第四章 载货汽车支承装置及其货箱

第四章载货汽车支承装置及其货箱单位：机电工程学院主讲：王孝鹏

材料及型材支撑装置设计承载装置的尺寸确定货箱货物安全防护防腐目录4.1材料和型材载货汽车的传统材料主要是钢和木材。为了提高装载效率和运输经济性，载货汽车使用的材料越来越广泛。除了结构钢，还有高强度的微粒结构钢。轻量化的要求导致铝合金应用越来越多。木材被精制成多层胶合板，工程塑料适合于制造球形过渡面的成型件，可以同泡沫塑料一起制成多层夹板以减轻重量。4.1.1钢材钢材因经济的原因（材料成本）和技术原因（易于成型，适合于焊接）一直是载货汽车制造业的主要材料。材料的成型性能可以用弯折时所允许的最小弯曲半径ri,min与板材的厚度d之比ri,min/d来描述，其与材料的延伸率A5有关。降低汽车的重量，必须采用铝材，原因是铝材的密度只有钢材的三分之一。其缺点是价格高，弯曲载荷作用下梁的变形大，成型性能差，不易焊接，焊缝附近受热影响区的硬化合金强度变差。铝材通常用于封闭货箱和自卸式汽车料斗的制造，原因是这种结构的二阶面积矩大，因而弹性变形小。汽车底盘的多横梁车架适合于用钢材制造，原因是其弹性模量大。为了减轻重量则采用高强度的精细结构钢。4.1.1钢材载货汽车的支承装置主要承受弯曲载荷，通常采用根据Siemens—Martin法冶炼的沸腾浇铸结构钢USt37-2。这种冶炼方法保证了磷和硫的含量小，焊接性能好。由于采用沸腾浇铸在轧制和成型过程中材料表面保持光滑，不易断裂。DIN规定的热轧圆弧过渡型材不太合适载货汽车制造业。这些型材主要是用于钢结构高层建筑，横截面的尺寸分级过于粗糙，法兰内缘倾斜，与其它型材的联结困难。由于材料厚度均匀，冷成型和冷压成型的型材特别适合于支承装置的制造。与热轧型材相比，冷成型和冷压成型材料以明显小的厚度达到很大的轴向阻力矩Wax，结构重量相对减轻。此外，这种材料容易加工成型。其缺点是成型时产生应力。为了避免疲劳破坏，不能在变形区焊接或者钻孔。4.1.1钢材冷成型时需要特别注意，由于弯边和滚压成形时的断裂延伸率小，相应的弯曲半径加大，给低高度轻量化钢结构的设计带来困难。由于双有氧浇注时杂质（熔析）均匀地分布于整个横截面，材料成型过程中在熔析断裂区可能存在弯曲引起的裂纹。4.1.1钢材精细结构钢的母体是St52-3。其较高的断裂延伸性不是通过提高碳的含量，而是通过加入锰和硅的晶粒细化作用达到的。要进一步提高断裂延伸率不可能通过提高碳含量实现，碳含量增加后珠光体增加，材料的焊接性能急剧下降。少量加入钒，铌和钛既可以减少珠光体的含量，也可以通过晶粒细化作用提高材料的断裂延伸率。4.1.1钢材材料最重要的加工特性是冷成型性和焊接特性。冷加工特性对载货汽车车架纵梁和横梁的挤压成型具有重要的意义。精细结构钢由于冶炼纯度高，珠光体含量低，与传统结构钢相比结构强度相当，所以具有显著的优越性。精细结构钢在载货汽车制造业中典型的应用是制造底盘的车架，吊车，装载用货箱边板，车轴套管和轮盘。强度最好的材料用于汽车伸缩式吊车的制造。自卸货箱、垃圾收集车货箱和水泥搅拌车滚筒因为对耐磨性的要求而优先选用添加锰的材料。4.1.1钢材4.1.2铝塑性合金在载货汽车制造业中用轻量化材料铝最早始于第一次世界大战之后。例如，当时客车用铝作为钢制货箱的覆盖件。目前厢式车箱中传统的材料钢和木材已经完全被铝所取代。平板车的侧板几乎都用铝材制造，而整体式平板车货箱也有的全用铝材制造。铝材其它应用领域包括液罐车货箱，圆形料仓式货箱，自卸车槽形货箱，装载板和油箱。铝材一般为冷轧的板材和挤压成型的型材。型材的品种繁多，还可以根据顾客的要求加工成相应的形状。与热轧或者冷拉及冷成型的型钢相比，铝制型材的表面特性优良，尺寸准确。材料强度高于“软”的通过冷轧时的冷作硬化达到。可时效硬化处理的合金材料型号为AlMgSi、AlZnMg、、AlCuMg或者AlZnMgCu。为了提高材料强度可采用固溶退火、淬火和人工时效处理。当温度较高时称为热人工时效，室温时则称为冷人工时效。4.1.2铝塑性合金4.1.2铝塑性合金要提高焊接质量要保持焊边清洁，并用工业酒精清洗。焊接前建议通过刮或者挫将材料表面的养化层除掉。此外，人工焊接时避免接触焊接区和焊接填料。在疲劳载荷和交变载荷的作用下，焊缝的种类及焊接处的几何形状对结构的强度值σ4影响很大。焊缝附近的抗疲劳强度（约为70N/mm2）和交变载荷作用下的抗疲劳强度（约为50N/mm2）与基体材料的强度几乎没有关系。只有当焊缝不受到交变载荷的作用时，基体材料的强度才能得到充分的利用。也可以用螺栓联接，鉚接或胶接的方法来联接铝材，这样不会引起基体材料结构和强度的变化。图为圆形料仓式自卸车车架。其纵梁由两根不同形式的T型铝材AlMgSi1F31制造。下端T型铝材的短辐板保证两条纵向焊缝不是处于应力大的翼面上，而是位于主要承受弯曲载荷的横截面中性层上。这样就尽可能考虑到了铝材焊接处强度低的特性。纵梁前端鹅颈形斜坡通过冷弯曲加工成型。上端T型铝材的高辐板一直延续到前端，在前端将边缘切除，以便弯曲成所希望的斜坡形。4.1.3木材目前，在载货汽车制造业中很少直接用原木，而是使用由多层榉木贴合的胶合板。木材主要用于内装饰，货箱前壁，隔板，磨损底板，高密板和隔音板。为了隔离机器噪声胶合板中间有一层重薄膜。榉木的纤维均匀结实，硬度高达HB=34kP/mm2，体密度ρ为0.74kg/dm3。由于纤维及胶合板的结构特点其机械特性各向异性。弹性模量和抗弯强度则与板的厚度相关。4.1.4人工合成材料载货汽车制造业中人工合成材料得到越来越广泛的应用。人工合成材料密度小，造型设计自由，防腐性好，表面美观，价格低廉，因此正在越来越多地取代钢材。热塑性塑料主要用于驾驶室内侧，而玻璃纤维增强的热固性塑料用于底盘和货箱作为支承部件或者覆盖件。片状模塑料Flachbahn形的玻璃纤维增强塑料（GFK）有着广泛的应用。可用于载货汽车货箱，内外表层，公共汽车`和液罐车覆盖件，房车和商务车的内外表面及集装箱和冷藏箱。但绝大部分加工成含硬质泡沫核心的连接板。4.1.5夹层材料载货汽车用夹层材料主要是联接板材。用于厢式货箱、商务车、小汽车挂车和房车。夹层材料的两个外层为高强度薄板，中间为密度小的硬质泡沫塑料层或蜂窝状及波纹状结构。4.1.5夹层材料受弯曲载荷时高强度的外层承受拉压应力，夹层承受剪切应力。此外，由于夹层的支承，外层不会产生凹坑和弯折。外层用钢，铝，GFK和玻璃纤维增强的聚丙烯制造。由于表面平展和附着性能好，这些材料的上漆性好。夹层为聚氨酯泡沫，西印度轻木，铝质波纹或者聚丙烯蜂窝。相对其它板材夹层板的最大优点是重量轻。芯材为硬塑料海绵的夹层的厚度可达130mm，用于低温冷藏厢式货箱具有优良的隔热性能。表层与芯层应牢固联接以提高抗剪切能力。一般将表层粘合在芯层上。聚丙烯作为表层盖板，聚丙烯蜂窝作为芯层对可直接通过加热粘合而不需要粘合材料。为了评价夹层材料的轻量化效果，必须将各种材料进行比较。表为相同抗弯强度条件下不同夹层材料的性能，材料的抗弯强度为：长2500mm，宽1250mm的夹层在中间受到1000N的线分布载荷时，其最大弯曲变形为62mm。4.1.5夹层材料4.2支承装置的设计每辆载货汽车都有自身的支承系统。支承系统的作用是安装行走装置，支承汽车的自重和有效载荷。支承系统可以分为三种类型：非承载式货箱。货箱的作用是为有效载荷提供装载箱；半承载式货箱。车架和货箱共同承受载荷。这种结构要解决的问题是分别确定车架和货箱的抗弯强度和抗扭强度，以便承担所要求的承载功能。例如，与车架固联的厢式货箱其抗弯和抗扭强度由于其结构形式要较其下面的车架大得多。同时，厢式货箱及其联接主件对车架的载荷也很大，从而损害车架的疲劳寿命。承载式货箱：无车架结构。管状货箱的侧边，底板和顶盖必须具有足够的抗剪强度。在载货汽车制造业中载货汽车及挂车采用全架式结构。而公共汽车和小汽车无一例外地采用无架式结构。全架式车架有以下优点：可用于不同的货箱。可大批量生产，成本低，与货箱无关。只要保持与货箱的联接不变，车架设计的自由度大。货箱的应力小。对抗弯和抗扭强度好的货箱，特别要注意的是，与车架的联接要柔软。因承载部件布置方式和截面形状的不同车架有不同的结构型式。最常见的车架是多横梁车架。其抗弯强度都很好，但抗扭强度根据梁的截面形状的不同有大小之分。纵梁和横梁的截面形状为开式结构（U型、I型和盖型）时，抗扭强度小。截面尺寸相同的闭式梁其抗扭强度要大得多。选择截面形状时要考虑路面的特性（在道路上还是野外行驶），货箱的抗扭强度及货箱联结件的柔度。抗扭强度小的车架相对抗扭强度大的车架有以下优点：型材质量轻价格低。制造容易，制造成本低。便于防腐蚀保护。便于各种截面和总成的联接。由于其绕纵轴的扭矩变形大，降低了对行走机构弹性变形的要求。4.2.1车架的支承系统当车架绕纵轴扭矩变形时，纵梁和纵梁间时变形。由于梁的抗扭强度小，抗弯强度大，则车架的变形如图所示。由车架的几何形状可以看出，横梁的扭矩角φQ与纵梁的扭转角φL之比等于它们的长度lQ和lL之比：横梁和纵梁单位长度的扭转角相同。所有截面的扭转刚度对总刚度的影响相同。横梁通过其与纵梁的联结将扭矩传递给纵梁上的结点，引起纵梁上扭矩的跃变。纵梁上的扭矩反过来在与其相联的横梁上产生弯矩。4.2.1车架的支承系统当圆管或矩形管受到扭矩作用变形时，各截面相互平行地旋转一定的角度。而开式截面则发生拱曲变形。图为槽钢双翼面的边缘由于拱曲变形而产生的沿型材纵轴线朝相反方向的位移。拱曲变形使得型材产生扭曲，其抗扭强度增大。为了阻止型材的拱曲变形，在型材截面纵轴线方向产生法向应力，该应力沿型材的纵轴线方向直至型材连接处逐渐增大，在型材双翼面外缘达到最大。如果梁之间采用焊接的方式联接，则容易产生断裂破坏。因此，对于抗扭刚度小的车架，应采取特殊的联接方式（这里指横梁联接到纵梁上），允许开式截面的自由拱曲。4.2.1车架的支承系统如果作用力垂直U型型材（Y-Z平面）的纵轴（X-X），指向对称轴（Y-Y），且通过型材重心，则产生纯弯曲变形。如果力的作用点不变，改变作用方向，则截面肯定产生扭转，U型截面产生弯曲和扭转组合变形。在截面外面存在一点，该点不产生扭转变形，称为剪切中心。根据剪切中心可以计算，也可以查表。扭转变形时所有截面围绕剪切中心旋转。车架上作用的垂向应尽可能通过剪切中心。4.2.1车架的支承系统采用开式型材时车架其扭转刚度应与克服截面的拱曲变形结合在来考虑。尤其是要考虑横梁与纵梁间的联接方式。为了具体计算受扭车架应力和应变之间的复杂关系需要用到在横截面上无损伤截面作用力—变形的精确关系，联接区域要作为子结构用有限元的方法细分子单元。4.2.1车架的支承系统4.2.2载货汽车车架设计载货汽车车架通常用抗扭刚度低腹板直立U型纵梁。为了保证通过货箱（货箱支架）和行走装置（钢板弹簧支架）作用在车架上的垂直载荷位于剪切中心的附近，纵梁的开口向内。市面上汽车底盘的车架有直梁和多段弯曲纵梁两种。直梁的截面相同，而弯曲纵梁为鱼腹形。采用直梁时货箱制造商配套副车架方便，鱼腹形车架的设计与弯矩的变化相适应，车架宽度与各总成的安装位置要求相适应，可以减小车架上表面高度。前后横梁也采用U型型材，与纵梁的联结抗弯强度高。其它横梁为盖形型材，两端为鸟嘴形结构，有利于无阻碍的拱曲变形。横梁联结在纵梁的腹板上。由于要求横梁与纵梁的联接具有弹性，因而都采用鉚接和螺栓联接。4.2.2载货汽车车架设计车架设计的基本准则：为了保证车架扭转产生的附加载荷尽可能由纵梁和横梁均匀承受，其扭转刚度在整个长度方向尽可能相同。采取的方法是保证横梁扭转刚度相同、间距相同。低扭转刚度横梁的联结应尽可能不损坏横截面的拱曲。截面的过渡不应突变，而应该渐变，以避免由于刚度突变而产生应力峰值。

4.2.2载货汽车车架设计4.力的作用不能是突变式，而应该渐变式。垂直力的作用线应尽可能通

过纵梁的剪切中心。如果垂直力没有通过剪切中心，则在产生扭转力矩的部位增加支承横梁。5.梁上应力大的部位其强度不允许减弱。首先不得在这些部位设计用于车架鉚接和螺栓联接的孔。在副车架和挂车底盘上的这些部位不得焊接。否则切口应力集中效应会严重影响材料的疲劳强度。底盘制造商的货箱规程具体给出孔距离上、下翼面的最小距离。4.2.2载货汽车车架设计车架设计的目的是在保证重量轻和横截面小的条件下使得抗弯强度尽可能大。材料厚度d与腹板高hp和翼面宽bp之比应尽可能小。为了防止产生翘曲变形，比例值d/hp也不能太小。U型截面翼面的翘曲应力为：4.2.2载货汽车车架设计4.2.3挂车车架的设计对挂车车架来说，牵引所产生的载荷与载货汽车车架相似，其设计准则也可以引用过来。发动机副车架的设计也是这样。需要注意的是，挂车车架的纵梁大多数用工字钢梁。其设计方法没有特别的规定，可以用焊接联接。根据功能纵梁需要弯曲。4.3承载装置的尺寸确定载货汽车的承载装置有平面和空间结构之分，其横截面通常为恒定的。承载装置为独立的部件，为其它部件提供空间支承，并将重力传递到行走装置。通过行走装置（弹簧座）产生的支承力其作用线在空间相距远，因此在支承装置的横截面内产生内力和内力矩（截面载荷），并产生应力和变形。支承装置尺寸确定的目的是，通过合理设计支承装置的横截面，以保证由截面载荷引起的应力不致引起工作状态下的破坏，其弹性变形不影响其功能的正常发挥。根据承载系统的结构和几何尺寸可以将其简化为相应的力学模型。借助于工程力学知识可以计算由外力引起的任意截面上的载荷（轴向力、剪切力、弯矩和扭矩）。如果已知截面的静力学参数，包括截面面积A，轴向阻力矩Wax，极轴阻力矩Wp，则可计算危险截面上的外缘应力（公称应力n和n），以及合成的等效应力v。4.3承载装置的尺寸确定4.3.1载荷用于道路交通的汽车其允许总重量受到其车轴数量的限制。假设装载状态下的汽车处在水平面上，则汽车只受到汽车重量引起的静载荷。在行驶工况下，汽车除了不可避免的过载外，还受到动载荷的作用。这些载荷在一定程度上既是静载荷又是动载荷。因此，承载系统受到下列载荷的作用：在载货汽车车架设计过程中对其强度和刚度进行完整的分析计算不可能做到万无一失。所以底盘制造商通常采用有限元分析的方法进行计算。样机在液压伺服试验台上进行试验。最后样车要在规定的试验路段进行行车试验。4.3.1载荷4.3.1载荷4.3.3简支梁的Q线和M线载货汽车承载装置中受载最大的是车架的纵梁。如果因为时间，人员或经济的原因不能用有限元分析方法对载货汽车承载装置进行分析计算，则可将车架简化为支承在两点上的梁用人工和计算机辅助计算的方法进行分析计算。其中两根纵梁简化为一根简支梁。重力简化为集中载荷或线分布载荷。行走装置的支承力可用两个弹簧座支承力代替，或简化为一个集中载荷。此外，不考虑扭转的影响，否则的话必须计入与横梁联接处的弯曲载荷突变。用简化的力学模型计算两轴载货汽车纵梁上的剪切力和弯矩的计算实例。其中集中力F1=30kN，线分布力q=20kN/m。4.3.3简支梁的Q线和M线4.3.3简支梁的Q线和M线4.3.4桁架桁架是由直线异型棒材组合起来的平面或空间结构。桁架大多数简化为直线（棒材重心线）和连接点（节电）。平面桁架由上拉杆、下翼面及位于其间的垂直和对角杆组成。最简单的桁架为三角架。多个三角杆组合可以构成平面或空间结构，其承载能力和刚度好，重量轻。如同工字型结构一样，当受到弯曲载荷时，上拉杆和下拉杆承受弯曲载荷产生的拉压力，而对角杆起腹板及推力杆的作用。垂直杆通常称为“零杆”，不承受拉压载荷，其作用是减小长压力杆弯曲的危险。空间桁架至少由两个平面桁架组成。在第三维方向通过弦杆、垂直杆和对角杆联接，以提高抗扭强度。在理想情况下桁架的杆件在节点处通过铰链相互铰接，只能承受拉压力。但实际中杆件通过焊接联接，变形时会产生剪切力和力矩，但相对较小。4.3.4桁架复杂桁架为静不定系统，其应力和应变计算用计算机程序进行，简单的平面桁架为静定问题，可用人工计算或者估算。估算的精度相当高。杆件的受力可用Cremona法图解或者用里特尔截面法计算。采用Cremona法求杆件受力的方法是：先确定支承反力，再作每个节点在中心力系作用下的力三角形，以求出相应杆件上的未知力。用里特尔法计算时，截面选取的原则是，使得平衡方程的数量足以求出所切开杆件上的未知力。4.3.4桁架4.3.5强度校核汽车行驶过程中出现的动载荷引起交变应力，交变应力的大小是随机变量，只能用统计的载荷谱描述。最大应力σ0与平均应力σm的关系用冲击系数s*表示：σ0＝σm·s* 根据σ0＝σm＋σa和σu＝σm－σa，可得到极限载荷比例系数K：4.3.5.2结构强度和零件安全性载货汽车上使用的所有材料都有通过试验得到的动态强度值供使用。这些值是采用标准试件在标准试验条件下得到的。施加的载荷如图所示，其平均应力为σm，动应力幅值为σa，试验得到的疲劳强度为107次循环载荷时的应力比例关系。4.3.6载货汽车承载装置的弹性弯曲变形随着高强度钢和铝合金在载货汽车中的广泛应用，底盘的弹性弯曲变形显得越来越重要。例如用QStE500TM代替St37－2后，如果弯曲载荷保持不变，则所要求的轴向阻力矩Wax减小约60％，与轴向二阶面积矩Iax相关的弯曲刚度E·Iax减小50％，意味着弯曲变形增大一倍。在任意载荷作用下，简化为梁模型的车架其在任意位置的切向转角ψ和垂直位移W可以在考虑边界条件的情况下通过积分进行计算。其中根据截面尺寸的不同Iax的值不同，当两个截面叠加在一起并同时变形时相应的Iax用Iax,ges代替：

4.4货箱

4.4.1货箱规程和货箱许可载货汽车底盘制造商向货箱计算及底盘改装企业提供所谓的货箱规程，以保证装配货箱及对底盘进行改装后不损害底盘的功能和寿命。4.4.1货箱规程和货箱许可汽车改装企业应保证货箱的设计、生产和装配及底盘的改动符合专业规范，满足质量要求。如果改装企业在产品的规划设计阶段就发现有关的规定和技术水平与委托商的要求不相符，应及时地通知委托商。因为改装企业有责任保证装配货箱后或对汽车作改动后，汽车的行驶安全性不受影响。如果对汽车的某一种改装在货箱规程中没有说明或者与说明不相符，则改装企业需要得到底盘制造企业相关部门的书面许可。申请书的内容包括含具体规格和底盘编号的汽车型号，汽车尺寸、重量和重心位置，设计的货箱固定方式，汽车运行的环境（例如，在低等级路面行驶，在高海拔行驶，粉尘污染严重，环境温度极端），与货箱规程要求的差异，以及作过相同改装的汽车情况介绍。4.4.1货箱规程和货箱许可对包含具体改装要求的申请材料进行审查后，即可授予相应的货箱改装许可。但没有必须授予改装许可的法律规定。即使以前对相同的申请授予过许可，但也可能因技术水平变化而拒绝授予许可。此外，也可能对个别汽车的货箱改装许可作出限制。对于已经改装完成或已经销售的汽车不得补发许可证。授予的货箱改装许可只限于货箱的设计和尺寸的确定，或者底盘的改动。同样地，货箱制造企业对改装的质量负有技术责任。如果底盘在运行过程中发生损坏，则底盘制造商根据质量保证责任可以承担赔偿责任。但如果是汽车改装厂不遵守货箱规程，货箱、货箱装配的方式或底盘的变动造成汽车底盘的损坏，或者由于使用不当或所选用的底盘不适合运行环境条件而造成汽车底盘损坏，则底盘制造厂不承担赔偿责任。4.4.2副车架和货箱固定载货汽车底盘配有各种各样的货箱，所承受的载荷也各种各样。因此，在大多数情况下要有副车架（装配车架）以改善集中载荷时的受力状况，或者提高抗弯强度。副车架有利于货箱以及附加零件和总成的安装，同时为车轮和其它汽车部件超出车架上表面安装提供足够的空间。根据车架结构的特点，副车架普遍采用梁结构形式（纵梁和横梁），从车架后梁尽可能延伸到前钢板弹簧支座后部。这样减轻车架负担，提高抗弯刚度，从而减小车架的弯曲振动。4.4.2副车架和货箱固定车架和副车架通过离散分布的连接元件相互联结，共同承受弯曲载荷。根据弯曲线的局部形状副车架的前端逐点地作用在车架上。为了避免局部表面压力过大，两根副车架纵梁前端加工成30

的形状。此外，下翼面的边缘为半径至少5mm的过渡圆弧。4.4.2副车架和货箱固定车架和副车架可以通过各种货箱联接元件联接。各种连接元件在纵向的承载性能相差很大。联接元件的选择首先要考虑货箱的扭转刚度。固定联接的平板车、自卸车和半挂车联接适合于抗扭刚度软的货箱，这样在行驶过程中货箱可以无阻碍地跟随底盘扭转。罐装车、圆形料仓车和自挂式厢式货箱的抗扭刚度特别大，因此要求货箱联接元件在极端行驶工况下必须保证货箱能有限地向上升提升。4.4.2副车架和货箱固定软滑移式货箱固定元件。它由上下布置的托架和螺栓联接组成。可以用于前部抗扭刚度小或者后部抗扭刚度大的货箱。车架和副车架的纵梁通过螺栓压紧。车架上的托架高出车架上翼面平面，从而限制货箱的侧向运动。将螺栓斜向布置使得副车架和底盘车架之间可以沿纵向相对运动。联接元件的区别在于螺栓联接中的弹性元件（螺旋弹簧，盘形弹簧和橡胶弹簧）。当车架扭转运动幅度很大时，弹簧产生压缩变形，货箱相对车架向上运动，从而保证货箱不受到损伤。4.4.2副车架和货箱固定当汽车货箱抗扭刚度非常大时，例如液罐车，且经常行驶在不平坦的路面上，联接元件应保证货箱相对车架作一定的向下运动和较大的向上运动。目前大多数底盘制造企业不再推荐带钢板弹簧夹的软滑移式联接元件。原因是开式U型截面的翼面要用垫块来保护其不变形。4.4.2副车架和货箱固定滑板式货箱联接元件。由于螺栓联接承受的是剪切载荷，因而能承受很大的轴向力。采用这种联接方式不会产生滑移，所以通常位于要求弯曲和扭转刚度尽可能大的后桥上方后悬架部位。特别是用于自卸车、水泥搅拌车及后部装有吊车的汽车。为了保证在使用过程中副车架在纵向不发生滑移，在汽车的每侧至少要有一个滑移固定的联接。这种联接通常位于后桥上方。图示的直接螺栓联接也起同样的作用。4.4.2副车架和货箱固定4.4.3无副车架货箱如果车架的强度和刚度足够大，在一定的条件下可采用自行悬挂的货箱（油罐货箱，转向式货箱、厢式货箱），而不需副车架。抗扭刚度极大的油罐货箱可以通过三点弹性地支承于车架上，而不需要副车架。前支承设计为称重秤，支承点为弹性支承的铰链，可以平衡汽车底盘的扭转。减小支承高度，换装式货箱优先采用无副车架支承。在这种情况下必须确保货箱在整个长度范围内或者至少在弹簧悬挂的附近大面积地支承在底盘车架上，锁扭联接装置布置在横梁附近，只与车架纵梁腹板固定。此外，提升装置对车架产生的附加力和力矩要很小。为了保护纵梁Man公司要求在纵梁上另外焊接加固材料。4.4.3无副车架货箱自行支承式厢式货箱底部设计成能承担副车架功能的结构，则横梁的间隔不超过600mm时可以不用副车架。由于货箱在车架上的支承面积相对较小，所以应尽量避免因为没去毛刺或角边没有圆弧过渡而引起的角边压力。4.4.3无副车架货箱4.4.4副车架设计副车架的机械性能主要取决于所用型材的结构形式、布置方式、联接方式，以及材料的机械性能。下面将讨论不同布置方式和联接方式对车架和副车架的影响。车架和副车架的纵梁有可滑移式和固定式两种联接方式。采用可滑移式联接纵梁之间有纵向相对运动，产生摩擦力。采用固定联接不会有相对运动。纵梁间联接方式的不同导致不同的抗弯强度E∙Iax,ges和抗扭强度G∙ID,ges。滑移式结构受到弯曲载荷时，两根梁同时弯曲。如果材料的机械性能（弹性模量E）相同，则弯曲应力的变化规律如图所示。由于在两根梁的接触区分别受到拉力和压力，受拉力的表面产生拉伸应变，受压力的表面发生压缩应变，两个表面产生相对滑移。如果这种滑移通过固定式联接而受到限制，则在接触区产生滑移力，整个联接体的抗弯刚度同抗弯刚度大得多的单体梁一样。4.4.4副车架设计横梁的布置根据货箱的类型确定。对于抗扭刚度小的固定货箱（平板车），横梁普遍布置在纵梁的上面，并通过角钢或角撑板与纵梁＂软＂联接.装载高度低的货箱（例如，饮料运输汽车）可以用分段式横梁。横梁与副车架纵梁上边缘通过焊接联接。4.4.4副车架设计对于翻转货箱及不需要装载面的货箱，纵梁之间的横梁只起加固作用，布置在与车架的联接点附近。为了保证货箱的扭转性能，横梁与副车架纵梁之间用角撑板或角钢联接。如果要在副车架的尾部用管状横梁来提高扭转刚度，则横梁可以用法栏板与纵梁联接。4.4.4副车架设计自卸车，后装载吊车和自卸式液罐货箱，其尾部扭转刚度必须特别高。为此副车架纵梁采用封闭形结构，横梁用管材制造。另外还可以用对角形结构加固。如果副车架的纵梁封闭成箱式截面以提高局部扭转强度，则为了避免强度的突变必须将闭式结构缓慢地过渡到开式结构。4.4.4副车架设计4.4.5平板货箱和厢式货箱底板平板车货箱和厢式货箱底板是货箱的底面。其承受有效载荷的重力并将其传递到车架上。用地面运输工具装卸货物时，要注意突然作用的冲击轴荷。传统结构型式的承载装置由多根副车架横梁和边框架组成。边框架构成货箱的周边，其上垂直安装的腹板用于固定货箱边板铰链。由自行承载式胶合板制造的防风雨底板支承在承载装置上。横梁采用冷轧成型的等截面U型钢，或者用St37-2冷压成型。冷压成型横梁的截面从中间到两端逐渐变小，这样可以减轻重量，有利于与底板边框架联接。底板边框架的截面尺寸取决于所需高密底板的厚度。市场上提供的底板边框架厚度为21～50mm。底板边框架的角边切成斜角形状，并采用对焊。考虑到应尽可能地保证横截面的自由拱曲变形，横梁联接处只布置一条角形焊缝，并将下翼面局部切开。如果在底板边框架处的底板支承面无高差，则横梁的上翼面必须切除一段。4.4.5平板货箱和厢式货箱底板用挤压成型的板条形铝材作为货箱底板。铝材厚30～40mm，宽200～300mm，在货箱中横向布置，采用螺栓联接或螺栓－夹板联接。由于铝材的强度高，所以也能起横梁的作用。铝板的结合处做成槽－键结构形状，保证受到集中载荷作用时相邻的板条共同起支承作用。与底板边框架的联接同样同螺栓联接。轻型载货汽车完全不需要横梁。中型和重型载货汽车的底部需要在护板表面局部加强。4.4.5平板货箱和厢式货箱底板4.4.6厢式货箱厢式货箱为厢状封闭货箱，特别适合要求防尘、防潮及防温度波动的敏感性货物的运输，采用隔热材料和制冷装置后还可用于冷冻食品的运输。厢式货箱由两个侧板，前板，后板和盖板组成。其底板由纵梁和横梁支承。底板边框架大多数是货箱板件的组成部分。门大多位于货箱的后部，支于焊接的门架上。为了方便装卸，在货箱的后面经常装有装载用货箱边板。其一方面用于装卸，一方面用作货箱的后门。4.4.6厢式货箱上世纪70年代中期以来，厢式货箱在德国就被设计成标准化积木式结构，制成成品后销售给载货汽车制造厂，并最终装配成货箱。积木式结构的特点是，其整体功能分解成单个子功能