(完整word版)半挂车设计计算书

1、半挂车，具有机动灵活、倒车方便和适应性好的特点，这种车可以提高装载量，降低 运输成本，提高运输效率。由于装载量的不同要求，对于车架的承受载荷也有不同，该半 挂车的轴距较大，因而对车架的强度与刚度的要求也较高。对车架的强度与刚度进行了分 析计算。 半挂车参数表 序号 项目 参数 半挂车长 总宽 总 高（空载） 半挂车 轴距 牵引销中心至I轴距离 I轴至n轴距离 n轴至川轴距离 轮距 I轴 n轴 川轴 前悬（牵引销至半挂车最前端距离） 后悬 半挂车一轴中心至支腿中心距离 2 货箱栏板 内尺寸 参数（mm） 货箱栏板内尺寸 （mm） 长（mr） 宽（mr） 高（mm 车架结构设计 本车架采用采平板式

2、，为了具有足够的强度和刚度 ，所设计车架材料选用 Q235钢板,采 用焊接式结构。 2.1总体布置 纵梁是车架的主要承载部件，在半挂车行驶中受弯曲应力。为了满足半挂车公路运输、 道路条件差等使用性能的要求，纵梁采用具有很好抗弯性能的箱形结构，纵梁断面如图2 所示。上翼板是一块覆盖整个车架的大板，图中只截取一部分。 上典板 |厂 -下眞板 图2纵梁截面示意图 为了保证纵梁具有足够的强度，在牵引销座近增加了加强板；为减小局部应力集中, 在一些拐角处采用圆弧过渡。在轮轴座附近也增加了加强板 （图1中轮轴座附近）。由于半挂 车较宽，为防止中间局部变形过大，车架的中间增加了倒T形的纵梁加强板。 图3部分

3、加强板示意图 2.3横梁 横梁是车架中用来连接左右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能及其分 布直接影响着纵梁的内应力大小及其分布。本车架的19根横梁，主要结构形状为槽形 2.4纵梁和横梁的连接 车架结构的整体刚度，除和纵梁、横梁自身的刚度有关外，还直接受节点连接刚度的影响, 节点的刚度越大，车架的整体刚度也越大。因此，正确选择和合理设计横梁和纵梁的节点 结构，是车架设计的重要问题，下面介绍几种节点结构。 一、横梁和纵梁上下翼缘连接（见图4（a）这种结构有利于提高车架的扭转刚度, 但在受扭严重的情况下，易产生约束扭转，因而在纵梁翼缘处会出现较大内应力。该结 构形式一般用在半挂车鹅劲区、

4、支承装置处和后悬架支承处。 (b) (a) （c） 图4半挂车纵梁和横梁的连接 、横梁和纵梁的腹板连接（见图 4 （b）这种结构刚度较差，允许纵梁截面产生自由翘 曲，不形成约束扭转。这种结构形式多用在扭转变形较小的车架中部横梁上 三、横梁与纵梁上翼缘和腹板连接（见图 故应用较多。 四、横梁贯穿纵梁腹板连接（见图 4（ d） 种结构称为贯穿连接结构，是目前国内外广泛采 用的半挂车车架结构。它在贯穿出只焊接横梁腹 板，其上下翼板不焊接，并在穿孔之间留有间隙。 当纵梁产生弯曲变形时，允许纵梁相对横梁产生 微量位移，从而消除应力集中现象。但车架整体 4（ c）这种结构兼有以上两种结构的特点 扭转刚度较

5、差，需要在靠近纵梁两端处加横梁来提高扭转刚度。图4（d）贯穿式横梁结构 贯穿式横梁结构，由于采用了整体横梁，减少了焊缝，使焊接变形减少。同时还具有 腹板承载能力大，并且在偏载较大时，能使车架各处所产生的应力分布较均匀的特点。 强度计算 3.1纵梁强度计算 车架纵梁及横梁均采用 Q235屈服点c =235 Mpa，伸长率S =26%，密度p =7.8 X 103kg/m3。Q235A具有良好的塑性、韧性、焊接性能和冷冲压性能，以及一定的强度、良好 的冷弯性能。 轴荷分配 如图5所示，车架承受纵向单位线长度均匀载荷 qa，有: Fa 牵引销所受力（N）； FB后轴中心处所受力（N）; L牵引销到中

6、间车轴的距离（ Lk 中间车轴到车架尾部的距离（m。 图5车架均布载荷图 空载: qa 60009.8 4.523103N qaLa( La 2Lk)4523 13(132 3. 46) 21. 959 2L 28. 14 qaLaFa 4523 13 2195936.84103 N G G 40000 9. 8 30. 153 103N La 13 qa* 2Lk)30153 13(132 3. 46) 146. 393 2L 28. 14 qa l-aFA 30153 13 146393 245. 596 103N 103N 满载: Fa qa 103N 在满载时进行纵梁的强度校核 支反力

7、计算： G=40000X 9.8=392000N qmg/ 21 （l为纵梁总长，取一根纵梁计算） 由上述计算得：q 15628.97N 由平衡力矩：Ma f 2* 12 q* l12 /2 q*( 12 l3)2/ 2 0 得f2 116265 N f 1G/2 f 275815 N 剪力的计算： CA段：fs(x) qaX ( 0 x 1. 4) AB段：fs(x) f1 QaX (1. 4 x8. 23) BD段：fs(x) qa(l x) (8.23 x13) 弯矩的计算： CA段：M (x) 2 qx /2 (0 x 1. 4) AB段：M (x) f1(x 1) qx2/ 2 (1

8、.4 x8.23)- BD段: M (x) q(l x) 2/2 ( 8. 23 x13) - 由上述三式可计算出各弯矩最大的点为： A点的最大弯矩： Maqx2 / 27. 814kNm； B点的最大弯矩： Mbq(lx)2 / 260. 393kNm； 由图可知，最大弯矩出现在(l1,l1 l2)段上，则有: dM(xJ 0 dx d qaX /2 f1(x 门 qax f 10 dx f175815 x m 4.86m 即qa15628.97 7 2 M maxq a x / 2 f1(x l1) 15678.97 2 4.85 /2 75815(4.861) 108.071KN m。

9、通过计算，可以画出车架纵梁的支反力、剪力、弯矩图 图6纵梁剪力、弯矩图 3 图7纵梁截面示意图 =0.001323191m 3 =0.00077676m 危险截面确定 由经验可知，纵梁的危险截面一般为变截面处和最大 弯矩处，通过结构图和计算可知距车架前端距离为Lx, 截面：H, S 1,3 2, B 由此可计算抗弯截面系数： BH3 bh3 BH3 (B 2)(H2 1)3 = 16H 6H= BH3 bh3 BH3 (B 2)(H2 J3 26H 6H BH3 bh3 BH3 (B 2)(H2 J3 3 6H 6H 截面处的弯矩： M f1(Lx1) 2 qLx / 2 M=23439Nm M=80718Nm M=108071Nm 由弯曲应力公式所计算出的弯矩分别计算各截面弯曲应力 i =42.86MPa 2=103.92MPa 3=81.67MPa 剪切应力：0.6 材料许用剪切应力 对于工字梁截面，其腹板上的剪切应力可看成是均布的，所以其剪切应力可由如下公 式计算: Fs 2h 2h为腹板截面面积。 由上述计算各截面的剪切应力： t i=29.49MPa t 2=12.27MPa t 3=0.038MPa 由于纵梁同时承受剪力和弯矩，所以其应力应按下面公式计算: 许用应力： ng 式中：s材料屈服极限 ni疲劳系数m=1.21.