专用汽车设计常用计算公式汇集

1、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 载货汽车 12m 半挂汽车列车 16.5m1.2专用汽车的轴距和轮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。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 A 已知条件a 底盘整备质量 G 1b 底盘前轴负荷 g 1c 底盘后轴负荷 Z 1 d 上装部分质心位置 L 2 e 上装部分质量 G 2f 整车装载质量

2、G 3(含驾驶室乘员 g 装载货物质心位置 L 3(水平质心位置 h 轴距 (21l l l +B 上装部分轴荷分配计算(力矩方程式 g 2(前轴负荷×121l l +(例图 1 =G2(上装部分质量×L 2(质心位置g 2(前轴负荷 =1222( (l l L G +上装部分质心位置 上装部分质量则后轴负荷 222g G Z -= C 载质量轴荷分配计算g 3(前轴负荷× 21(1l l +=G3×L 3(载质量水平质心位置g 3(载质量前轴负荷 =1332( (l l L G +装载货物水平质心位置 整车装载质量则后轴负 333g G Z -= D

3、空车轴荷分配计算例图 1g 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 Z g + 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a 底 盘轴距 (21l l l +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

4、 空 =(2/1(11离 质心至后桥中心水平距 或 或 空空 G l l l l l g +C 满载水平质心位置计算 L 满 (至后桥水平距离 =满满 或 或 G l l l l l g (2/1(11+a 整车各总成的质量为 g ib 整车各总成的质心至地面的距离为 Yi B 整车质心高度 h g =(专用车总质量 -a aii G G xy g C 空载整车质心高度计算h g 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 a i i G y g D 满载整车质心高度计算 h g 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

5、a i i G y g 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 Bb 专用汽车空载质心高度 h g 空 c 专用汽车满载质心高度 h g 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 -hg hgB C 保证空车行驶不发生侧翻的条件: 空hg B2 D 保证满载行驶不发生侧翻的条件: 满hg B2 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 h gc 专用汽车行驶路面附着系数 (一般取 = 0.70.8 B

6、计算公式保证汽车行驶不发生纵翻的条件: hgLC 保证空车行驶不发生纵翻的条件: 空hg LD 保证满载行驶不发生纵翻的条件: 满hg L3 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 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

7、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: 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P l max = kw V A C fV G Ta D D T a a 7614072. 23max max+ 式中:G a 专用汽车总质量(t T 传

8、动系机械效率(0.850.9f 滚动阻力系数(0.020.03C D 空气阻力系数(0.81.0A D 汽车正面投影面积 = BD ×H D (B D 前轮距、 H D 汽车总高 m 2 P l max 发动机最大功率(kw V amax 汽车最高车速(km/h4.2 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M l max = 9549Pl max K/np N m式中:M l max = 发动机最大扭矩(N m (一般为选定值P l max = 发动机最大功率(KW (一般为选定值K = 发动机扭矩适应性系

9、数,柴油机为 1.051.25n p = 最大功率时的转速(1.42.0 n m (n m 最大扭矩时的转速 K = (max 发动机扭矩适应性系数 pl M M 式中:M p = (max 转矩 发动机最大功率时输出 m N n P p l 4.4 发动机输出转矩计算公式M l = anl 2+bn l +c M l = ( ( (22max max m N n n n n M M M l m m p pl l -式中:M l 发动机输出转矩(N m n l 发动机输出转速(r/minM l max 发动机最大输出转距(N m M p 发动机最大输出功率时的输出转矩(N m n p 发动机最

10、大输出功率时的曲轴转速(r/minn m 发动机最大输出转矩时的曲轴转速(r/mina =2max (p m pl n n M M -+-b = 2max (2p m p l m n n M M n -c = 22max max ( (p m mp l l n n n M M M -4.5 专用汽车运动平衡方程式F t = Ff + F i +F w +F j N式中:F t 汽车驱动力(作用在汽车驱动轮上的圆周力 NF f 滚动阻力(N F i 坡道阻力(N F w 空气阻力(N F j 加速阻力(N F t = (0N r i i M d g l 式中:r d 驱动轮动力半径(m i g

11、变速器的传动比i 0 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(0.750.85F f = ma gfcos (N (g 重力加速度 9.81m/s2式中:m a 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 = f0+kv a (50km/h V a 100km/h (一般取 f = 0.0100.020F i = ma gsin (N F w = CD A D V a 2(N 式中:A D 专用汽车的迎风面积(m 2 (AD 可按 A D =BD H D 估算, B D 轮距, H D汽车高度 m C D 空气阻力系数 N h 2/(km 2&#

12、183;m 2 , (专用汽车 C d =0.038580.06944 ,半挂车的空气阻力系数增加 10%F j = m a j (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:= 222021r m i i I r m I a g f a w + 式中:I w 车轮的转动惯量(kg·m 2I f 飞轮的转动惯量(kg·m 2r 车轮滚动半径(m 也可以按经验公式估算值 = 1+(0.040.06 i 02i g 2+(0.0080.013n l = r v i i ag 377. 00k 滚动阻力比例系数(0.0001480.00023m a

13、 j = AV a 2+BV a +C 1+C 2(fcos +sin 式中:A = D D dag A C r r i i -2330142. 0 B =d b g rr i i 377. 0220C 1 = d cg r i i 0C 2= -m a g4.6 专用汽车动力性参数计算V amax = /(2 (2h km AD kC B -+- 式中:D = (4 (20122C f C A kC B +-+i max (专用汽车最大爬坡度 % = tgmax式中:max = 20202200arcsin(1arcsin E f E f E f f E +-+-+-E = 2专用汽车最大加

14、速度 j max (m/s2计算公式:j max = am A D 421(107716. 002124a a V V a a a a a kV f C C BV AV dV m 或 t = +-+-+-+-D kC B AV D kC B AV In D kC B AV D kC B AV In D m a a a a a (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V 1= , (411121直筒长度 直筒内径 式中 L L 1.2 直角斜锥筒容积计算公式V 2= , ,

15、(2 444(33434324233锥体长度 小端直径 大端直径 式中 L L +1.3 封头容积计算V 3=2××h 2(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 ×k a (k a 容积系数 0.081.6 有效装载容积计算公式V a = /1000, , (3m kg P kg m P m s l sl 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V b =kb ×V a (k b 扩大容积系数 0.10.22

16、罐体壁厚计算公式2.1 筒体壁厚计算公式(圆筒C P P S t +-=211(式中 P 设计压力取 0.3Mpa , S 1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, (cos 1212=+-=c c cC P P S 取 锥形半角 2.3 封头壁厚计算公式(碟形封头C PRP M S d +-=5. 023式中:S 3 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M d 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

17、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 V f = 06. 088. 0394. 082. 110( (08. 4ggp d -式中:d p 颗粒直径 m ,水泥取 88×10-6m颗粒真密度(kg/m3 、水泥取 3200kg/m3g 气体密度,在气压 P=0.3Mpa、气温 T=373K、气体常数 R a =29.28时,3/75. 2m kg TR Pa g = 气体的动力粘

18、度(P a ×S 取 0.0218×10-3P a ·S4.2 罐体最大空床截面积计算公式/, /(603max s m V s m Q V QA f f临界流态化速度 气体体积流量 式中 =(85. 1max 对 水 泥 Q A =4.3 粉料带出气流速度(V t 计算公式(粉料悬浮速度(23122/81. 9 (2254s m g d g V p g g t =-=式中 (水泥的带出气速 V t = 0.58m/s 4.4 最小空床截面积(A min 计算公式tV QA 60min =空压机排量 Q 与罐体 A max 、 A min 的对应值(对水泥 4.5

19、 流态化条件计算公式fV Q A 式中:A 流化床面积 m 2, Q 气体体积流量 m 3/s, V f 临界流态化速度 m/s,水泥为 V f =9×10-3m/s5 气力输送系统计算公式 5.1 输送空气量计算公式gaa Vk Q = 式中:k a 输送系统的漏气系数,取 1.11.2V 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(m g g Q V-=(Q 空气压缩机排量 m 3/min, g m 单位时间内输料管排出的粉料体积 m 3/min5.2 输料管内气流速度计算公式/(60/(4211s m d

20、V Q V s 入口速度 +=/(60/(4222s m dV Q V s 出口速度 += 式中:V 1在入口处压力下空气流速;V 2在末端压力下空气流速;Q 1在入口处压力下空气流量(m 3/min ; Q 2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:V 1 1.3V t5.3 输送系统压力损失计算公式 H 1=Hd +H J =Hd +H +H h +H 式中:H 1系统全部压力损失(Pa H d 动压损失(Pa H j 静压损失(Pa H 直管壁磨擦压力损失 H h 垂直升高压力损失 H 各局部阻力压力损失1(28. 9222VV gV H

21、 mg d +=(式中 g=9.81m/s2, V m 物料速度, V 气流速度,输送混合比,=22V m0.650.85 1(28. 92+=C dg V L H g(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 H h 9.8g (1+ h (h 垂直升高高度 m gC V H g 21(8. 92+=式中:各种局部阻力系数 (截止阀 48, 止回阀 1.0-2.5>90°弯头 1.02.0,三通 1.5-2.0摩擦阻力系数 =k(0.0125+d0011. 0 (式中 k 管道内壁系数:无缝钢管取 k =

22、1.0,新焊接钢管 1.3,旧焊接钢 管 1.66 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tmm V b -=(式中 m b 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%100=lm mi (m l 额定装载质量 t 6.3 输送混合比计算公式Qm m m g sg s = 式中:混合比(即质量浓度m s 粉粒体质量流量(kg/s m g 气体质量流量(kg/s g 气体密度(kg/m3 Q 气体体积流量(m 3/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 1.1 三角臂 A 点与举升质量质

23、心 G 点在举升角为的坐标:sin cos 00A A A X X - = cos sin 00A A A X Y += sin cos G X X -= cos sin 00G G G X Y +=式中:0A X 、 0A Y 、 0G X 、 0G Y 为= 0°时的坐标值X A 、 Y A 、 X G 、 Y G 为 A 点和 G 点坐标(举升角为时 A 点坐标(X A , Y A , G 点坐标(X G , Y G 1.2 求举升角为时 B 点坐标:(X B , Y B 2 22 ( (BD Y Y X X D B D B =-+- 222 ( (BA Y Y X X A B

24、 A B =-+-1.3 求举升角为时 C 点坐标,求解方程组:2 22 ( (BC Y Y X X B C B C =-+- 222( (AC Y Y X X A C A C =-+-····················· ·············&#

25、183;······· ···················· ················ 可得举升角为时的 C 点坐标(X C , Y C 式中:BD 、 BA

26、 、 BC 、 AB 均为已知值 1.4 求 BD 与 CE 交点下的坐标(X F 、 Y F (解方程B D BD B F B F X X Y Y X X Y Y -=- CE CEC F C F X X Y Y X X Y Y -=- 式中:X B 、 Y B 、 X C 、 Y C 为上式可求值, X D 、 Y D 为已知值。 (X E 、 Y E 为已知值 1.5 求点 O 至直线 FA 的距离 OFA22( ( ( (A F A F F A F F A F OFA X X Y Y Y Y X X X Y D -+-=1.6 求任意举升角时对车厢的举升力 AF (对 O 点取力矩G

27、O FA AF x G = ,则 OFAG AF D x G = 1.7 求 B 点到 CE 的距离 OFA D22( ( ( ( (E C E C C E C C E C E C B C E B BCE x x y y y y x x x y x x y y y x D -+-+-+-=1.8 求 B 点到 FA 的距离 BFA D22( ( ( ( (A F A F F A F F A F A F B F A B BFA x x y y y y x x x y x x y y y x D -+-+-+-=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, M B =0,得:

28、(对 B 点取力矩BFA AF BCE CE D = , 则 BCEBFAAF CE D D F F =式中:CE F 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 CE F 和举升力 AF

29、1.10 举升机构最大举升角度计算公式max 0max 0sin cos A A A Y X X -= ··················· max 0max 0cos sin A A A X Y += ·················

30、·· 222 ( (BD Y Y X X D B D B =-+- ··················· 222 ( (BA Y Y X X A B A B =-+- ··················&#

31、183; 222 ( (BC Y Y X X B C B C =-+- ··················· 222 ( (AC Y Y X X A C A C =-+- ··················· 2ma

32、x 22 ( (EC Y Y X X E C E C =-+- ··················· 式中:max EC 、 BA 、 BC 、 AC 、 BD 、 X E 、 Y E 、 X D 、 Y D 为已知条件,求最大举升角max (解联立方程1.11 求举升力 AF 、油缸推力 CE 和拉杆内力 D B 的斜率公式 A 求 FA 的斜率和斜角AF AF X X Y Y k -=1(斜率公式 ,

33、而斜角 113k tg A -=B 求拉杆 BD 的斜率和斜角DB DB X X Y Y k -=2(斜率公式 ,而斜角 216k tg A -=C 求油缸的斜率和斜角EC EC X X Y Y k -=3(斜率公式 ,而斜角 317k tg A -=1.12 求拉杆内力 D B F 的计算公式(根据平面汇交力系力的平衡条件0cos cos 765=+A A A CE D B AF式中:AF 举升力(已知 , CE F 油缸推力(已知 A 5 举升力斜角 =A3+(113k tg A -=A 6 拉杆内力斜角 =+-21k tg A 7 油缸推力斜角 =31k tg -1.13 用作图计算法求

34、举升力 AF F 和油缸推力 CE F 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 OFAAF D aG =油缸推力 BCFBFAAF CE D D F F = 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:42d P CE =(N 式中系统效率取 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MPa d P CE 2maxmax 4=式中:P max 液压泵最高工作压力(Mpa max CE 车厢额定装载量时最大举升力(N d 油缸活塞直径(m ,系

35、统效率 0.8,过载系数>2B 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620max max 104(-=d S S V (式中 S max 、 S 0、 d 为 m b 液压泵额定流量计算公式vt VQ (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/(103r ml n Qq Bl-=(式中 n B l 液压泵额定转速 d 、 P max 、 q 和 n B l 确定后,即可对液压泵进行选型 C 油箱容积计算:max 3V V D 高压油管内径计算公式 高压油管内径:116. 4V Q d 式中 Q 油泵的额定流量, V 1为高

36、压油管流量, s m V /6. 31 E 低压油管内径计算公式 低压油管内径:226. 4V Q d 式中:V 2为低压油管中油的流量, s m V /12 2 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 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 C 点不与车厢底面 MN 发生干涉的必须条件: CAB + BAO + OAM <180° ·

37、83;················· ( CAB 、 OAM 为已知 在 BAO 中OABA BO OA BA BAO -+=-2cos 2221(式中 BA 、 OA 为已知 ··················· 当 BO 线通过

38、D 点时, BO 为最大值, BO max =BD+OD 则 BAO 角为最大值 BAO max 则举升机构不发生干涉的条件为: CAB + OAM + B 1A 1O <180° ··················· OABA OD BD OA BA O A B +-+=-2 (cos 222111 ·······&#

39、183;··········· 确定可能发生干涉现象时举升角计算公式= AOA 1= B 1OA 1- AOD ··················· OB OA A B O B OA OA B 1121121211112cos-+=- ·····&

40、#183;············· ODOA AD OD OA AOD -+=-2cos 2221··················· 式中:OA 、 OD 、 AD 、 B 1O=BD+OD、 OA 1=OA、 B 1A 1=BA均已知可用作图法分析举升机构的运动干涉情况和

41、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: a 、 O 1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(O 1绕 O 2点作圆 弧运动b 、 O 2点为车厢倾翻中心(与付梁固定c 、 O 3点为开合机构导臂铰支点(与车厢固定绕 O 2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

42、动分析(车厢倾翻时a 、 车 厢倾翻时后栏板绕 O 1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

43、可以通过后栏板质 心位置 G 和铰支点 O 1至 G 的距离 h 来调整;角的大小可通过改变 O 2O 3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:max F CBCAF F -I弹簧 弹簧 (货物对后栏板的最大推力 4.4 F max 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

44、 4.5 QCn29015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(R f B 、 牵引车的间隙半径(R w 是指牵引鞍座中心

45、至驾驶室后围或其它附件的最近 点垂线距离。一般要求 R w -R f 150mm1.2 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 R r 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 R c 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 R v -R c >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A 、 半挂车牵引销板离地高度 H 3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 H 2是指牵引车满载状态下的高度, 其值必须 H 3=H2图中 A=Rw 、 L 2=Rr 、 B

46、为后轮宽度, H 1为牵引车车架上平面离地面高度, L 1 为牵引座的前置距(牵引鞍座中心线至后桥中心的距离 , H 0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>7°14°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=8°10°(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8

47、8.9mm ,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 F d =mb ·g·式中:m b 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 L F M d =1 ······

48、·········· 22222b c b c B L F M d r +-= ················ srs M n -=1(6 ················ 式中

49、: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A 、 按牵引销直径大小分类:2 和 321半挂车和牵引座的载质量系列 牵引鞍座的水平牵引力 F d (KN dk c kc d m m m m m g F -=6. 0式中:m c 牵引车允许总质量(t ; m k 半挂车允许总质量(t ;m d 牵引座上允许最大承载质量(t 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 ,

50、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21n n s = 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; n 1 安全系数取 n 1=1.3; n 2 动载系数取 n 2=2.52.3 允许半挂车车架纵

51、梁的最大变形量 Y maxY max =(0.0020.003·L (L 半挂车轴距2.4 半挂车车架纵梁 A 、 载质量 15t 时,取 h=160mm左右B 、 载质量 20t 时,取 h=160210mmC 、 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。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=350450mC 、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

52、腹板结构,其截面高 H 和翼板宽 b 之比有大幅度的提高,b 2.5 半挂车车架横梁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。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

53、横梁一样,具有较好的抗扭性,传递载荷理想。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。 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

54、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。 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L L L L q R k a a a A (-= A a a B R L q R -= B B B R R R 21' '

55、 ' = 式中:R A 前支承(牵引销反力R B 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 L 2后钢板弹簧两支承点距离(L 1=L-21L 2, L 3=LK -21L 2 a q 车架单位长度线载荷:at a a L G G L G q +=0(式中 G 为车架总质量, G 0为车架自身质量, G t 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ab q a b F Q Q += ab a b F M M += 式中:b Q b 截面的剪力a Q a 截面的剪力b M b 截面的弯矩a M a 截面的弯矩a

56、b q F a 、 b 两截面之间线负荷 q 图形面积的代数和abQ F 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(2i i xi x a F J J +=maxa J W x x = 式中:xi J 各简单几何图形对其本身中性轴的轴惯矩i F 各简单几何图形的面积i a 各简单几何图形中性轴与组合截面中性轴的距离 max a 组合截面中性轴主截面外边缘的最大距离maxS d J W x =

57、 式中:J x 截面轴惯矩; d 截面中性轴处宽度; S max 截面最大静矩331i i k h J =(槽形截面 max kJ W =(槽形截面式中:h 、各简单图形的长宽尺寸;系数,取=1.122.10 半挂车车架应力的验算 弯曲应力 =xW M 剪切应力 =W Q 式中:M 车架需验算截面的静弯矩W x 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各国牵引销尺寸 - 31 -第五章 液罐汽车设计与计算1 罐体材质选用1.1 普通低碳钢板(Q235普通低碳钢板机械性能好,有足够的强度、韧性及良好的

58、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 、液化天然气 (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