挂车设计计算书

1、前言ST9430型鹅颈式半挂车主要是为了装运大中型设备而设计的。该列车牵引车采用斯太尔1491·280/S29/6×4型半挂牵引车。支承装置、车轴装置及制动系统等，各承受的负荷基本上与已定型产品的设计相吻合，这几部分不再重新进行计算，本设计计算书只对该列车的动力性有关技术参数，半挂车车架强度进行计算。一、列车的基本技术参数（一）汽车列车1、外形尺寸(长×宽×高)(空载)(mm) 16500×3200×29552、整备质量(Kg) 21840 前桥载质量(Kg) 4560 中桥载质量(Kg) 8130 后桥载质量(Kg) 91503、装

2、载质量(Kg) 300004、最大总质量(包括驾乘2人)(Kg) 51970 前桥载质量(Kg) 5440 中桥载质量(Kg) 16680 后桥载质量(Kg) 29850 （二）半挂车 1、外形尺寸(长×宽×高)(空载)(mm) 12830×3200×17702、平台尺寸(长×宽)(mm) 9000×32003、整备质量(Kg) 12980 牵引销(Kg) 3830 后轴(Kg) 91504、装载质量(Kg) 300005、满载质量(Kg) 42980 牵引销(Kg) 13130 后轴(Kg) 298506、轴距(mm) 9890+1

3、2207、轮距(mm) 1680/9158、前悬(mm) 4509、承载面高度(空载)(mm) 86010、前回转半径(mm) 98411、间隙半径(mm) 2356（三）牵引车1、车型 斯太尔1491·280/S29/6×42、整备质量(Kg) 88603、轴距(Kg) 2925+13504、轮距(mm)前轮 1939 后轮 18005、牵引座前置距(mm) 3006、牵引座接合面高度(mm) 1490 7、牵引座 90#8、最大功率(马力/转/分) 280/24009、最大扭距(公斤·米/转/分) 109/1400二、列车的动力性计算、列车动力性参数及计算公式

4、1.发动机扭距Me Me =Memax (nMne)2N·m式中 Memax发动机最大扭距，1068N·M； M发动机最大功率时对应的扭距， Mp=9550 =9550× =820N·M； nM 发动机最大扭距时对应的转速，1400r/min； nP 发动机最大功率时对应的转速，2400r/min； ne 发动机转速。档位123456789i12.428.266.084.533.362.471.811.351.002.列车行使速度Va Va=0.377 Km/h式中：rr车轮滚动半径，取rr=0.56m； io主传动比；io=6.72 ig变速器传动比，

5、见下表。3.牵引车驱动力 Ft Ft= N式中：nt机械传动效率，取nt=0.85 r车轮半径， r=rr=0.56m。4.列车行驶中的空气阻力Fw Fw= N式中： CD空气阻力系数，取CD=0.95A迎风面积，A=BH=1.94×2.96=5.74 B-汽车轮距H-汽车高5.列车的动力因数D D= 式中： Ga列车最大总重，Ga=509306N、列车动力型参数计算结果将已知参数代入上述公式中，经过计算即得所需数值。微机计算结果如表1所示。（只对第1、9档计算，其余省略）、作列车驱动力图和动力特性图根据计算结果，可作出列车驱动力图和动力特性图。图1为驱动力图，即FtVa曲线图。图2

6、为动力特性图，即DVa曲线图。、列车动力性能参数的确定1.列车最高车速的确定由列车动力特性图（图2）可以看出，列车在满载良好水平的路面使用九档行驶时，其发动机最高转速下所对应的车速即为最高车速Vamax，其值为：Vamax75Km/h2.列车最大爬坡度的确定由图2可以看出，汽车以一档低速行驶时的最大动力因数值为： D1max=0.266 取f=0.016得 max =arcsin 14.60最大爬坡度imax为 imax=tgmax=tg 14.600.26=26表1：列车的动力性参数ner/min9001100130015001700190021002300MeN·m1006104

7、61066106610461006946867第1档VaKm/h2.282.783.293.794.304.815.315.82FtN127444132511135045135045132511127444119843109835FwN1.382.042.863.804.896.127.468.96D 0.2510.2610.2660.2660.2610.2510.2360.216第9档VaKm/h28.2834.5540.8347.1253.4059.6865.9672.24FtN10261106691087310873106691026196498843FwN206.20307.76429

8、.81572.44735.19918.281121.71345.46D 0.01980.02040.02060.02030.01960.01840.01680.0148三、列车的牵引性能计算（一）列车的最大牵引力Ftmax由表1可知，列车的最大牵引力为135000N，即一档行使时发动机最大扭矩时的驱动力。（二）按头档起步条件计算列车的最大爬坡能力计算公式为：Ftmax=Ga·cosmax·f+Gasinmax+ ··j 由于最大爬坡值不会太大，上式可近似的写为： FtmaxGa·f+Gatgmax+ ··j 式中：f滚动阻力

9、系数，取f=0.016；g重力加速度，9.8m/s2；旋转质量换算系数，取=1.5；j列车起步过程中的加速度，其值为一变数，一般地Va从0到 0.5m/s2时取j=0.4s/m2。max列车用一档起步时最大爬坡角度。将上述各已知参数代入公式中可求得最大爬坡度：imax=tgmax= -f- ·j= -0.016- ×0.4 0.1889 即max =arctg0.188910°48 （三）、列车比功率计算牵引车的发动机功率为206KW，列车总质量为51770Kg，即51.77t，其列车的比率为206KW/51.77t3.98KW/t。因此，牵引列车的比功率值满足国

10、家标准GB6420-86货运挂车系列型谱所规定的比功率不小于1.10KW/t的要求。（四）、按附着条件计算列车最大牵引力根据驱动附着条件：FtFz·，N式中；Fz作用与所有驱动轮上的地面法向反作用力Fz=163954N道路附着系数，取值分别为0.4、0.5、0.6、0.7、0.8计算结果列表如下：0.40.50.60.70.8Fz·N655828197798372114768131163由计算结果知当列车行驶于0.82的路面上时，满足附着条件。四、列车最小转弯直径的确定根据公式Dmin=2式中L1牵引车轴距 L1=2925mm L2半挂车轴距 L2=10500mm S牵引车

11、前置距 S=300mm B1牵引车前轮距 B1=1939mm B2半挂车轮距 B2=1680mm将上述已知参数代入上式中可求得最小转弯直径：Dmin =2 =23730mm23.7m五、车架强度计算（一）计算基本参数半挂车整备质量 12980Kg 非悬挂质量 3000Kg最大载质量 30000Kg说明：非悬挂质量为悬挂支架以下（不包括支架）的总成质量。（二）关于计算的假设本计算基于下述假设：1.假设车架是支于牵引销与悬挂支架上的简支梁。2.忽略偏心负荷的影响，假设所有重力均通过纵梁的弯心。3.将车架分为前段与后段两部分，假设每段的质量均匀分布于其总长上，结构简化图及其计算参数如图3所示。4.假

12、设装载质量均匀分布于9000mm长的承载面上。5.车架左右对称，作用于两纵梁上的负荷是相等的，因此，只对单根纵梁进行计算。（三）负荷分配1.空载负荷分配：牵引销负荷 37534N后轴负荷 89670N2.满载负荷分配：牵引销负荷 128674N 后轴负荷 292530N（四）半挂车车架的简化及悬挂质量与载质量的分布1.半挂车车架的简化将半挂车车架简化为前后两段，前段长度为3150mm，后段长度为9900mm, 两段相重叠部分为500mm 2.悬挂质量与载质量的分布悬挂质量为9980Kg ，包括以下几个部分：车架前段 2100Kg 车架后段 7480Kg支腿（两根） 270Kg备胎架（含备胎）

13、130Kg载质量3000Kg均匀分布于承载面长度上。悬挂质量与载质量的分布如图4所示，根据理论力学的知识，可计算出牵引销处、支腿处和后轴的载荷分配。牵引销处 12210Kg 后轴处 27770Kg（五）计算并绘制满载状况下的单根纵梁弯距图（见图5）1.纵梁的载荷线集度将纵梁简化为前后两段，忽略支腿与备胎架集中载荷的影响，纵梁前后两段的质量按在其全长上均匀分布，则两段的重量线集度分别为： q1=3.27N.mm-1 q2=3.95N.mm-1载质量在承载面上均匀分布，其载荷线集度为 q3=16.3N.mm-12.纵梁支点处的支反力牵引销A处的支反力 RA=64337N后轴 B处的支反力 RB=1

14、4925N3.计算纵梁各截面上的弯距：纵梁受力简图及计算所取坐标见图5所示。CA段： MW（x）=- q1x2 （0x400）AE段： MW（x）=RA（x-400）- q1x2 （400x2640）EF段： MW（x）=RA（x-400）- q1x2 - （2640x3150）FB段：MW（x）=RA（x-400）- -3150q1（x- ） - （3150x10900）BG段： MW（x1）=- q2x12- q3（x1-400）2 （400x1650）GD段： MW（x1）=- q2x12 （0x1400）4.绘制弯距图：以纵梁长度为横坐标，以纵梁各截面的弯距值MW为纵坐标建立坐标系，将

15、已知量q1、q2、q3代入弯距方程，便可绘制出单根纵梁的弯距图（见图5）。（六）纵梁静弯曲应力的计算静弯曲应力的计算旨在校核纵梁的弯曲强度，因此只对危险断面进行计算。1.危险断面：纵梁前段截面突变处x=1150mm此处的弯距值由弯距方程所求得。 MW=46090000N.mm2.危险断面：纵梁前段截面变化处x=2190mm MW=107320000N.mm3.危险断面：最大弯距处，由弯距图知在FB段内，其位置可通过对该区段的弯距方程求导来得到。对弯距方程求导，并令MW（x）=0得X= 5719mmMW=227000000N.mm4.计算危险断面的抗弯系数三处危险断面形状均为工字型，断面形状如图6所示。截面抗弯系数W= （1）危险断面B=220mm t=16mm H=300mm h=252mm b=B-t=204mmW= =1486326mm2（2）危险断面B=220mm t=16mm H=373mm h=325mm b=B-t=204mmW= =1972291mm2（3）危险断面B=220mm t=16mm H=520mm h=472mm b=B-t=204mmW= =3039210mm25.计算危险断面上的弯曲应力根据公式= 可计算出危险断面上的弯曲应力如下表所示 图6（