载货汽车总体设计课件

第三章载货汽车总体设计单位：机电工程学院主讲：王孝鹏第三章载货汽车总体设计单位：机电工程学院1

尺寸与质量限制汽车和货箱的方案设计轴荷、货箱长度和有效载荷分布汽车与汽车列车组合的曲线行驶特性目录尺寸与质量限制目录23.1尺寸和重量限值为了尽可能地保障交通畅通无阻，保证路面不被破坏，许多法律，规定及标准对汽车的外廓形尺寸（§32StVZO）及重量和轴荷（§36StVZO）作了规定，这些规定是汽车总体设计的外部条件。直到上世纪80年代欧洲各国的有关法规还相差很大。随着欧洲一体化进程的加快，到1997年9月欧洲法规96/53/EWG[3-1]在德国已转化成国家法律（StVZO）。但在个别成员国还有不同的意见。下面仅介绍欧洲法规中被接受的值。3.1尺寸和重量限值为了尽可能地保障交通畅通无阻，保证路面不33.1.1最大允许尺寸96/53/EWG中给出的汽车外廓尺寸限值。对汽车列车，所规定的是直线行驶时的长度。对于长度可调，即曲线行驶时能自动调节牵引装置长度的牵引装置，列车的长度以直线行驶时所处最短状态时的长度为准。考虑到检测时的误差，规定了允许误差。载货汽车及其挂车的主要尺寸允许误差如下：长度L：±（0.005L+30mm）宽度B：±（0.005B+20mm）高度H：±50mm3.1.1最大允许尺寸96/53/EWG中给出的汽车外廓尺4载货汽车列车的总长限制为18.75m以外，StVZO还规定了部件长度限值。部件长度包括所谓的系统长（牵引车货箱最前端到挂车货箱最后端的距离）以及货箱长（系统长减去牵引车货箱最后端与挂车货箱最前端距离）。由此可以导出驾驶室长度和牵引车与挂车货箱之间的间距。汽车最大允许宽度（1994年从2.5m提高到2.55）及汽车列车最大允许长度的检测没有规定允许误差（§32Abs.8StVZO）。在计算汽车和汽车列车最大允许长度和部件长度时，下列附件不计在内：吸气管，可交换载流子的挡块；攀爬扶手，灯光，镜子，冲击橡胶，装载台，上车跳板及货箱正面的冷却装置和其它附加装置（§32Abs.6StVZO）。3.1.1最大允许尺寸载货汽车列车的总长限制为18.75m以外，StVZO还规定了53.1.2轴荷限值轴荷是指由一车轴或者车轴组上的车轮传递到路面的总载荷。轴距小于1.0m的双轴（Tandemachse）在这里看成一个单轴，而轴距大于2.0m时则看成两个单独的轴。技术上允许的轴荷是考虑到功能和材料破坏而不允许超过的轴荷，根据轴身的尺寸、车轮支承及制动器的结构，其与法定的轴荷限值有差异。3.1.2轴荷限值轴荷是指由一车轴或者车轴组上的车轮传递到路63.1.3总重量限值96/53/EWG及StVZO中第34章规定的总重量限值与轴荷限值直接相关。总重量限值主要与车轴的数量及间距（轴距）相关，总是明显地小于相关汽车或汽车列车轴荷限值之和。在超载的情况下至少有25%的汽车总重量量作用在驱动轮上（97/27/EWG）。对于四轴以上的汽车列车，其总重量限值（40t）小于牵引车和挂车重量限值之和。图为汽车及汽车列车总重量限值及随车轴数量及轴距变化的情况。3.1.3总重量限值96/53/EWG及StVZO中第34章7刚性牵引杆挂车（中置轴挂车）和半挂车挂车通过牵引挂接装置和半挂接装置将重量支承到牵引车（汽车或半挂车牵引车）上，这样挂车总重量量GGAn的一部分转移到牵引车总重量量GGZ=Gv+Gh中。汽车列车总重量量不是牵引车总重量量与半挂车总重量量的简单相加。考虑到半挂车和牵引车之间的静支承载荷Gs，stat，汽车列车的总重量限值由牵引车总重量限值GGz，zul和半挂车总重量限值GGAn，zul计算：3.1.3总重量限值刚性牵引杆挂车（中置轴挂车）和半挂车挂车通过牵引挂接装置和半83.1.4牵引载荷和支承载荷汽车出厂证的第28项给出汽车的允许牵引载荷。载货汽车的允许牵引载荷在底盘的技术参数表中给出。同时给出牵引车的总重量及允许牵引总重量。这里所讨论的牵引载荷只与支承架及牵引车牵引挂接装置的结构尺寸有关，而与法定的限值无关。计算刚性牵引杆挂车的牵引载荷时必须注意，牵引载荷等于挂车的实际总重量与转移到牵引车牵引座上的支承载荷之差。图3-5所示为相应的力学模型。3.1.4牵引载荷和支承载荷汽车出厂证的第28项给出汽车的93.2汽车和货箱的方案设计因为不同的运输任务对汽车的设计提出不同的要求，所以参与道路交通的载货汽车品种繁多。另一方面法律的约束及装载货物及货箱交换的要求促使汽车标准化。因此只有通过底盘和货箱的精心设计才能保证运输的经济性。特别是涉及到特殊要求的特别解决方案时，长期规划的编制变得越来越迫切。目前，有效的运输方案绝大多数为与行业相关的个别解决方案。根据具体的运输任务设计汽车，除了熟知底盘和货箱的技术可能性和创新性外，还要有行业和市场的知识。为了使所设计的汽车从技术上、物流上和经济上满足用户的要求，3.2汽车和货箱的方案设计因为不同的运输任务对汽车的设计提10汽车设计的输入参数是一个由各种各样相互关联的因素组成的复杂网络，因此，必须考虑这些因素的变化对整个网络的影响，相应的汽车设计方案也许要重新考虑。只有这样才能保证所开发的车辆全部满足技术发展的最新要求。图为汽车总体设计流程来辅助设计。3.2汽车和货箱的方案设计汽车设计的输入参数是一个由各种各样相互关联的因素组成的复杂网113.2.1汽车方案设计寻找满足用户个性要求的运输方案是以对运输作业的作业特点分析为基础的。汽车的方案一方面要考虑法规的要求，另一方面要考虑技术上的可行性及市场现有方案。载货汽车有单体汽车和汽车列车两种。重量不超过7.5t的单体汽车大多数是箱式载货汽车，其货箱是整车的组成部分。箱式载货汽车是根据用户的要求为具体的运输作业而制造的。总重量大于7.5t的箱式载货汽车其牵引车由少数几个大型底盘制造厂制造。有挂车汽车及其货箱一部分（特别是半挂汽车）在大型企业、一部分在中型企业制造。牵引车和挂车牵引车可以与载货汽车列车、半挂车或者载运长型货物的汽车列车结合使用。3.2.1汽车方案设计寻找满足用户个性要求的运输方案是以对12单体汽车/汽车主要应标明箱式货车/载货汽车的特征，车轴的数量和操向性，轴距，总重量及发动机功率。3.2.1汽车方案设计单体汽车/汽车主要应标明箱式货车/载货汽车的特征，车轴的数量13挂车最主要的特点是其与汽车/牵引车的挂接转向方式及车轴的布置。双轴或多轴铰接牵引杆挂车的特点是前后悬相对较小，轴距大，前轴可绕转盘转动，与牵引车则通过在垂直方向可以运动的牵引架连接。中置轴挂车则采用刚性牵引杆，不能运动。由于挂车的重心略位于车轴的前方，故挂车重量的一部分支承于牵引车上。3.2.1汽车方案设计挂车最主要的特点是其与汽车/牵引车的挂接转向方式及车轴的布置14在半挂汽车的半挂车中，前轴转向架结构被与牵引板螺纹联接的牵引销取而代之。半挂车重量的相当大一部分通过牵引座支承到牵引车上。平板式挂车短半挂车内装载车低板八卦车底盖板平板半挂车3.2.1汽车方案设计在半挂汽车的半挂车中，前轴转向架结构被与牵引板螺纹联接的牵引15标准半挂牵引车的牵引座离地高度为1200mm到1300mm。在这种情况下，如果半挂车长为13.6m，宽为2.55m，汽车高度为4m，则装载容积约为90m3。由于进一步地提高装载容积只能通过提高装载净高度才能实现，所以牵引座离地高度一直有降低的趋势。目前的最低牵引座离地高度为935mm。在这种情况下，要求改变半挂牵引车的车架结构，采用285/60R22.5型轮胎，牵引座要求特别平整。对一带提升盖的半挂车支承板进行结构优化设计可使其净装载高度达到3000mm，装载容积达到100m3。3.2.1汽车方案设计标准半挂牵引车的牵引座离地高度为1200mm到1300mm。16降低支承板上表面高度急剧地减小了半挂车下表面与车架及轮胎上表面之间的间距，从而导致不能满足ISO1726中对倾斜角的要求，因此在越过突起，爬坡和下坡时要特别小心。为了确保有足够的行车安全性，要求货箱高度能进行优化调整，因此，半挂车必须采用带电控高度调节的空气悬架系统（例如MAN公司的ECAS系统）。3.2.1汽车方案设计降低支承板上表面高度急剧地减小了半挂车下表面与车架及轮胎上表173.2.1.2对使用条件的要求道路车辆应该在其行驶最频繁的道路上有效而安全地行驶。不同的道路条件对载货汽车的要求不相同，导致汽车的方案不相同。不同的道路（高速公路，国道，洲道，田间道路和林间道路）其宽度和曲率半径不尽相同。汽车曲线行驶时对道路宽度的要求应该与其所要投入运行的道路状态相一致。3.2.1.2对使用条件的要求道路车辆应该在其行驶最频繁的18图为长度达到最大限值的各种载货汽车在稳定曲线行驶状态下的地面力圆。每种汽车的道路宽度要求需要单独地计算，因为所要求的道路宽度与车轴的位置和挂接点的位置相关。如果需要减小汽车对道路的宽度要求，可对牵引车和挂车上的车轴实行强制转向。对于配送运输中使用的多轴汽车，由于经常行驶在窄的弯曲路面上，经常要换道，采用强制转向轴可以减小侧向力，明显地提高轮胎行驶效率。3.2.1.2对使用条件的要求图为长度达到最大限值的各种载货汽车在稳定曲线行驶状态下的地面19除了对路面宽度的要求以外，用于配送的汽车（在狭窄的庭院变道）其转向圆半径也是评价汽车曲线行驶性能的指标。由于多节组合列车及半挂汽车的牵引车及半挂牵引车的轴距较单体汽车轴距短，所以它们的转向圆半径较单体汽车明显地小。表3-4所示为载货汽车车架IvecoEurocargo65E14的转向圆半径与轴距之间的关系。3.2.1.2对使用条件的要求除了对路面宽度的要求以外，用于配送的汽车（在狭窄的庭院变道）20越野车的离地高度高，接近角，离去角及斜面角大。理想的越野车是轴距小，前、后悬小，轮胎大，因采用轮边减速器而使差速器尺寸减小的单体汽车。有一种称为Jumbo的载货汽车其轮胎小，刚性牵引杆挂车的挂接点低，因而在高低不平的路面或坡道上行驶时问题最多。3.2.1.2对使用条件的要求越野车的离地高度高，接近角，离去角及斜面角大。理想的越野车是213.2.1.2对使用条件的要求汽车的功率应根据其经常行驶的坡道确定。总牵引重量40t的载货汽车其功率范围为270ps（200kw）到600ps（440kw）。相应的功率重量比为5～11kw/t。当在长距离下坡道上行驶时，出于安全和保护车轮制动器的考虑，建议采用无磨损的持续制动。如果载货汽车只在街道上行驶，变速器有6～8档即可。如在建筑工地行驶，则还需要爬行档。为了提高长途运输载货汽车的经济性，用16档的变速器比较合适。路面附着条件（沥青、水泥、铺石路面、地表面、碎石路、潮湿、积雪、冰冻）和坡度决定汽车的驱动方案。40t的汽车在不利的工况下只有约四分之一的总重量作用在唯一的驱动轴上（4×2牵引车，或者带三轴挂车和半挂车的4×2半挂牵引车）。全轮驱动的4×4/2-，6×6/2-或8×8/4单体汽车的牵引条件最佳。3.2.1.2对使用条件的要求汽车的功率应根据其经常行驶的223.2.1.2对使用条件的要求长途运输汽车为了提高运输的经济性要求发动机油耗小，功率大，变速器档位密集，货箱空气动力学性能好，轮胎滚动阻力小，驾驶室空间大，舒适。对于年运输里程达到300000km的长距离运输，要求维修保养方便。根据所运输货物的密度对重量和容积进行优化可以减小单位运输成本（马克/吨公里以及马克/立方米公里）。半挂汽车或者载货汽车列车较相同装载容量的单体汽车优越。主要原因是载货汽车-挂车组合更具有弹性。因为在运输量少的时候可一不挂接挂车。在配送运输中，挂接单轴半挂车的半挂汽车以2t的载重量优势在经济上优于三轴单体汽车。从成本的角度看半挂车的寿命要高2～3倍，半挂牵引车在旧车市场较三轴底盘容易销售得多。在长途运输中普遍采用40t级的汽车。只要工作条件许可，就采用双轴牵引汽车和三轴挂车组合的方案，这样可以减少制造和运营的成本。3.2.1.2对使用条件的要求长途运输汽车为了提高运输的经23由于装载量大，装卸方便，由双轴牵引车和无转向装置的三轴半挂车在特别重的货物长途发送运输中取代了载货汽车列车。如果对货物装载位置的数量及装载长度有要求，则货箱长度最长达到15.65m多节组合列车较总长13.6m的半挂车明显地优越。对于容积运输则优先采用“Jumbo汽车”，其装载容积达到120m3。对汽车驾驶员来说，带中置轴挂车的载货汽车由于调车方便较带铰接牵引杆挂车的载货汽车更受欢迎。3.2.1.2对使用条件的要求由于装载量大，装卸方便，由双轴牵引车和无转向装置的三轴半挂车24双后桥前从动轴转向主要适用于后桥支承载荷大的载货汽车列车，而双后桥后从动轴转向则有助于在市内交通中的急转弯。在上述两种情况下的强制转向避免了曲线行驶时轮胎的快速磨损。8×8/4汽车主要为建筑工地的运输而设计的。多轴半挂车的转向轴可以通过插入到牵引座开口中的转向销强制转向，也可以将转向轴设计成根据侧向力自动转向的双后桥后从动轴。除了减小轮胎的磨损以外，后置的转向轴还减小了曲线行驶时对道路宽度的要求。这种后从动转向轴结构简单，但缺点是倒车时必须将转向运动锁闭，以防止转向失控。3.2.1.2对使用条件的要求双后桥前从动轴转向主要适用于后桥支承载荷大的载货汽车列车，而25对于经常空载或半载行驶在街道上的载货汽车及挂车采用可提升式车轴可以减小滚动阻力和轮胎磨损。用于配送运输的三轴载货汽车通常采用可提升非转向后从动轴。三轴半挂车出于减小曲线行驶时对道路宽度的要求将最后一个轴设计为可提升轴。在依次卸载的配送运输中，由于时间的关系经常剩下一些货物没有卸完，引起轴荷分布不均匀。对中置轴挂车这个问题特别突出，此时牵引装置和牵引车后轴所受到的支承静载荷特别大，出现过载，而牵引车前轴静载荷减小，影响操向性。3.2.1.2对使用条件的要求对于经常空载或半载行驶在街道上的载货汽车及挂车采用可提升式车263.2.2货箱设计3.2.2.1运输货物对载货汽车的主要要求总是根据所要运输的货物提出。运输的货物可能是固态，液态或气态，根据其形态可确定货箱的类型和结构。货箱的最小尺寸根据货物及其装载容器的主要尺寸确定。长度方向尺寸较短的货物用单体汽车或者其挂车运输，较长的货物则要用半挂汽车或载运长型货物的载货汽车列车运输。作出相应的标识后允许货物从汽车后端最长伸出1.5m。如果路程不长于100km最长甚至可以伸出3m。无论在何种情况下无论是汽车还是列车其总长不得超过20m（§22A.bs.4StVZO）。3.2.2货箱设计3.2.2.1运输货物27普通重型载货汽车货箱轮胎直径不超过φ1000mm，装载高度不超过2.6m。如果货物较窄可将其按对角线装在货箱内以提高装载高度。提高装载高度的措施有：采用半挂车，小直径双轮胎铰接牵引杆或刚性牵引杆挂车，独立悬挂的内装载车或者低货厢式挂车。3.2.2.1运输货物普通重型载货汽车货箱轮胎直径不超过φ1000mm，装载高度不28小货物通常是采用标准尺寸的包装箱装运。包装箱的基本单元为400×600mm，在此基础上可以演变出基本的底板尺寸600×800mm，800×1200mm及1000×1200mm。底板的排列方式如图3-16所示，这样车箱的底板宽度总是2400mm。3.2.2.1运输货物小货物通常是采用标准尺寸的包装箱装运。包装箱的基本单元为4029根据DIN15146第2部分，欧洲托板的外形尺寸为800×1200mm，目前包装箱的外形尺寸都是以其为基础。采用欧洲托板构建的装载运输和仓贮标准箱改善了货物在企业内外手工搬运的经济性。再加上与地面输送机械配套使用，可以优化货物的流动，减小工资、时间和空间成本。由于货物运输在统一的交换条件下进行，因此可以自由地选择采用铁路运输，公路运输，水运或者空运。其运营则由欧洲托板中心调控。3.2.2.1运输货物根据DIN15146第2部分，欧洲托板的外形尺寸为800×130由于液体和气体同散装体一样对运输容器的空间适应性好，因此相应的容器设计成圆柱形或球形运输罐，装卸时用一个小圆管支撑即可。与要求大截面开口进行杂货装卸的矩形货箱不同，圆柱形运输箱可以设计成自支承结构，因而在机架结构尺寸方面具有巨大的优势。3.2.2.1运输货物由于液体和气体同散装体一样对运输容器的空间适应性好，因此相应313.2.2.2货箱的种类载货汽车底盘都是批量生产的。而对货箱的要求多种多样，因此，大多数在中型企业手工生产，向市场供应的品种种类繁多。平板货箱：货箱为平板，或阶梯状装载面，无侧板。主要用于大宗杂物，机器和汽车的运输。用带子或链条固定运输货物。3.2.2.2货箱的种类载货汽车底盘都是批量生产的。而对货323.2.2.2货箱的种类三面有活动挡板的卡车车箱：与平板货箱不同，这种车箱通过侧板、立柱、帐篷框架或者与底板固定的帆布车篷限制运输的货物。对特别重的且对气候不敏感的货物用敞开式车箱即可。为了防湿则用帆布盖车箱。由于对装卸时间的要求越来越短，目前这种带汉堡盖的廉价车箱（带侧板、帆布架和帆布）逐渐被推拉式帆布侧边，推拉侧边或者推拉弓形侧边代替。由于没有侧板和立柱，所以从侧面装卸方便。在集装运输时为了固定装载货物用这种车箱则比较费事。3.2.2.2货箱的种类三面有活动挡板的卡车车箱：与平板货333.2.2.2货箱的种类厢式车箱：运输所谓的“干货”时，与三面有活动挡板的卡车车箱相比，这种车箱对所运输的货物保护更好。特别是可以用多层隔热板构成隔热货箱，或者附加制冷设备后用作冷藏运输厢。对应TIR协议的海关安全则通过采用合适的铰链和销闩达到。厢式车箱目前几乎都采用积木原理设计。3.2.2.2货箱的种类厢式车箱：运输所谓的“干货”时，与34翻斗车箱：翻斗车在车箱倾斜状态下靠重力将散装货物卸下，或者容器（翻斗料斗，集装箱，贮仓）装在可翻转的装置上，通过该装置的翻转将货物卸下。翻斗装置主要是通过液压油缸驱动。3.2.2.2货箱的种类翻斗车箱：翻斗车在车箱倾斜状态下靠重力将散装货物卸下，或者容35油罐货箱：用于气体和液压（食品，汽油，油，沥青，化学物品）运输的圆柱形和厢状容器。根据要求油罐货箱有单腔式或多腔式。对危险性较低的液体用单腔式油罐货箱，厢内为波纹状铁板以减缓半载时液体的固有运动。3.2.2.2货箱的种类油罐货箱：用于气体和液压（食品，汽油，油，沥青，化学物品）运36贮仓货箱：运输流动散装货物。卸货的方式是：对卧式贮仓，通过地面上相应的漏斗，也可以将整个货箱翻转。还可以用气压流化喷嘴（寄生振荡）或者流化床改善流动性。立式贮仓则通过卸料装置在目的地排料。3.2.2.2货箱的种类贮仓货箱：运输流动散装货物。卸货的方式是：对卧式贮仓，通过地37饮料运输厢：运输按欧洲托盘（800×1200mm），啤酒托盘（1000×1200mm）或饮用水托盘（1070×1100mm）打包的饮料箱。对这种货箱的最主要的要求是可从侧面用叉车装、卸货，以及装卸货的时间尽可能短。长途运输和配送运输汽车主要采用转动侧板货箱，考虑到受力粗犷和重量的平衡用手工进行操作。在城市内运输时，带电动提升帆布的货箱由于占地小更受欢迎。运输顾客现场代销饮料时适合用所谓的栅格式低货厢。这种货厢的底盘带有中间骨架，分格板。货箱底板两侧向内倾斜3°。3.2.2.2货箱的种类饮料运输厢：运输按欧洲托盘（800×1200mm），啤酒托盘38用于换装式容器（换装轴形架，集装箱）的底盘货箱由四个固定在支架上的转销组成。转销在纵向和横向分别间距5953mm和2259mm。它们将位于辅助支架上或车架上的换装式容器锁定在底盘上。底盘货箱与换装式容器的主要配合尺寸在DIN70013和DIN70018中作了标准化规定。国标规定的换装容器停放高度为1320mm，由于市场所提供底盘的车架上端面高度比这一高度明显地低，所以也有停放高度为1220，1120和1020mm的换装容器投入使用。3.2.2.2货箱的种类用于换装式容器（换装轴形架，集装箱）的底盘货箱由四个固定在支39运输换装容器的汽车底盘普通采用空气悬架，将换装底盘从容器停放支承装到汽车上的方法是：通过空气悬将车架降低，用垫木或者滚轮将换装容器强行下滑至驾驶室后的前挡块，升高车架，锁紧转销。翻转并锁紧支撑。卸下的顺序与上面相反。除了上述货箱以外，还有许多特种货箱，例如牵引式混凝土搅拌机，垃圾运输车，零售汽车，牲畜运输车。3.2.2.2货箱的种类运输换装容器的汽车底盘普通采用空气悬架，将换装底盘从容器停放403.2.2.3装卸辅助装置为了不用别人帮助进行装卸，许多载货汽车装有特殊的装备，借助这种装备驾驶员可以自己装卸货物。3.2.2.3装卸辅助装置为了不用别人帮助进行装卸，许多载41装卸边板是一个装卸平台，同时也用作提升装置。借助于装卸边板可以将汽车内不同高度的货物卸到地面或者将地面的货物装到汽车上（图3-46）。对于厢式货箱装卸边板同时可以用作货箱的后边板。根据功能的不同装卸边板有三种不同的形式（图3-47）。3.2.2.3装卸辅助装置装卸边板是一个装卸平台，同时也用作提升装置。借助于装卸边板可42钢板弹簧或部分空气弹簧支承的载货汽车底盘必须采用位于车架中间的气压驱动提升摇臂（图3-48）装卸换装式容器。将转动销拉开，提升装置将换装式容器微微抬起，支撑脚张开，然后锁紧。3.2.2.3装卸辅助装置钢板弹簧或部分空气弹簧支承的载货汽车底盘必须采用位于车架中间43自走式机器，装备及载人和载货汽车可以用自身的动力从斜板开到运输车辆的装载面上。斜板的长度取决于装载面的高度及允许的最大斜坡角。对离地高度小的自走式机器及装备，要采用可向后翻转的装载面或者采用可完全沉降的装载底板。3.2.2.3装卸辅助装置自走式机器，装备及载人和载货汽车可以用自身的动力从斜板开到运443.2.3换装货箱和集装箱换装货箱有厢式和三面有活动挡板的卡车货箱两种。在欧洲市场上这种货箱在激烈的市场竞争中具有越来越重要的意义。其优点是可独立于汽车之外进行装卸，可作为转运过程中的仓储，也可以通过铁道运输。由于在货物转运中心只需交换货箱，因此，载货汽车的滞留时间缩短。3.2.3换装货箱和集装箱换装货箱有厢式和三面有活动挡板的卡45目前市场上主要采用联邦长途货运联合会（BDF）的标准，DIN70013或者相应的欧洲标准DINEN284。换装货箱外形尺寸的标准化（长：6250mm，7150mm，7420mm和7820mm；宽：2500mm；高：2670mm），角边联接尺寸的标准化（长：5853mm；宽：2259mm），中心通道，卡边及支撑脚联接尺寸的标准化及统一的支撑高度1320mm使得其交换起来不存在问题。3.2.3换装货箱和集装箱目前市场上主要采用联邦长途货运联合会（BDF）的标准，DIN46长度为18.35m的多节组合列车专门发展了标准的C715型换装货箱（BDF标准轴形架），允许的总重量为15000kg。较长的换装货箱要求挂接系统短或者用刚性牵引杆挂车。目前总长度达到18.75m，可以运输2节C745换装轴形架，保养方便，同时不需要昂贵的挂接技术。3.2.3换装货箱和集装箱长度为18.35m的多节组合列车专门发展了标准的C715型换47洲际运输、国内运输及国际运输（特别是公路运输和铁路运输）要求运输箱经久耐用，特别是适合于一种或多种货物的免重新装箱运输。DINISO668的ISO集装箱满足上述要求其不同的长度（991mm，6058mm，9125mm，12192mm）和高度（2438mm，2591mm）及统一的宽度（2438mm）。允许的总重量分别为10160kg，24000kg，25400kg和30480kg。角边间距在宽度方向统一定为2259mm，在长度方向分别为2787mm，5853mm，8918mm和11985mm。3.2.3换装货箱和集装箱洲际运输、国内运输及国际运输（特别是公路运输和铁路运输）要求48载货汽车的用途就是运输货物。从经济性的角度考虑，所选用的载货汽车由要运输货物的重量和容积确定。在选购牵引车及挂车或汽车列车组合时要根据具体的任务确定所选购汽车的重量级和所要求车轴的数量。为此，必须知道对应所允许的总重量GGzul所能达到的净载重GN，zul。可以根据经验准确地计算出运输状态下汽车的空载重量GbFZ。用来评价载重能力的是重量利用系数GN*：3.2.4质量设计载货汽车的用途就是运输货物。从经济性的角度考虑，所选用的载货49重量利用系数高与实现以重量为目标的结构型式优化具有同等重要的意义。重量利用系数是评价载货汽车经济性的重要指标。不同结构型式，不同重量及不同货箱的汽车其重量利用系数差别很大。总重量2.8t的厢式车其重量利用系数GN*=0.65，总重量为40t，带滑动平板货箱的半挂汽车经重量优化后其重量利用系数可达GN*=2.3。图为MAN公司系列底盘重量利用系数与允许总重量之间的关系。3.2.4质量设计重量利用系数高与实现以重量为目标的结构型式优化具有同等重要的50重量利用系数在0.65到2.3之间时，货箱与货物重心的位置对汽车轴荷的分布有很大的影响。因此，在汽车货箱设计时应引起特别的注意。设计准则是：底盘，货箱，附加装置及货物的总重量心相对车轴的位置应保证汽车达到允许总重量时轴荷不超过允许值。这是轴荷计算的主要任务。由于货箱类型的不同，当货物固定在货箱内或者装载物在底面不均匀分布时，货物的重心可能明显地偏离货箱的几何中心。在这种情况下，需要进行特别的计算，并附在出厂文件中。3.2.4质量设计重量利用系数在0.65到2.3之间时，货箱与货物重心的位置对51对于三轴或更多轴的汽车，其两个后轴上的载荷Gh1和Gh2经常合成为Ghres（双轴荷）。载荷均匀分布时其作用线位于两个后轴的中心，不均匀分布时（例如，简易的前从动轴或后从动轴），则靠近载荷大的车轴。前轴与后轴合成载荷作用线之间的间距定义为技术轴距lfech，其与后轴的载荷及轴距l1和l2相关。3.2.4质量设计对于三轴或更多轴的汽车，其两个后轴上的载荷Gh1和Gh2经常52在计算制动力在前轴和后轴上的分配时，除了静载荷外，汽车减速时的动载荷也有着重要的意义。因此，根据欧洲法规71/320/EWG货箱制造商必须确定货箱重心高度hs,A和载荷高度hs,N。结合底盘工作状态时的重心高度hs,bFG（由底盘图给出），计算出整车重心高度hs,ges。3.2.4质量设计在计算制动力在前轴和后轴上的分配时，除了静载荷外，汽车减速时533.2.4质量设计为了保证汽车曲线行驶和在斜坡上行驶时的行驶安全性，底盘制造商限定了汽车整车重心高度的最大值。依据汽车型号和横向稳定器的不同汽车整车重心离地高度在1700mm与2500mm之间变化，而且与货箱及固定载荷有关。如果载荷的重心由于摇摆（如猪笼）或摇晃（如牛奶）可以侧向偏移，则在汽车行驶过程中通过合适的行驶方式或通过降低载荷重心加以注意。通过附加横向稳定器或加强横向稳定器可以提高汽车允许重心高度，但要注意货箱的特点、轴距及附加动载荷在前后悬架上的分配。在许多情况下只在汽车后轴上对横向稳定器进行改变，以免驾驶员产生汽车曲线行驶稳定性增加的错误印象。如果在车架侧面安装非成对出现的附加装置，则汽车的载荷在横向的分布不均匀，如果同一车轴上两侧车轮的载荷的不均匀分布不可避免，则左右侧重量的差异最高不得超过轴荷的4%。3.2.4质量设计为了保证汽车曲线行驶和在斜坡上行驶时的行驶543.2.5主要尺寸设计3.2.5.1主要尺寸和部件长度载货汽车底盘最主要的总体尺寸是轴距。轴距同货箱及载荷重心位置一起决定了货箱的长度。.当装载容积和货箱宽度给定时，可以从所希望的货箱高度求出货箱长度.3.2.5主要尺寸设计3.2.5.1主要尺寸和部件长度55货箱长度和高度的确定受以下因素的影响：成本(货箱表面，底盘价格与轴距之间的距离)；动态轴荷转移(重心高度与轴距之间的关系)；曲线行驶性能(轴距，挂车牵引杆长度)；空气阻力(CW值，迎风面积)；运营成本(冷藏车货箱表面与容积之间的关系)；地区性汽车限高；标准化装栽单元(欧洲托板)；侧翻安全性(重心高度与轴距之间的关系)；运输农产品时对散装体的限高(所运输货物的压力敏感性)；货箱长度和高度的确定受以下因素的影响：56如果只给出了装载面积要求(三面有活动挡板的卡车货箱)，则根据所运输货物基本装载面积要求就可确定出货箱高度。如果只给出了装载面积要求(三面有活动挡板的卡车货箱)，则根据57底盘制造商在对最大的后悬进行限制时并不考虑装载重量对轴荷分布的影响。双轴汽车的最大后悬为技术轴距ltech的60%，四轴为70%。底盘制造商在对最大的后悬进行限制时并不考虑装载重量对轴荷分布583.2.5.2装载排列为了提高运输经济性，必须尽可能地优化利用所提供的装载空间和装载面积。由于目前普遍采用尺寸标准的装箱(托板，集装箱)，因此，在设计货箱时应将这些货箱的尺寸考虑进去。图为欧洲托板在纵向和横向的优化排列。完全纵向排列时托板总数要除以3，横向排列时除以2。考虑到托板之间的间隙ds，则长度lp=1200mm的纵向排列托板所要求的最小装载长度为lN,min为：3.2.5.2装载排列为了提高运输经济性，必须尽可能地优化59在欧洲运输中除了欧洲托板外还采用啤酒板(1000×12000mm)和饮用水板(1070×1100mm)。图为饮用水箱在饮用水板上的排列及相应的重量表。图所示为对应的装载排列及计算所得装载重量与货箱长度之间关系，其中装载高度为1491mm(4层)。3.2.5.2装载排列在欧洲运输中除了欧洲托板外还采用啤酒板(1000×1200060在食品配送运输中除了欧洲托板外还经常采用滚动式容器(720×810mm)。图3为类似于图3-67所示的装载排列。滚动式容器重量为350kg，图中为装载重量与货箱长度的关系。3.2.5.2装载排列在食品配送运输中除了欧洲托板外还经常采用滚动式容器(720×613.2.5.3牵引车与挂车之间的转向性分析汽车列车组合至少由两辆单独的汽车组成，两者通过铰接装置相互连接。曲线行驶时绕垂直轴相对货箱纵向中心线偏转一个角度，此时，两者不可避免地相互靠近。此外，当汽车越过凹坑路段时，货箱会进一步靠近。汽车高为4m时，夹角为4°时，两者相互靠近250mm。3.2.5.3牵引车与挂车之间的转向性分析汽车列车组合至少62图为牵引车与铰接牵引杆挂车转向性分析及几何关系。为了避免在各种工况下货箱的碰撞，货箱之间在直线行驶状况下应保持最小间距aA,g(根据勾股定理导出)：其中安全间距aA,min是为了避免上面所述的越过凹坑时保证货箱不碰撞的间距，取为250mm。3.2.5.3牵引车与挂车之间的转向性分析图为牵引车与铰接牵引杆挂车转向性分析及几何关系。为了避免在各63为了保证国际运输的顺畅，半挂牵引车及其半挂车通常可以互换。其前提条件是牵引座的连接尺寸一致，有足够的转向自由空间。ISO1726对半挂牵引车与半挂车货箱范围的外形尺寸和角度作出了具体的规定：牵引座上表面在满载状态下的离地高度位于1150和1300mm之间，半载状态下不大于1400mm；直线行驶时半挂车前倾、后倾和侧倾角分别为6°，7°和3°(图3-72)。半挂牵引车与半挂车纵轴线间夹角在25°和90°之间变化时，后倾角在7°和3°之间线性变化。3.2.5.3牵引车与挂车之间的转向性分析为了保证国际运输的顺畅，半挂牵引车及其半挂车通常可以互换。其643、最大半挂车前回转半径为2040mm；4、半挂车鹅颈自由半径与牵引车后回转半径之差大于100mm；5、半挂车摆动时（圆柱回转面）在离牵引座上方250mm处测得的驾驶室与半挂车之间最小距离为80mm。由此向上该距离必须以6°的倾角（圆锥回转面）增加。3.2.5.3牵引车与挂车之间的转向性分析3、最大半挂车前回转半径为2040mm；3.2.5.3牵引653.3轴荷、货箱长度和有效载荷分布所有的车主都希望有效地使用自己的汽车。实现的方法是：将有效载荷沿货箱合理分布，使得装载量达到允许载荷，而前轴和后轴均不超载。为此，需要运用工程力学的有关计算公式，根据给定的载荷大小，方向和作用点，计算合力的大小，并与允许值比较。也可以根据轴荷的分布计算货箱重心和有效载荷重心，从而确定最优的货箱长度（载荷均匀分布）。3.3轴荷、货箱长度和有效载荷分布所有的车主都希望有效地使用663.3.1轴荷计算在平面力系中，作用力的作用线不相交。作用力的位置用其相对任意选择的参照点的垂直距离确定。一个力相对一个点的作用效果，通常用该力与到该点的垂直距离的乘积来表示，称为力矩。平面力系，当其所有作用力在x轴和y轴方向的合力等于0，所有力对任意一点的力矩之和等于0时，该力系处于平衡状态。3.3.1轴荷计算在平面力系中，作用力的作用线不相交。作用力67面分布力（面分布力G〞作用于平面AG〝〞）或线分布力（线分布力G′作用于线段lG上）用下列公式计算。计算轴荷力：3.3.1轴荷计算面分布力（面分布力G〞作用于平面AG〝〞）或线分布力（线分布68计算集中力Gi引起的轴荷Gv,i和Gh,i总的轴荷Gv和Gh可以通过将这些分载荷相加得到3.3.1轴荷计算计算集中力Gi引起的轴荷Gv,i和Gh,i3.3.1轴荷计算693.3.2货箱长度和有效载荷分布在大多数情况下，汽车货箱的前沿应尽可能靠近驾驶室后沿。设有效载荷沿整个货箱长度方向均匀分布，轴距为l，货箱前沿到前轴的距离为，则货箱和有效载荷的重心位置由货箱长度决定。同时也决定了前轴和后轴的载荷。即对给定的允许总重量，货箱较短时前轴受载大，而货箱较长时，后轴受载大。3.3.2货箱长度和有效载荷分布在大多数情况下，汽车货箱的703.3.2货箱长度和有效载荷分布3.3.2货箱长度和有效载荷分布71图可以看出，将载荷装在靠近货箱前壁会使得有效载荷的重心处于不利的或者不允许的位置，会导致前轴荷超过允许值，而后轴荷相对较小而导致后轴驱动汽车的牵引性能恶化。3.3.2货箱长度和有效载荷分布图可以看出，将载荷装在靠近货箱前壁会使得有效载荷的重心处于不723.4汽车和汽车列车组合的曲线行驶特性为了改变双轴汽车或多轴汽车的行驶方向，必须有转向装置。通过转向装置可以改变车轮相对汽车纵轴线的夹角。轿车，载货汽车，公共汽车和双轮车(自行车、摩托车)用前轮转向，而陆地运输车靠后轮转向。机动车的转向由驾驶员根据交通状况操作，而挂车通常由其与机动车的连接装置转向。根据后从动轮转向方式的不同又分为牵引转向和强制转向。在讨论转向时通常以向左转向及向左圆弧行驶（逆时针方向）为例。3.4汽车和汽车列车组合的曲线行驶特性为了改变双轴汽车或多轴733.4.1牵引转向设汽车的转向前轮（对双轮辙汽车，则车轴上的车轮简化为位于中间的单车轮）沿任意曲线行驶，则非转向后从轮沿着与该曲线存在一个轮辙偏移量∆y的内侧曲线行驶（牵引曲线，Tractrix）。如果不考虑车轮侧向力的影响，则作稳定圆弧行驶的车轮沿径向交于同一点，即瞬心（阿氏条件）。如果导向曲线为一圆弧，则对稳定圆弧行驶，其牵引曲线为同心圆，圆心即为瞬心“M”。3.4.1牵引转向设汽车的转向前轮（对双轮辙汽车，则车轴上的74稳定圆弧行驶的外侧和内侧轮辙偏移量∆y与导向曲线半径rk,v和轴距有关。由图可得牵引曲线半径rk,h：过渡过程中的轮辙偏移量∆y′与最终的轮辙偏移量∆y之间的关系与比例l/rk,h和所驶过的圆弧角Φ有关：3.4.1牵引转向稳定圆弧行驶的外侧和内侧轮辙偏移量∆y与导向曲线半径rk,v75前轮转向的三轴汽车曲线行驶时在车轮上产生侧向滑移力（Fs1，Fs2，Fs3），这些力影响汽车的直线行驶稳定性，使其沿曲线行驶。路面上产生沿车轮运动方向（垂直于运动中心）的轮胎印迹，其与车轮平面的夹角称为侧偏角α。图为车轮上侧向滑移力的作用线不通过运动中心，因此在运动方向产生行驶阻力，车轮轴承受到轴向载荷，车胎因侧向滑移而加剧磨损。3.4.1牵引转向前轮转向的三轴汽车曲线行驶时在车轮上产生侧向滑移力（Fs1，76为了计算等效轴距lers，除了轴距l1和l2外，还要考虑非转向后轴上的轮胎数量nR,2和nR,3及其侧向刚度。如果后轴上所有车轮的侧向刚度相同，则根据资料［3－16］可得等效轴距的计算公式：3.4.1牵引转向为了计算等效轴距lers，除了轴距l1和l2外，还要考虑非转77挂车（刚性牵引杆挂车，铰接牵引杆挂车，半挂车）通常通过挂接在牵引车上的牵引杆或者通过牵引座牵引，一般没有专门的转向装置。如果汽车作稳定的圆弧行驶而不存在侧向滑移，则第一轴和最后置轴轮毂曲率半径rk,v和rk,h之间轮辙偏移量∆y通过简单的几何计算得出。刚性牵引杆挂车（中置轴挂车）由一根与牵引杆刚性连接的车轴组成，该车轴在曲线运动过程中指向运动中心。其轮辙偏移量∆y由牵引车的轴距lz，牵引钩的外伸量lAK和挂车轮距lAn确定。3.4.1牵引转向挂车（刚性牵引杆挂车，铰接牵引杆挂车，半挂车）通常通过挂接在78带转盘铰接式前轴的铰接牵引杆挂车的轮辙间距计算方法等同于两个依次挂接的刚性牵引杆挂车。其轮辙偏移量由牵引车的轴距lz和牵引钩外伸量lAK以及挂车的牵引架外伸量lZu和轴距lAn确定。半挂牵引车与带刚性牵引杆挂车的载货汽车在转向方式上的唯一不同点是，挂车的铰接点位于牵引车（半挂牵引车）后轴前方lsk处，而不是位于后轴的后方。轮辙偏移量的计算公式为：3.4.1牵引转向带转盘铰接式前轴的铰接牵引杆挂车的轮辙间距计算方法等同于两个793.4.2强制转向强制转向是指不同车轴的车轮转向回转相互关联，或者对汽车列车组合而言挂车车轴的转向回转同牵引车及挂车纵轴线的相对位置相互关联。图为带前从动轴的三轴载货汽车强制转向示意图。其第一轴和第二轴通过液压动力转向机构强制转向。图为三轴铰接牵引杆挂车的强制转向，位于前轴转盘上的绳轮通过交叉布置的绳将前轴的转向回转传递给最后车轴上的绳轮和转盘转向机构。为了保证三个车轴上的车轮不产生侧向偏离，前后轴转向回转角的比例关系必须通过绳盘直径的选择与两个轴距的比例关系相匹配。3.4.2强制转向强制转向是指不同车轴的车轮转向回转相互关80图3－89所示为驾驶方向稳定的汽车（通常是挂车）。其特点是采用全轮转向，前后轴的转向角δv和δh相同，保证了不产生轮辙偏移量。但由直线行驶过渡到曲线行驶过程中汽车尾部驶出原车道，见图3－90。3.4.2强制转向图3－89所示为驾驶方向稳定的汽车（通常是挂车）。其特点是采81图为带强制转向半挂车的半挂牵引车。如2.2.2.3所述，位于半挂车上的转向销伸入到牵引座的开口中，该转向销可绕半挂车上的牵引销转动。当半挂牵引车纵轴线相对于半挂车纵轴线转过夹角βk,s时，转向销将该运动传递给半挂车转向轴上的转盘。通过合理选择夹角βk,s与半挂车转向轴转向角δA之间的比例关系，可以明显地减小轮辙偏移从而减小对路面宽度的要求。3.4.2强制转向图为带强制转向半挂车的半挂牵引车。如2.2.2.3所述，位于82图为带自行转向双轴长货挂车的长货汽车列车（例如长货树木运输车）。载荷装在可转动转盘的货台上，当载荷与长货挂车的纵轴线有一夹角βK,N时，该角度变化传递给长货挂车前轴，使其转过一转向角δn。其中，夹角βK,N和转向角δn的比例关系在设计时可以自由选取。3.4.2强制转向图为带自行转向双轴长货挂车的长货汽车列车（例如长货树木运输车833.4.3曲线行驶性分析方法半挂汽车和专线加长汽车第一轴和最后轴的轮辙偏移量很大，在短而窄的道路上行驶时带来的问题是极大地阻碍反向道路上的交通或者根本就无法通过单行道。为了缓解这一问题，§32dStVZO和85/3/EWG都对汽车和汽车列车组合的允许转向路面宽度要求作出限制：稳度圆周行驶时为宽度等于7.2m的圆环（地面作用力圆），圆环外侧半径为12.5m。此外，从直线行驶状态进入圆环时汽车的外轮廓不得超出圆环外切线0.8m。3.4.3曲线行驶性分析方法半挂汽车和专线加长汽车第一轴和最84为了检验汽车是否符合上述规定，在地面上画半径分别为Ra=12.5m和Ri=5.3m的同心圆。牵引车的前端最外侧紧贴外圆行驶。为了符合上述规定，半挂车轴距（牵引销与车轴之间的距离）较大的半挂汽车和长货汽车列车经常采用强制转向。专线汽车在地面作用力圆中靠近了允许道路宽度要求的限值。对于图3-94所示的15m长公共汽车，允许路面宽度要求7.2m的规定决定了非转向驱动轴的位置。考虑到轴荷的分布，在驱动轴后面布置了强制转向的第二后轴。3.4.3曲线行驶性分析方法为了检验汽车是否符合上述规定，在地面上画半径分别为Ra=1285图解分析时按比例画外径Ra=12.5m，内径Ri=5.3m的圆环，将牵引车非转向后轴置于圆环垂直中心线上，汽车右前角靠在圆环外圆上。假设挂车所有的轴都是牵引转向，车辙无侧向偏移，车轴沿径向指向运动中心“M”，则整辆汽车可用简单的几何关系绘在图形上。3.4.3曲线行驶性分析方法图解分析时按比例画外径Ra=12.5m，内径Ri=5.3m的86如果在汽车设计阶段进行曲线行驶性分析时发现路面宽度要求太大，可以用图解的方法进行必要的设计修改。图3-96所示为半挂牵引车道路宽度要求太大时（方案Ⅰ）的两个替代方案。通过减小轴距aAn（方案Ⅱ）尽管可以减小宽度要求，但半挂车重量在牵引座和车轴上的分配显著改变，半挂车车轴上载荷的增加有可能要求增加一个半挂车后轴（第二后轴），同时，牵引车后轴上载荷的减小使得牵引性能变差。另一个方案（方案Ⅲ）是轴距不变，半挂车采用强制转向轴，其曲线行驶性能可以单独设计。3.4.3曲线行驶性分析方法如果在汽车设计阶段进行曲线行驶性分析时发现路面宽度要求太大，87图为半挂车车轴采用牵引转向时半挂牵引车曲线行驶性计算实例。具体方法是：半挂车与半径为Ri=5.3m的内圆垂直，控制牵引车的前角和半挂车的前角不超过Ra=12.5m。公式中lH,AZ为牵引车后轴到前端的距离，lSK为牵引座前置距，lAn为半挂车轴距，üAn,v为半挂车前悬。3.4.3曲线行驶性分析方法图为半挂车车轴采用牵引转向时半挂牵引车曲线行驶性计算实例。具88汽车曲线行驶性分析对半挂汽车来说在产品方案设计阶段就必不可少。原因是对这种汽车列车组合来说在充分地利用法定的最大汽车允许长度时，过大的半挂车车轴距容易导致超出曲线行驶性的法定要求。此外，上面推导的几何关系也用于强制转向时的设计。图3-98所示的半挂汽车就曲线行驶性而言能满足法定的要求，但强制转向设计不当，导致轮胎剧烈磨损。3.4.3曲线行驶性分析方法汽车曲线行驶性分析对半挂汽车来说在产品方案设计阶段就必不可少89上述分析只考虑了阿氏条件和稳定圆弧行驶状态。其决定性的缺点是，既没有考虑径向加速度引起的与车辆行驶速度相关的侧向力的影响，也不能确定汽车驶入圆环时汽车的外移量。Halter的等切面曲线法可以通过图形仿真汽车驶入圆环的情况，但非常费时。3.4.3曲线行驶性分析方法上述分析只考虑了阿氏条件和稳定圆弧行驶状态。其决定性的缺点是90更准确更深入的分析要通过多体系统仿真程序。这种程序不仅可以考虑轮胎的侧向偏离（要求输入侧偏刚度），而且除稳定圆弧行驶外还可以仿真沿任意给定路径行驶时的情况，计算所要求的交通面积需要量。3.4.3曲线行驶性分析方法更准确更深入的分析要通过多体系统仿真程序。这种程序不仅可以考91第三章载货汽车总体设计单位：机电工程学院主讲：王孝鹏第三章载货汽车总体设计单位：机电工程学院92

尺寸与质量限制汽车和货箱的方案设计轴荷、货箱长度和有效载荷分布汽车与汽车列车组合的曲线行驶特性目录尺寸与质量限制目录933.1尺寸和重量限值为了尽可能地保障交通畅通无阻，保证路面不被破坏，许多法律，规定及标准对汽车的外廓形尺寸（§32StVZO）及重量和轴荷（§36StVZO）作了规定，这些规定是汽车总体设计的外部条件。直到上世纪80年代欧洲各国的有关法规还相差很大。随着欧洲一体化进程的加快，到1997年9月欧洲法规96/53/EWG[3-1]在德国已转化成国家法律（StVZO）。但在个别成员国还有不同的意见。下面仅介绍欧洲法规中被接受的值。3.1尺寸和重量限值为了尽可能地保障交通畅通无阻，保证路面不943.1.1最大允许尺寸96/53/EWG中给出的汽车外廓尺寸限值。对汽车列车，所规定的是直线行驶时的长度。对于长度可调，即曲线行驶时能自动调节牵引装置长度的牵引装置，列车的长度以直线行驶时所处最短状态时的长度为准。考虑到检测时的误差，规定了允许误差。载货汽车及其挂车的主要尺寸允许误差如下：长度L：±（0.005L+30mm）宽度B：±（0.005B+20mm）高度H：±50mm3.1.1最大允许尺寸96/53/EWG中给出的汽车外廓尺95载货汽车列车的总长限制为18.75m以外，StVZO还规定了部件长度限值。部件长度包括所谓的系统长（牵引车货箱最前端到挂车货箱最后端的距离）以及货箱长（系统长减去牵引车货箱最后端与挂车货箱最前端距离）。由此可以导出驾驶室长度和牵引车与挂车货箱之间的间距。汽车最大允许宽度（1994年从2.5m提高到2.55）及汽车列车最大允许长度的检测没有规定允许误差（§32Abs.8StVZO）。在计算汽车和汽车列车最大允许长度和部件长度时，下列附件不计在内：吸气管，可交换载流子的挡块；攀爬扶手，灯光，镜子，冲击橡胶，装载台，上车跳板及货箱正面的冷却装置和其它附加装置（§32Abs.6StVZO）。3.1.1最大允许尺寸载货汽车列车的总长限制为18.75m以外，StVZO还规定了963.1.2轴荷限值轴荷是指由一车轴或者车轴组上的车轮传递到路面的总载荷。轴距小于1.0m的双轴（Tandemachse）在这里看成一个单轴，而轴距大于2.0m时则看成两个单独的轴。技术上允许的轴荷是考虑到功能和材料破坏而不允许超过的轴荷，根据轴身的尺寸、车轮支承及制动器的结构，其与法定的轴荷限值有差异。3.1.2轴荷限值轴荷是指由一车轴或者车轴组上的车轮传递到路973.1.3总重量限值96/53/EWG及StVZO中第34章规定的总重量限值与轴荷限值直接相关。总重量限值主要与车轴的数量及间距（轴距）相关，总是明显地小于相关汽车或汽车列车轴荷限值之和。在超载的情况下至少有25%的汽车总重量量作用在驱动轮上（97/27/EWG）。对于四轴以上的汽车列车，其总重量限值（40t）小于牵引车和挂车重量限值之和。图为汽车及汽车列车总重量限值及随车轴数量及轴距变化的情况。3.1.3总重量限值96/53/EWG及StVZO中第34章98刚性牵引杆挂车（中置轴挂车）和半挂车挂车通过牵引挂接装置和半挂接装置将重量支承到牵引车（汽车或半挂车牵引车）上，这样挂车总重量量GGAn的一部分转移到牵引车总重量量GGZ=Gv+Gh中。汽车列车总重量量不是牵引车总重量量与半挂车总重量量的简单相加。考虑到半挂车和牵引车之间的静支承载荷Gs，stat，汽车列车的总重量限值由牵引车总重量限值GGz，zul和半挂车总重量限值GGAn，zul计算：3.1.3总重量限值刚性牵引杆挂车（中置轴挂车）和半挂车挂车通过牵引挂接装置和半993.1.4牵引载荷和支承载荷汽车出厂证的第28项给出汽车的允许牵引载荷。载货汽车的允许牵引载荷在底盘的技术参数表中给出。同时给出牵引车的总重量及允许牵引总重量。这里所讨论的牵引载荷只与支承架及牵引车牵引挂接装置的结构尺寸有关，而与法定的限值无关。计算刚性牵引杆挂车的牵引载荷时必须注意，牵引载荷等于挂车的实际总重量与转移到牵引车牵引座上的支承载荷之差。图3-5所示为相应的力学模型。3.1.4牵引载荷和支承载荷汽车出厂证的第28项给出汽车的1003.2汽车和货箱的方案设计因为不同的运输任务对汽车的设计提出不同的要求，所以参与道路交通的载货汽车品种繁多。另一方面法律的约束及装载货物及货箱交换的要求促使汽车标准化。因此只有通过底盘和货箱的精心设计才能保证运输的经济性。特别是涉及到特殊要求的特别解决方案时，长期规划的编制变得越来越迫切。目前，有效的运输方案绝大多数为与行业相关的个别解决方案。根据具体的运输任务设计汽车，除了熟知底盘和货箱的技术可能性和创新性外，还要有行业和市场的知识。为了使所设计的汽车从技术上、物流上和经济上满足用户的要求，3.2汽车和货箱的方案设计因为不同的运输任务对汽车的设计提101汽车设计的输入参数是一个由各种各样相互关联的因素组成的复杂网络，因此，必须考虑这些因素的变化对整个网络的影响，相应的汽车设计方案也许要重新考虑。只有这样才能保证所开发的车辆全部满足技术发展的最新要求。图为汽车总体设计流程来辅助设计。3.2汽车和货箱的方案设计汽车设计的输入参数是一个由各种各样相互关联的因素组成的复杂网1023.2.1汽车方案设计寻找满足用户个性要求的运输方案是以对运输作业的作业特点分析为基础的。汽车的方案一方面要考虑法规的要求，另一方面要考虑技术上的可行性及市场现有方案。载货汽车有单体汽车和汽车列车两种。重量不超过7.5t的单体汽车大多数是箱式载货汽车，其货箱是整车的组成部分。箱式载货汽车是根据用户的要求为具体的运输作业而制造的。总重量大于7.5t的箱式载货汽车其牵引车由少数几个大型底盘制造厂制造。有挂车汽车及其货箱一部分（特别是半挂汽车）在大型企业、一部分在中型企业制造。牵引车和挂车牵引车可以与载货汽车列车、半挂车或者载运长型货物的汽车列车结合使用。3.2.1汽车方案设计寻找满足用户个性要求的运输方案是以对103单体汽车/汽车主要应标明箱式货车/载货汽车的特征，车轴的数量和操向性，轴距，总重量及发动机功率。3.2.1汽车方案设计单体汽车/汽车主要应标明箱式货车/载货汽车的特征，车轴的数量104挂车最主要的特点是其与汽车/牵引车的挂接转向方式及车轴的布置。双轴或多轴铰接牵引杆挂车的特点是前后悬相对较小，轴距大，前轴可绕转盘转动，与牵引车则通过在垂直方向可以运动的牵引架连接。中置轴挂车则采用刚性牵引杆，不能运动。由于挂车的重心略位于车轴的前方，故挂车重量的一部分支承于牵引车上。3.2.1汽车方案设计挂车最主要的特点是其与汽车/牵引车的挂接转向方式及车轴的布置105在半挂汽车的半挂车中，前轴转向架结构被与牵引板螺纹联接的牵引销取而代之。半挂车重量的相当大一部分通过牵引座支承到牵引车上。平板式挂车短半挂车内装载车低板八卦车底盖板平板半挂车3.2.1汽车方案设计在半挂汽车的半挂车中，前轴转向架结构被与牵引板螺纹联接的牵引106标准半挂牵引车的牵引座离地高度为1200mm到1300mm。在这种情况下，如果半挂车长为13.6m，宽为2.55m，汽车高度为4m，则装载容积约为90m3。由于进一步地提高装载容积只能通过提高装载净高度才能实现，所以牵引座离地高度一直有降低的趋势。目前的最低牵引座离地高度为935mm。在这种情况下，要求改变半挂牵引车的车架结构，采用285/60R22.5型轮胎，牵引座要求特别平整。对一带提升盖的半挂车支承板进行结构优化设计可使其净装载高度达到3000mm，装载容积达到100m3。3.2.1汽车方案设计标准半挂牵引车的牵引座离地高度为1200mm到1300mm。107降低支承板上表面高度急剧地减小了半挂车下表面与车架及轮胎上表面之间的间距，从而导致不能满足ISO1726中对倾斜角的要求，因此在越过突起，爬坡和下坡时要特别小心。为了确保有足够的行车安全性，要求货箱高度能进行优化调整，因此，半挂车必须采用带电控高度调节的空气悬架系统（例如MAN公司的ECAS系统）。3.2.1汽车方案设计降低支承板上表面高度急剧地减小了半挂车下表面与车架及轮胎上表1083.2.1.2对使用条件的要求道路车辆应该在其行驶最频繁的道路上有效而安全地行驶。不同的道路条件对载货汽车的要求不相同，导致汽车的方案不相同。不同的道路（高速公路，国道，洲道，田间道路和林间道路）其宽度和曲率半径不尽相同。汽车曲线行驶时对道路宽度的要求应该与其所要投入运行的道路状态相一致。3.2.1.2对使用条件的要求道路车辆应该在其行驶最频繁的109图为长度达到最大限值的各种载货汽车在稳定曲线行驶状态下的地面力圆。每种汽车的道路宽度要求需要单独地计算，因为所要求的道路宽度与车轴的位置和挂接点的位置相关。如果需要减小汽车对道路的宽度要求，可对牵引车和挂车上的车轴实行强制转向。对于配送运输中使用的多轴汽车，由于经常行驶在窄的弯曲路面上，经常要换道，采用强制转向轴可以减小侧向力，明显地提高轮胎行驶效率。3.2.1.2对使用条件的要求图为长度达到最大限值的各种载货汽车在稳定曲线行驶状态下的地面110除了对路面宽度的要求以外，用于配送的汽车（在狭窄的庭院变道）其转向圆半径也是评价汽车曲线行驶性能的指标。由于多节组合列车及半挂汽车的牵引车及半挂牵引车的轴距较单体汽车轴距短，所以它们的转向圆半径较单体汽车明显地小。表3-4所示为载货汽车车架IvecoEurocargo65E14的转向圆半径与轴距之间的关系。3.2.1.2对使用条件的要求除了对路面宽度的要求以外，用于配送的汽车（在狭窄的庭院变道）111越野车的离地高度高，接近角，离去角及斜面角大。理想的越野车是轴距小，前、后悬小，轮胎大，因采用轮边减速器而使差速器尺寸减小的单体汽车。有一种称为Jumbo的载货汽车其轮胎小，刚性牵引杆挂车的挂接点低，因而在高低不平的路面或坡道上行驶时问题最多。3.2.1.2对使用条件的要求越野车的离地高度高，接近角，离去角及斜面角大。理想的越野车是1123.2.1.2对使用条件的要求汽车的功率应根据其经常行驶的坡道确定。总牵引重量40t的载货汽车其功率范围为270ps（200kw）到600ps（440kw）。相应的功率重量比为5～11kw/t。当在长距离下坡道上行驶时，出于安全和保护车轮制动器的考虑，建议采用无磨损的持续制动。如果载货汽车只在街道上行驶，变速器有6～8档即可。如在建筑工地行驶，则还需要爬行档。为了提高长途运输载货汽车的经济性，用16档的变速器比较合适。路面附着条件（沥青、水泥、铺石路面、地表面、碎石路、潮湿、积雪、冰冻）和坡度决定汽车的驱动方案。40t的汽车在不利的工况下只有约四分之一的总重量作用在唯一的驱动轴上（4×2牵引车，或者带三轴挂车和半挂车的4×2半挂牵引车）。全轮驱动的4×4/2-，6×6/2-或8×8/4单体汽车的牵引条件最佳。3.2.1.2对使用条件的要求汽车的功率应根据其经常行驶的1133.2.1.2对使用条件的要求长途运输汽车为了提高运输的经济性要求发动机油耗小，功率大，变速器档位密集，货箱空气动力学性能好，轮胎滚动阻力小，驾驶室空间大，舒适。对于年运输里程达到300000km的长距离运输，要求维修保养方便。根据所运输货物的密度对重量和容积进行优化可以减小单位运输成本（马克/吨公里以及马克/立方米公里）。半挂汽车或者载货汽车列车较相同装载容量的单体汽车优越。主要原因是载货汽车-挂车组合更具有弹性。因为在运输量少的时候可一不挂接挂车。在配送运输中，挂接单轴半挂车的半挂汽车以2t的载重量优势在经济上优于三轴单体汽车。从成本的角度看半挂车的寿命要高2～3倍，半挂牵引车在旧车市场较三轴底盘容易销售得多。在长途运输中普遍采用40t级的汽车。只要工作条件许可，就采用双轴牵引汽车和三轴挂车组合的方案，这样可以减少制造和运营的成本。3.2.1.2对使用条件的要求长途运输汽车为了提高运输的经114由于装载量大，装卸方便，由双轴牵引车和无转向装置的三轴半挂车在特别重的货物长途发送运输中取代了载货汽车列车。如果对货物装载位置的数量及装载长度有要求，则货箱长度最长达到15.65m多节组合列车较总长13.6m的半挂车明显地优越。对于容积运输则优先采用“Jumbo汽车”，其装载容积达到120m3。对汽车驾驶员来说，带中置轴挂车的载货汽车由于调车方便较带铰接牵引杆挂车的载货汽车更受欢迎。3.2.1.2对使用条件的要求由于装载量大，装卸方便，由双轴牵引车和无转向装置的三轴半挂车115双后桥前从动轴转向主要适用于后桥支承载荷大的载货汽车列车，而双后桥后从动轴转向则有助于在市内交通中的急转弯。在上述两种情况下的强制转向避免了曲线行驶时轮胎的快速磨损。8×8/4汽车主要为建筑工地的运输而设计的。多轴半挂车的转向轴可以通过插入到牵引座开口中的转向销强制转向，也可以将转向轴设计成根据侧向力自动转向的双后桥后从动轴。除了减小轮胎的磨损以外，后置的转向轴还减小了曲线行驶时对道路宽度的要求。这种后从动转向轴结构简单，但缺点是倒车时必须将转向运动锁闭，以防止转向失控。3.2.1.2对使用条件的要求双后桥前从动轴转向主要适用于后桥支承载荷大的载货汽车列车，而116对于经常空载或半载行驶在街道上的载货汽车及挂车采用可提升式车轴可以减小滚动阻力和轮胎磨损。用于配送运输的三轴载货汽车通常采用可提升非转向后从动轴。三轴半挂车出于减小曲线行驶时对道路宽度的要求将最后一个轴设计为可提升轴。在依次卸载的配送运输中，由于时间的关系经常剩下一些货物没有卸完，引起轴荷分布不均匀。对中置轴挂车这个问题特别突出，此时牵引装置和牵引车后轴所受到的支承静载荷特别大，出现过载，而牵引车前轴静载荷减小，影响操向性。3.2.1.2对使用条件的要求对于经常空载或半载行驶在街道上的载货汽车及挂车采用可提升式车1173.2.2货箱设计3.2.2.1运输货物对载货汽车的主要要求总是根据所要运输的货物提出。运输的货物可能是固态，液态或气态，根据其形态可确定货箱的类型和结构。货箱的最小尺寸根据货物及其装载容器的主要尺寸确定。长度方向尺寸较短的货物用单体汽车或者其挂车运输，较长的货物则要用半挂汽车或载运长型货物的载货汽车列车运输。作出相应的标识后允许货物从汽车后端最长伸出1.5m。如果路程不长于100km最长甚至可以伸出3m。无论在何种情况下无论是汽车还是列车其总长不得超过20m（§22A.bs.4StVZO）。3.2.2货箱设计3.2.2.1运输货物118普通重型载货汽车货箱轮胎直径不超过φ1000mm，装载高度不超过2.6m。如果货物较窄可将其按对角线装在货箱内以提高装载高度。提高装载高度的措施有：采用半挂车，小直径双轮胎铰接牵引杆或刚性牵引杆挂车，独立悬挂的内装载车或者低货厢式挂车。3.2.2.1运输货物普通重型载货汽车货箱轮胎直径不超过φ1000mm，装载高度不119小货物通常是采用标准尺寸的包装箱装运。包装箱的基本单元为400×600mm，在此基础上可以演变出基本的底板尺寸600×800mm，800×1200mm及1000×1200mm。底板的排列方式如图3-16所示，这样车箱的底板宽度总是2400mm。3.2.2.1运输货物小货物通常是采用标准尺寸的包装箱装运。包装箱的基本单元为40120根据DIN15146第2部分，欧洲托板的外形尺寸为800×1200mm，目前包装箱的外形尺寸都是以其为基础。采用欧洲托板构建的装载运输和仓贮标准箱改善了货物在企业内外手工搬运的经济性。再加上与地面输送机械配套使用，可以优化货物的流动，减小工资、时间和空间成本。由于货物运输在统一的交换条件下进行，因此可以自由地选择采用铁路运输，公路运输，水运或者空运。其运营则由欧洲托板中心调控。3.2.2.1运输货物根据DIN15146第2部分，欧洲托板的外形尺寸为800×1121由于液体和气体同散装体一样对运输容器的空间适应性好，因此相应的容器设计成圆柱形或球形运输罐，装卸时用一个小圆管支撑即可。与要求大截面开口进行杂货装卸的矩形货箱不同，圆柱形运输箱可以设计成自支承结构，因而在机架结构尺寸方面具有巨大的优势。3.2.2.1运输货物由于液体和气体同散装体一样对运输容器的空间适应性好，因此相应1223.2.2.2货箱的种类载货汽车底盘都是批量生产的。而对货箱的要求多种多样，因此，大多数在中型企业手工生产，向市场供应的品种种类繁多。平板货箱：货箱为平板，或阶梯状装载面，无侧板。主要用于大宗杂物，机器和汽车的运输。用带子或链条固定运输货物。3.2.2.2货箱的种类载货汽车底盘都是批量生产的。而对货1233.2.2.2货箱的种类三面有活动挡板的卡车车箱：与平板货箱不同，这种车箱通过侧板、立柱、帐篷框架或者与底板固定的帆布车篷限制运输的货物。对特别重的且对气候不敏感的货物用敞开式车箱即可。为了防湿则用帆布盖车箱。由于对装卸时间的要求越来越短，目前这种带汉堡盖的廉价车箱（带侧板、帆布架和帆布）逐渐被推拉式帆布侧边，推拉侧边或者推拉弓形侧边代替。由于没有侧板和立柱，所以从侧面装卸方便。在集装运输时为了固定装载货物用这种车箱则比较费事。3.2.2.2货箱的种类三面有活动挡板的卡车车箱：与平板货1243.2.2.2货箱的种类厢式车箱：运输所谓的“干货”时，与三面有活动挡板的卡车车箱相比，这种车箱对所运输的货物保护更好。特别是可以用多层隔热板构成隔热货箱，或者附加制冷设备后用作冷藏运输厢。对应TIR协议的海关安全则通过采用合适的铰链和销闩达到。厢式车箱目前几乎都采用积木原理设计。3.2.2.2货箱的种类厢式车箱：运输所谓的“干货”时，与125翻斗车箱：翻斗车在车箱倾斜状态下靠重力将散装货物卸下，或者容器（翻斗料斗，集装箱，贮仓）装在可翻转的装置上，通过该装置的翻转将货物卸下。翻斗装置主要是通过液压油缸驱动。3.2.2.2货箱的种类翻斗车箱：翻斗车在车箱倾斜状态下靠重力将散装货物卸下，或者容126油罐货箱：用于气体和液压（食品，汽油，油，沥青，化学物品）运输的圆柱形和厢状容器。根据要求油罐货箱有单腔式或多腔式。对危险性较低的液体用单腔式油罐货箱，厢内为波纹状铁板以减缓半载时液体的固有运动。3.2.2.2货箱的种类油罐货箱：用于气体和液压（食品，汽油，油，沥青，化学物品）运127贮仓货箱：运输流动散装货物。卸货的方式是：对卧式贮仓，通过地面上相应的漏斗，也可以将整个货箱翻转。还可以用气压流化喷嘴（寄生振荡）或者流化床改善流动性。立式贮仓则通过卸料装置在目的地排料。3.2.2.2货箱的种类贮仓货箱：运输流动散装货物。卸货的方式是：对卧式贮仓，通过地128饮料运输厢：运输按欧洲托盘（800×1200mm），啤酒托盘（1000×1200mm）或饮用水托盘（1070×1100mm）打包的饮料箱。对这种货箱的最主要的要求是可从侧面用叉车装、卸货，以及装卸货的时间尽可能短。长途运输和配送运输汽车主要采用转动侧板货箱，考虑到受力粗犷和重量的平衡用手工进行操作。在城市内运输时，带电动提升帆布的货箱由于占地小更受欢迎。运输顾客现场代销饮料时适合用所谓的栅格式低货厢。这种货厢的底盘带有中间骨架，分格板。货箱底板两侧向内倾斜3°。3.2.2.2货箱的种类饮料运输厢：运输按欧洲托盘（800×1200mm），啤酒托盘129用于换装式容器（换装轴形架，集装箱）的底盘货箱由四个固定在支架上的转销组成。转销在纵向和横向分别间距5953mm和2259mm。它们将位于辅助支架上或车架上的换装式容器锁定在底盘上。底盘货箱与换装式容器的