半掛車設計規(guī)范

1、半 掛 車 架設計規(guī)范 目 錄摘要.3關鍵詞.31 前言.32 普通半掛車制動系統(tǒng)工作原理.42.1 不帶ABS防抱系統(tǒng)原理.42.2 帶ABS防抱系統(tǒng)原理.43 ABS防抱系統(tǒng)的組成及工作原理.53.1 ABS防抱系統(tǒng)的組成.53.2 ABS防抱系統(tǒng)工作原理及性能特點.64 ABS防抱系統(tǒng)的安裝及故障檢測.94.1 ABS防抱系統(tǒng)的安裝.94.2 ABS防抱系統(tǒng)的測試.105 ABS防抱系統(tǒng)常見故障的診斷.126 結(jié)束語.15半掛車架設計規(guī)范摘要：本論文介紹了半掛車架在設計過程中應遵循的設計規(guī)范，分別從縱梁的選擇、縱梁強度的計算、橫梁的選擇、縱梁和橫梁的連接等幾方面做了詳細的闡述，對半掛車技

2、術(shù)人員在設計半掛車時起很好的參考作用。關鍵詞：車架、縱梁、橫梁、強度、規(guī)范。1 前言： 車架是車輛的骨架，是車輛的重要承載部件，連接著各個主要總成，承受著復雜空間力系的作用。一般，車架應該具有足夠的強度、合適的剛度，在保證剛度和強度的前提下重量最輕，以及結(jié)構(gòu)應盡量簡單等。隨著高速公路的發(fā)展，車速不斷提高，因而要求車架要具有足夠的抗彎曲變形和抗扭轉(zhuǎn)變形的能力。2 設計車架注意事項： 2.1 車架的各個構(gòu)件幾乎都是沖壓件，因此，各構(gòu)件的形狀要盡量符合沖壓工藝的要求，拉伸量不能太大，余料也不能過多，以節(jié)省材料； 2.2 由于在每個截面上的扭轉(zhuǎn)應力總是在上、下翼面的翼緣處最大，因此在車架上、下翼面上應

3、盡可能不要鉆孔、開口或有其他工藝缺陷。在前后軸之間車架縱梁的下翼面、后懸架部分縱梁的上翼面等都禁止鉆孔。在車架縱梁的腹板及橫梁上鉆孔時，孔間距和孔大小都應符合規(guī)定。 2.3 在車架上焊接零件時，應該采用與車架材料焊接性能相同的材料進行焊接，不能隨意地在車架上進行焊接。 2.4 對于承受扭轉(zhuǎn)應力的構(gòu)件，應盡量采用抗扭剛度高的箱形和圓管等閉口截面來制造。 2.5 為了避免材料折彎時產(chǎn)生破裂，內(nèi)圓角半徑應比板材的厚度大一些，對于T700鋼的材料，一般內(nèi)圓角的半徑應等于板材厚度的2-3倍。 2.6 縱梁若要有加強板，由于縱梁在加強板處的扭轉(zhuǎn)應力下降，但在離開加強板處的扭轉(zhuǎn)應力反而又增大，故應使加強板的

4、形狀向兩端逐漸減小，從而得到緩和、過度的扭轉(zhuǎn)應力。 2.7 縱梁的扭轉(zhuǎn)應力是按不同位置的橫梁分段的，每段與橫梁連接處扭轉(zhuǎn)應力或為最大或為最小，如果在兩根橫梁之間加裝一根橫梁，則車架的扭轉(zhuǎn)應力提高、加裝橫梁處的扭轉(zhuǎn)應力增加，而縱梁在與原來兩根橫梁連接處的扭轉(zhuǎn)應力反而下降，布置橫梁時應注意這個問題。 2.8 對車架需要加強的地方，可采用這樣的加強方式：將槽形斷面的加強板附加在縱梁的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，加強效果十分顯著；采用L形斷面的加強板附加在縱梁承受拉伸應力的一側(cè)；將縱梁的加強成為箱形斷面，方法簡單，加強效果也較好，但對其扭轉(zhuǎn)剛度有一定的影響；在翼板上加強，但效果不明顯。3 縱梁的選擇：平板式 車架的縱

5、梁結(jié)構(gòu)是根據(jù)貨臺形式要求，相應的有平板式、階梯式、凹梁式三種，如圖3.9所示。階梯式 縱梁截面有工字形和槽形, 為防止上下翼緣受拉伸和壓縮作用而破裂,凹梁式 按薄板理論進行校核,其彎曲應圖3.9車架縱梁的形式力不應超過臨界彎曲應力。翼緣最大寬度一般不超過16t(t為鋼板的厚度)，對于大噸位半掛車多采用工字形截面梁。 縱梁截面高度根據(jù)噸位不同有較大的差異。可參考以下尺寸： 載質(zhì)量15t，主截面高300mm左右；載質(zhì)量2030t，主截面高350450mm；載質(zhì)量4050t，主截面高450550mm。 半掛車車架縱梁沿其長度方向截面尺寸的變化，主要根據(jù)彎曲強度計算和總體布置確定。車架縱梁均采用高腹板

6、結(jié)構(gòu)，主截面的高和翼板寬度之比為2.74.2。本車主截面的高和翼板寬度之比為3.286。 目前各生產(chǎn)廠家為了便于產(chǎn)品變型和多品種生產(chǎn)，規(guī)定了縱梁腹板、翼板尺寸規(guī)范，從而可采用幾種規(guī)定尺寸的腹板和翼板的組合，來滿足各種噸位半掛車車架縱梁的要求。 本車縱梁的主要參數(shù)： 主截面高為460mm；腹板厚度5mm；上翼板尺寸140×8；下翼板尺寸140×10；變截面加強板尺寸110×5。采用汽車大梁專用鋼T700鋼板焊接而成。4 縱梁強度計算： 汽車傳統(tǒng)設計理論認為，在縱梁設計中，通常只對縱梁進行簡化的彎曲強度計算，以確定縱梁的截面尺寸。根據(jù)上述理論設計縱梁時做如下假設： （

7、一）縱梁為支承在牽引銷和后輪上的簡支梁； （二）空車時的簧載質(zhì)量均布在左右兩縱梁的全長上，滿載時的有效載荷則均布在承載面的全長上；所以本文在建立數(shù)學結(jié)構(gòu)模型工作中，分析縱梁承載情況和受力狀況時先設計計算的力學模型，盡管實際承受載荷情況錯綜復雜，總的來說，縱梁重要承受靜載荷和動載荷，可把縱梁結(jié)構(gòu)簡化為支承在牽引銷和后軸上的簡支梁作彎曲強度計算。因車架結(jié)構(gòu)左右對稱受力相差不大，所以可對其一側(cè)縱梁用傳統(tǒng)的設計理論進行強度計算。其計算過程大致如下（由于計算過程復雜，我們可利用VB軟件進行編程計算）：縱梁和不貫穿式橫梁均采用T700，T700具有良好的綜合力學性能，低溫沖擊韌度、冷沖壓、切削加工性、焊接

8、性能等。T700鋼的綜合性能明顯優(yōu)于Q235A和16Mn，是專為汽車大梁設計生產(chǎn)的汽車大梁專用鋼。許用應力=466 Mpa。側(cè)支梁、邊梁和貫穿式橫梁均采用Q345，屈服點=345 Mpa，伸長率=20% ，密度=7.85×103kg/m3。Q345具有良好的塑性、韌性、焊接性能和冷沖壓性能，以及一定的強度、良好的冷彎性能。4.1 車體各個部分的重量： 車架重量3000kg，加強板、牽引板、牽引銷和懸掛重量約為600 ，三根車軸共重1000 ，載貨平板重量700kg，攔板、立柱約500kg，護攔板、備胎、工具箱總重量約為300，支承裝置和儲氣罐等重量300kg，輪胎總重量800kg。

9、4.2 軸荷分配：如圖4.12所示，車架承受縱向單位線長度均勻載荷，有：11牽引銷所受力（N）；后軸中心處所受力（N）；牽引銷到中間車軸的距離（m）；中間車軸到車架尾部的距離（m）。圖4.12 車架均布載荷圖空載：滿載：4.3 強度計算 在滿載時進行縱梁的強度校核 4.3.1 支反力計算： （為縱梁總長，取一根縱梁計算） 式中：半掛車承受的重力 縱梁上的單位長度線載荷由上述計算得： 由平衡力矩： 得 4.3.2 剪力的計算： CA段： - AB段： - BD段： - 4.3.3 彎矩的計算：CA段： -AB段： -BD段： -由上述三式可計算出各彎矩最大的點為： A點的最大彎矩：；B點的最大彎

10、矩： ；由圖可知，最大彎矩出現(xiàn)在段上，則有： ；即； 。通過計算，可以畫出車架縱梁的支反力、剪力、彎矩圖如圖4.13。圖4.13 縱梁剪力 彎矩圖4.4 危險截面確定 由經(jīng)驗可知，縱梁的危險截面一般為變截面處和最大彎矩處，通過結(jié)構(gòu)圖和計算可知分別距車架前端距離為1.56m，2.98m和4.86m，現(xiàn)分別對以上三截面進行強度校核，分別令其為截面1、截面2、截面3。見圖4.14截面1：H=250mm，1=8mm，2=5mm，B=140mm截面2：H=330mm，1=8mm，2=5mm，B=140mm截面3：H=460mm，1=8mm，2=5mm，B=140mm圖4.14 縱梁截面示意圖由此可計算抗

11、彎截面系數(shù)：=0.000334488m3=0.000470227m3=0.000713648m3各截面處的彎矩：=23439N/m=80718N/m=108071N/m由彎曲應力公式所計算出的彎矩分別計算各截面彎曲應力：截面1： 1=M1w1=23439N/m0.000334488m3=70.07MPa截面2： 2=M2w2=80718N/m0.000470227m3=171.66MPa截面3： 3=M3w3=108071N/m0.000713648m3=151.43MPa剪切應力： 材料許用剪切應力對于工字梁截面，其腹板上的剪切應力可看成是均布的，所以其剪切應力可由如下公式計算： -為腹板截

12、面面積。由上述計算各截面的剪切應力：截面1： 1=Fs2h=51433.8N0.005X0.232m2=44.3MPa截面2： 2=Fs2h=29240.7N0.005X0.312m2=18.7MPa截面3： 3=Fs2h=141.8N0.005X0.442m2=0.064MPa由于縱梁同時承受剪力和彎矩，所以其應力應按下面公式計算： 許用應力：式中：材料屈服極限 疲勞系數(shù) =1.21.4 本書取=1.3 動載系數(shù) =1.82.2 本書取=2.0 本車縱梁采用T700汽車大梁專用鋼，其屈服極限為s=466MPa 所以可算出許用應力為：=sn1n2=4661.3X2.0=179.2KPa 由第四

13、強度理論，分別校核各個截面的強度：截面1：=12+312=70.072+3X44.32=103.9KPa截面2：=22+322=171.662+3X18.72=174.6KPa截面3：=32+332=151.432+3X0.0642=151.4KPa通過上述計算，縱梁強度符合要求。 5 橫梁的選擇橫梁是連接左右縱梁組成車架的主要構(gòu)件。橫梁本身的抗扭性能及橫梁在車架上的分布，直接影響著車架的內(nèi)應力及車架的剛度，合理地設計橫梁可以保證車架具有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。半掛車車架中的橫梁有沖壓成型或直接采用型材，前者比后者輕15% 20%，一般前者采用比較廣泛。常見的橫梁結(jié)構(gòu)有：（1）圓管形 具有較高的扭轉(zhuǎn)剛

14、度，但因縱梁截面高度較大，為使載荷從整個截面?zhèn)鬟f到橫梁上，必須補焊許多連接板，故增加了車架的重量、成本高、工藝復雜。另外，當扭轉(zhuǎn)較嚴重時，連接板處應力較大。因此圓管形橫梁一般只布置在車架縱梁的兩端，靠近下翼板，增強車架整體扭轉(zhuǎn)剛度。（2）工字形 對載荷傳遞較為理想，但縱梁翼緣和橫梁翼緣連接，對扭轉(zhuǎn)約束較大，因而翼緣產(chǎn)生的內(nèi)應力較大。（3）槽形 多用鋼板沖壓成型，制造工藝簡單、成本低，為許多廠家采用，但扭轉(zhuǎn)剛度較差。（4）箱形 和圓管形橫梁有類似的特點，具有較好的抗扭性。橫梁的截面尺寸通常用類比法確定。從產(chǎn)品的系列化、標準化和通用化考慮，應采用一、二種規(guī)格尺寸的橫梁，在布置上采用疏密不同的方式來

15、滿足各種噸位級別半掛車的要求。橫梁在布置時，其間距為7001200mm，視實際情況也可不遵循此規(guī)格。本半掛車的中橫梁采用的是鋼板沖壓的槽形橫梁。6 縱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外，還直接受節(jié)點連接剛度的影響，節(jié)點的剛度越大，車架的整體剛度也越大。因此，正確選擇和合理設計橫梁和縱梁的節(jié)點結(jié)構(gòu)，是車架設計的重要問題，下面介紹幾種節(jié)點結(jié)構(gòu)。6.1 橫梁和縱梁上下翼緣連接（見圖2.10（a）這種結(jié)構(gòu)有利于提高車架的扭轉(zhuǎn)剛度，但在受扭嚴重的情況下，易產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)，因而在縱梁翼緣處會出現(xiàn)較大內(nèi)應力。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。圖6.10 半

16、掛車縱梁和橫梁的連接6.2 橫梁和縱梁的腹板連接（見圖6.10（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。6.3 橫梁與縱梁上翼緣和腹板連接（見圖6.10（c）這種結(jié)構(gòu)兼有以上兩種結(jié)構(gòu)的特點，故應用較多。6.4 橫梁貫穿縱梁腹板連接（見圖6.11）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。當縱梁產(chǎn)生彎曲變形時，允許縱梁相對橫梁產(chǎn)生微量位移，從而消除應力集中現(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圖6.11 貫穿式橫梁結(jié)構(gòu)

17、提高扭轉(zhuǎn)剛度。貫穿式橫梁結(jié)構(gòu)，由于采用了整體橫梁，減少了焊縫，使焊接變形減少。同時還具有腹板承載能力大，并且在偏載較大時，能使車架各處所產(chǎn)生的應力分布較均勻的特點。7 結(jié)束語本論文是本人在從事多年半掛車設計工作中，總結(jié)出的經(jīng)驗給大家分享，主要闡述了以下四個方面的內(nèi)容： （1）介紹了半掛車架設計時的注意事項；（2）闡述了縱梁的選擇規(guī)范和縱梁強度的計算；（3）闡述了橫梁的選擇規(guī)范；（4）闡述了縱梁和橫梁連接時的選擇規(guī)范。本文通過以上四個方面的闡述，為半掛車車架的設計、校驗以及產(chǎn)品改進工作，提供了參考。參考文獻1 何光里主編.汽車運用工程師手冊.北京：人民交通出版社，1993：981022 徐達、蔣崇賢.專用汽車結(jié)構(gòu)與設計M.北京：北京理工大學出版社，1998：3183203 余志生：汽車理論 北京：機械工業(yè)出版社 2000.104 汽車百科全書編纂委員會編.汽車百科全書（下）.北京：機械工業(yè)出版社，1994：995 劉惟信：汽車設計 北京：清華大學出版社 2001.76 蔣崇