专用汽车设计常用计算公式汇集37245.pdf

-.-.可修编.第一章 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）1.1.1 长 载货汽车12m 半挂汽车列车16.5m 1.1.2 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、防滑链以及轮胎与地面接触部分的变形等）1.1.3 高4m（汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态）1.1.4 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 1.1.5 汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高 300mm 1.2 专用汽车的轴距和轮距 1.2.1 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，还影响汽车的轴荷分配、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。1.2.2 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。1.3 专用汽车的轴载质量及其分配 专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负荷能力确定的。1.3.1 各类专用汽车轴载质量限值（JT701-88公路工程技术标准）汽车最大总质量（kg）10000 15000 20000 30000 -.-.可修编.前轴轴载质量（kg）3000 5000 7000 6000 后轴轴载质量（kg）7000 10000 13000 24000 1.3.2 基本计算公式 A 已知条件 a）底盘整备质量 G1 b）底盘前轴负荷 g1 c）底盘后轴负荷 Z1 d）上装部分质心位置 L2 e）上装部分质量 G2 f）整车装载质量 G3（含驾驶室乘员）g）装载货物质心位置 L3（水平质心位置）h）轴距)(21lll B 上装部分轴荷分配计算（力矩方程式）g2（前轴负荷）（121ll）（例图 1）=G2（上装部分质量）L2（质心位置）例图 1 -.-.可修编.g2（前轴负荷）=12221)()(llLG上装部分质心位置上装部分质量 则后轴负荷222gGZ C 载质量轴荷分配计算 g3（前轴负荷）)21(1ll=G3L3（载质量水平质心位置）g3（载质量前轴负荷）=13321)()(llLG装载货物水平质心位置整车装载质量 则后轴负333gGZ D 空车轴荷分配计算 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）=空空Zg E 满车轴荷分配计算 g满（前轴负荷）=g空+g3 Z满（后轴负荷）=Z空+Z3 G满（满载总质量）=g满+Z满 1.4 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分配、行驶稳定性和操纵性等，在总体设计时必须要慎重全面考虑计算或验算，特别是质心高度是愈低愈好。1.4.1 水平质心位置计算（力矩方程式）A 已知条件 a）底盘轴距)(21lll -.-.可修编.b）整车整备质量 G空与满载总质量 G满 c）空载前轴质量 g空与后轴轴载质量 Z空 d）满载前轴质量 g满与后轴轴载质量 Z满 B 空载整车水平质心位置计算（力矩方程式）L空=)()(2/1(11离质心至后桥中心水平距或或空空Glllllg C 满载水平质心位置计算 L满（至后桥水平距离）=满满或或Glllllg)(2/1(11 1.4.2 垂直质心高度位置计算 A 已知条件 a）整车各总成的质量为 gi b）整车各总成的质心至地面的距离为 Yi B 整车质心高度 hg=)(专用车总质量aaiiGGxyg C 空载整车质心高度计算 hg 空=)()()(整车整备质量空载时各总成质心高度空载时各总成质量空空空aiiGyg D 满载整车质心高度计算 hg 满=)()()(整车满载总质量满载时各总成质心高度满载时各总成质量满满满aiiGyg 2 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 a）专用汽车轮距 B -.-.可修编.b）专用汽车空载质心高度 hg 空 c）专用汽车满载质心高度 hg 满 d）专用汽车行驶路面附着系数（一般取 =0.70.8）B 计算公式 保证汽车行驶不发生侧翻的条件：)(2专用汽车质心高度hghgB C 保证空车行驶不发生侧翻的条件：空hgB2 D 保证满载行驶不发生侧翻的条件：满hgB2 2.2 专用汽车纵向稳定性计算 A 已知条件 a）专用汽车质心到后轴中心距离 L b）专用汽车质心高度 hg c）专用汽车行驶路面附着系数（一般取 =0.70.8）B 计算公式 保证汽车行驶不发生纵翻的条件：hgL C 保证空车行驶不发生纵翻的条件：空hgL D 保证满载行驶不发生纵翻的条件：满hgL 3 专用汽车有关限值标准与计算 3.1 载质量利用系数计算 A 栏板类载货汽车与自卸汽车限值标准 -.-.可修编.GB/T15089 总质量 M（千克）N1 N2 N3 M3500 3500M12000 M12000 整车整备质量 m（千克）m1100 m1100 m3500 m3500 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）0.75 B 载质量利用系数计算公式 载质量利用系数=)()()(千克千克整车整备质量含额定乘员质量最大允许装载质量 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 米时，高度限值应按下列公式计算（式中取煤的比容 900 千克/立方米）货厢栏板高度（米）=1.0)()(900)(米货厢内部宽度米货厢内部长度千克含额定乘员质量最大设计装载质量 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）05.1)/(700)(立方米千克千克含额定乘员质量最大设计装载质量 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 -.-.可修编.1 二轴 40 30 10 40 40 2 三轴 53 40 13 53 53 注：液罐车与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与计算 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=kwVACfVGTaDDTaa7614072.23maxmax 式中：Ga 专用汽车总质量（t）T 传动系机械效率（0.850.9）f 滚动阻力系数（0.020.03）CD 空气阻力系数（0.81.0）AD 汽车正面投影面积=BDHD（BD前轮距、HD汽车总高）m2 Plmax 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/t 4.3 专用汽车发动机最大扭矩计算（一般为选定值）Mlmax=9549PlmaxK/np Nm 式中：Mlmax=发动机最大扭矩（Nm）（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 1.051.25 np=最大功率时的转速（1.42.0）nm（nm最大扭矩时的转速）-.-.可修编.K=)(max发动机扭矩适应性系数plMM 式中：Mp=)(9549max转矩发动机最大功率时输出mNnPpl 4.4 发动机输出转矩计算公式 Ml=anl2bnlc Ml=)()()(22maxmaxmNnnnnMMMlmmppll 式中：Ml 发动机输出转矩（Nm）nl 发动机输出转速（r/min）Mlmax 发动机最大输出转距（Nm）Mp 发动机最大输出功率时的输出转矩（Nm）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 =2max)(pmplnnMM b =2max)()(2pmplmnnMMn c =22maxmax)()(pmmpllnnnMMM 4.5 专用汽车运动平衡方程式 Ft=Ff FiFwFjN 式中：Ft 汽车驱动力（作用在汽车驱动轮上的圆周力）N Ff 滚动阻力（N）Fi 坡道阻力（N）-.-.可修编.Fw 空气阻力（N）Fj 加速阻力（N）4.5.1 汽车驱动力计算公式 Ft=)(0NriiMdgl 式中：rd 驱动轮动力半径（m）ig 变速器的传动比 i0 主减速比 传动系的机械效率（0.750.9）发动机外特性修正系数（0.750.85）4.5.2 汽车滚动阻力计算公式 Ff=magfcos（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）道路坡度角 f 滚动阻力系数（f=f0kva）（50km/hVa100km/h）（一般取 f=0.0100.020）4.5.3 专用汽车坡道阻力计算公式 Fi=magsin（N）4.5.4 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 Nh2/（km2m2），（专用汽车 Cd=0.038580.06944），-.-.可修编.半挂车的空气阻力系数增加 10%4.5.5 加速阻力计算公式 Fj=maj（N）式中：专用汽车旋转质量换算系数 j专用汽车加速度（m/s2）的计算公式为：=222021rmiiIrmIagfaw 式中：Iw车轮的转动惯量（kgm2）If飞轮的转动惯量（kgm2）r 车轮滚动半径（m）也可以按经验公式估算值=1（0.040.06）i02ig2（0.0080.013）nl=rviiag377.00 k 滚动阻力比例系数（0.0001480.00023）4.5.6 专用汽车直线行驶时的运动微分方程式 maj=AVa2BVaC1C2（fcossin）式中：A=DDdagACrrii2330142.0 B=dbgrrii377.0220 C1=dcgrii0 C 2=mag 4.6 专用汽车动力性参数计算 -.-.可修编.4.6.1 专用汽车最高车速（km/h）计算公式 Vamax=)/(2)(2hkmADkCB 式中：D=)(4)(20122CfCAkCB 4.6.2 专用汽车最大爬坡度计算公式：imax（专用汽车最大爬坡度%）=tgmax 式中：max=202022001arcsin(11arcsinEfEfEffE E=21244ACACB 4.6.3 加速度计算公式 专用汽车最大加速度 jmax（m/s2）计算公式：jmax=amAD42 4.6.4 专用汽车加速时间计算公式（t 加速时间 h）t=21)(107716.002124aaVVaaaaakVfCCBVAVdVm 或 t=DkCBAVDkCBAVInDkCBAVDkCBAVInDmaaaaa)(2)(2)(2)(2107716.0212121224 第二章 粉罐汽车设计计算公式（以 YQ9550GSN 为例）1 罐体容积计算 1.1 中间直筒容积计算公式 V1=),(411121直筒长度直筒内径式中LL 1.2 直角斜锥筒容积计算公式 -.-.可修编.V2=),(2)444(33434324233锥体长度小端直径大端直径式中LL 1.3 封头容积计算 V3=2h2（rh/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+V3 1.5 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=)/1000,(3mkgPkgmPmslsl水泥粉料堆积密度粉罐的额定装载质量式中 1.7 扩大容积计算公式 Vb=kbVa（kb扩大容积系数 0.10.2）2 罐体壁厚计算公式 2.1 筒体壁厚计算公式（圆筒）CPPSt211（式中 P 设计压力取 0.3Mpa，S1筒体壁厚，1 筒体内径，许用应力，C 壁厚附加量）（焊缝系数）2.2 锥筒壁厚计算公式 )17,(cos1212cccCPPS取锥形半角 2.3 封头壁厚计算公式（碟形封头）CPRPMSd5.023 式中：S3 封头壁厚 -.-.可修编.R 封头球面部分内半径 r封头过渡段转角内半径 Md封头形状系数=)3(41rR 3 轴荷分配计算公式 3.1 G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 3.2 G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 4 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=06.088.0394.082.1)10()(08.4ggpd 式中：dp颗粒直径 m，水泥取 8810-6m 颗粒真密度（kg/m3）、水泥取 3200kg/m3 g气体密度，在气压 P=0.3Mpa、气温 T=373K、气体常数 Ra=29.28 时，3/75.2mkgTRPag 气体的动力粘度（PaS）取 0.021810-3PaS 4.2 罐体最大空床截面积计算公式)/,/(603maxsmVsmQVQAff临界流态化速度气体体积流量式中)(85.1max对水泥QA -.-.可修编.4.3 粉料带出气流速度（Vt）计算公式（粉料悬浮速度）23122/81.9)(2254smgdgVpggt式中（水泥的带出气速 Vt=0.58m/s）4.4 最小空床截面积（Amin）计算公式 tVQA60min 空压机排量Q 与罐体 Amax、Amin的对应值（对水泥）空压机额定排量 Q（m3/min）4.8 5.2 5.4 7 最大空床截面积 Amax（m2）8.88 9.62 9.99 12.96 最小空床截面积 Amin（m2）0.139 0.151 0.157 0.203 4.5 流态化条件计算公式 fVQA 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=910-3m/s 5 气力输送系统计算公式 5.1 输送空气量计算公式 gaaVkQ 式中：ka输送系统的漏气系数，取 1.11.2 V输送速度（即卸料速度）（kg/min）g空气密度（kg/m3）输送混合比（水泥取 4080）=物料质量/气体质量 -.-.可修编.)(mggQV（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)/(60)/(4211smdVQVs入口速度)/(60)/(4222smdVQVs出口速度 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；s颗粒密度（kg/m3）；d输料管内径 m 计算结果，据经验：V11.3Vt 5.3 输送系统压力损失计算公式 H1=HdHJ=HdHHhH 式中：H1系统全部压力损失（Pa）Hd动压损失（Pa）Hj静压损失（Pa）H直管壁磨擦压力损失 Hh垂直升高压力损失 H各局部阻力压力损失 -.-.可修编.)1(28.9222VVgVHmgd（式中 g=9.81m/s2，Vm物料速度，V 气流速度，输送混合比，22VVm0.650.85）)1(28.92CdgVLHg（式中摩擦阻力系数，查有手册，或当 d=100mm 时，取=0.0235）（L直管长度，挠性管接长度加一倍计算 m）Hh9.8g（1+）h（h垂直升高高度 m）gCVHg2)1(8.92 式中：各种局部阻力系数（截止阀 48，止回阀 1.0-2.590弯头 1.02.0，三通 1.5-2.0）摩擦阻力系数=k（0.0125d0011.0）（式中 k管道内壁系数：无缝钢管取 k=1.0，新焊接钢管 1.3，旧焊接钢管 1.6）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 tmmVb（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%100lmmi（ml额定装载质量t）6.3 输送混合比计算公式 -.-.可修编.Qmmmgsgs 式中：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）g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）1 前推连杆组合式举升机构计算公式 XGACBABC000CEFDBCEBFADF3AA4FAFOA2FAD0DEY前推连杆组合式举升机构运动图与受力图(图一)1.1 三角臂 A 点与举升质量质心 G 点在举升角为的坐标：sincos00AAAYXX cossin00AAAYXY sincos00GGGYXX cossin00GGGYXY 式中：0AX、0AY、0GX、0GY为=0时的坐标值 -.-.可修编.XA、YA、XG、YG为 A 点和 G 点坐标（举升角为时）A 点坐标（XA，YA），G 点坐标（XG，YG）1.2 求举升角为时 B 点坐标：（XB，YB）222)()(BDYYXXDBDB 222)()(BAYYXXABAB 1.3 求举升角为时 C 点坐标，求解方程组：222)()(BCYYXXBCBC 222)()(ACYYXXACAC 可得举升角为时的 C 点坐标（XC，YC）式中：BD、BA、BC、AB均为已知值 1.4 求 BD 与 CE 交点下的坐标（XF、YF）（解方程）BDBDBFBFXXYYXXYY CECECFCFXXYYXXYY 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FA的距离OFAD 22)()()()(AFAFFAFFAFOFAXXYYYYXXXYD 1.6 求任意举升角时对车厢的举升力AFF（对 O 点取力矩）GOFAAFxGDF，则OFAGAFDxGF 1.7 求 B 点到CE的距离OFAD -.-.可修编.22)()()()()()(ECECCECCECECBCEBBCExxyyyyxxxyxxyyyxD 1.8 求 B 点到FA的距离BFAD 22)()()()()()(AFAFFAFFAFAFBFABBFAxxyyyyxxxyxxyyyxD 1.9 任意举升角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）BFAAFBCECEDFDF,则BCEBFAAFCEDDFF 式中：CEF为任意举升角时的油缸推力 设举升角为 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，计算空载与满载时的油缸推力CEF和举升力AFF 1.10 举升机构最大举升角度计算公式 max0max0sincosAAAYXX max0max0cossinAAAYXY 222)()(BDYYXXDBDB 222)()(BAYYXXABAB 222)()(BCYYXXBCBC 222)()(ACYYXXACAC 2max22)()(ECYYXXECEC 式中：maxEC、BA、BC、AC、BD、XE、YE、XD、YD为已知条件，求最大举升角 -.-.可修编.max（解联立方程）1.11 求举升力AFF、油缸推力CEF和拉杆内力DBF的斜率公式 A 求 FA 的斜率和斜角 AFAFXXYYk1（斜率公式），而斜角113ktgA B 求拉杆 BD 的斜率和斜角 DBDBXXYYk2（斜率公式），而斜角216ktgA C 求油缸的斜率和斜角 ECECXXYYk3（斜率公式），而斜角317ktgA 1.12 求拉杆内力DBF的计算公式（根据平面汇交力系力的平衡条件）0coscos765AFAFAFCEDBAF 式中：AFF举升力（已知），CEF油缸推力（已知）A5 举升力斜角=A3+（113ktgA）A6拉杆内力斜角=21ktg A7油缸推力斜角=31ktg 1.13 用作图计算法求举升力AFF和油缸推力CEF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OFAAFDaGF 油缸推力BCFBFAAFCEDDFF -.-.可修编.(图二)XBECFAGDOYaCEFDBCEBFADOFADFAF 1.14 计算任意举升角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：42dPFCE（N）式中系统效率取 0.8，d 油缸活塞直径 m B 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 MPadFPCE2maxmax4 式中：Pmax液压泵最高工作压力（Mpa）maxCEF车厢额定装载量时最大举升力（N）d油缸活塞直径（m），系统效率 0.8，过载系数2 B 液压泵流量和排量计算与确定 a 液压缸最大工作容积计算 -.-.可修编.620maxmax104)(dSSV（式中Smax、S0、d 为 m）b 液压泵额定流量计算公式 vtVQ（式中t 举升时间s，v液压系统容积效率0.80.85）c 液压泵排量计算公式)/(103rmlnQqBl（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：max3 VV D 高压油管内径计算公式 高压油管内径：116.4VQd 式中 Q 油泵的额定流量，V1为高压油管流量，smV/6.31 E 低压油管内径计算公式 低压油管内径：226.4VQd 式中：V2为低压油管中油的流量，smV/12 2 举升机构运动干涉计算 2.1 分析图解说 aABC 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 与车厢底面平行 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，车厢底板线与 MN 线有一定距离 -.-.可修编.(图三)NO1ACBDCBAN1112ANB22C2MM12M C 点不与车厢底面 MN 发生干涉的必须条件：CABBAOOAM180 （CAB、OAM 为已知）在BAO 中 OABABOOABABAO2cos2221（式中BA、OA为已知）当 BO 线通过 D 点时，BO 为最大值，BOmax=BDOD 则BAO 角为最大值BAOmax 则举升机构不发生干涉的条件为：CABOAMB1A1O180 OABAODBDOABAOAB2)(cos222111 -.-.可修编.确定可能发生干涉现象时举升角计算公式=AOA1=B1OA1AOD OBOAABOBOAOAB1121121211112cos ODOAADODOAAOD2cos2221 式中：OA、OD、AD、B1O=BD+OD、OA1=OA、B1A1=BA 均已知 可用作图法分析举升机构的运动干涉情况和拟定解决办法（利用 AutoCAD 中的自动测绘功能，可简化计算过程）3 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辅助设计。4 车厢后板与开合机构运动分析与计算 4.1 图示解说：(图四)O1hGFA1O1O导轨F13OO31EEF2O弹簧（F ）弹簧 BCAC1AB11 a、O1点一后栏板铰支点，G 点一后栏板质心角为后栏板质心夹角（O1绕 O2点作圆弧运动）-.-.可修编.b、O2点为车厢倾翻中心（与付梁固定）c、O3点为开合机构导臂铰支点（与车厢固定）绕 O2点作圆弧运动 d、C 点为锁钩铰支点（与车厢固定）e、角为锁钩脱开而后门可打开时的车厢倾翻角 f、F 为货物对后栏板的推力 4.2 开合机构与后栏板运动分析（车厢倾翻时）a、车厢倾翻时后栏板绕 O1点旋转，当车厢倾翻角（举升角）大于角时，后栏板在无任何机构约束的情况下，便可自动开启。反之，当车厢下降到倾翻角角时，后栏板在无任何机构约束的情况下，便能自动关闭。b、当开合机构导臂滚轮离开导轨的约束时（车厢举升角为角时）锁钩在弹簧的作用下自动开启；而当车厢举升角角时，导臂滚轮受导轨的约束，锁钩在弹簧的作用下（F弹簧F弹簧），锁钩自动关闭，起锁定后栏板的作用。c、锁钩与后栏板运动协调条件：角角 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角大于角。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；角的大小可通过改变 O2O3的长度尺寸进行调整。4.3 开合机构与后栏板受力分析 a、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。b、锁钩在导轨的约束和弹簧力 F弹簧的作用下有锁定后栏板不会自动开启的功能 c、后栏板不会自动开启的约束条件：-.-.可修编.maxFCBCAFF弹簧弹簧（货物对后栏板的最大推力）4.4 Fmax确定后，可对弹簧、弹簧进行设计计算，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）4.5 Q29015 标准对锁紧机构的技术要求：a、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。b、举升角小于最大关闭角时()，栏板应能锁紧；举升角大于最大关闭角时（），栏板应开启，锁紧装置不得处于锁紧状态。c、举升角等于或大于完全开启角时（），栏板应能完全开启。d、锁紧装置应开关灵活、锁紧可靠、无卡滞现象。第四章 半挂车设计与计算 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：A、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）B、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 -.-.可修编.点垂线距离。一般要求 RwRf150mm 1.2 半挂车的间隙半径和牵引车的后回转半径 A、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 B、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 RvRc70mm 1.3 半挂车牵引销板离地高度和牵引车牵引鞍座板离地高度 A、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 B、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，其值必须 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和 A、前俯角（）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714 B、后仰角（）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=810（对于越野车=16左右）1.5 牵引销尺寸 A、50 号牵引销，结合直径为 50.8mm，最大牵引质量为50t B、90 号牵引销，结合直径为 -.-.可修编.88.9mm，最大牵引质量为100t 1.6 牵引销的强度计算 A、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=mbg 式中：mb半挂车满载时的总质量；g重力加速度；附着系数 B、美国汽车工程师协会（SAE）标准规定牵引销应承受 120000 磅（533434N）的拉力，而在牵引销工作直径表面上各点都不产品残余应力 1.7 牵引销板（牵引面板）的强度计算 LFMd1 22222bcbcBLFMdr srsMn)1(6 式中：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安全系数，取ns=1.6 牵引面板材料的泊松比 1.8 牵引鞍座 1.8.1 牵引鞍座的分类 A、按牵引销直径大小分类：2和 321两种牵引鞍座 B、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 C、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 -.-.可修编.1.8.2 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）10 68 15 712 25 12 30 1216 40 1518 50 20 牵引鞍座的水平牵引力 Fd（KN）dkckcdmmmmmgF6.0 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）1.8.3 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 6000 59 32000 71 150 185 15 0 2 8000 76 38000 110 150 185 15 0 2 18000 128 42000 155 200 15 0 -.-.可修编.2 18000 152 65000 155 250 15 0 2 20000 152 65000 130 150 185 15 0 213 36000 152-200 190 15 0 213 36000 260-265 290 15 20 7 213 50000-290 190 15 12 0 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 22152KN；2铸件牵引座，其允许垂直载荷为 1836t，牵引力为 128260KN，213铸件牵座，其允许垂直载荷为 3650t，牵引力为 152260KN。（英国约克 Rockinger 公司与此类似）2 半挂车车架设计与计算 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，自身的质量按均匀布置，载质量按集中载质量或均匀分布。2.2 半挂车车架的许用应力按下式计算 21nns 式中：s为纵梁材料的屈服强度，Q235 为s=24000N/cm2，而 16Mn 材料为35000N/cm2；n1安全系数取 n1=1.3；n2动载系数取 n2=2.5 2.3 允许半挂车车架纵梁的最大变形量 Ymax -.-.可修编.Ymax=(0.0020.003)L（L半挂车轴距）2.4 半挂车车架纵梁 2.4.1 鹅颈纵梁高选定 A、载质量 15t 时，取 h=160mm 左右 B、载质量 20t 时，取 h=160210mm C、载质量 20t 以上时，取 L=210230mm 左右 对于阶梯式纵梁，鹅颈高度 尺寸 h 可加高选择。2.4.2 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 2030t 时，取主截面高度 H=350450m C、载质量 4050t 时，取主截面高度 H=450550mm 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用高腹板结构，其截面高 H 和翼板宽 b 之比有大幅度的提高，bh=1.8 左右，bH=2.74.2 2.4.3 半挂车车架纵梁腹板与翼板尺寸规格表 生产厂家 翼板规格（宽厚）（mm2）腹板厚度（mm）英国约克公司 13012、13016、19016 5、6、8 美国富华公司 12712.7、15212.7、1529.5、1524.2、4.6、6.4 -.-.可修编.19 XX 特汽 15012、15016 6、8 本公司 14014、14016 6、8、10、12 2.5 半挂车车架横梁 2.5.2 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，直接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。2.5.3 常用横梁结构形式 A、圆管形横梁或矩形或长方形钢管 该结构形式横梁与纵梁焊接固定抗扭性好，有较高的扭转刚度。B、工字型横梁：从载荷过渡上考虑最为理想，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。C、槽形横梁：多用钢板冲压或折弯成形，制造工艺简单，成本低，但扭转刚度较差。D、箱形横梁：和圆管形横梁一样，具有较好的抗扭性，传递载荷理想。2.5.4 半挂车车架横梁布置间距为 7001200mm。一般以 800 宜。2.5.5 半挂车车架纵梁和横梁间的连接结构 A、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，但在受扭严重的情况下，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用。-.-.可修编.B、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。C、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，故采用较多。其缺点是：作用在纵梁上的力直接传到横梁上，因而要求横梁具有较高的刚度。D、横梁贯穿纵梁腹板相连接 如图 d，这种结构减少了焊缝，使焊接变形减少，同时还具有腹板承载能力大和在偏载较大时，能使车架各处所产生的应力分布较均匀的优点。是目前国内外广泛采用的新型半挂车车架结构。-.-.可修编.2.6 车架宽度：车架宽度根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减少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）LLLLqRkaaaA)2(AaaBRLqR BBBRRR21 式中：RA前支承（牵引销）反力 RB后支承反力 BR后钢板弹簧前支承反力 BR后钢板弹簧后支承反力 L2后钢板弹簧两支承点距离（L1=L21L2，L3=LK21L2）aq车架单位长度线载荷：ataaLGGLGq0（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 abqabFQQ ababFMM 式中：bQb 截面的剪力 aQa 截面的剪力 -.-.可修编.bMb 截面的弯矩 aMa 截面的弯矩 abqFa、b 两截面之间线负荷 q 图形面积的代数和 abQFa、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，可以较清楚地看出在设计负荷作用下，各截面的内力变化规律，从而得到设计的控制值和控制截面位置。2.9 半挂车车架纵、横梁常用截面力学性能计算 2.9.1 抗弯截面惯性矩 Jx及截面 Wx计算)(2iixixaFJJ maxaJWxx 式中：xiJ各简单几何图形对其本身中性轴的轴惯矩 iF各简单几何图形的面积 ia各简单几何图形中性轴与组合截面中性轴的距离 maxa组合截面中性轴主截面外边缘的最大距离 2.9.2 抗剪截面系数 W计算 maxSdJWx 式中：Jx截面轴惯矩；d截面中性轴处宽度；Smax截面最大静矩 2.9.3 抗扭（纯扭）截面惯矩 Jk及截面矩量 Wk计算 331iikhJ（槽形截面）maxkJW（槽形截面）-.-.可修编.式中：h、各简单图形的长宽尺寸；系数，取=1.12 2.10 半挂车车架应力的验算 弯曲应力 xWM 剪切应力 WQ 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 W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（=0.30.5）-.-.可修编.各国牵引销尺寸 参 数 ISO 西德与法国 日本 英国 美国 苏联 中国 50 号 90 号 50 号 90 号 50 号