(lèi)似國(guó)外產(chǎn)品，因?yàn)楣δ芏鄻踊?，掛?chē)的可靠性比國(guó)內(nèi)高，加之車(chē)型品牌優(yōu)勢(shì)，價(jià)格一般是國(guó)產(chǎn)半掛車(chē)的兩倍，乃至更高。二是產(chǎn)品質(zhì)量不高，可靠性差，中國(guó)半掛車(chē)上裝的重要零部件總體技術(shù)水平不高，如液壓件、泵、閥等，還沒(méi)有到達(dá)高的技術(shù)程度，限制了高水平半掛車(chē)的研發(fā)和出產(chǎn)。進(jìn)口半掛車(chē)的平均非故障率可到達(dá)3年，而相同種類(lèi)的我國(guó)掛車(chē)在不到一年的時(shí)間內(nèi)，將會(huì)有松帶、漏油、控制故障，生銹和其他問(wèn)題，增加成本。由于以上給出的原因，很多購(gòu)買(mǎi)者寧愿多費(fèi)錢(qián)也買(mǎi)國(guó)外的半掛車(chē)，所以需求有一部分流向國(guó)外，使半掛車(chē)車(chē)市場(chǎng)供需失衡情況更加嚴(yán)重。第三是半掛車(chē)品種少，難以滿(mǎn)足各類(lèi)實(shí)際作業(yè)的需求，目前來(lái)說(shuō)，中國(guó)國(guó)內(nèi)總質(zhì)量30t，功率224kW以下的半掛牽引車(chē)底盤(pán)基本上來(lái)說(shuō)可以滿(mǎn)足市場(chǎng)供應(yīng)，可是，對(duì)于一些技術(shù)要求高，布局要求比較復(fù)雜，產(chǎn)量小的底盤(pán)，如224kW以上的半掛牽引車(chē)底盤(pán)，只有少量產(chǎn)品供應(yīng)，且質(zhì)量不高。第四是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)不合理，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)有散、亂、差的矛盾。此中，生產(chǎn)半掛車(chē)的企業(yè)較多，但都沒(méi)有形成大量出產(chǎn)，與美國(guó)和歐洲對(duì)比差距巨大。機(jī)械化水平低，手工作坊式的生產(chǎn)車(chē)間多，質(zhì)量不均勻；在生產(chǎn)工藝程度方面，因?yàn)闆](méi)有大范圍化的技術(shù)改變，國(guó)產(chǎn)和自制設(shè)備比例占總比例大，工人水平低，造成了半掛掛車(chē)的質(zhì)量和等級(jí)難以增加，限制半掛掛車(chē)的成長(zhǎng)。因?yàn)橘Y金不集中，反復(fù)建設(shè)，資本未能獲得很大程度的利用，廠家很難變?yōu)榉秶?、系列化、?biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化，也就很難建立廠家和其他廠家的競(jìng)爭(zhēng)上風(fēng)。
1.3.2國(guó)外半掛車(chē)的發(fā)展概況
（1）國(guó)外半掛車(chē)的現(xiàn)狀，美國(guó)和歐洲的一些發(fā)達(dá)地區(qū)是最早發(fā)展半掛車(chē)的，在日本和前蘇聯(lián)等進(jìn)行第二次世界大戰(zhàn)后，得到了進(jìn)一步的成長(zhǎng)。1970年末尾，汽車(chē)行業(yè)遇到了全世界范圍內(nèi)的衰敗和銷(xiāo)售停滯，與此同時(shí)，研究專(zhuān)用汽車(chē)方面成了各個(gè)國(guó)家解脫巨大經(jīng)濟(jì)困難的救命稻草。所以，在世界范圍內(nèi)，專(zhuān)用汽車(chē)迅速發(fā)展?，F(xiàn)在，美國(guó)和歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家中，專(zhuān)用汽車(chē)每年的產(chǎn)量已經(jīng)占到所產(chǎn)貨物運(yùn)載車(chē)總的80%之上，在人類(lèi)生產(chǎn)的所有范疇，專(zhuān)用車(chē)都普遍涉及。其品種已經(jīng)有6000多種。伴隨著各個(gè)國(guó)家總體實(shí)力的提升，交通條件的持續(xù)改善，道路運(yùn)輸?shù)目焖俪砷L(zhǎng)，全球?qū)?zhuān)用車(chē)的需要正在逐漸變大。
（2）國(guó)外半掛車(chē)的生產(chǎn)組織情況，主要有以下的四種，首先是主機(jī)廠，就是汽車(chē)集體，汽車(chē)公司或工廠下面的分公司或分廠出產(chǎn)半掛車(chē)，主營(yíng)本車(chē)廠所出產(chǎn)的汽車(chē)改裝而來(lái)的半掛車(chē)。第二是從底架廠購(gòu)置其他企業(yè)的底架，本身改裝出產(chǎn)半掛車(chē)。這些汽車(chē)廠在獲得訂單后，改裝產(chǎn)出半掛車(chē)。在各大企業(yè)之間的利益角逐中，各廠大批出產(chǎn)適用于半掛車(chē)的底架來(lái)謀求成長(zhǎng)。第三是用戶(hù)同時(shí)運(yùn)營(yíng)半掛車(chē)，有些運(yùn)輸公司購(gòu)買(mǎi)一些普通汽車(chē)底盤(pán)，然后自己改裝半掛車(chē)，但其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，數(shù)量也較少。第四是非汽車(chē)公司來(lái)進(jìn)行半掛車(chē)生產(chǎn)，例如某些從事飛機(jī)生產(chǎn)、船只、設(shè)備制造、鐵道車(chē)輛制造的公司也設(shè)分廠來(lái)進(jìn)行半掛車(chē)生產(chǎn)。
1.4用戶(hù)市場(chǎng)與行業(yè)未來(lái)
1.4.1用戶(hù)分析
貨物運(yùn)載行業(yè)能認(rèn)為是半掛車(chē)購(gòu)買(mǎi)的最主要的一部分，到現(xiàn)在為止，我國(guó)大型小型貨物運(yùn)載公司共擁有近三百萬(wàn)家，它們的組成形式按作用劃分，有下面兩類(lèi)：全能型貨物運(yùn)載企業(yè)（包括大型、流通資本豐富的貨物運(yùn)載企業(yè)）、部分作用型貨物運(yùn)載企業(yè)（如運(yùn)載公司、加工企業(yè)等）。按起源能分成，國(guó)有貨物運(yùn)載公司重組而來(lái)的供應(yīng)商、外國(guó)完美運(yùn)作的貨物運(yùn)載公司、在原有的流通和運(yùn)載部分轉(zhuǎn)化而來(lái)的公司、中外共同擁有的貨物運(yùn)載公司。
除了以上的貨物運(yùn)載公司，還存在許多成立時(shí)間短的非貨物運(yùn)載公司，行業(yè)中絕大一部分都是這些企業(yè)，同時(shí)，他們中間又有很大一部分在做空車(chē)運(yùn)載，為公司負(fù)擔(dān)貨物運(yùn)載等較小的部分。其余的被壟斷性的運(yùn)載企業(yè)所支配，負(fù)擔(dān)港口等的運(yùn)載，一直處于工作不均衡的狀態(tài)，這些用戶(hù)在選擇半掛車(chē)時(shí)，對(duì)運(yùn)載質(zhì)量、油耗量、是否可改裝等尤為在意，而他們是小型公司的主要需求群體，通常是這些用戶(hù)影響著小型企業(yè)生產(chǎn)的水平，假如你不遵照他們的愿望，用戶(hù)也許會(huì)購(gòu)入其他公司的半掛車(chē)。
部分作用型的公司，按通常意義上來(lái)說(shuō)，完全不能算作標(biāo)準(zhǔn)的貨物運(yùn)載公司，這些也可以劃分成兩類(lèi)，一類(lèi)擁有自己的半掛車(chē)，另一類(lèi)是在標(biāo)準(zhǔn)貨物運(yùn)載公司下的三四流運(yùn)載公司，本身的半掛車(chē)幾乎沒(méi)有，到現(xiàn)在為止，這樣的企業(yè)在我國(guó)大約有兩萬(wàn)家。第一類(lèi)公司的半掛車(chē)大多是不符合規(guī)范的。隨著我國(guó)半掛車(chē)法律規(guī)范的進(jìn)一步頒布，這些公司對(duì)于產(chǎn)品的需要必然會(huì)進(jìn)一步提升。第二類(lèi)公司，現(xiàn)在也處于快速的發(fā)展過(guò)程中，在不久的將來(lái)，這些公司一定會(huì)對(duì)半掛車(chē)需求巨大。
國(guó)有傳統(tǒng)的貨物運(yùn)載公司，大部分是國(guó)家出錢(qián)，他們處于行業(yè)中的壟斷地位，具有巨大的優(yōu)越性，讓我國(guó)其他企業(yè)望塵莫及，這就不可避免讓他們變成一家獨(dú)大的狀態(tài)，他們的需要是巨大的，通常是一次購(gòu)買(mǎi)很大一部分的產(chǎn)品。在企業(yè)的選擇方面，他們所關(guān)注的通常是企業(yè)的行業(yè)內(nèi)形象，來(lái)源，產(chǎn)品制造水平，而錢(qián)的多少不是主要的參考因素。企業(yè)的參與方式一般是競(jìng)標(biāo)，可因?yàn)閲?guó)企內(nèi)部存在的種種缺陷，在競(jìng)標(biāo)的過(guò)程中具有很多黑幕，導(dǎo)致過(guò)程并不公開(kāi)透明化，這已經(jīng)是半掛車(chē)行業(yè)公開(kāi)的秘密啦。
在購(gòu)買(mǎi)時(shí)間上，大多數(shù)公司，他們運(yùn)載機(jī)器的購(gòu)買(mǎi)都有一定的規(guī)律性，貨物運(yùn)載的集中點(diǎn)是在七八月份，這時(shí)也是半掛車(chē)購(gòu)買(mǎi)的旺季，以上這些公司，都會(huì)在這時(shí)候購(gòu)買(mǎi)一批數(shù)量不小的產(chǎn)品。
1.4.2行業(yè)未來(lái)
伴隨著半掛車(chē)行業(yè)相關(guān)法規(guī)的頒布，這種完全優(yōu)越于一般運(yùn)載車(chē)的運(yùn)載手段，在接下來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，必將迎來(lái)蓬勃的發(fā)展，我國(guó)各個(gè)車(chē)企都深知銷(xiāo)售對(duì)于自身的重要性，而貨物運(yùn)載就成為了是否能如魚(yú)得水的關(guān)鍵所在，各生產(chǎn)制造基地與銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn)之間的運(yùn)載效率就確定了是否可以在競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，更好的生存下去，火車(chē)和一般的卡車(chē)運(yùn)載都存在明顯的缺陷，所以，半掛車(chē)的巨大需求不可阻擋。
1.5半掛車(chē)的分類(lèi)
1.5.1按半掛車(chē)車(chē)軸數(shù)分類(lèi)
半拖車(chē)可分為單軸、雙軸、三軸和多軸四類(lèi)（圖1-1）。
圖1-1半掛車(chē)分類(lèi)
單軸的半掛掛車(chē)是其中最為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的半掛掛車(chē)。它的生產(chǎn)便利，與此同時(shí)，車(chē)胎磨損和汽油消費(fèi)量較小。隨著用戶(hù)要求的運(yùn)載重量增大，為不越過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載和貨物運(yùn)載總重，企業(yè)的一般方法是增添車(chē)軸數(shù)。
1.5.2按半掛車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)
根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)分，半掛掛車(chē)分成軸可升高的半掛車(chē)、車(chē)軸距離變化的半掛掛車(chē)、多牽引銷(xiāo)半掛車(chē)等。
車(chē)軸距離變化的半掛掛車(chē)是車(chē)輪之間的長(zhǎng)度對(duì)于車(chē)架來(lái)說(shuō)能改變的半掛掛車(chē)。軸可升高的半掛掛車(chē)，指的是在提起輪軸后更改了與地面的接觸環(huán)境，降低了行駛阻力，降低了車(chē)輪損耗量，可是，它的構(gòu)造復(fù)雜，其執(zhí)行部件為液壓或氣動(dòng)部分。
1.5.3按形式和用途分類(lèi)
半掛車(chē)的使用是非常廣泛的，根據(jù)形式和使用途徑來(lái)分，包括各專(zhuān)用車(chē)輛，基礎(chǔ)型是低平板半掛車(chē)和一般的欄板式半掛車(chē)。
1.6小結(jié)
本章具體闡述了半掛車(chē)的組成、種類(lèi)，與一般運(yùn)輸方式相比來(lái)說(shuō)的優(yōu)勢(shì)，行業(yè)內(nèi)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，以及對(duì)未來(lái)的展望。
2方案論證與設(shè)計(jì)
2.1半掛車(chē)的總體結(jié)構(gòu)
平板式半掛車(chē)：車(chē)輪之上,貨物平臺(tái)都是平直的，適合運(yùn)輸鋼材、木料和大型設(shè)備產(chǎn)品。
圖2.1 平板式半掛車(chē)
階梯式半掛車(chē)：車(chē)架呈現(xiàn)出階梯形，在鵝頸后面，是所需要的貨臺(tái)平面，最開(kāi)始生產(chǎn)的階梯式半掛車(chē)，它的鵝頸結(jié)構(gòu)是彎曲的結(jié)構(gòu)，在第二平面是鵝頸形。階梯式半掛車(chē)貨臺(tái)較低，由于該特點(diǎn)，適用于各類(lèi)尺寸較大的機(jī)器、鋼鐵等的運(yùn)載。
圖2.2 階梯式半掛車(chē)
凹梁式半掛車(chē)：它的貨臺(tái)平面，相對(duì)于其他種類(lèi)的半掛車(chē)來(lái)說(shuō)，具有最低的承載平面。在一般情況下，凹型貨臺(tái)平面離地高度根據(jù)所需要的特殊需求確定，由此可以得出，這類(lèi)型的半掛車(chē)適合運(yùn)輸比較高的貨物。
圖2.3是此次設(shè)計(jì)的半掛車(chē)。底盤(pán)前面的牽引銷(xiāo)1與牽引座連接，來(lái)牽引半掛掛車(chē)，在方向改變的時(shí)候，它也能實(shí)現(xiàn)牽引車(chē)和半掛掛車(chē)的方向變化。底盤(pán)2上的負(fù)載由牽引銷(xiāo)座1和懸掛系統(tǒng)5由一定比例給到半掛掛車(chē)車(chē)輪4上；當(dāng)拖車(chē)脫離時(shí)，半掛掛車(chē)前方的負(fù)載由支承部件3支承。半掛掛車(chē)和牽引車(chē)一樣，也具備駐車(chē)剎車(chē)器。
圖2.3 集裝箱半掛車(chē)
1—牽引銷(xiāo)；2—車(chē)架；3—支承裝置；4—車(chē)輪；5—懸掛系統(tǒng)；6—制動(dòng)系統(tǒng)
圖2.4 UG模型
在比較了直通式縱梁車(chē)架和鵝頸式車(chē)架的各項(xiàng)優(yōu)缺點(diǎn)后，我選擇的是直通式縱梁車(chē)架，它的縱截面為工字型，上翼是一條直線，下翼是一條發(fā)生折斷的線，肋板制作成三角狀，焊接后應(yīng)有具有可以滿(mǎn)足要求的強(qiáng)度。橫梁的話，我采納的是整根工字型材或槽鋼，在兩根縱梁之間，橫梁由縱梁腹板上的孔貫穿，縱梁和橫梁相接觸的地方不完全焊接，和縱梁的上、下翼板留有一定的空隙。這種被大多數(shù)企業(yè)廣泛采用的貫穿式車(chē)架既有可以滿(mǎn)足要求的強(qiáng)度，又可以讓車(chē)架有一定的承受扭轉(zhuǎn)變形的能力，正在慢慢地代替斷開(kāi)式橫梁?？蚣?，采用牽引銷(xiāo)總成、支承配置固定架、備用胎架和側(cè)梁等。底板一般采取鐵木構(gòu)造。
2.2半掛車(chē)和牽引車(chē)的連接
半掛車(chē)和牽引車(chē)的連接尺寸如圖2.5，表2-1所示，在圖中，H為牽引車(chē)牽引座沒(méi)有負(fù)載時(shí)接合面距離地面的高度。
圖2.5 半掛車(chē)與牽引車(chē)的連接尺寸
M(t)
L最大
Rf最大
Rr最大
H(mm)
H1（mm）
L1（mm）
≤4
800
1400
1310
1130~1160
1080~1110
550
＞4～6.5
900
1540
1470
1130~1187
1080~1137
550
＞6.5～8.5
1000
1600
1550
1187~1226
1137~1176
750
＞8.5～10
1000
1600
1667
1226~1315
1176~1265
750
＞10～17
1200
2000
1900
1250~1400
1200~1350
750
＞17
1600
2050
2200
不大于1400
不大于1350
750
表2-1半掛車(chē)連接互換尺寸表
2.2.1半掛車(chē)的前回轉(zhuǎn)半徑與牽引車(chē)的間隙半徑
半掛車(chē)的前回轉(zhuǎn)半徑Rf：牽引銷(xiāo)的中央和半掛掛車(chē)前面的最遠(yuǎn)點(diǎn)兩點(diǎn)的長(zhǎng)度。為達(dá)到半掛車(chē)和牽引車(chē)在行駛過(guò)程中中不發(fā)生干涉的目的，通常情況下，需要（Rf+Cf）-Rf≥150 mm。
2.2.2半掛車(chē)的間隙半徑和牽引銷(xiāo)的后回轉(zhuǎn)半徑
半掛掛車(chē)的間隙半徑Rr+Cr是指從牽引銷(xiāo)中央到鵝頸的長(zhǎng)度，或者是支承部件上的平面內(nèi)的距離最小的點(diǎn)。牽引車(chē)的后回轉(zhuǎn)半徑R是牽引中央的中心距，在牽引車(chē)底盤(pán)后面平直方向的最長(zhǎng)的長(zhǎng)度。通常情況下，要求（Rr+Cr）-R＞70 mm。
2.2.3半掛車(chē)的牽引板離地高度
牽引板的距離地面距離指半掛掛車(chē)在完全載運(yùn)貨物時(shí)的距離，其值必須和牽引車(chē)座板平面在完全載運(yùn)貨物時(shí)的距離地面的長(zhǎng)度相等。
2.2.4半掛車(chē)相對(duì)牽引車(chē)的前俯角和后仰角
前俯角和后仰角如圖2.6所示。
α— 前俯角
β— 后仰角
β
α
圖2.6 半掛車(chē)的前俯角和后仰角
一般情況下，α=7o～14o，當(dāng)路面情況較好時(shí)，取較小的值，當(dāng)路面情況較差時(shí)，取較大的值。β通過(guò)半掛車(chē)鵝頸處的長(zhǎng)度來(lái)給出，如果是一般貨物運(yùn)載，β=8o～10o左右，如果是越野的話，β=15o左右，此處β取8o。
2.3半掛車(chē)的支承裝置
所有半掛車(chē)都有一個(gè)支承部件，它裝配在半掛車(chē)的前面，扮演支撐半掛車(chē)的角色。并經(jīng)支承部件的手搖構(gòu)造來(lái)使半掛車(chē)的前面離地的距離得到改變，從而使得接掛和脫掛更加順暢。當(dāng)半掛車(chē)行駛在路面上的時(shí)候，支承結(jié)構(gòu)須要收起，以免影響行駛。
2.3.1支承裝置的要求
（1）脫掛時(shí)可以保證半掛車(chē)處于和地面平行的狀態(tài)，避免上下傾斜；
（2）脫掛和接掛時(shí)升降速度相對(duì)較快，可以輕巧的協(xié)調(diào)它的高度；
2.3.2支承裝置的分類(lèi)
（1）按照操作方式來(lái)分:可以分為聯(lián)動(dòng)支承和單動(dòng)支承.聯(lián)動(dòng)支承僅僅需要在單邊操作就能使支承部件達(dá)到共同的高度變化，而單動(dòng)支承就需要在兩側(cè)進(jìn)行各自操作。
（2）按照支承管截面形狀來(lái)分：可以分為圓管、方管、八角管支承等。
（3）按照齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)分：可以分為單級(jí)、雙級(jí)和三級(jí)齒輪傳動(dòng)等。
本次設(shè)計(jì)的半掛車(chē)采用基本式聯(lián)動(dòng)支承部件（如圖2.7所示）。
圖2.7 基本式聯(lián)動(dòng)支承部件
2.3.3支承裝置的設(shè)計(jì)
（1）支承裝置的位置
當(dāng)半掛車(chē)完全負(fù)載貨物時(shí)，支承部件必須確保支撐的負(fù)載小于或者等于半掛車(chē)的總重的百分之五十。
（2）支承裝置的高度和行程
支承桿的高度和行程指的是半掛車(chē)總設(shè)計(jì)得出的負(fù)載面的離地的距離，而且是支承部件不起作用時(shí)所需要的最少距離地面縫隙。
（3）支承質(zhì)量
支承重量需要基于半掛車(chē)的總重和支承部件的布置方位，來(lái)獲得支承部件的的負(fù)載重量。想到支撐時(shí)支承部件的不一致性、貨物運(yùn)載不平均性、路面不平和負(fù)載較大等因素，有必要將附加的載重因子=1.1～1.3乘入，即支承裝置的支承質(zhì)量。
半掛車(chē)支承部件行業(yè)規(guī)范中，推舉了支承部件的形式，能夠供設(shè)計(jì)時(shí)選擇。
以我國(guó)現(xiàn)在半掛車(chē)噸位規(guī)模的情況分析，僅僅需要選用第二種或第三種支承質(zhì)量的支承裝置，一般情況下能夠滿(mǎn)足使用要求。
半掛車(chē)載質(zhì)量10～15t，支承質(zhì)量為20t。
半掛車(chē)載質(zhì)量15～30t，支承質(zhì)量為24t。
半掛車(chē)載質(zhì)量30～60t，支承質(zhì)量為32t。
確定了支承部件的支承重量，就能針對(duì)支承部件內(nèi)的重要部位作穩(wěn)定性校核。
（4） 手柄力的大小和升降速度
我們需要確定操作支承部件需要給出手柄力的多少，中國(guó)ZBT 73001-87中規(guī)定，用手操作支承部件時(shí)，它的力必須小于等于196N。
手柄力F的計(jì)算公式如下：
F=（N）
式中：Mt為螺紋的舉升力矩；L為手柄臂長(zhǎng)，通常取300-400mm；i為齒輪傳動(dòng)總傳動(dòng)比。
2.4半掛車(chē)牽引聯(lián)接裝置
大部分的半掛車(chē)的連接，都為牽引座—牽引銷(xiāo)的組合。牽引銷(xiāo)裝配在牽引板前面，牽引座裝配在車(chē)架上，而且存在分離—連接和鎖緊構(gòu)造，來(lái)確保牽引座與牽引銷(xiāo)的連接或脫離工作穩(wěn)當(dāng)性高。
牽引銷(xiāo)的尺寸目前是標(biāo)準(zhǔn)化的，分成50號(hào)銷(xiāo)和90號(hào)銷(xiāo)；
直徑為50.8mm的50號(hào)銷(xiāo)應(yīng)用在總重≤50t的半掛車(chē)上，直徑為88.9mm的90號(hào)牽引銷(xiāo)則應(yīng)用在總重為50-100t的半掛車(chē)。
牽引銷(xiāo)在材料上大多數(shù)情況下選用中碳鉻、鎳鉻等合金鋼，通過(guò)調(diào)質(zhì)和接觸表面高頻淬火工藝處理，同時(shí)進(jìn)行探傷檢查。它的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和聯(lián)接方法分為A、B型，A型聯(lián)接方法就是在半掛車(chē)的牽引板上面焊上一個(gè)支撐板，牽引銷(xiāo)的上法蘭和支承板由螺釘聯(lián)接。B型聯(lián)接方法就是在牽引板上焊上一帶錐孔的支承座，牽引銷(xiāo)中間的錐體插入錐孔內(nèi)，同時(shí)用零件緊固，用銷(xiāo)鎖死。
牽引座可以分為座板、分開(kāi)-連接構(gòu)造和支座。按支座可否挪動(dòng)，牽引座可以分成固定型、舉升型和移動(dòng)型；它的分開(kāi)-連接構(gòu)造又可以分成夾板式和單鉤式。
第二種和第三種通常情況下指的是牽引座能舉升和向前和向后隨意挪動(dòng)，在與底盤(pán)對(duì)比的情況下。
單自由度牽引座被叫做一軸式，此構(gòu)造方式的長(zhǎng)處是當(dāng)半掛車(chē)在路面工作時(shí)，橫側(cè)可靠性較高，普通情況下用于尺寸較大的貨箱、貨物平臺(tái)、分散貨物等其他普通運(yùn)載的半掛車(chē)。
鉤式牽引座和夾板式牽引座是目前比較經(jīng)典的構(gòu)造。與此同時(shí)，牽引車(chē)與半掛車(chē)聯(lián)接、牽引、脫離鉤，經(jīng)牽引座夾緊裝置實(shí)現(xiàn)。
本次所設(shè)計(jì)的半掛掛車(chē)總重為35t，依據(jù)行業(yè)規(guī)范，我們所用的牽引銷(xiāo)型號(hào)是50號(hào)牽引銷(xiāo)，它的構(gòu)造各個(gè)長(zhǎng)度直徑如圖2.8所示，安裝在距車(chē)架最前端1200mm處。
圖2.8 50號(hào)牽引銷(xiāo)
2.5半掛車(chē)的車(chē)架設(shè)計(jì)
車(chē)架是此次設(shè)計(jì)半掛車(chē)的最重要的一部分，和各個(gè)主要總成都進(jìn)行著一定的連接，承受了復(fù)雜的三維力系。隨著我國(guó)高速公路的飛速發(fā)展，所要求的速度慢慢增加，所以需要設(shè)計(jì)的車(chē)架能夠具備一定的抗彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的能力。
2.5.1車(chē)架的載荷及許用應(yīng)力的確定
應(yīng)用材料力學(xué)中突變接受的一種簡(jiǎn)化受力的方法，我們僅僅思考當(dāng)半掛車(chē)車(chē)架承受靜力載荷時(shí)，它的彎曲強(qiáng)度和剛度。半掛車(chē)車(chē)架左右部分的縱梁我們簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，同時(shí)載荷相同，單個(gè)縱梁載荷均勻，所受載荷按均布載荷進(jìn)行處理，通過(guò)解析法進(jìn)行計(jì)算，我們可以做出半掛車(chē)車(chē)架的彎曲強(qiáng)度計(jì)算和剛度校核，然后先大概確定縱梁的截面大小。
2.5.2車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）縱梁
車(chē)架的縱梁構(gòu)造，依據(jù)用戶(hù)所給出的貨臺(tái)構(gòu)造的需求，對(duì)應(yīng)的有平板式、階梯式、凹梁式等。
縱梁斷面一般情況下是工字狀和槽形,為了避免縱梁的上翼緣和下翼緣因?yàn)樾巫兌?
分裂,通常依據(jù)受力的材料力學(xué)理論檢驗(yàn),它的作用力應(yīng)該小于等于許用彎曲作用力。
截面的翼緣最大寬度通常不超過(guò)16δ(δ為鋼板的厚度)，如果是載重量較大，我們通
常會(huì)使用工字形截面的縱梁。
半掛車(chē)縱梁的斷面高因?yàn)樨?fù)載貨物質(zhì)量的差別而體現(xiàn)出比較明顯的差別。例如：鵝
頸處半掛車(chē)縱梁截面相對(duì)高，平板結(jié)構(gòu)由于貨臺(tái)離地距離的制約，在剛度第一的要求
下，我們要盡量做小，來(lái)適應(yīng)不同種類(lèi)的貨物。
如果是階梯式或者凹梁式半掛車(chē)的話，它們的鵝頸處各個(gè)長(zhǎng)度由于沒(méi)有貨臺(tái)高的制
約，為了達(dá)到強(qiáng)度足夠大的目的，縱梁的鵝頸處高度尺寸應(yīng)該按情況增加。
縱梁主截面的最大高度，我們以下面的尺寸為依據(jù)：
載質(zhì)量15t，主截面高300mm左右；載質(zhì)量20～30t，主截面高350～450mm；載質(zhì)量40～50t，主截面高450～550mm。
半掛車(chē)底盤(pán)縱梁隨著斷面各個(gè)長(zhǎng)度的不一樣而改變，我們通常以強(qiáng)度和總布置為依據(jù)來(lái)決定。
半掛車(chē)出產(chǎn)到現(xiàn)在，各個(gè)企業(yè)為了使產(chǎn)品變型更加便利，確定了一些縱梁腹板、翼板尺寸標(biāo)準(zhǔn)，因此，我們能夠使用幾種不同規(guī)格的肋板和翼板的組合，來(lái)適應(yīng)各個(gè)載重量半掛車(chē)的需求。
此次半掛車(chē)縱梁的參數(shù)如下：
主截面高為500mm；腹板厚度8mm；上翼板尺寸140×16；下翼板尺寸140×16；變截面加強(qiáng)板尺寸110×8。
凹梁式
階梯式
平板式
圖2.9 縱梁種類(lèi)
（2）橫梁
橫梁是組成底盤(pán)的重要的一個(gè)部分，它把左右縱梁連接起來(lái)。橫梁自己的抗扭特性和在底盤(pán)上的具體布置情況對(duì)底盤(pán)的內(nèi)部作用力和底盤(pán)的強(qiáng)度有很大的作用，合適地給出橫梁的尺寸的總布置能夠確定底盤(pán)具備充足的受扭強(qiáng)度。
半掛車(chē)底盤(pán)的橫梁，分為沖壓工藝制作或向其他公司采納型材兩類(lèi)，沖壓工藝制作和后者相比，會(huì)輕到15%～20%。
通常使用的橫梁結(jié)構(gòu)如下：
（1）圓形有相對(duì)高的受扭強(qiáng)度，可由于縱梁斷面高，為了讓載荷可以從斷面?zhèn)鬟_(dá)給橫梁，一定要焊接一些肋板，所以，底盤(pán)的質(zhì)量變大、花費(fèi)因此高、所需要的制造技術(shù)繁雜。與此同時(shí)，如果受扭程度大時(shí)，肋板處內(nèi)部作用力大。所以圓形橫梁通常僅僅在底盤(pán)縱梁的兩頭使用，位置與下翼板比較接近，底盤(pán)整體的受扭強(qiáng)度變大。
（2）工字形負(fù)載傳遞與其他類(lèi)型相比較好，可由于縱梁和橫梁翼緣聯(lián)接，對(duì)受扭限制大，所以翼緣處發(fā)生的內(nèi)部作用力大。
（3）槽形一般是鋼沖壓工藝制作而成，花費(fèi)較低，所以很大一部分企業(yè)使用這種橫梁，受扭強(qiáng)度差。
（4）箱形與圓形橫梁差不多，有比較優(yōu)越的抗扭性。
橫梁的斷面各個(gè)長(zhǎng)度，我們一般用類(lèi)比法決定。從產(chǎn)物的系列化、規(guī)范化和普遍化出發(fā)，此次設(shè)計(jì)使用一、二種橫梁，在布置上，使用疏密相間的方法。
（3）縱梁和橫梁的連接
底盤(pán)的強(qiáng)度，除了與縱梁、橫梁原本的強(qiáng)度有關(guān)，連接點(diǎn)處的強(qiáng)度對(duì)它的作用也很大，連接點(diǎn)處的強(qiáng)度如果越大，車(chē)架的強(qiáng)度就越大。因此，橫梁和縱梁連接點(diǎn)布置的合理給出，是必須面對(duì)的重要問(wèn)題，以下給出幾種連接點(diǎn)布局。
（1）橫梁和縱梁的上下翼緣聯(lián)接（見(jiàn)圖2.10（a））。此布局對(duì)增大底盤(pán)的受扭強(qiáng)度，十分起作用?？僧?dāng)受扭過(guò)大時(shí)，容易限制受扭，所以，縱梁翼緣處會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的內(nèi)部作用力。
（c）
（a）
（d）
（b）
圖2.10 半掛車(chē)縱梁和橫梁的連接
（2）橫梁和縱梁的肋板聯(lián)接（見(jiàn)圖2.10（b））。此布局強(qiáng)度差，許可縱梁斷面不受限制發(fā)生翹曲，未達(dá)到限制受扭。此布局一般在受扭改變程度小的底盤(pán)中間的橫梁上得以使用。
（3）橫梁與縱梁上翼緣和肋板聯(lián)接（見(jiàn)圖2.10（c））該布局同時(shí)具備上述兩種構(gòu)造特性，所以和上述兩種相比，使用較多。
（4）如圖2.11所示。此布局也被叫做貫穿連接結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)在絕大多數(shù)企業(yè)使用的車(chē)架布置形式。此結(jié)構(gòu)在聯(lián)接處僅僅焊住橫梁腹板，它的上面和下面的翼板不焊接，而且穿孔間留出一定的空隙。如果縱梁發(fā)生形變，此結(jié)構(gòu)許可縱梁發(fā)生微小移動(dòng)，因此消除應(yīng)力集中的現(xiàn)象。
此結(jié)構(gòu)有腹板，承載能力大，應(yīng)力會(huì)更加均勻。
圖2.11 貫穿式橫梁結(jié)構(gòu)
（4）車(chē)架寬度
為加強(qiáng)底盤(pán)的橫側(cè)強(qiáng)度，使縱梁之外的橫梁的外側(cè)距離變小，兩根縱梁間的距離，要盡量大。從制作工藝的角度出發(fā)，車(chē)架兩縱梁間，一般用前后等寬布局。
（5）縱梁強(qiáng)度計(jì)算
半掛車(chē)學(xué)說(shuō)研究中，縱梁設(shè)計(jì)時(shí)，一般僅僅針對(duì)縱梁實(shí)行化簡(jiǎn)之后的剛度計(jì)算和校核，來(lái)給出縱梁的斷面各個(gè)長(zhǎng)度。依據(jù)以上傳統(tǒng)，設(shè)計(jì)縱梁時(shí)我們給出下面的假設(shè)：
（1）在牽引銷(xiāo)和后輪上，縱梁是簡(jiǎn)支梁；
（2）空載時(shí)的重量均勻分布在兩縱梁的全長(zhǎng)，貨物完全運(yùn)載時(shí)的載重均勻分布在負(fù)載面的全長(zhǎng)。
圖2.12 車(chē)架模型
因此這篇文章，在模型的建立中，思考縱梁受力狀態(tài)時(shí)，首先得出的是力學(xué)的，雖然在具體境況中，縱梁所受的負(fù)載要比模型繁復(fù)的多，但是總體上，靜態(tài)負(fù)載和動(dòng)態(tài)負(fù)載對(duì)稱(chēng)垂直，我們能夠把縱梁看成牽引銷(xiāo)和后軸支撐的簡(jiǎn)支梁，然后進(jìn)行強(qiáng)度校核。與此同時(shí)，縱梁左右對(duì)稱(chēng)，因此，能夠?qū)δ骋粋?cè)縱梁用傳統(tǒng)的理論做強(qiáng)度計(jì)算。它的計(jì)算過(guò)程如下所示：
縱梁和橫梁都使用P51OL，P51OL有較好的機(jī)械特性，冷沖壓、焊接性能等。P510L鋼的綜合特性?xún)?yōu)于Q235A和16Mn，許用應(yīng)力[σ]=395 Mpa。側(cè)支梁和上述第四種結(jié)構(gòu)的橫梁都使用Q235A，伸長(zhǎng)率δ=26%，密度ρ=7.8×103kg/m3。
（1）車(chē)體各個(gè)部分的質(zhì)量
底盤(pán)重2800kg，牽引板、牽引銷(xiāo)和懸架重500，三根軸共重900，貨物運(yùn)載鋼板質(zhì)量750kg，攔板等約480kg，護(hù)攔板、器材箱總重為300。
（2）軸荷分配
如圖2.13所示，半掛掛車(chē)后軸的作用力簡(jiǎn)化為,有：
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——牽引銷(xiāo)所受力（N）；
——后軸中心處所受力（N）；
——牽引銷(xiāo)到中間車(chē)軸的距離（m）
圖2.13 車(chē)架均布載荷圖
空載：
滿(mǎn)載：
（三）強(qiáng)度計(jì)算
滿(mǎn)載情況下，縱梁的強(qiáng)度校核
1.支反力計(jì)算
式中：——半掛車(chē)承受的重力
——縱梁上的單位長(zhǎng)度線載荷
由上述計(jì)算得：
由平衡力矩：得
2.剪力的計(jì)算：
CA段：
AB段：
BD段：
3.彎矩的計(jì)算：
CA段：
AB段：
BD段：
通過(guò)以上三式能夠得到縱梁M最大的點(diǎn)是：
A點(diǎn)的最大彎矩：
；
B點(diǎn)的最大彎矩：
；
通過(guò)受力能夠得出，彎矩最大點(diǎn)出現(xiàn)在段上，于是：
；
；
；
（四）危險(xiǎn)截面確定
經(jīng)過(guò)對(duì)所作圖的分析和縱梁受力分析能夠得到危險(xiǎn)斷面各自距車(chē)架前面長(zhǎng)度為1.50m，2.96m和4.771m，所以對(duì)上面三處實(shí)施剛度檢驗(yàn)，令它們是斷面1、斷面2、斷面3。
截面1：H=250mm，δ1=16mm，δ2=8mm，B=140mm
截面2：H=330mm，δ1=16mm，δ2=8mm，B=140mm
截面3：H=500mm，δ1=16mm，δ2=8mm，B=140mm
由此可計(jì)算抗彎截面系數(shù)：
=0.0005465m3
=0.0007747m3
=0.0013236m3
各截面處的彎矩：
通過(guò)材料力學(xué)公式得到的彎矩，得出三個(gè)截面的應(yīng)力如下：
截面1：
截面2：
截面3：
接下來(lái)計(jì)算三個(gè)截面的剪切應(yīng)力：
剪切應(yīng)力：，為所選材質(zhì)的許用剪切應(yīng)力。
工字梁斷面，它的肋板上的受剪作用力能當(dāng)做是均勻分布的，因此它的受剪作用力能用下面式子得出：，其中是腹板截面面積。
通過(guò)以上公式得出三個(gè)斷面的受剪作用力：
截面1：
截面2：
截面3：
因?yàn)榭v梁受剪切和彎曲作用力，因此它的作用力需要以下的式子得出：
許用應(yīng)力：，式中：是材料的屈服極限
是疲勞系數(shù)=1.2-1.4我們?nèi)?1.3，是動(dòng)載系數(shù)=1.8-2.2我們?nèi)?2.0
此次設(shè)計(jì)的半掛車(chē)縱梁使用P510L半掛車(chē)縱梁專(zhuān)屬鋼，其屈服極限為
因此能得出許用應(yīng)力為：
使用材料力學(xué)中的第四強(qiáng)度，檢驗(yàn)三個(gè)斷面的作用力：
截面1：
截面2：
截面3：
經(jīng)以上檢驗(yàn)，縱梁三個(gè)截面的應(yīng)力小于許用應(yīng)力，故符合條件。
2.6 小結(jié)
本章選取了半掛車(chē)的結(jié)構(gòu)形式，確定了半掛牽引車(chē)和半掛掛車(chē)連接處的尺寸和角度，同時(shí)對(duì)支承裝置的支撐位置和支承質(zhì)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，最主要的是對(duì)車(chē)架縱梁和橫梁的截面的選取和強(qiáng)度的計(jì)算和校核，危險(xiǎn)截面的應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力，符合設(shè)計(jì)要求。
3半掛車(chē)其他部件設(shè)計(jì)
3.1半掛車(chē)的懸架
把半掛車(chē)車(chē)架和軸兩者連接的所有部件，稱(chēng)為半掛車(chē)的懸掛。它的最重要的功能是將在車(chē)輪和車(chē)架之間作用的負(fù)載相互傳遞，而且減小或者除去因?yàn)榘霋燔?chē)行駛在崎嶇道路而傳遞給車(chē)架的沖擊，來(lái)提高半掛車(chē)的平順性和行駛穩(wěn)定性。
半掛車(chē)和牽引車(chē)所采用的的懸架在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有什么不同，例如通常使用鋼板彈簧當(dāng)做彈性元件，有些情況下也采用油氣懸架結(jié)構(gòu)?？墒钱?dāng)掛車(chē)裝載質(zhì)量較大時(shí)，由于掛車(chē)本身有多軸承載，為了確保各個(gè)車(chē)輪和路面都有良好的接觸，同時(shí)，也能夠讓載荷均勻分布于掛車(chē)的懸架系統(tǒng)，我們通常使用的是平衡懸架；如果是液壓全掛車(chē)，我們一般使用液壓懸架等。
半掛車(chē)的懸架需要符合以下的條件：（1）將在車(chē)架和軸上的作用力和彎矩的影響完美相傳，確保半掛車(chē)有可滿(mǎn)足要求的的工作穩(wěn)定性和操縱可靠性；（2）有較長(zhǎng)的使用壽命；（3）與半掛車(chē)總布置相配合（4）雙手轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，能夠較少增值；（5）質(zhì)量較輕。
常用的懸架系統(tǒng)有如下幾種：
（1）鋼板彈簧平衡懸架
鋼板彈簧平衡懸架系列，由于使用的懸架匹配是不同軸數(shù)，能夠滿(mǎn)足半掛車(chē)裝載10-45t彈性懸架的要求。依彈簧對(duì)于車(chē)軸的布置方式來(lái)分，有上置式和下置式，而下置式能夠把半掛車(chē)貨臺(tái)的離地距離變低。平衡懸架的特點(diǎn)為：兩組鋼板彈簧在安裝平衡臂之前和之后，而且在車(chē)架上懸掛一個(gè)支架，如果行駛在崎嶇的道路上，這種懸架憑借平衡臂的杠桿受力，而且能經(jīng)過(guò)受力桿尺寸的改變，把軸的中央線改變到和底盤(pán)縱側(cè)對(duì)稱(chēng)線成90度角的方位，因此可以降低車(chē)輪側(cè)滑而引起的磨損率。
（2） 剛性平衡梁懸架
剛性平衡梁懸架一般在低速的重型掛車(chē)上使用較為廣泛，他和其他懸架的不同之處是，并沒(méi)有彈性元件，通過(guò)左右兩個(gè)箱型結(jié)構(gòu)的平衡梁和前后車(chē)軸形成框架結(jié)構(gòu)。在中央樞紐上，存在樞紐托架和半掛車(chē)車(chē)架連接。橡膠襯墊或者孔型橡膠部件襯在平衡梁和車(chē)軸的接合部，來(lái)吸收掛車(chē)行駛過(guò)程中中產(chǎn)生的震動(dòng)和位移。路面的縱向不平度就通過(guò)平橫梁的俯仰自由度來(lái)與之適應(yīng)，用以保證前后車(chē)軸負(fù)載的相對(duì)平衡。
圖3.1 常見(jiàn)的懸架系統(tǒng)
(a） (b） （c）
此次設(shè)計(jì)的半掛車(chē)，懸架我們采納的是三車(chē)橋相互聯(lián)接的懸架（見(jiàn)圖3.2）。鋼板彈簧懸架中央有一個(gè)質(zhì)量平衡部件，如果掛車(chē)在崎嶇的路面上行駛，能夠讓三軸的懸架鋼板彈簧撓度發(fā)生相同改變，這樣車(chē)架就可以緩沖。
三橋串聯(lián)平衡懸掛的主要參數(shù)：
鋼板彈簧長(zhǎng)度1200㎜，寬120㎜，厚16㎜，片數(shù)8；板簧中心距980㎜。
3.2半掛車(chē)的車(chē)軸
半掛車(chē)的軸不是驅(qū)動(dòng)軸,我們能夠把它當(dāng)做沒(méi)有微小形變的橫梁,連接點(diǎn)處在車(chē)輪的中央,負(fù)載質(zhì)量由彈簧座承受,如圖3.3所示。
半掛車(chē)軸的重量是非懸掛重量，對(duì)半掛車(chē)的行駛特性存在負(fù)面影響。因此在給出輪軸時(shí)，需要盡可能減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量，而且和符合的懸掛進(jìn)行相配。
半掛車(chē)輪軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)，輪軸分為軸管和軸頭，軸管和懸掛相連接，軸頭裝配的是輪胎部分。
圖3.2 半掛車(chē)車(chē)軸的受載
半掛車(chē)車(chē)軸的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該一樣，半掛車(chē)軸載質(zhì)量不一樣，需要不同的系列滿(mǎn)足。
本半掛車(chē)的車(chē)軸，其最主要的參數(shù)如下表所示：
表3-1車(chē)軸主要參數(shù)
掛車(chē)軸參數(shù)表（單位：mm）
總成型號(hào)
CDS101840（P9型）
最大軸荷(Kg)
12000
輪距
1840
最大外廓
2182
鋼板托距×中心孔徑
980×φ28
制動(dòng)器型式
氣制動(dòng)
制動(dòng)器直徑×蹄片寬度
P3:φ420×186
車(chē)輪螺栓
10-M22×1.5
車(chē)輪螺栓分布圓直徑
φ335
3.3半掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)
3.3.1制動(dòng)系統(tǒng)的要求
牽引車(chē)和掛車(chē)的剎車(chē)系統(tǒng)合起來(lái)叫做半掛車(chē)的剎車(chē)系統(tǒng)。與此同時(shí)，制動(dòng)器、制動(dòng)傳動(dòng)和控制裝置又組成了其中的每一種剎車(chē)系統(tǒng)。掛車(chē)制動(dòng)器，在一般情況下和牽引車(chē)制動(dòng)器是一樣的，它的具體結(jié)構(gòu)和調(diào)整方法能參考相關(guān)的汽車(chē)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)和資料。牽引車(chē)的剎車(chē)形式和拖掛的載荷則會(huì)決定剎車(chē)部分的剎車(chē)傳動(dòng)和控制裝置。
半掛車(chē)的剎車(chē)部分除了要有普通汽車(chē)剎車(chē)系所必要的降速、駐車(chē)和剎車(chē)力大、剎車(chē)穩(wěn)定、熱量流失機(jī)能好等，還必需符合下面的條件。
（1）半掛車(chē)的剎車(chē)部分需要互相聯(lián)系，穩(wěn)定性高。
（2） 如果掛車(chē)發(fā)生不測(cè)，本身脫掛，剎車(chē)路線被割斷時(shí)，剎車(chē)部分需要馬
上讓其自己剎車(chē)。
（3）半掛汽車(chē)列車(chē)處于滿(mǎn)載拖掛狀態(tài)，制動(dòng)系統(tǒng)可以在不超過(guò)16%的坡道上停駐；而且，掛車(chē)需要具備另外的駐車(chē)剎車(chē)系統(tǒng)，來(lái)確保脫掛停車(chē)時(shí)可以達(dá)到穩(wěn)定制動(dòng)。
3.3.2制動(dòng)系統(tǒng)工作原理
此次設(shè)計(jì)的半掛車(chē)，我們使用雙管路氣力剎車(chē)部件，它的路線設(shè)置分布，如圖3.5所示。在駕駛室內(nèi)，雙管路氣力剎車(chē)系統(tǒng)存在手剎車(chē)閥，能夠完成掛車(chē)的駐車(chē)剎車(chē)。如果有單獨(dú)解除掛車(chē)制動(dòng)的要求，就將調(diào)載閥放在松開(kāi)位置。當(dāng)掛車(chē)發(fā)生意外性脫掛，此系統(tǒng)可以把掛車(chē)自己制動(dòng)。壓力保護(hù)閥能避免牽引車(chē)儲(chǔ)氣筒空氣向外泄露。
不管列車(chē)處于行駛或者制動(dòng)狀態(tài)，雙管路制動(dòng)系統(tǒng)的掛車(chē)儲(chǔ)氣筒會(huì)始終在充氣，如果半掛汽車(chē)列車(chē)下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)，壓縮空氣同樣可以得到及時(shí)的供給，讓制動(dòng)可以連續(xù)、可靠，確保車(chē)輛行駛更加安適，這就是雙管路裝置的最主要的優(yōu)點(diǎn)。
圖3.3 雙管路充氣制動(dòng)管路
3.3.3制動(dòng)系統(tǒng)的閥
以下給出幾種和掛車(chē)剎車(chē)相關(guān)的經(jīng)典閥門(mén)的機(jī)理。
（1）雙管路掛車(chē)剎車(chē)閥，當(dāng)半掛車(chē)行駛時(shí)，活塞和閥總成讓進(jìn)氣門(mén)處于封閉，排氣門(mén)打開(kāi)。同時(shí)，牽引車(chē)儲(chǔ)氣筒的氣體被封鎖，可掛車(chē)剎車(chē)控制管路在放氣。剎車(chē)時(shí)，駕駛員驅(qū)動(dòng)牽引車(chē)制動(dòng)閥，牽引車(chē)剎車(chē)氣體通過(guò)閥充入空腔，推動(dòng)活塞向左邊運(yùn)動(dòng)，而且經(jīng)由閥總成打開(kāi)進(jìn)氣門(mén)，讓牽引車(chē)儲(chǔ)氣筒內(nèi)的氣體由氣門(mén)充進(jìn)掛車(chē)剎車(chē)的路線設(shè)置。但是當(dāng)牽引車(chē)剎車(chē)作用力接著變大時(shí)，掛車(chē)剎車(chē)控制路線持續(xù)處于開(kāi)通狀態(tài)，掛車(chē)剎車(chē)的受力，和原來(lái)相比，將進(jìn)一步變大，實(shí)施更加強(qiáng)力的剎車(chē)。當(dāng)不需要?jiǎng)x車(chē)時(shí)，活塞經(jīng)較高的掛車(chē)剎車(chē)路線設(shè)置作用力向右推，允許排氣閥門(mén)開(kāi)啟，剎車(chē)線氣體經(jīng)排氣閥門(mén)釋放。
（2）雙管路掛車(chē)緊急繼動(dòng)閥，這種閥在控制路線進(jìn)氣的時(shí)候，讓掛車(chē)儲(chǔ)氣筒給剎車(chē)氣室充入空氣，因此可以進(jìn)行剎車(chē)。在雙管路部分中，不管是否剎車(chē)，掛車(chē)儲(chǔ)氣筒將會(huì)始終處在氣體進(jìn)入時(shí)刻。同時(shí)，該儲(chǔ)氣筒內(nèi)壓強(qiáng)沒(méi)有符合條件之前，剎車(chē)器會(huì)始終處在剎車(chē)時(shí)刻，半掛車(chē)沒(méi)有行駛可能性，這被稱(chēng)做反饋剎車(chē)。
當(dāng)半掛車(chē)剎車(chē)的時(shí)候，駕駛員踩下?tīng)恳?chē)剎車(chē)閥，由于剎車(chē)閥的作用讓掛車(chē)控制管路進(jìn)氣，壓縮空氣進(jìn)入空腔，致使氣門(mén)首先封閉，之后促進(jìn)活塞持續(xù)下移。
圖3.4 緊急繼動(dòng)閥的結(jié)構(gòu)
（3）調(diào)載閥可以分成手動(dòng)、自動(dòng)兩種。手動(dòng)調(diào)載閥的作用機(jī)理是，當(dāng)剎車(chē)時(shí)，壓縮的氣體通過(guò)緊急剎車(chē)閥充入剎車(chē)氣室。當(dāng)壓強(qiáng)到達(dá)所需要的數(shù)字時(shí)，活塞會(huì)在彈簧的作用力作負(fù)功的情況下下降，然后閥門(mén)總成在彈簧的作用力下向下移動(dòng)，讓進(jìn)氣門(mén)封閉，因此避免剎車(chē)氣室壓強(qiáng)的繼續(xù)增加。
3.4 小結(jié)
本章是對(duì)半掛車(chē)其他部件的設(shè)計(jì)和選取，包括懸架、車(chē)軸和制動(dòng)系統(tǒng)，具體介紹了不同種類(lèi)零件的組成和工作原理。
總結(jié)
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)：某型半掛掛車(chē)總體設(shè)計(jì)，即集裝箱欄板半掛車(chē)總體設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于重型半掛掛車(chē)要解決的問(wèn)題很多，現(xiàn)有的資料較少，遇到了很多的難題。我到學(xué)校的圖書(shū)館、中國(guó)汽車(chē)網(wǎng)和中國(guó)知網(wǎng)去查找一些論文和文獻(xiàn)，對(duì)專(zhuān)用汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較細(xì)致的學(xué)習(xí)，首先確定了半掛車(chē)的總體結(jié)構(gòu)，然后確定了牽引連接處的一些具體的尺寸，然后就是支承裝置的確定和車(chē)架的計(jì)算和校核，在半掛車(chē)的其他部件的選取工作中，確定了懸架、車(chē)軸和制動(dòng)部分的類(lèi)型和尺寸，在設(shè)計(jì)的進(jìn)程中，得到了老師的細(xì)心指導(dǎo)，最終順利完成此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
我從這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)到了許多車(chē)輛的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，初步了解了總體設(shè)計(jì)的流程，讓我深深了解到總體設(shè)計(jì)的重要與艱難。在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新精神。
最后，由于本人的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)知識(shí)有限，本設(shè)計(jì)難免存在誤漏之處，懇請(qǐng)各位老師予以指正。
致謝
經(jīng)過(guò)啦這一段時(shí)間的努力工作，大學(xué)四年來(lái)最可以體現(xiàn)真才實(shí)學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中我學(xué)到了很多知識(shí)也增長(zhǎng)了我的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此時(shí)此刻，我要感謝給予我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)和所有關(guān)心支持我畢業(yè)設(shè)計(jì)的朋友。
首先要感謝我的指導(dǎo)老師王老師，感謝他的熱心輔導(dǎo)；其次要感謝在我困惑時(shí)，為我解惑的同學(xué)們，設(shè)計(jì)任務(wù)能順利完成，肯定離不開(kāi)他們的幫助，因?yàn)槲覀兇蠹医?jīng)常在一起探討問(wèn)題，討論設(shè)計(jì)，他們給予了我好多寶貴的意見(jiàn)；最后要感謝車(chē)輛與動(dòng)力工程系對(duì)我大學(xué)四年的培養(yǎng)，不僅教會(huì)我很多的理論知識(shí)，還教會(huì)我很多的做人道理，為我今后步入社會(huì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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