专用汽车授课9第八章汽车列车的结构与设计.ppt

第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,一、汽车列车的一般概念,汽车列车的专业术语为：“一辆汽车（货车或牵引车）与一辆或,一辆以上挂车的组合。”,根据牵引车与挂车（全挂车和半挂车）的不同组合形式，汽车,列车可分为：,(1)全挂汽车列车 由牵引货,车和一辆或一辆以上全挂车的组 合。,(2)半挂汽车列车 由半挂牵引车,和一辆或以上半挂车的组合。,(3)双挂汽车列车 由半挂,牵引车和一辆半挂车、一辆 全挂车的组合,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述 (4)全挂式半挂,汽车列车 由牵引 货车通过牵引拖 台联接一辆半挂 车的组合,(5)特种汽车列车,由牵引车和特种挂 车的组合,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,二、牵引车的分类和结构特点,牵引车是汽车列车组合中的动力源，用来牵引挂车实现汽 车列车的运输作业。,（一）、分类,1.按挂接方式,牵引全挂车的汽车(货车或牵引车)，用牵引钩和挂环挂接。 牵引半挂车的牵引车，用牵引座和牵引销联接。 牵引特种挂车的牵引车，用旋转式枕座与货物联接。,2按驱动型式,4×2型牵引车，其牵引力较小，多用于高速汽车列车。 6×4型牵引车，能增加牵引座处的承载能力。,6×6型牵引车，具有大承载、大牵引力和大爬坡能力，一般用于较大军,用车。,8×8型牵引车，重型汽车列车使用，一般用于大型军用车。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,3按用途,牵引车按用途可分为载货牵引车、半拴牵引车和场内用牵引车。 载货牵引车：既作牵引，又能载货，用于全挂列车或特种挂车列车。 半挂牵引车：只作牵引，用于半挂列车，在其车架上装有牵引座，用来,支承和牵引半挂车。,场内用牵引车：用于飞机场，铁路站台和港口码头等地，可牵引半挂车,或全挂车。,（二）结构特点,牵引车的总体结构与载货汽车基本相同，由发动机、底盘、车身(驾驶室) 和电器设备组成。但由于牵引车必须进行拖挂作业，对某些总成和部件提 出了不同的要求，特别是半挂牵引车和场内用的牵引车。,1.底盘总布置,半挂牵引车同普通货车相比，轴矩短，牵引座处的载荷较大。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,2传动系,牵引车的传动系统与载货汽车摹本相同。但也有在离合器和变速器之间安 装液力偶合器和液力变矩器，保证起步平稳。由于重型牵引车驱动力大， 常采用双级主减速器。有的还采用双速主减速器和轮边减速装置。,3制动系,牵引车的制动系统与载货汽车的制动系统基本相同，不同点是牵引车设 置了向挂车输送压缩空气的气压制动管路、紧急制动管路、气动控制管 路及气管接头等。另外，在驾驶室内设置厂手制动阀，可直接操纵挂车 制动。为了提高制动性能，有的牵引车在后桥处装有感载阀改善油间制 动力的合理分配。,4悬架,牵引车的悬架基本上与载货汽车相同，但有的牵引车为了改善性能 和适应重载要求，采用了独立悬架或采用了比普通载货汽车更宽更 厚的钢板弹簧。对于双后轴的牵引车，其后悬架目前几乎都采用半 椭圆钢板弹簧平衡式悬架。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,5车架,车架较短，主车架纵梁后部国承受牵引座集中载荷而需加强，其中横 梁的布置也应作考虑。,6. 行驶系,牵引座处承载在16t以上的半挂牵引车、行驶系应作为专用底盘研 制。,7. 电气系统,在牵引车上引出一个带有七极电气连接器用来与挂车的七芯 插头连接，能向挂车输送电气信号。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,三、挂车的分类,（一）牵引联接方式,1.全挂车 用挂环2与牵引车的牵引,钩联接，牵引架3兼有牵引和转向功 能，挂车的载荷全部由自身承受。,2.半挂车 牵引销l与牵引车的牵引,座联接，挂车的部分载荷通过牵引 座由牵引车承受。摘挂时用支承装 置6维持半挂车的平衡。,第八章 汽车列车的结构与设计 第一节 概述 3.特种挂车 有两种联接方式，一 种为全挂联接的牵引钩一挂环式， 其牵引杆是可伸缩的，以适应不同 长度货物的装载需要；另一种为非 直接联接式，挂车车台通过货物与 牵引车联接实现牵引。,（二）车架形式,1.平板式 整个货台是平直的， 且在车轮之上。 牵引车和半挂车的搭接部分的上 部空间得到了充分利用，因而且 有较大的货台面积。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,2.阶梯式 亦称鹅颈式。半挂车车,架呈阶梯形，货台平面在鹅颈之 后，从而便货台主平面降低，便于 货物的装卸和运输。,3.凹梁式其货台平面呈凹形，具,有最低的承载平面，一般适于运 输大型或超高的设备。,（三）车轴配置方式,车轴配置直接影响到挂车的装载质量一般装载质量增加， 车轴数相应增加。,图中表示了一轴式、二轴式和三轴式等常用的半挂车型。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,半挂汽车列车由半挂牵引车和半挂车组成是当前主要的公路运输 形式之一。采用半挂汽车列车运输主要有以下优点：由于半挂车和牵引 车是采用牵引座与牵引销的无间隙联接方式，因而缩短了列车总长，提 高了整车行驶的稳定性和机动性；减少了风阻损失和全挂车存在的牵引 钩环间的撞击和噪声；半挂式的部分载荷由牵引车承受，从而提高了牵 引车驱动轮的附着质量，加大了牵引车的牵引力，使发动机的功率得到 充分发挥。半挂汽车列车易于实现“甩挂运输”用一辆牵引车轮流牵 引多辆半挂车，“区段运输”汽车列车到达指定区段站，挂车换桂， 由其它牵引车继续牵引驶向目的地，该牵引车则牵引另外的半挂车返 问；“滚装运输”将集装箱连同挂车直接装船和上岸，将公路运输和 水运直接联运起来等现代运输管理办法因而得到了迅速发展。,一、半挂车的总体结构与设计,（一）半挂车总体结构,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,图为某种骨架式集装箱半桂车。车架前瑞下部的牵引销1与牵引车的 牵引座配合牵引半挂车行驶并在转向时完成牵引车和半挂车之间的相 对转动。车架2上的载荷通过牵引销座l和悬架系统5分配到牵引车和半挂 车车轮4上；当脱挂时，半挂车前部载荷由脱挂支承装置3承受。半挂车 制动系统6与牵引车连通，达到二者同步制动；半挂车也装有驻车制动器。,按半挂车车架纵梁形式，可分为直通式纵梁车架祁鹅颈式车架。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,图为某种平板半挂车用的直通式纵梁车架其纵梁断面为工字型焊接结 构上翼板平直，下翼板式折线，腹板用钢板剪切加工成阶梯形，焊接 后应有足够的强度。车架横梁采用整根工字型材或轻型槽钢通过纵梁 腹板上的孔堤穿干两根纵梁之间。二者相交处不全焊接，与上、下翼板 之间留有间隙。这种贯穿式车架既有一定的强度，又允许车架有一定的 弯曲扭转变形已逐渐取代断开式横梁，在车架上还焊有牵引销总成、 支承装置固定架、备胎架焊盒和边梁等。底板一般采用铁木结构。,直通式纵梁车架,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,下图为鹅颈式半挂车架，因其前部昂起像鹅颈状而得名。该车架又称阶 梯式车处，其两根主纵梁1、2呈阶梯形，断面为工字形，断面高度随长 度而变化。这种车架既照顾了牵引销的高度要求(由牵引车高度决定)， 又可降低货台平面的高度。两根纵梁与若干横梁及两根边梁组成车架的 框架。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,鹅颈形状有平鹅颈和弧形(上翘)鹅颈两种，平鹅颈结构适宜普通公路运 输的半挂车；而对于非公路运输，因道路条件差，半挂车相对牵引车有 较大的纵向俯仰，采用弧形鹅颈较好，持别是越野半挂车更是如此，鹅 颈的外形尺寸如右下图所示。在鹅颈下方设置了牵引销板和牵引销，鹅 颈拐弯处对称地设置了支承装置的安装支架5。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,车架货台前部用铁水结构的底 板铺设。货台的两边开有若干 个插桩孔6、7，边梁上布置有 若干吊环11，用于运货时插桩 或系绳。货台后部用花纹钢板 铺设，尾端形成一定坡度，以 便与跳板或搭桥配合装卸货 物，如图所示。图中跳板1由 两根纵梁、六根冲压横梁和钢 板组焊成板架式结构，上表面 均布有方钢制成的防滑条。跳 板用转轴5与半挂车车架铰接。 两根助力弹簧分别为左旋和有 旋。当半挂车行驶时，跳板翘 起，用松紧螺套总成7固定。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,（二）半挂车和牵引车的联接尺寸及轴荷分配,1联接尺寸,半挂车和牵引车的联接尺寸如图所示，图中H1为牵引车车架上平面离,地面高度，L1为牵引座的前置距。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(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Rf是指牵 引销中心至半挂车前端最远点水平面内,投影的距离。,牵引车的间隙半径Rw是指牵引座中心至驾驶室后围或备胎架(或其它附,件，如空滤器等)的最近点水平面内投影的距离。,为了保证半挂车和牵引车在运行中不产生干涉，一般要求Rw-Rf150,mm。,(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是指牵引销中心至鹅颈或支承装置上最近点水平面,内投影的距离。,牵引车的后回转半径Rc是指牵引座中心至牵引车车架后端最远点水平面,内投影的距离。,一般要求只Rf-Rc70 mm。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(3)半挂车牵引板离地高度,半挂车牵引板的离地高度H3是半挂车处于满载状态下的高度，其值必,须等于牵引车牵引座板平面在满载状态时的离地高度H2。,(4)半挂车相对于牵引车的前俯角和,后仰角,前俯角和后仰角如图所示。前俯,角是指半挂车前端最外点和牵引车 车架相碰时，半挂车和牵引车在纵向 平面内的相对夹角；后仰角是指半 挂车鹅颈处纵梁下翼板和牵引车尾端 点相碰时在纵向平面内的相对夹角。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,通常前俯角 7°14°，道路条件好时，取小值，道路条件差 时，取大值。后仰角由半挂车鹅颈处的尺寸来保证，对于普通公路运输,=8 ° 10 °，对于越野运输，15 °左右。,2.轴荷分配,半挂车的轴荷是指牵引销支求处相半挂夺车轴上的承载质量。在 已知半挂车的装载质量和初估半挂车各部件的整备质量后，就可对 半挂车的轴荷分配进行计算。,例如下图是装载质量为23t的平板式半挂车的轴荷分配图。,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计 各部分的质量如下表所列,名称 车架 支承装置 备胎支架 手制动器,质量/kg 2.920 180 20 50,代号 m1 m2 m3 m4,名称 侧护栏 工具箱 轮轴及悬架系统 装载货物,质量/kg 60 50 2150 23000,代号 m6 m7 m8 m,储气筒,20,m5,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计 将已知各部件的质量和装载质量对牵引座支承点或后轮轴支承点 取矩，就可求得半挂车的轴荷分配。 经计算得空载时的轴荷为：,F1=1300N 满载时的轴荷为： F1' 8583N,F2=4150N F2' 19867 N,（双后轴） （双后轴）,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计 当轴荷计算出来后，首先校核牵引销处载荷是否符合牵引车鞍座允 许载荷，然后校核轮铀载荷是否超载。若不能满足要求，则应调整轴 距，即牵引销至半挂车轮轴中心的距离，直到满足要求为止。 二、半挂车支承装置 半挂车均有支承装置，安装在半桂车的前部，起支承半挂车的作用。还 可以通过支承装置的手摇驱动机构升降半挂车前部高度，以利于牵引车的 接挂和脱挂。在运行状态时支承装置需收起。 (一)支承装置的要求与分类 1支承装置的要求。 (1)脱挂时能可靠地保持半挂车处在水平位置； (2)脱挂和接挂时能迅速升降，轻便池调整其高度； (3)结构简单，有足够的强度和支承刚度。 2支承装置的分类 按操作方式分：有联动支承和单动支承。前者只需在一边操纵就可使两边,支承装置同时升降，而后者则需在两边单独操纵。,按支承管截面形状分：有圆管、方管、八角管支承。 按齿轮传动机构分：有单级、双级和三级齿轮传动支承。 按支承管的结构分：有基本式和折叠式支承，前者支承管不能折叠。 按支承脚的形式分：有铰接式、橡胶垫式、球铰式和滚轮式支承。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(二)齿轮传动机构,目前国内10t半挂车普遍采用图8-15所示的单,级齿轮传动的支承装置。操作时将摇把套入小锥齿轮,2后端的套筒内，通过齿轮及丝杆传动，使支承装置,实现升降运动。单级齿轮传动的支承装置结构简单， 但速比不大，故手操纵力较大，只适用于中小型半挂 车。,固8-16为JOST两级齿轮传动支承装置的齿轮传 动部分，其支承部分与图8-15的结构相同。操作 时，通过安装在轴15上的手柄带动轴及土动齿轮旋 转，并通过换挡齿轮副驱动从动轴4旋转。当齿轮7 与8啮合时为无负荷快速升降；当支承承受负荷时， 向左推主动铀15，使齿轮6与l啮合，实现慢速升 降以减轻手柄操纵力。该支承装置适用于装载质量 为1030t的半挂车。,三级齿轮传动的支承装置又增加一级圆柱齿轮 减速，使传动比加大，进一步减少手柄操纵力。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(三)联动支承装置,半挂车应在前部左右两边设支承装置。重 型半挂车上，左右支承需独立操作，中型车 一般设置联动支承装置，只需一人操作，就 可实现支承装置的同时升降，如图817所 示。联动支承是在单边操作的支承装置的基 础上，在两装置间加一个联接杆，并可取消 一边的两级传动齿轮箱。,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计,在图817中，支承管下部可以折叠。支承管在支承位置和折叠位置时，是靠,插销分别插入不同的孔来定位的。在该装置中，采用折叠形式可以使升降行程,减少，且在较小的行程下使支承脚升离地面较高(四)支承装置设计,1支承装置的位置,支承装置的高度和行程是按总布置确定的半挂车承载面的高度，并根据支承装,置收起时要求的最小离地间隙确定。,2支承装置的高度和行程 支承装置的高度和行程是按总布置确定的半挂车承载面的高度，并根据支,承装置收起时要求的最小离地间隙确定。,3支承质量 支承质量应根据半挂车的总质量及支承装置约位置等参数，求出作用在每,一支承装置上的承载质量。考虑到支承时支承装置的不同步、装载不均匀性、,地面倾斜以及装载时的冲击载荷等，故需乘以一个附加载质量系数K,1.11.3，即为支承装置的支承质量。 在ZBT 7300187半挂车支承装置专业标准中推荐了支承装置的型式,和支承质量系列，见表82，可供设计时选用。,从目前我国半挂车吨位范围、只需选择二、三种支承质量的支承装置，就,基本可以满足使用要求。,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计 半挂车载质量10 15t，支承质量为20t。 半挂车载质量15 30t，支承质量为24t。 半挂车载质量30 60t，支承质量为32t。 确定了支承装置的支承质量，可以对支承装置内的螺杆、螺母等典型零件 进行强度和失稳计算。 4.手柄力的大小及升降速度 操纵支承装置手柄力的大小，我国ZBT 7300187中规定，支承装置 在承受举升载荷时手柄操纵力不得大于196N。有的国家规定：联动支承装 置的手柄力为200 350 N，单动支承装置的手柄力小于200 N。 手柄力F的计算公式为：,F ,M t L i, 10 3,(N),式中 Mt螺纹的举升力矩(N·m)； L手柄臂长，一般取300400mm； i 齿轮传动总传动比。,1,2,2,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,三、半挂车牵引联接装置,半挂汽车列车牵引联接装置的基本型式是牵 引座牵引销的组合。牵引销安装在半挂车车架 前部的牵引板上，牵引座安装在牵引车车架上， 并有分离联接机构和锁紧机构，以保证牵引座 与牵引销的可靠联接或分离。,(一)牵引销,牵引销的尺寸有标准，分为轻型50号销,(Ø50.8mm，即2”销)和重型90号销,(Ø88.9mm，即3 ”销)；相应配套的牵引座为 2”牵引座与3 “牵引座。轻型50号牵引销适用,1,于总质量50t的半挂车；重型90号销则适用于,总质量为50 100t的半挂车。,牵引销多选用中碳铬、镍铬、镍铬钼等台金 钢，经调质和接触表面高频淬火处理，并进行探 伤检查。其结构和连接方式分为A、B型，如图,818所示。A型连接方式是在半挂车的牵引板 3上焊接一块支承板2，牵引销4上部的法兰盘与,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,文承板2用螺钉1连接。B型连接方式是在牵引 板3上焊接个带锥孔的支承座2，牵引销中 部的锥体插入锥孔，并用螺母5紧固，用开口 销6锁死。,(二)牵引座,牵引座由座板、分离联接机构和支座三,大部分组成。牵引座按支座能否移动而分为固 定型、举升型和移动型；按允许的自由度不 同，有单自由度和二自由度；其分离联接机 构又分为夹板式和单钩式。,固定型牵引座是指牵引座固定在车架上(见 图819)。而举升型和移动型，是指牵引座 相对于车架可以上下举升和前后移动(见图8,20)。,单自由度牵引座，又称一轴式，如图8,21(a)所示，即牵引座可绕y轴作不小于15°,的纵向摆角。这种结构的特点是汽车列车行驶 时的横向稳定性较好，多用在大型集装箱、高,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,货台、散装货运等一般公路运输的半挂 汽车列车上。而二自由度牵引座，又称,二轴式，如图82 1(b)所示，即牵引座,除具有纵向倾摆的自由度处，还可绕f轴 作3 °7 °的横向摆动，以适应道路不 平，并减小车架的扭曲。该牵引座多用 于越野行驶或运输大型整体长货物的重 型汽车列车上。,夹板式分离联接机构，是利用两块,夹板锁住牵引销，如图822所示。在双 夹板前端有一个锁块，用来限制夹板绕 其销轴转动，从而保证车辆在行驶时， 即使发生冲击，夹板也不会自己松开与 牵引销分离。而单钩式牵引座是通过楔 杆保证单钩锁住牵引销，如图823所 示，同时借助弹簧自动消除因牵引销磨 损而形成的间隙。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(三)典型牵引座的结构,1单钩式牵引座,单钩式牵引座的分离机构装有 锁钩1(见图823)，在锁钩上 方，牵引座板的中心装有耐磨环,5，它可在磨损后更换，从而提,高整个牵引座的使用寿命。,牵引状态如图823(a)所示， 由锁钩1与耐磨环组成封闭圆， 锁住牵引销。楔扦4楔住锁,钩，使之不能绕销轴3转动。楔杆4由操纵仔7通过杠杆6操纵，可在牵引座 板的导向孔中滑动。为防止行驶过程中楔杆滑移造成锁钩意外脱钧，采用 两套装置：一是在操纵杆7的前端安装双弹簧，使之处于楔紧位置，当一个 弹簧失效时另一个弹簧仍起作用；二是在操纵杆7的后端开有保险孔，用保 险锁扣8避免意外脱钩。,脱挂状态如图823(b)所示。汽车停驶后，驾驶员拔出保险锁扣8，将 操纵杆7向外拉，通过杠杆6带动楔杆4离开锁钩1。锁钩1在弹簧2作用下 顺时针旋转，由楔杆顶住锁钩转动，从而打开锁钩口，此时可将牵引车向,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,前行驶使牵引座离开牵引销，达到脱挂状态。,接挂前锁钩口己打开，牵引销及锁钩的位置如图823(b)所示。牵引车 倒车，牵引销即撞击锁钩1，使锁钩克服弹簧2的作用，并顶开楔扦4作逆时 针旋转，从而将牵引销锁住。同时，弹簧9拉动操纵杆7，通过杠杆推动楔 杆，使其楔住锁钩，然后插入保险扣8，固定操纵杆，完成接挂过程。,2夹板式牵引座,夹板式牵引座的联接和分离机构为夹板，图824为一种单自由度夹板 式2”(50.8mm)牵引座。它主要由支座10、座板2及夹板机构组成。座板 为钢板冲压件焊接而成，或为铸件(重型车用)，表面有润滑油槽并填充油脂 保证摩擦表面的润滑。座板可绕横轴纵向倾斜土8°。牵引座总成用支座,10通过底板9安装到牵引车上，底板9有几种不同的高度供用户选用*以保,证牵引车鞍座高度与半挂车的正确配合。,牵引车与半挂车的接挂、牵引、脱挂是由牵引座夹板锁紧机构完成的。 牵引状态参见图822(a)，牵引销处于左右夹板组成的圆孔中，牵引销 上向后的牵引力有迫使夹板张开的趋势。在图824中锁块4在弹簧12的作 用下楔在夹板凹槽中客服上述张力，保证左右夹板在行驶中始终紧闭。在锁 块导杆15前端装有保险块13，防止在正常行驶中因以外碰撞操纵杆使锁块 脱出夹板凹槽，造成夹板张开脱挂事故。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,脱挂状态参见图8-22（b）。需脱挂时，列车停驶，驾驶员拔出保险块13 并向前拉动操纵杆1，克服弹簧15张力，使锁块4脱出左右夹板前端的凹槽。 在拉簧8的作用下，锁片5反时针转动并用一端的凹槽卡住锁块4前端的突 楔，使之不能回程。此时使牵引车向前行驶，牵引锁即撞击夹板圆孔后端使 其开启，完成脱挂过程。,接挂过程则与之相反。脱挂后，左右夹板被牵引销撞开，右夹板7上的 插销6推动锁片5顺时针旋转使其离开锁块4的凸楔。锁块4在弹簧12的作用 下向后运动，直到抵住夹板顶部为止，如图8-22（b）所示状态。若接挂前 夹板处于闭合状态，则首先需由驾驶员向前拉动操纵杆1，使锁块4脱出左 右夹板前端的凹槽，然后牵引车向后倒车，牵引销撞击左右夹板的开口处使 之张开如脱挂状态。牵引车继续倒车，牵引销则将撞击左右夹板圆孔的前 端，迫使两夹板闭合，在弹簧12的作用下，锁块4回落到左右夹板前端的凹 槽中，牵引座完成接挂过程，插上保险块13，即可牵引行驶。,四、半挂车车架设计,车架是半挂车的主要部件，连接着各个主要总成，承受着复杂空间力系 的作用。随着高速公路的发展，车速不断提高，因而要求车架具有足够的抗 弯变形和抗扭转变形的能力。,(一)车架的载荷及许用应力的确定,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,作为一种简化问题的方法，可以只考虑车架受静载荷时的弯曲强度和刚度。 车架两纵梁简化为简支梁，且左右对称受载，自身按匀布载荷外载按集中 载荷(见图814)或匀布载荷用解祈法进行弯曲强度和刚度计算从而初 步确定纵梁的截面尺小(参见本章全挂车车架设计)。,对车架的许用应力可按下述公式计算：,式中 s强度基准与材料的机械性能有关，由于半挂车车架为轧制 料，故应以材料的屈服极限为强度基准。目前国内半挂车车架纵梁的,材料多为16Mn或A3，对于16Mn，s 35 000 Ncm对于A3， s 24 000 Ncm；,n1 疲劳系数，半桂车车架在车辆行驶过程中，会由于交变应力的,作用而产生疲劳破坏，从这种观点出发，取疲劳系数n11.3；,n2 动载荷系数，半挂车车架的动载荷系数主要考虑车辆在不平地,面行驶所引起的载荷增加，取n2 2.53；,半挂车车架纵梁的弯曲变形、取决于纵梁刚度，在静载情况下，允许纵,梁的最大变形量ymax为：,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,ymax=（0.0020.003）L 式中 L半挂车轴距。,(二) 车架的结构设计,1纵梁,车架的纵梁结构根据货台型式要求，相应有平板,式、阶梯式，凹梁式或桥式等三种，如图8-25所示。,纵梁截面有工字形和槽形，为防止上下翼缘受拉伸和压缩作用而破裂。按薄板 理论进行校核。其弯曲应力不应超过临界弯曲应力。翼缘最大宽度一殷不超过,16(为钢板的厚度)，对于大吨位半挂车多采用工字形截面梁。,纵梁截面高度根据吨位不同有较大的差异。对于鹅颈处纵梁截面高，平板 结构因受货台高度限制，在保证强度的前提下，应尽可能采用小尺寸。如：,载质量15t，鹅颈处纵梁高160 mm左右； 载质量20t，鹅颈处纵梁高160210 mm； 载质量20t以上，鹅颈处纵粱高210230 mm。,对于阶梯式、凹梁式半挂车的鹅颈尺寸不受货台高 度限制，为保证强度，鹅颈纵梁高度尺寸可适当放宽。,对于纵梁主截面的最大高度，可参考以下尺寸；,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,载质量15t，主截面高300 mm左右；载质量2030t，,主截面高350450 mm；载质量4050t，主截面高450550 mm。,半挂车车架纵梁沿其长度方向截面尺寸的变化主要根据弯曲强度汁 算和总体布置确定。对于平板式结构，鹅颈处的截面高度将影响货台上平 面高度。对于阶梯式结构，也是为了降低货台上平面，将轮轴上方纵梁部 位收缩，保证转盘或悬架系统的活动空间。在纵梁受力较大的区段内可局 部增设加强板或采用箱形截面。车架纵梁均采用高腹板结构，主截面的高 和翼板宽度之比为2.74.2。,目前各生产厂家为了便于产品变型和多品种生产，规定了纵梁腹板、 翼板尺寸规范，从而可采用几种规定尺寸的腹板和翼板的组合，来满足各 种吨位半挂车车架纵梁的要求。车架纵梁也可选用型钢。,2横梁,横梁是连接左右纵梁组成车架的主要构件。横梁本身的抗极性能及横 梁在车架上的分布，直接影响着车架的内应力及车架的刚度、合理地设计 横梁可以保证车架具有足够的扭转刚度。,半挂车车架中的横梁有冲压成形或直接采用型材，前者比后者轻15,20。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,常采用的横梁结构有：,(1)圆管形 具有较高的扭转刚度，但因纵梁截而高度较大，为使载荷,从整个截面传递到横梁上，必须补焊许多连接板，故增加了车架质量、成 本高、工艺复杂。另外，当招转较严重时，连接板处匝力较大。因此圆管 形横梁一般只布置在车架纵梁的两端，靠近下翼板、增强车架整体扭转刚 度。,(2)工字形 对载荷传递较为理想，但纵梁翼缘和横梁翼缘连接对扭,转约束较大，因而翼缘产生的内应力较大。,(3)槽形 多用钢板冲压成形，制造工艺简单、成本低，为许多厂家采,用但扭转刚度较差。,(4)箱形 和圆管形横梁有类似的特点，具有较好的抗扭性。,横梁的截面尺寸通常用类比法确定。从产品的系列化、标准化和通用 化考虑，应采用一、二种规格尺寸的横梁，在布置上采用疏密不同的方式 来满足各种吨位级别半挂车的要求。,横梁在布置时其间距为700一1200 mm，一般以800 mm为宜。 3.纵梁和横梁的连接,车架结构的整体刚度，除和纵梁、横梁自身的刚度有关外，还直接受 节点连接刚度的影响，节点的刚度越大，车架的整体刚度也越大。因此，,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计,正确选择和合理设计横梁和纵梁的节点结构，是车架设计的重要问题，下面,介绍几种节点结构。,(1)横梁和纵梁上下翼缘连接(见图826(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，易产生约束扭转、因而在纵梁翼缘处,会出现较大内应力。该结构形式一般用在半挂车鹅颈区、支承装置处和后悬,架支承处。,(2) 横梁祁纵梁的腹板连接(见图826(b) 这种结构刚度较差，允许纵,梁截面产生自出翘曲。不形成约束扭转。这种结构形式多用在扭转变形较小,的车架中部横梁上。,(3)横梁与纵梁上翼缘和腹板连接(见图826(c) 这种结构兼有以上面,种结构特点故应用较多。,(4)横梁贯穿纵梁腹板连接(见图827) 这种结构称为贯穿连接结构，,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,是目前国内外广泛采用的半挂车车架结构。它在贯穿处只焊接横梁腹板，其 上下翼板不焊接，并在穿孔之间留有间隙。当纵梁产生弯曲变形时，允许纵 梁相对横梁产生微量位移，从而消除应力集中现象。但车架整体扭转刚度较 差，需要在靠近纵梁两端处加横梁来提高扭转刚度。,贯穿横梁式结构，由于采用了整体横梁，减少了焊缝，使焊接变形减少。 同时还具有腹板承载能力大，并且在偏载较大时，能使车架各处所产生的应 力分布较均匀的特点。,4.车架宽度,为了提高车架的横向刚度以及减少车架纵梁外侧横梁的悬伸长度，希望 车架两纵梁之间的宽度应尽可能大一些。从简化制造工艺考虑，车架两纵梁 间宜采用前后等宽结构。,车架宽度结构可以根据轮胎型号的不同而有不同。建议采用如图828,和表83所示的尺寸。,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计,轮胎,轮距,轮轴总长,轮胎与纵梁 二纵梁外侧 车架总宽度,L1/mm,L2/mm,间隙 L3/mm,间距离 L4/mm,L5/mm,9.0020 10.0020 11.0020 12.0020,1800 1800 1820 1820,2350 2424 2450 2487,60 58 55 51,1130 1060 1080 1050,2440 2440 2440 2440,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,5车架底板结构,半挂车车架底板主要由车架纵梁、 横梁、边缘、面板等组成。而面板 结构根据不同货物运输的要求，有 不同的结构。图829是常见的几 种结构。,底板和横梁酌连接形式 如图830所示。目前 大多数厂家采用图8,30(b)的结构，也有部,分厂家采用图830(a) 的结构。,第八章 汽车列车的结构与设计,第三节 全挂车的结构与设计,一、全挂车的总体结构与设计,（一）全挂车的总体结构特点,典型全挂车的总体结构如图831所示，由图中可见，全挂车和半挂 车的最大不同是汽车列车在运输作业时，挂车的全部载荷由挂车承受、 牵引车只起牵引的作用。因此，全挂车的前支承为轮轴结构，且通常前 轴设有转向装置以减少轮胎的侧滑、磨损和汽车列车的转向阻力。,第八章 汽车列车的结构与设计,第三节 全挂车的结构与设计,(二)全挂车的总体尺寸及轴载质量分配,全挂车的总体尺寸应符合JT 310482货运挂车系列型谱和,JT310582货运全挂车通用技术条件中所提出的要求。此外，在进,行总布置时，还应考虑以下参数的确定。,1总体尺寸,普通全挂车总体尺寸如图832所示。对于装载质量为8t或8t以下的全,挂车，其车架两纵梁宽度B1100 mm；前、后轮距系列尺寸B1B2 1740或1800 mm；钢板弹簧中心距Bf1046或1106mm。车箱宽度Ba。,有：,BaB3-2 (84),式中 B3双轮轮胎的外边缘宽度(mm)；, 车箱宽度缩小值，可取815mm。,满载时轮胎和车架底面之间的距离h130mm；满载时轮胎的净跳动距,h2 130mm(9.0020轮胎)或120 mm(7.5020轮胎)。 对于栏板的中心立柱，当车厢总长Ls4000mm时可不设置，当La,4000mm时应设置。,第八章 汽车列车的结构与设计 第三节 全挂车的结构与设计 2.前轴质量 前轴质量m1可依据前轴质量分配系数来确定，即：,m1=µmb mb全挂车总质量(kg)： µ 前轴质量分配系数，可取：,(kg),µ=(La-2Lk)/2L=0.450.47 La、Lk、L如图8-32所示。 二、全挂车的轴转向装置 全挂车一般是轴转向，可分为单转盘转向和双转盘转向，如图8-33所示。,第八章 汽车列车的结构与设计,第三节 全挂车的结构与设计,单转盘转向的全挂车转向轴一般为长轴式，可以是一排一根(见图833(a)， 也可以是二排二根(见图831(b)。而双转盘转向的全挂车，其转向轴为短轴 式，通常为一排二根(见图833(b)。,转盘转向装置是为实现铀转向而设计的，它又分为有主销式和无主销式两种。,(一)有主销式转盘转向装置,有主销式转盘转向装置的结构如图834所示。其特点是：水平方向的作用力 由主销承受，而垂直方向的力则由转盘承受。由于主销和主销座孔之间存在问 隙，挂车行驶时会产生振动和冲击，所以该装置目前应用较少。,第八章 汽车列车的结构与设计 第三节 全挂车的结构与设计 (二)无主销式转盘转向装置 无主销式转盘转向装置的结构如图835所示。其特点是：水平和垂直方,向的力都由转盘或座圈承受。由于滚球与滚道之间间隙小，所以有利于承受,动载荷和提高行驶稳定性。,转盘转向装置上的载质量及全挂车的最大总质量应符合表84的规定。,按所设计的挂车最大总质量及转向装置的承载质量选用不同型号的转盘装,置，并根据所选定的型号，由图8-35及表85初定其主要尺寸。再根据所,设计挂车的有关尺寸，结构要求进行修正。,第八章 汽车列车的结构与设计,第三节 全挂车的结构与设计,三、全挂车的牵引联接装置,(一)牵引钩及挂环,全挂汽车列车的拖挂牵引联接装置以牵引钩挂环为主，牵引钩安装 在牵引车车架后横梁及附加支撑(以下简称车架上)，挂环安装在全挂车的 牵引架上。通过牵引钩与挂环使牵引车和全挂车联接。,牵引钩分为固定式和可拆卸式，如图836所示。前者直接固定在车架 上，其特点是结构简单、可靠，但缓冲性差。后者采用螺栓联接到车架 上，通过缓冲弹簧或缓冲橡胶件吸收一定的冲击负荷，故应用较多。,第八章 汽车列车的结构与设计,第三节 全挂车的结构与设计,挂环结构较简单，挂环孔可镶套或不 镶套。挂环的型式与尺寸以及牵引钩 和挂环之间机械联接装置的尺寸参见,GB 473l一84牵引车与全挂车的,机械联接装置互换性。,(二)牵引架的长度和离地高度,牵引架是牵引车与全挂车之间的联接构件总戊。全挂车牵引架向上或向 下倾斜时，均产生垂直分力，因此，联接装置必须保证牵引力能以最小角度 传到挂车上从而获得最好的牵引效果。另外，挂钩和牵引架的结构参数也 涉及到汽车列车的纵向越障能力，要求牵引架在垂直平面内的允许摆角不小,于160°180°。 一般牵引架的长度为1500l1800 mm；重型全挂车,为18002300mm。,牵引架在挂车满载时应平行于路面，对于中小吨位挂车，牵引装置的离,地高度为600900 mm，大吨位接车为6501100 mm。,牵引架上牵引杆的摆动角(包括回转角、纵摆角、侧摆角、水平间隙角) 以及牵引装置的前置距、挂车前端回转面距离等，参见GB478184的规 定。,第八章 汽车列车的结构与设计,第三节 全挂车的结构与设计,(三)牵引拖台,牵引拖台是半挂车祁全挂车的转换装置，它由全技车用的牵引架和前轴,总成与半挂车用的牵引座一起构成。,半技车与牵引拖台联接组成全挂式挂车。半挂车的联接、分离可通过牵 引拖台的转换束实现，如图837所示。这种装置可用普通载货汽车牵引 半挂车。团838为一种引拖台的总体尺寸。,第八章 汽车列车的结构与设计 第三节 全挂车的结构与设计 四、全挂车车架设计 (一)车架的结构型式 中、小吨位全转车车架由两根纵梁和若干根横梁组成，常见的结构形式,如图8-39所示。为了简化工艺和布置方便，车架纵、横梁多采用槽形等断,面结构，为减小结构质量，般采用钢板冲压成形。两根纵梁前后等宽布,置，使车架具有较强的抗弯性能。,图840为纵、横梁为箱形截面的车架，是按整体框架结构设计的。其,特点是在满足车架抗弯强度的前提下，能大幅度提高车架的抗扭强度，减少,车架高度，降低挂车承载面。,第八章 汽车列车的结构与设计,第三节 全挂车的结构与设计,车架纵梁和横梁的连接形式，可参照前面 半挂车纵梁和横梁的连接结构。要指出的 是，车架在连接处大都设有辅助加强板，可 分为整体承托式和分块补角式，如图8-41所 示。在设计中，车架上平面一般用分块补角 式，下平面则用整体承托式。对转盘底座后 部和车架交接处(即图8-39和图8-40的m-m 断面)。连接钢板除必须用整体承托式外，必 要时还应向跨中延伸，以降低