1、概 述半掛車，具有機(jī)動(dòng)靈活、倒車方便和適應(yīng)性好的特點(diǎn)，這種車可以提高裝載量，降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率。由于裝載量的不同要求，對(duì)于車架的承受載荷也有不同，該半掛車的軸距較大，因而對(duì)車架的強(qiáng)度與剛度的要求也較高。對(duì)車架的強(qiáng)度與剛度進(jìn)行了分析計(jì)算。半掛車參數(shù)表序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)半掛車長總寬總高 (空載)牽引銷中心至軸距離半掛車軸距軸至軸距離軸至軸距離軸輪距軸軸前懸(牽引銷至半掛車最前端距離)后懸半掛車一軸中心至支腿中心距離2貨箱欄板內(nèi)尺寸參數(shù)(mm)貨箱欄板內(nèi)尺寸(mm)長（mm）寬（mm） 高（mm）車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本車架采用采平板式，為了具有足夠的強(qiáng)度和剛度,所設(shè)計(jì)車架材料選用 Q235 鋼板,采用焊接

2、式結(jié)構(gòu)?？傮w布置圖 1 車架總體布置圖縱梁縱梁是車架的主要承載部件，在半掛車行駛中受彎曲應(yīng)力。為了滿足半掛車公路運(yùn)輸、道路條件差等使用性能的要求，縱梁采用具有很好抗彎性能的箱形結(jié)構(gòu)，縱梁斷面如圖2 所示。上翼板是一塊覆蓋整個(gè)車架的大板，圖中只截取一部分。圖 2 縱梁截面示意圖為了保證縱梁具有足夠的強(qiáng)度，在牽引銷座近增加了加強(qiáng)板；為減小局部應(yīng)力集中， 在一些拐角處采用圓弧過渡。在輪軸座附近也增加了加強(qiáng)板(圖 1 中輪軸座附近)。由于半掛車較寬，為防止中間局部變形過大，車架的中間增加了倒 T 形的縱梁加強(qiáng)板。圖 3 部分加強(qiáng)板示意圖橫梁橫梁是車架中用來連接左右縱梁，構(gòu)成車架的主要構(gòu)件。橫梁本身的抗

3、扭性能及其分布直接影響著縱梁的內(nèi)應(yīng)力大小及其分布。本車架的 19 根橫梁，主要結(jié)構(gòu)形狀為槽形?？v梁和橫梁的連接車架結(jié)構(gòu)的整體剛度，除和縱梁、橫梁自身的剛度有關(guān)外，還直接受節(jié)點(diǎn)連接剛度的影響， 節(jié)點(diǎn)的剛度越大，車架的整體剛度也越大。因此，正確選擇和合理設(shè)計(jì)橫梁和縱梁的節(jié)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)，是車架設(shè)計(jì)的重要問題，下面介紹幾種節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。一、橫梁和縱梁上下翼緣連接（見圖 4（a）這種結(jié)構(gòu)有利于提高車架的扭轉(zhuǎn)剛度，但在受扭嚴(yán)重的情況下，易產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)，因而在縱梁翼緣處會(huì)出現(xiàn)較大內(nèi)應(yīng)力。該結(jié)構(gòu)形式一般用在半掛車鵝勁區(qū)、支承裝置處和后懸架支承處。（b）（a）（c）圖 4 半掛車縱梁和橫梁的連接二、橫梁和縱梁的腹板連接

4、（見圖 4（b）這種結(jié)構(gòu)剛度較差，允許縱梁截面產(chǎn)生自由翹曲，不形成約束扭轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)形式多用在扭轉(zhuǎn)變形較小的車架中部橫梁上。三、橫梁與縱梁上翼緣和腹板連接（見圖 4（c）這種結(jié)構(gòu)兼有以上兩種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，故應(yīng)用較多。四、橫梁貫穿縱梁腹板連接（見圖 4（d）這種結(jié)構(gòu)稱為貫穿連接結(jié)構(gòu)，是目前國內(nèi)外廣泛采 用的半掛車車架結(jié)構(gòu)。它在貫穿出只焊接橫梁腹 板，其上下翼板不焊接，并在穿孔之間留有間隙。當(dāng)縱梁產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，允許縱梁相對(duì)橫梁產(chǎn)生 微量位移，從而消除應(yīng)力集中現(xiàn)象。但車架整體扭轉(zhuǎn)剛度較差，需要在靠近縱梁兩端處加橫梁來提高扭轉(zhuǎn)剛圖度4。（d）貫穿式橫梁結(jié)構(gòu)貫穿式橫梁結(jié)構(gòu)，由于采用了整體橫梁，減少了焊縫

5、，使焊接變形減少。同時(shí)還具有腹板承載能力大，并且在偏載較大時(shí)，能使車架各處所產(chǎn)生的應(yīng)力分布較均勻的特點(diǎn)。 強(qiáng)度計(jì)算3.1 縱梁強(qiáng)度計(jì)算車架縱梁及橫梁均采用 Q235，屈服點(diǎn)=235 Mpa，伸長率=26% ，密度=7.8 103kg/m3。Q235A 具有良好的塑性、韌性、焊接性能和冷沖壓性能，以及一定的強(qiáng)度、良好的冷彎性能。軸荷分配如圖5所示，車架承受縱向單位線長度均勻載荷q a，有：AF 牽引銷所受力（N）；BF 后軸中心處所受力（N）；L 牽引銷到中間車軸的距離（m）；Lk 中間車軸到車架尾部的距離（m）。圖 5車架均布載荷圖空載：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滿載：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在滿載時(shí)進(jìn)行縱梁的強(qiáng)度校核支反力計(jì)算:G=400009.8=392000Nq mg / 2l （l 為縱梁總長，取一根縱梁計(jì)算）由上述

7、計(jì)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剪力的計(jì)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彎矩的計(jì)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、式可計(jì)算出各彎矩最大的點(diǎn)為： A 點(diǎn)的最大彎矩：M qx 2 / 2 7.814kNm ；AB 點(diǎn)的最大彎矩：M q(l x )2 / 2 60.393kNm ；b由圖可知，最大彎矩出現(xiàn)在(l1,l1 l 2) 段上，則有：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 。通過計(jì)算，可以畫出車架縱梁的支反力、剪力、彎矩圖危險(xiǎn)截面確定圖6 縱梁剪力、彎

9、矩圖由經(jīng)驗(yàn)可知，縱梁的危險(xiǎn)截面一般為變截面處和最大彎矩處，通過結(jié)構(gòu)圖和計(jì)算可知距車架前端距離為L ，X截面：H, ， ，B12由此可計(jì)算抗彎截面系數(shù):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圖 7 縱梁截面示意圖36H6H截面處的彎矩:M f1(Lx 1) q L 2 / 2xM =23439Nm1M =80718Nm2M =108071Nm3由彎曲應(yīng)力公式所計(jì)算出的

10、彎矩分別計(jì)算各截面彎曲應(yīng)力:M=42.86MPa1 =103.92MPa2 =81.67MPa3剪切應(yīng)力： 0.6 材料許用剪切應(yīng)力對(duì)于工字梁截面，其腹板上的剪切應(yīng)力可看成是均布的，所以其剪切應(yīng)力可由如下公F式計(jì)算：s-h 為腹板截面面積。 h22由上述計(jì)算各截面的剪切應(yīng)力： =29.49MPa1 =12.27MPa2 =0.038MPa3由于縱梁同時(shí)承受剪力和彎矩，所以其應(yīng)力應(yīng)按下面公式計(jì)算：許用應(yīng)力： sn n 2 3 2 1 2式中：s材料屈服極限n 疲勞系數(shù)n11n 動(dòng)載系數(shù)n=1.21.4取n1=1.82.2取n=1.3=2.0222所以可算出許用應(yīng)力為：=90.38kPa由第四強(qiáng)度理論，分別校核各個(gè)截面的強(qiáng)度：2 3 242.862 3 29.492截面1： 66.68KPa 截面2：=86.07kPa 截面3：=81.67kPa通過上述計(jì)算，縱梁強(qiáng)度符合要求。4 回轉(zhuǎn)半徑設(shè)計(jì)該車距前 1400，寬度 2500，故回轉(zhuǎn)半徑 R=（14002+12502）1/2=1876mm 滿足掛車要求。間隙半徑設(shè)計(jì)該車 r=6830-4200=2630mm允許后懸為 L=（26302-12