专用汽车设计常用计算公式汇集

/专用汽车的总体设计1总布置参数的确定1.1专用汽车的外廓尺寸（总长、总宽和总高）长载货汽车≤12m半挂汽车列车≤16.5m宽≤2.5m（不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性挡泥板、折叠式踏板、防滑链以及轮胎和地面接触部分的变形等）高≤4m（汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态）车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处250mm汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高300mm专用汽车的轴距和轮距轴距轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外，还影响汽车的轴荷安排、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等，此外，还影响汽车的操纵性和稳定性等。轮距轮距除影响汽车总宽外，还影响汽车的总重、机动性和横向稳定性。专用汽车的轴载质量及其安排专用汽车的轴载质量是依据马路运输车辆的法规限值和轮胎负荷实力确定的。各类专用汽车轴载质量限值（JT701-88《马路工程技术标准》）汽车最大总质量（kg）≤10000≤15000≤20000≤30000前轴轴载质量（kg）≤3000≤5000≤7000≤6000后轴轴载质量（kg）≤7000≤10000≤13000≤240001.3.2A已知条件底盘整备质量G1底盘前轴负荷g1底盘后轴负荷Z1上装部分质心位置L2上装部分质量G2整车装载质量G3（含驾驶室乘员）装载货物质心位置L3（水平质心位置）轴距B上装部分轴荷安排计算（力矩方程式）例图例图1g2（前轴负荷）×（例图1）=G2（上装部分质量）×L2（质心位置）g2（前轴负荷）=则后轴负荷C载质量轴荷安排计算g3（前轴负荷）×=G3×L3（载质量水平质心位置）g3（载质量前轴负荷）=则后轴负D空车轴荷安排计算g空（前轴负荷）=g1（底盘前轴负荷）+g2（上装部分前轴轴荷）Z空（后轴负荷）=Z1（底盘后轴负荷）+Z2（上装部分后轴轴荷）G空（整车整备质量）=E满车轴荷安排计算g满（前轴负荷）=g空+g3Z满（后轴负荷）=Z空+Z3G满（满载总质量）=g满+Z满专用汽车的质心位置计算专用汽车的质心位置影响整车的轴荷安排、行驶稳定性和操纵性等，在总体设计时必需要慎重全面考虑计算或验算，特殊是质心高度是愈低愈好。水平质心位置计算（力矩方程式）A已知条件底盘轴距整车整备质量G空和满载总质量G满空载前轴质量g空和后轴轴载质量Z空满载前轴质量g满和后轴轴载质量Z满B空载整车水平质心位置计算（力矩方程式）L空=C满载水平质心位置计算L满（至后桥水平距离）=垂直质心高度位置计算A已知条件整车各总成的质量为gi整车各总成的质心至地面的距离为YiB整车质心高度hg=C空载整车质心高度计算hg空=D满载整车质心高度计算hg满=专用汽车行驶稳定性计算2.1专用汽车横向稳定性计算A已知条件专用汽车轮距B专用汽车空载质心高度hg空专用汽车满载质心高度hg满专用汽车行驶路面附着系数φ（一般取φ=0.7～0.8）B计算公式保证汽车行驶不发生侧翻的条件：C保证空车行驶不发生侧翻的条件：D保证满载行驶不发生侧翻的条件：2.2专用汽车纵向稳定性计算A已知条件专用汽车质心到后轴中心距离L专用汽车质心高度hg专用汽车行驶路面附着系数φ（一般取φ=0.7～0.8）B计算公式保证汽车行驶不发生纵翻的条件：C保证空车行驶不发生纵翻的条件：D保证满载行驶不发生纵翻的条件：3专用汽车有关限值标准和计算3.1载质量利用系数计算A栏板类载货汽车和自卸汽车限值标准GB/T15089总质量M（千克）N1N2N3M≤35003500＜M≤12000M＞12000整车整备质量m（千克）m≤1100m＞1100m≤3500m＞3500载质量利用系数≥0.65≥0.75≥0.85≥1自卸车（纵向）≥0.55自卸车（纵向）≥0.65自卸车（纵向）≥0.75B载质量利用系数计算公式载质量利用系数=3.2货厢栏板高度计算栏板式载货汽车、栏板式半挂车和栏板式全挂车的货厢栏板高度大于0.6米货厢栏板高度（米）=3.3罐式汽车的总容量限值应按下列公式计算（式中取汽油的密度为700千克/立方米）总容量（立方米）≤3.4半挂车的允许最大总质量、最大装载质量和整备质量应符合GB6420的规定：序号轴数基本系列基本型（t）液罐车系列（t）粉罐车系列(t)总质量装载质量整备质量总质量装载质量整备质量总质量装载质量整备质量1二轴4030≤1040402三轴5340≤135353注：液罐车和粉罐车的最大允许装载质量=总质量－整备质量4专用汽车主要性能参数选择和计算4.1专用汽车在平路行驶时发动机功率计算公式（发动机功率一般为选定值）Plmax=式中：Ga——专用汽车总质量（t）ηT——传动系机械效率（0.85～0.9）f——滚动阻力系数（0.02～0.03）CD——空气阻力系数（0.8～1.0）AD——汽车正面投影面积=BD×HD（BD前轮距、HD汽车总高）m2Plmax——发动机最大功率（kw）Vamax——汽车最高车速（km/h）4.2专用汽车比功率标准GB7258标准要求专用汽车比功率≥4.8kw/t4.3专用汽车发动机最大扭矩计算（一般为选定值）Mlmax=9549PlmaxK/npN·m式中：Mlmax=发动机最大扭矩（N·m）（一般为选定值）Plmax=发动机最大功率（KW）（一般为选定值）K=发动机扭矩适应性系数，柴油机为1.05～1.25np=最大功率时的转速（1.4～2.0）nm（nm—最大扭矩时的转速）K=式中：Mp=4.4发动机输出转矩计算公式Ml=anl2＋bnl＋cMl=式中：Ml——发动机输出转矩（N·m）nl——发动机输出转速（r/min）Mlmax——发动机最大输出转距（N·m）Mp——发动机最大输出功率时的输出转矩（N·m）np——发动机最大输出功率时的曲轴转速（r/min）nm——发动机最大输出转矩时的曲轴转速（r/min）a——=b——=c——=4.5专用汽车运动平衡方程式Ft=Ff＋Fi＋Fw＋FjN式中：Ft——汽车驱动力（作用在汽车驱动轮上的圆周力）NFf——滚动阻力（N）Fi——坡道阻力（N）Fw——空气阻力（N）Fj——加速阻力（N）汽车驱动力计算公式Ft=式中：rd——驱动轮动力半径（m）ig——变速器的传动比i0——主减速比η——传动系的机械效率（0.75～0.9）μ——发动机外特性修正系数（0.75～0.85）汽车滚动阻力计算公式Ff=magfcosα（N）（g重力加速度9.81m/s2）式中：ma——专用汽车（或汽车列车）总质量（kg）α——道路坡度角f——滚动阻力系数（f=f0＋kva）（50km/h≤Va≤100km/h）（一般取f=0.010～0.020）专用汽车坡道阻力计算公式Fi=magsinα（N）专用汽车空气阻力计算公式Fw=CDADVa2（N）式中：AD——专用汽车的迎风面积（m2）（AD可按AD=BDHD估算，BD—轮距，HD汽车高度m）CD——空气阻力系数N·h2/（km2·m2），（专用汽车Cd=0.03858～0.06944），半挂车的空气阻力系数增加10%加速阻力计算公式Fj=δmaj（N）式中：δ——专用汽车旋转质量换算系数j——专用汽车加速度（m/s2）δ的计算公式为：δ=式中：Iw——车轮的转动惯量（kg·m2）If——飞轮的转动惯量（kg·m2）r——车轮滚动半径（m）也可以按阅历公式估算δ值=1＋（0.04～0.06）i02ig2＋（0.008～0.013）nl=k——滚动阻力比例系数（0.000148～0.00023）4.5.6δmaj=AVa2＋BVa＋C1＋C2（fcosα＋sinα）式中：A=B=C1=C2=－mag4.6专用汽车动力性参数计算专用汽车最高车速（km/h）计算公式Vamax=式中：D=专用汽车最大爬坡度计算公式：imax（专用汽车最大爬坡度%）=tgαmax式中：αmax=E=加速度计算公式专用汽车最大加速度jmax（m/s2）计算公式：jmax=专用汽车加速时间计算公式（t加速时间h）t=或t=

其次章粉罐汽车设计计算公式（以YQ9550GSN为例）罐体容积计算1.1中间直筒容积计算公式V1=1.2直角斜锥筒容积计算公式V2=1.3封头容积计算V3=2×π×h2（r－h/3）（式中h封头高度、r封头球面半径）1.4总容积计算公式V决=V1+V2+V31.5有效容积计算公式V有效=V总－V总×ka（ka容积系数0.08）1.6有效装载容积计算公式Va=1.7扩大容积计算公式Vb=kb×Va（kb扩大容积系数0.1～0.2）罐体壁厚计算公式2.1筒体壁厚计算公式（圆筒）（式中P设计压力取0.3Mpa，S1筒体壁厚，φ1筒体内径，［δ］许用应力，C壁厚附加量）（φ焊缝系数）2.2锥筒壁厚计算公式2.3封头壁厚计算公式（碟形封头）式中：S3——封头壁厚R——封头球面部分内半径r——封头过渡段转角内半径Md——封头形态系数=轴荷安排计算公式3.1G空销=上装部分质量×罐体中心至承载桥中心距离/牵引销至承载桥中心距离G空轴=上装部分质量－G空销3.2G满销=（上装部分质量＋最大载质量）×罐体中心至承载桥中心距离/牵引销至承载桥中心距离G满轴=（上装部分质量＋最大载质量）－G满销流态化床主要参数计算公式4.1临界流态化床气流速度计算公式Vf=式中：dp——颗粒直径m，水泥取88×10-6ρ——颗粒真密度（kg/m3）、水泥取3200kg/m3ρg——气体密度，在气压P=0.3Mpa、气温T=373K、气体常数Ra=29.28时，η——气体的动力粘度（Pa×S）取0.0218×10-3Pa·S4.2罐体最大空床截面积计算公式4.3粉料带出气流速度（Vt）计算公式（粉料悬浮速度）（水泥的带出气速Vt=0.58m/s）最小空床截面积（Amin）计算公式空压机排量Q和罐体Amax、Amin的对应值（对水泥）空压机额定排量Q（m3/min）4.85.25.47最大空床截面积Amax（m2）8.889.629.9912.96最小空床截面积Amin（m2）0.1390.1510.1570.203流态化条件计算公式式中：A流化床面积m2，Q气体体积流量m3/s，Vf临界流态化速度m/s，水泥为Vf=9×10-3m气力输送系统计算公式5.1输送空气量计算公式式中：ka——输送系统的漏气系数，取1.1～1.2——输送速度（即卸料速度）（kg/min）ρg——空气密度（kg/m3）μ——输送混合比（水泥取40～80）=物料质量/气体质量（Q空气压缩机排量m3/min，gm单位时间内输料管排出的粉料体积m3/min）5.2输料管内气流速度计算公式式中：V1——在入口处压力下空气流速；V2——在末端压力下空气流速；Q1——在入口处压力下空气流量（m3/min）；Q2——在末端压力下空气流量；ρs——颗粒密度（kg/m3）；d——输料管内径m计算结果，据阅历：V1≥1.3Vt5.3输送系统压力损失计算公式H1=Hd＋HJ=Hd＋Hλ＋Hh＋Hξ式中：H1——系统全部压力损失（Pa）Hd——动压损失（Pa）Hj——静压损失（Pa）Hλ——直管壁磨擦压力损失Hh——垂直上升压力损失Hξ——各局部阻力压力损失（式中g=9.81m/s2，Vm物料速度，V气流速度，μ输送混合比，0.65～0.85）（式中λ——摩擦阻力系数，查有手册，或当d=100mm时，取λ=0.0235）（L——直管长度，挠性管接长度加一倍计算m）Hh——9.8ρg（1+μ）h（h——垂直上升高度m）式中：ξ——各种局部阻力系数（截止阀4～8，止回阀1.0-2.5＞90°弯头1.0～2.0，三通）λ——摩擦阻力系数=kλ（0.0125＋）（式中kλ管道内壁系数：无缝钢管取kλ=1.0，新焊接钢管1.3，旧焊接钢管1.6）专业性能和主要参数计算公式6.1平均卸料速度计算公式（式中mb实际装载质量t，△m罐内剩余质量t，t卸料时间）6.2剩余率计算公式（ml额定装载质量t）6.3输送混合比计算公式式中：μ——混合比（即质量浓度）ms——粉粒体质量流量（kg/s）mg——气体质量流量（kg/s）ρg——气体密度（kg/m3）Q——气体体积流量（m3/s）

第三章自卸汽车设计计算公式（以日产柴自卸汽车为例）前推连杆组合式举升机构计算公式1.1三角臂A点和举升质量质心G点在举升角为θ的坐标：·····················①·····················①·····················②·····················②式中：、、、为θ=0°时的坐标值XA、YA、XG、YG为A点和G点坐标（举升角为θ时）A点坐标（XA，YA），G点坐标（XG，YG）1.2求举升角为θ时B点坐标：（XB，YB）····················③····················③1.3求举升角为θ时C点坐标，求解方程组：················④················④可得举升角为θ时的C点坐标（XC，YC）式中：、、、均为已知值1.4求BD和CE交点下的坐标（XF、YF）（解方程）····························⑤式中：XB、YB、XC、YC为上式可求值，XD、YD为已知值。（XE、YE为已知值）1.5求点O至直线的距离1.6求随意举升角θ时对车厢的举升力（对O点取力矩），则1.7求B点到的距离1.8求B点到的距离1.9随意举升角θ时的油缸推力计算公式取三角臂ABC为独立体，∑MB=0，得：（对B点取力矩）,则式中：为随意举升角θ时的油缸推力设举升角θ为0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52度，共27个点，计算空载和满载时的油缸推力和举升力1.10举升机构最大举升角度计算公式···················①···················②···················③···················④···················⑤···················⑥···················⑦式中：、、、、、XE、YE、XD、YD为已知条件，求最大举升角θmax（解联立方程）1.11求举升力、油缸推力和拉杆内力的斜率公式A求FA的斜率和斜角（斜率公式），而斜角B求拉杆BD的斜率和斜角（斜率公式），而斜角C求油缸的斜率和斜角（斜率公式），而斜角1.12求拉杆内力的计算公式（依据平面汇交力系力的平衡条件）式中：——举升力（已知），——油缸推力（已知）A5——举升力斜角=A3+π（）A6——拉杆内力斜角=A7——油缸推力斜角=1.13用作图计算法求举升力和油缸推力的计算公式（利用AutoCAD中的自动测绘功能，计算过程可大于简化）举升力油缸推力1.14计算随意举升角θ时的油缸油压和行程并作油压特性曲线A油缸油压计算公式：（N）式中η系统效率取0.8，d油缸活塞直径mB油缸行程用作图法或解式计算法计算1.15液压泵选型计算公式A最高油压计算公式式中：Pmax——液压泵最高工作压力（Mpa）——车厢额定装载量时最大举升力（N）d——油缸活塞直径（m），η系统效率0.8，ψ过载系数＞2B液压泵流量和排量计算和确定a液压缸最大工作容积计算（式中Smax、S0、d为m）b液压泵额定流量计算公式（式中t举升时间s，ηv液压系统容积效率0.8～0.85）c液压泵排量计算公式（式中nBl——液压泵额定转速）d、Pmax、q和nBl确定后，即可对液压泵进行选型C油箱容积计算：D高压油管内径计算公式高压油管内径：式中Q——油泵的额定流量，V1为高压油管流量，E低压油管内径计算公式低压油管内径：式中：V2为低压油管中油的流量，举升机构运动干涉计算2.1分析图解说a△ABC为举升三角臂，BD为拉杆，O点为倾翻中心b过A点作直线MN和车厢底面平行c以O点到直线MN的距离OM为半径作圆（该圆为倾翻基圆）d在理论计算时可将MN线等效为车厢底面，在实际设计中，车厢底板线和MN线有肯定距离C点不和车厢底面MN发生干涉的必需条件：∠CAB＋∠BAO＋∠OAM＜180°···················①（∠CAB、∠OAM为已知）在△BAO中（式中BA、OA为已知）···················②当BO线通过D点时，BO为最大值，BOmax=BD＋OD则∠BAO角为最大值∠BAOmax则举升机构不发生干涉的条件为：∠CAB＋∠OAM＋∠B1A1O＜180°······································④确定可能发生干涉现象时举升角ω计算公式ω=∠AOA1=∠B1OA1－∠AOD···················⑤···················⑥···················⑦式中：OA、OD、AD、B1O=BD+OD、OA1=OA、B1A1可用作图法分析举升机构的运动干涉状况和拟定解决方法（利用AutoCAD中的自动测绘功能，可简化计算过程）自卸汽车车厢、付梁、铰支点支座及焊缝强度计算或验算按理论力学、材料力学和机械设计手册中有关公式进行和计算机协助设计。车厢后板和开合机构运动分析和计算4.1图示解说：O1点一后栏板铰支点，G点一后栏板质心α角为后栏板质心夹角（O1绕O2点作圆弧运动）O2点为车厢倾翻中心（和付梁固定）O3点为开合机构导臂铰支点（和车厢固定）绕O2点作圆弧运动C点为锁钩铰支点（和车厢固定）β角为锁钩脱开而后门可打开时的车厢倾翻角F为货物对后栏板的推力4.2开合机构和后栏板运动分析（车厢倾翻时）车厢倾翻时后栏板绕O1点旋转，当车厢倾翻角（举升角）大于α角时，后栏板在无任何机构约束的状况下，便可自动开启。反之，当车厢下降到倾翻角≤α角时，后栏板在无任何机构约束的状况下，便能自动关闭。当开合机构导臂滚轮离开导轨的约束时（车厢举升角为β角时）锁钩在弹簧Ⅱ的作用下自动开启；而当车厢举升角≤β角时，导臂滚轮受导轨的约束，锁钩在弹簧Ⅰ的作用下（F弹簧Ⅰ≥F弹簧Ⅱ），锁钩自动关闭，起锁定后栏板的作用。锁钩和后栏板运动协调条件：α角＞β角当车厢举升时，锁钩先开启，后栏板后开启；当车厢下降运动时，后栏板先关闭，而锁钩后锁定的运动协调条件就是α角大于β角。α角的大小可以通过后栏板质心位置G和铰支点O1至G的距离h来调整；β角的大小可通过变更O2O3的长度尺寸进行调整。4.3开合机构和后栏板受力分析后栏板开启力下（货物对后栏板的推力），自卸车在运行过程中，后栏板受货物的推力，使后栏板有自动开启的趋势。锁钩在导轨的约束和弹簧力F弹簧Ⅰ的作用下有锁定后栏板不会自动开启的功能后栏板不会自动开启的约束条件：（货物对后栏板的最大推力）4.4Fmax确定后，可对弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ进行设计计算，对锁钩、拉杆、拉杆叉、轴锁、导臂及支承件进行强度计算（应用材料力学有关公式）4.5QCn29015标准对锁紧机构的技术要求：锁紧装置（开合机构）应保证自卸汽车行驶过程中栏板不得自行开启。举升角小于最大关闭角时(＜β)，栏板应能锁紧；举升角大于最大关闭角时（＞β），栏板应开启，锁紧装置不得处于锁紧状态。举升角等于或大于完全开启角时（≥α），栏板应能完全开启。锁紧装置应开关敏捷、锁紧牢靠、无卡滞现象。

第四章半挂车设计和计算1半挂车的联结尺寸的确定1.1半挂车的前回转半径和牵引车的间隙半径：半挂车的前回转半径——是指牵引锁中心至半挂车前端最远点垂线的距离（Rf）牵引车的间隙半径（Rw）——是指牵引鞍座中心至驾驶室后围或其它附件的最近点垂线距离。一般要求Rw－Rf≥150mm1.2半挂车的间隙半径和牵引车的后回转半径半挂车的间隙半径Rr——是指在牵引销中心至鹅颈或支承装置上最近点垂线的距离牵引车的后回转半径Rc——是指牵引鞍座中心至牵引车车架后端最远点垂线的距离一般要求Rv－Rc＞70mm1.3半挂车牵引销板离地高度和牵引车牵引鞍座板离地高度半挂车牵引销板离地高度H3——是当半挂车处于满载状态下的高度牵引车牵引鞍座板离地高度H2——是指牵引车满载状态下的高度，其值必需H3=H2图中A=Rw、L2=Rr、B为后轮宽度，H1——为牵引车车架上平面离地面高度，L1——为牵引座的前置距（牵引鞍座中心线至后桥中心的距离），H0——为牵引鞍座上平面至地平面的距离（牵引车空载时）1.4半挂车相对于牵引车的前俯角和后仰角α和β前俯角（α）——是指半挂车前端最外点和牵引车车架相碰时，半挂车和牵引车之间的相对夹角α＞7°～14°后仰角（β）——是仰角是指半挂车鹅颈处纵梁下翼板和牵引车尾端点相碰时的夹角β=8°～10°（对于越野车β=16°左右）1.5牵引销尺寸50号牵引销，结合直径为50.8mm，最大牵引质量为≤50t90号牵引销，结合直径为88.9mm，最大牵引质量为≤100t1.6牵引销的强度计算牵引销的强度计算载荷以承受冲击时的水平力为依据。水平力的大小是假定牵引车紧急制动，而半挂车未能制动而撞击主车的工况考虑，此时所受到的水平力Fd=mb·g·φ式中：mb——半挂车满载时的总质量；g——重力加速度；φ——附着系数美国汽车工程师协会（SAE）标准规定牵引销应承受120000磅（533434N1.7牵引销板（牵引面板）的强度计算················①················②················③式中：δ——牵引面板厚度5——牵引面板材料的屈服极限[ns]——屈服极根的标准强度平安系数，取[ns]=1.6μ——牵引面板材料的泊松比1.8牵引鞍座牵引鞍座的分类按牵引销直径大小分类：2’’和3’按牵引座的活动自由度分类：有单自由度和双自由度两种牵引座按牵引鞍座材料分类：有钢板冲压焊接式和铸造两种牵引座牵引鞍座的垂直和水平载荷半挂车和牵引座的载质量系列半挂车载质量（t）牵引座载质量（t）106～8157～1225123012～164015～185020牵引鞍座的水平牵引力Fd（KN）式中：mc——牵引车允许总质量（t）；mk——半挂车允许总质量（t）；md——牵引座上允许最大承载质量（t）德国约斯特公司常用牵引座技术参数牵引鞍座规格牵引鞍座载质量（kg）牵引力(KN)半挂车总质量（kg）牵引座结构质量(kg)牵引座高度(mm)纵摆角(°)横摆角(°)备注2’’6000593200071150185±1502’’80007638000110150185±1502’’1800012842000155200±1502’’1800015265000155250±1502’’2000015265000130150185±150’’36000152200190±150’’36000260265290＋15－20±7’’50000290190＋15－120注：在约斯特（JOST）牵引座中，2’’冲压焊接牵引座允许垂直载荷为3-20t；牵引力为22～152KN；2’’铸件牵引座，其允许垂直载荷为18～36t，牵引力为128～260KN，’’铸件牵座，其允许垂直载荷为36～50t，牵引力为152～260KN。（英国约克Rockinger2半挂车车架设计和计算2.1半挂车车架载荷分析半挂车车架载荷简化为只考虑车架受静载时的弯曲强度和刚度。车架两梁作为简支梁，且左右对称受载，自身的质量按匀称布置，载质量按集中载质量或匀称分布。2.2半挂车车架的许用应力[σ]按下式计算式中：为纵梁材料的屈服强度，Q235为=24000N/cm2，而16Mn材料为35000N/cm2；n1——平安系数取n1=1.3；n2——动载系数取n2=2.52.3允许半挂车车架纵梁的最大变形量YmaxYmax=(0.002～0.003)·L（L——半挂车轴距）2.4半挂车车架纵梁鹅颈纵梁高选定载质量15t时，取h=160mm左右载质量20t时，取h=160～210mm载质量20t以上时，取L=210～230mm左右对于阶梯式纵梁，鹅颈高度尺寸h可加高选择。半挂车车架的主截面尺寸选定A、载质量15t时，取主截面高度H=300mm左右B、载质量20～30t时，取主截面高度H=350～450mC、载质量40～50t时，取主截面高度H=450～550mm在纵梁受力较大的区段内可局部增设加强板或变为箱形截面。目前，国外半挂车车架纵梁均采纳高腹板结构，其截面高H和翼板宽b之比有大幅度的提高，=1.8左右，=2.7～4.2半挂车车架纵梁腹板和翼板尺寸规格表生产厂家翼板规格（宽×厚）（mm2）腹板厚度（mm）英国约克公司130×12、130×16、190×165、6、8美国富华公司127×12.7、152×12.7、152×9.5、152×194.2、4.6、6.4武汉特汽150×12、150×166、8本公司140×14、140×166、8、10、122.5半挂车车架横梁半挂车车架横梁的作用横梁是车架中用来连接左右纵梁从而构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能好坏及其分布，干脆影响着纵梁的内应力大小及其分布，而合理地设计横梁可以保证车架具有足够的扭转刚度。常用横梁结构形式圆管形横梁或矩形或长方形钢管该结构形式横梁和纵梁焊接固定抗扭性好，有较高的扭转刚度。工字型横梁：从载荷过渡上考虑最为志向，但纵梁翼缘和横梁翼缘连接，对扭转约束较大，翼缘可能产生较大的应力，有产生裂纹的可能。槽形横梁：多用钢板冲压或折弯成形，制造工艺简洁，成本低，但扭转刚度较差。箱形横梁：和圆管形横梁一样，具有较好的抗扭性，传递载荷志向。半挂车车架横梁布置间距为700～1200mm。一般以800宜。半挂车车架纵梁和横梁间的连接结构横梁和纵梁上下翼缘相连接如图a，这种结构有利于提高车架的扭转刚度，但在受扭严峻的状况下，产生约束扭转，纵梁翼缘处会产生较大的应力，该种结构一般在半挂车鹅颈区，支承装置处和后悬支承处采纳。横梁和纵梁的腹板连接如图b，这种结构刚度较差，允许纵梁截面产生自由翘曲，不产生约束扭转。这种结构形式多用在车架中部横梁上，因一般车架中部扭转变形小。横梁同时和纵梁上翼缘及腹板相连接如图c，这种结构兼有以上两种结构特点，故采纳较多。其缺点是：作用在纵梁上的力干脆传到横梁上，因而要求横梁具有较高的刚度。横梁贯穿纵梁腹板相连接如图d，这种结构削减了焊缝，使焊接变形削减，同时还具有腹板承载实力大和在偏载较大时，能使车架各处所产生的应力分布较匀称的优点。是目前国内外广泛采纳的新型半挂车车架结构。2.6车架宽度：车架宽度依据轮胎和车轴不同型号而取不同宽度，但从提高整车的横向稳定性以及削减车架纵梁外侧横梁的悬伸长度来看，希望尽可能增大车架宽度（本公司钢板弹簧中心距一般选定为1000mm，则车架宽度为1000mm）2.7半挂车车架支承反力计算（以单轴半挂车为例）········①········②········③式中：RA——前支承（牵引销）反力RB——后支承反力——后钢板弹簧前支承反力——后钢板弹簧后支承反力L2——后钢板弹簧两支承点距离（L1=L－L2，L3=LK－L2）——车架单位长度线载荷：（式中G为车架总质量，G0为车架自身质量，Gt——车架满载均布载荷）2.8半挂车车架内力计算半挂车内力计算公式·············④·············⑤式中：——b截面的剪力——a截面的剪力——b截面的弯矩——a截面的弯矩——a、b两截面之间线负荷q图形面积的代数和——a、b两截面之间剪力Q图形面积的代数和半挂车车架的内力计算和绘制剪力图Q和弯矩图M，可以较清晰地看出在设计负荷作用下，各截面的内力变更规律，从而得到设计的限制值和限制截面位置。2.9半挂车车架纵、横梁常用截面力学性能计算抗弯截面惯性矩Jx及截面Wx计算式中：——各简洁几何图形对其本身中性轴的轴惯矩——各简洁几何图形的面积——各简洁几何图形中性轴和组合截面中性轴的距离——组合截面中性轴主截面外边缘的最大距离抗剪截面系数Wτ计算式中：Jx——截面轴惯矩；d——截面中性轴处宽度；Smax——截面最大静矩抗扭（纯扭）截面惯矩Jk及截面矩量Wk计算（槽形截面）（槽形截面）式中：h、δ——各简洁图形的长宽尺寸；α——系数，取α=1.122.10半挂车车架应力的验算弯曲应力剪切应力式中：M——车架需验算截面的静弯矩Wx——车架需验算截面的抗弯截面模量Q——车架需验算截面的剪力Wτ——需验算截面的抗剪截面系数——车架材料抗弯许用应力——车架材料抗剪许用应力（=0.3～0.5）各国牵引销尺寸参数ISO西德和法国日本英国美国苏联中国50号90号50号90号50号90号50号90号50号90号50号90号50号90号A50.8±189±0.150.8±189±0.150.8±188.9±0.150.8±0.12788.9±0.12750.8±0.188.9±0.150.8±188.9±0.150.8±0.189±0.1B73±0.1114±0.173±0.1114±0.173±0.1113.9±0.173.025±0.127113.9±0.2573±0.1113.9±0.173±0.1114±0.173±0.1114±0.1C71.5±0.4111±0.471.5±0.4111±0.471.5±0.4111±0.471.4±0.38113.9±0.2571.4±0.38111.1±0.3871.5±0.4111±0.471.5±0.4111±0.4D35-321-335-1.535-321-1.521-335-321-231.75-34.9320.6±0.2531.75-34.9320.6±0.3835-319-235-1.521-1.5E70+1.559+1.570+1.559+1.570+1.558+1.569.85±1.558.73±0.2570+0.6658.7±0.3870+2.657+270+1.559+1.5F84-1.574-284-1.574-284-1.673-1.584.13±1.573.025±0.2584-0.773±0.3884-273-284-1.574-2R3+0.53+0.53+0.53+0.53+0.53+0.53.173.173+0.53+0.53+0.53+0.50-60-60-60-60-66±0.56±0.50-6°0-6°第五章液罐汽车设计和计算1罐体材质选用1.1一般低碳钢板（Q235）一般低碳钢板机械性能好，有足够的强度、韧性及良好的焊接性能，工艺性好，价格比较低廉，是常用的罐体材料，适用于装运粮食、水泥、煤灰、油类、水、粪便等物料。1.2低合金钢板（16Mn）低合金钢板有较高的强度及韧性，适用于装运液化石油气（LPG）、液化自然气（LNG）、丙酸、氨水、液氧、液化亚硫酸气和乙烯树脂等要求罐压较高的材料。1.3不锈钢板（1Cr18Ni9Ti或304等）不锈钢板耐腐蚀、不生锈、不易污染、易清洗、易除味、机械性能比较稳定，是一种优质罐体材料，适用于装运食品（面粉、奶粉、啤酒、乳类、动植物油等）、纯度较高的化工物料（石碳酸、甲醛、乙二醇、醋醛、苛性苏打、氧乙烯等）以及腐蚀性较强的酸类物质（如淡硝酸、稀硫酸等）1.4铝制罐体铝制罐体多用于装运甲醇、乙醇、航空燃料、浓硝酸、冰醋酸、醛、苯、无水酒精、有机溶剂、过酸化氢等石油化工产品以及仪器类物料。1.5聚四氟乙烯罐（PTFE）聚四氟乙烯罐适用于装运硝酸、浓硫酸、盐酸、王水、烧碱、酮、醇、醚等有机溶剂（运用温度-100～250℃）1.6聚氯乙烯罐体（PVC）聚氯乙烯罐适用于装运酸、碱及有机溶剂等（对浓硝酸、发烟硫酸、芳香烃类、酮类耐蚀性欠佳）（运用温度-10℃～65℃1.7聚乙烯罐体（PE）聚乙烯罐适用于装运除硝酸外的各种酸、碱、盐溶液（运用温度80℃1.8玻璃钢罐（FRP）玻璃钢罐在60℃1.9衬里钢罐塑料衬里碳钢罐按塑料的有关性能进行应用。橡胶衬里碳钢罐：其耐蚀性随橡胶的种类而异。硫化自然橡胶耐大多数无机酸、有机酸、碱类、盐类、盐酸、醇类等介质的腐蚀。但对强氧化剂（硝酸、浓硫酸、铬酸、过氧化氢等）及某些溶剂（苯、二硫化碳、四氯化碳等）的耐蚀性差。合成橡胶中的J睛橡胶耐油性、耐酸性、耐碱性均较好；氯橡胶的综合耐蚀性好；聚醚橡胶对水、油、氨、碱等介质均稳定2罐体容积计算2.1圆形罐体有效总容积计算式中：L——圆柱体长度（m）d——圆柱体内径（m）L1、L2——封头长度（m）2.2椭圆形罐体有效总容积计算式中：L——椭圆体长度（m）a——椭圆长轴（m）b——椭圆短轴（m）L1、L2——封头长度（m）2.3梯形罐体有效总容积计算式中：S——梯形罐体横截面积（m2），其它尺寸含义和上相同注：1、罐体的有效总容积还应除掉罐体内部附加装置所占的容积（V0）2、罐体的有效总容积大小应符合第一章3.3条要求2.4罐体额定容积计算2.5罐体膨胀容积计算△V=V总－V额2.6罐体膨胀空间计算（一般为5%和用户要求）3罐体强度计算（薄壳理论）3.1圆筒形罐体的薄壳应力计算在横截面Ⅰ-Ⅰ内应力在纵截面Ⅱ-Ⅱ内应力在球面封头内：式中：——罐体内压（Mpa）；、——圆筒、封头内壁半径（m）、——圆筒、封头壁厚（m）；——材料许用应力（Mpa）——焊缝系数，取=0.73.2椭圆形截面罐体薄壳应力计算小圆弧区A点和C点应力大圆弧区B点和C点应力式中：，、——椭圆长、短轴半径（mm）——小圆弧壁厚(mm)，——大圆弧壁厚（mm）3.3梯形截面罐体薄壳应力（仅供参考）计算小圆弧A点应力和B点应力大圆弧C点和D点应力3.4液体罐体壁厚计算（仅供参考）圆筒形罐体壁厚计算从3.1圆筒薄壳应力分析＞，则壁厚取式计算（式中C为壁厚附加量）式中：——罐体自重、装载物液自重和动载荷引起的压力式中：G1——罐体自重；G2——装载质量；G3——每个隔舱的液重（kg）g=9.8，S纵截面积——罐体纵载面积（m2），L——罐长（m）C=C1+C2+C3式中：C1——钢板负偏差，取C1=0.4，C2——腐蚀裕量，一般碳钢取C2=1mm，对于不锈钢取C2C3——加工减薄量，冷卷时取C3=0，p1——为罐内设计压力（Mpa），一般取2×36=72kPa——材料屈服极限，——平安系数，一般取=1.6）φ——焊缝系数，一般取φ=0.7椭圆形罐体壁厚计算从3.2薄壳应力分析的应力大于B和C点的应力，则壁厚取式计算。（式中——椭圆长轴半径）梯形罐体壁厚计算从3.3薄壳应力分析点应力大于A、C、D点应力，则壁厚取式计算。（式中——罐体下部横截面宽度之半）3.5液化气罐体壁厚计算（圆形罐）圆筒体壁厚计算（式中——设计压力Mpa，——内径mm）椭圆封头壁厚计算（式中——形态系数）Mt值表Di/2hi2.62.52.42.32.22.12.01.91.8Mt1.461.371.291.211.141.071.000.930.87Di/2hi1.71.61.51.41.31.21.11.0—Mt0.810.760.710.660.610.570.530.50—碟形封头壁厚计算——形态系数碟形封头形态系数Md值Ri/ri1.01.251.51.752.02.252.502.753.03.253.504.0Md1.001.031.061.081.101.131.151.171.181.221.221.25Ri/ri4.55.05.56.06.57.07.58.08.59.59.510.0Md1.281.311.341.361.391.411.441.461.481.521.521.54圆形平盖封头厚度式中：k——平盖系数，平盖封头1取（S——圆筒计算厚度，St——圆筒有效厚度）平盖封头2取k=0.44，平盖封头3取k=0.30非圆形平盖封头壁厚计算式中：k=0.44，Z（形态系数）=3.4－×2.4，且Z≤2.5，——平盖长轴长度，b——平盖短轴长度（mm）3.6液罐车罐体阻浪板壁厚计算式中：——圆板半径，——泊松比，V——液体相对罐体运动速度，——液体密度，——隔板间距，g——重力加速度，——动载荷系数（取=3），E——阻浪板材料弹性模具3.7法兰式平盖壁厚计算螺栓连接圆形平盖式中：W——操作状态时或预紧状态时的螺栓设计载荷NLD——螺栓中心至垫片压紧力作用中心线的径向距离mmL——圆形平盖螺栓中心连线周长mm3.8液管路管壁厚度计算和直径计算（式中——设计压力Mpa，——许用应力Mpa，d——管内径mm）（式中——管路流量，V——燃油流速，经济流速为0.1～1m/s，最大流速不应超过4m/s）

第六章附件资料1程序设计语言编制油罐容积表计算程序（专用汽车1999第三期第33页）2自卸车前推式举升机构干涉问题的分析（专用汽车1999第三期第3页）3散装水泥车罐体有限元分析（专用汽车1999第三期第7页）4自卸车液压举升机构的受力分析和计算分析（专用汽车1999第三期第15页）随意锥筒绽开尺寸的计算（专用汽