(完整word版)半挂车设计计算书

1、概 述半挂车，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)牵引销中心至轴距离半挂车轴距轴至轴距离轴至轴距离轴轮距轴轴前悬(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（mm）宽（mm） 高（mm）车架结构设计本车架采用采平板式，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

2、式结构。总体布置图 1 车架总体布置图纵梁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。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 部分加强板示意图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

3、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。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、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二、横梁和纵梁的腹板连接

4、（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 4（c）这种结构兼有以上两种结构的特点，故应用较多。四、横梁贯穿纵梁腹板连接（见图 4（d）这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。但车架整体扭转刚度较差，需要在靠近纵梁两端处加横梁来提高扭转刚图度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

5、，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=235 Mpa，伸长率=26% ，密度=7.8 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q a，有：AF 牵引销所受力（N）；BF 后轴中心处所受力（N）；L 牵引销到中间车轴的距离（m）；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：q Gk6000 9.8 4.523 103NaL13a

6、q L (L 2L )4523 13(13 2 3.46)Fa aak 21.959 103 NA2L2 8.14F q L FBa aA 4523 13 21959 36.84 103 N满载：q Gk GaLa40000 9.8e 30.153 103N 13q L (L 2L )30153 13(13 2 3.46)Fa aak 146.393 103 NA2L2 8.14F q L FBa aA 30153 13 146393 245.596 103 N在满载时进行纵梁的强度校核支反力计算:G=400009.8=392000Nq mg / 2l （l 为纵梁总长，取一根纵梁计算）由上述

7、计算得： q 15628.97 N由平衡力矩： M 0f 2* l 2 q * l12 / 2 q *( l 2 l3)2 / 2 0A得f 2 116265Nf 1 G / 2 f 2 75815N剪力的计算：CA 段： fs(x) qax(0 x 1.4)AB 段： fs(x) f 1 qax(1.4 x 8.23)BD 段： fs弯矩的计算： qa(l x)(8.23 x 13)CA 段： M (x) qx2 / 2(0 x 1.4)AB 段： M (x) f 1(x 1) qx2 / 2(1.4 x 8.23)BD 段： M (x) q(l x)2 / 2(8.23 x 13)由上述三

8、式可计算出各弯矩最大的点为： A 点的最大弯矩：M qx 2 / 2 7.814kNm ；AB 点的最大弯矩：M q(l x )2 / 2 60.393kNm ；b由图可知，最大弯矩出现在(l1,l1 l 2) 段上，则有：dM (x )1dx 0 dqax2 / 2 f 1(x l1) dx 0 qax f 1 0；x f 1 75815m 4.86m即qa15628.97；M q x2 / 2 f 1(x l1) 15678.97 4.852 / 2 75815(4.86 1)maxa 108.071KN m 。通过计算，可以画出车架纵梁的支反力、剪力、弯矩图危险截面确定图6 纵梁剪力、弯

9、矩图由经验可知，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L ，X截面：H, ， ，B12由此可计算抗弯截面系数:2 BH 3 bh3 BH 3 (B )(H 2 )31=0.000546632m316H6H2 BH 3 bh3 BH 3 (B )(H 2 )31=0.00077676m326H6H2 BH 3 bh3 BH 3 (B )(H 2 )31=0.001323191m3图 7 纵梁截面示意图36H6H截面处的弯矩:M f1(Lx 1) q L 2 / 2xM =23439Nm1M =80718Nm2M =108071Nm3由弯曲应力公式所计算出的

10、弯矩分别计算各截面弯曲应力:M=42.86MPa1 =103.92MPa2 =81.67MPa3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F式计算：s-h 为腹板截面面积。 h22由上述计算各截面的剪切应力： =29.49MPa1 =12.27MPa2 =0.038MPa3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： sn n 2 3 2 1 2式中：s材料屈服极限n 疲劳系数n11n 动载系数n=1.21.4取n1=1.82.2取n=1.3=2.0222所以可算出许用应力为：=90.38kPa由第四强度理论，分别校核各个截面的强度：2 3 242.862 3 29.492截面1： 66.68KPa 截面2：=86.07kPa 截面3：=81.67kPa通过上述计算，纵梁强度符合要求。4 回转半径设计该车距前 1400，宽度 2500，故回转半径 R=（14002+12502）1/2=1876mm 满足挂车要求。间隙半径设计该车 r=6830-4200=2630mm允许后悬为 L=（26302-12