某型半挂挂车总体设计(三维UG)【包含CAD图纸和说明书所见所得】【QX系列】
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中期检查通知本科毕业生提交的归档材料要求,现要求各专业由负责该专业的学科管理部副主任和专业带头人为主要成员成立检查小组,进行毕业设计中期检查或者抽查(注意抽查比例不要太低),各专业中期检查时间节点在2017年5月12日前完成,5月15日开始学院检查,督导小组在各专业检查和抽查的基础上进行抽检监督,确保毕业设计(论文)中期检查的质量和监督作用。机械与动力工程学院2017年5月5日中 北 大 学 机 械 与 动 力 工 程 学 院毕业设计(论文)中期报告学 生 姓 名:温亮宇学 号:1302064215学 院:机械与动力工程学院专 业:车辆工程设计(论文)题目:某型半挂挂车总体设计指 导 教 师:王吉昌 2017年 5 月 10 日毕业设计(论文)中期报告填写要求1中期报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计工作中期完成,经指导教师签署意见后生效;2中期报告内容必须按照教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3学生的“学号”要写全号(如 1301014101),不能只写最后2位或1位数字;4. 有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2016年12月1日”或“2016-12-01”;5. 指导教师意见用黑墨水笔工整书写,不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计(论 文)中 期 报 告姓名温亮宇班级13020642学号1302064215设计(论文)题目:某型半挂挂车总体设计本人在该设计(论文)中具体应完成的工作:(1)了解专用车相关背景和设计要求。(2)掌握所设计半挂车主要性能参数及基本设计要求。(3)根据提供的资料,确定半挂车的结构形式,完成半挂车总体设计。(4)根据所设计半挂车的形式,分析各部件的结构并选型,要求做必要的计算、分析。(5)完成设计说明书及相应的工程图纸。(6)翻译与课题相关外文资料。1. 简述毕业设计(论文)开始以来所做的具体工作和取得的进展(要详细内容)1.1所做的具体工作和取得进展:1)参考收集到的资料,对专用车和半挂车有了较为初步的认识。 2)完成开题报告,并通过指导老师和论文开题答辩小组审查。3)通过文献研究和具体车型参考,对论文命题有了较为全面的理解后,结合前人的研究成果,完成论文中各个具体部分的选用和强度的计算和校核。1.2主要计算过程如下:本文在建立数学结构模型工作中,分析纵梁承载情况和受力状况时先设计计算的力学模型,尽管实际承受载荷情况错综复杂,总的来说,纵梁重要承受静载荷和动载荷(对称垂直、斜对称),可把纵梁结构简化为支承在牵引销和后轴上的简支梁作弯曲强度计算。(一)车体各个部分的质量 车架质量2800kg,牵引板、牵引销和悬挂质量约为500 ,三根车轴共重900 ,载货平板质量700kg,拦板、立柱约500kg,护拦板、工具箱总质量约为300,支承装置和储气罐等质量300kg,轮胎总质量700kg。(二)轴荷分配如图2.12所示,车架承受纵向单位线长度均匀载荷,有:牵引销所受力(N);后轴中心处所受力(N);牵引销到中间车轴的距离(m);中间车轴到车架尾部的距离(m)。图2.12 车架均布载荷图空载:满载:(三)强度计算 在满载时进行纵梁的强度校核.支反力计算: (为纵梁总长,取一根纵梁计算) 式中:半挂车承受的重力 纵梁上的单位长度线载荷由上述计算得: 由平衡力矩: 得 剪力的计算: CA段: - AB段: - BD段: -弯矩的计算:CA段: -AB段: -BD段: -由上述三式可计算出各弯矩最大的点为: A点的最大弯矩:;B点的最大弯矩: ;由图可知,最大弯矩出现在段上,则有: ; ; 。通过计算,可以画出车架纵梁的支反力、剪力、弯矩图如图2.13。图2.13 纵梁剪力 弯矩图(四)危险截面确定 由经验可知,纵梁的危险截面一般情况下为变截面处和最大弯矩处,通过结构图和计算可以得出危险截面分别距车架前端距离为1.50m,2.96m和4.84m,现分别对以上三截面进行强度校核,分别令其为截面1、截面2、截面3。见图2.14截面1:H=250mm,1=16mm,2=8mm,B=140mm截面2:H=330mm,1=16mm,2=8mm,B=140mm截面3:H=500mm,1=16mm,2=8mm,B=140mm由此可计算抗弯截面系数:=0.000546542m3=0.0007747m3=0.001323241m3各截面处的弯矩:=23442N/m=80741N/m=108421N/m 由弯曲应力公式所计算出的弯矩分别计算各截面弯曲应力: 截面1: 截面2: 截面3: 剪切应力: 材料许用剪切应力对于工字梁截面,其腹板上的剪切应力可看成是均布的,所以其剪切应力可由如下 公式计算: -为腹板截面面积。由上述计算各截面的剪切应力: 截面1:截面2:截面3:由于纵梁同时承受剪力和弯矩,所以其应力应按下面公式计算: 许用应力:式中:材料屈服极限 疲劳系数 =1.2-1.4 本书取=1.3 动载系数 =1.8-2.2 本书取=2.0 本车纵梁采用P510L汽车大梁专用钢,其屈服极限为 所以可算出许用应力为: 由第四强度理论,分别校核各个截面的强度:截面1:截面2:截面3: 通过上述计算,纵梁强度符合要求。毕 业 设 计(论 文)中 期 报 告2.目前存在的问题,下一步的主要研究任务,具体设想与安排(要详细内容)1、存在问题及解决措施 到目前为止,在论文的写作中主要有以下几个问题:1)对论文所涉及的知识了解不够广泛,所以对挂车的总体设计不够细致深入。2)研究中引入的数据不够,对相关问题的支撑程度不足。2、下一步的主要研究任务和后期工作安排 在接下来的时间里,主要要进行的工作是在已完成的基础上给予完善,进行一些添加和修改以及使用UG三维建模和导出一些二维图纸,具体的方法是在中国知网和图书馆参阅更多的半挂挂车研究文章,尤其是研究较为完整的书籍,深度提取其成果,结合本文的研究方向与思路来引用,另外,论文的进度方面,在初稿基础上进行修改,图纸的绘制以及三维建模也要抓紧时间,争取在五月下旬完成论文终稿。毕 业 设 计(论 文)中 期 报 告3.指导教师对该学生前期研究工作的评价(是否同意继续研究工作) 指导教师签字: 年 月 日备注:1、本表由学生填写,指导教师亲笔签署意见。 2、以上各项句间距可以根据实际内容需要调整。- 12 -5外文资料翻译倾卸车提升机构设计优化 起重机构是最重要的工作体系之一。 其设计质量直接影响矿山自卸车的使用性能。 本论文以大型自卸车为研究对象,借助于自卸车顶部后提升机构的创新设计机理动力学知识,利用MATLAB的优化功能,提升机构优化,铰接点提升机构合理最优化 布置,从根本上提高提升组织绩效关键词:采矿设备,起重机构,地面保护,Matlab。1.介绍自卸车提升机构的旧设计,建立数学模型时,对货物总体质量和质量中心位置不变性的假设前提。提升机构的应力将因包装箱向前而增加 提升卸载时的质心,这一点很少考虑,但对本文的影响较大。本文提出了在本文中的质量中心数学模型在变化过程中的载体和铲斗式车辆卸载,为 升降机卸载过程提升机构设计。大型自卸车用于车辆,结构是挖掘铲车的列车,30 / 30 - 45的货物的休息角,stow货车采用1 / 2的积载法,摘要桶式料斗式料斗车的数学模型建立了一辆车作为坐标的原点,铰链销点O水平在左边的X轴是左手。在汽车的质量和质量中心的任何时间都可以很容易地找到提升过程。在倾倒过程中,货物运输全面质量降低为0,从0增加到最大升力角降级角。汽车降级角和剩余货物的质量是非线性关系,可以分段分析。2 提升机构设计2.1 提升机构的机械模型提升过程中,假设平面平行于框架上的水平面,车轮在地面完全完整,油缸在提升过程中大致相同。 接地触点A连接到框架上,在地面上连接到板条接触点B,将点O连接到地面接触坐标系上的箱体和框架。 点C为点B,用于旋转提升角,点M为箱体未提升重心位置,点G不提升货物的重心位置,而N为集装箱重心位置的提升角度。 点A,B,M,G坐标是(a x,a y),(b x,b y),(m x,m y),(g x,g y)。2.2 起重机构设计尺寸为保证车辆结构紧凑,过程简单,故障率低,使起重机构各部件的几何尺寸和初始状态下的机构占用非常小的空间, 同时不考虑运动干预的过程,以保证机构运动协调。 首先,根据货物的仰角提升机构选择最大降级角度。 通过上述参数,提升油缸的安装可以确定AB的长度和最大的降级角度 这里是一个公式 起重是最大程度上决定的.升降缸行程:第一级气缸孔 圆度结果应按照国家标准的规定,倒车后计算液压。 确定提升第一级I缸内径:当提升第一级时将被拉伸出来,将角点。点B到点C,点M指向N点 这可以确定,当提升第一级时,第一级将脱离提升缸内径。3 地面接触位置优化拉伸前后优化提升角度对比图(实线优化,虚线以优化前者)提升力前后优化提升角度对比图(实线优化,虚线为了优化前者)(1)优化后,提升缸伸长曲线偏移提升力曲线,最大提升推力和升力伸长分别降低了3.6和4,提升性能大大提高。(2)优化后,初始位置为875 kn提升力,比优化前降低6,提升油压19.4 MPa,比优化前降低4.3,显然,初始位置液压提升机构优化低,逐渐随着转角的增加而增加,转角大约在30度时最大值,最大油压高于初始值,而在过渡过程中,油压曲线平坦,油压波动系数小符合液压特性曲线要求(3)优化后,提升力的初始位置,升力优于前优化提升液压,即使在下半年提升过程中达到优化前的水平。基于MATLAB参数坐标的优化设计,优化设计后可绘出起重安装位置,如下图所示:总结根据国内外起重系统研究,根据挖掘机铲斗式倾倒过程数学模型挖掘机提升机构创新设计,MATLAB优化理论应用于采矿设备 提升机构的设计,自卸车矿山提升机构的数学模型,起重能力和电梯作为优化设计的目标函数,考虑了边界约束,提升缸最大摆角度,安装长度限制,不 干扰约束条件等约束条件,实现提升机构的优化设计参考文献1 Wei Xiang, Sai Cheong Fok, Georg Thimm. Agent-based Composable Simulation for Virtual Prototyping of Fluid Power System. Computers in Industry. 2004, 54(3):237251. 2 Peter Beater,Martin Otter. Multi-Domain simulation: Mechanics and Hydraulics of an Excavator. Proceedings of the 3rd International Modelica Conference,2003 3 Kong Xiaowu,Qiu Minxiu, Wei Jianhua. A Atudy of the Influences of Pipe on Valve Control Hydraulics System. Proceedings of the 15th Internation Conference on Fluid Power Transmission and Control (ICFP2001), 2001. 4 Michael Decken, Hubertus Murrenhoff. Simulation of Fluid Power Components Using DSHplus and ADAMS. 2001 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. 2001. 5 Nong Zhang, Wade Smith, Jeku Jeyakumaran. Hydraulically interconnected vehicle suspension: background and modeling J. Vehicle System Dynamics: 2010, (1): 17-40. Funded project number: Z101103055010004.Beijing science and technology committee 第 5 页 共 5 页 大 学 设计开题报告学 生 姓 名: 学 号: 学 院:专 业:设计(论文)题目:某型半挂挂车总体设计指导教师: 20 年 月 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师审查后生效;2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3文中应用参考文献处应标出文献序号,文后“参考文献”的书写,应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写,不能有随意性;4学生的“学号”要写全号(如0201140102,为10位数),不能只写最后2位或1位数字;5. 有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”;6. 指导教师意见用黑墨水笔工整书写,不得随便涂改或潦草书写。 设 计 开 题 报 告一选题依据:1.课题来源半挂车是一类用途广泛的专用车辆,是货运汽车,特别是重型汽车的重要组成部分。因其具有其他运输方式无法取代的迅速、机动、灵活、安全的优势,已逐渐成为我国公路运输的主要方式。自2009年以来,为了更好地节约能源、降低运输成本、提高物流效率,交通运输部、国家发改委大力推进符合甩挂运输的半挂车的标准制定及试点工作,因此符合甩挂运输的半挂车已经成为当前研究的热点。然而,由于我国半挂车生产企业的整体设计水平不高,设计手段落后,难以满足不同服役环境下用户对半挂车个性化的定制需求,导致部分恶劣工况下半挂车寿命不足,而大多数半挂车质量大于国外同类产品,并造成载重比低、油耗大等问题。为了高质量,高效率地设计出满足用户个性化需求的轻量化半挂车,本文对适用于半挂车总体设计的理论和方法进行了系统的研究。2. 研究目的和意义经过广泛的市场调研发现,重型大件货物的运输在国内尚没能得到很好地解决,国家的一些重点工程中的大型进口设备,很多是用进口的专用汽车进行运输,由于车辆价格昂贵,只有少数大型运输国有企业才能购买,造成大量重型设备无法按时运输到指定地点,直接影响啦工程的进展。所以进行该项目的研究开发,不但具有良好的市场前景,同时也能很好的解决此类货物运输的困难。大型货物及设备,在化工机械,选配煤,选矿,水泥及建筑等诸多行业广泛运用,它们一方面来自国产,还有相当大一部分依赖进口。在上述行业中的企业新建,扩建和技术改造时都会遇到,如先前提到的大型磨机。目前国内此类货物运输多采用平板式半挂车,低平板半挂车,凹心式半挂车和全轮转向可升降式百吨挂车。随着经济社会的迅速发展,专用车的使用越来越多。目前各种汽车列车的发展方兴未艾,大力提倡和推广使用半挂车,对于提高和改善我国目前物流资源严重闲置和运输效率低下的矛盾,具有积极的促进作用。随着国民经济的持续平稳增长,我国物流市场的发展仍处于成长期,这为半挂车提供啦用武之地。半挂车自身具有小品种,大批量,周期短的生产特点。半挂车国际市场需求量大,在未来一个时期,我国半挂车有着非常大的发展空间。3. 半挂车的发展及应用前景 首先,目前我国专用车产品主要以运输类为主,如厢式运输车、仓栅式运输车,两种车型的总销量占到专用车总销量的70%左右;工程建设类专用车为辅,目前该类车型在全国专用车总销量的占比在5%以上;最近几年,专用用途的专用车不断涌现,但销量相对较低,如抑尘车、除霾车、地震排列车、固井车、防暴车、压裂车、氮气发生车等。 其次,我国在专用车生产上缺少品牌和技术。主要体现在发动机技术、产品结构上。可喜的是国内企业已经在与海外发达国家开展合作,且目前处于技术引进和消化阶段,并正在走向海外,如东莞市永强与意大利VE公司就新能源全地形特种汽车技术的合作;东风与德国史密斯在半挂车上的合作;冰熊与美国皇冠芝加哥和贝雅两大公司在冷藏车技术上的合作;华晨与与葡萄牙卡伊卡诺就机场摆渡车等开展的合作,目前华晨的机场摆渡车相继走向尼日利亚、葡萄牙、伊朗等国。 第三,我国正在成为专用车的研发和制造中心,而且专用车产品结构将发生变化。如工程类专用车由于建设任务的完成需求将减少,与人们生产密切相关的专用车和物流运输将成为主力;由此将引导专用车企业逐渐分为产量大技术含量低的企业和产量小但技术含量很高的企业两大类。专用车企业数量也将有所减少。 第四,我国专用车技术标准跟不上专用车产品发展的步伐。 第五,我国专用车需求越来越细化,专用车产品正在向集约化、智能化、多极化、安全、环保、节能、防盗等方向发展。 随着国家交通运输业相关管理政策实施的逐步到位,甩挂运输这种运输方式必然成为物流运输行业的首选,而半挂车将迎来一个需求放大的井喷时期。况且,在各家企业产能都在不断放大与物流效率继续提高的双重前提下,车辆运输半挂车的大量需求就更成啦预料之中的事情啦。 设 计 开 题 报 告2 设计方案: 1.设计的主要内容 1.1了解专用车相关背景和设计要求。 1.2了解半挂车的作用、结构特点。 1.3掌握所设计半挂车主要性能参数及基本设计要求。 1.4根据提供的资料,确定半挂车的结构形式,完成半挂车总体设计。 1.5根据所设计半挂车的形式,分析各部件的结构并选型,要求做必要的计算、分析。 1.6完成关键零件的计算、分析,主要参数的验证、分析。 1.7完成设计说明书及相应的工程图纸。 1.8 翻译与课题相关外文资料。 2.拟采用的设计路线和实验方案2.1通过相关网络资源和各方面杂志、各大学报文章期刊,总结前沿成果,收集并深入阅读前人资料,进行文献综述,翻译相关外文资料。2.2紧紧围绕半挂挂车这一核心研究主题,深入阅读研究资料,尤其是权威论文,总结好前人在这方面所做的主要工作,以及出现过的主要问题,总结理论成果,做到及时把握该领域的前沿动态。2.3依托网络和书本,对半挂车进行整体结构分析,确定基本设计参数。2.4通过以上工作,完成相应设计。 3.预期达到的目标3.1在规定的时间内完成该研究的基本内容,并且达到相应的目的,即通过相关的资料查询,完成对半挂车的总体设计。3.2学习论文中要用到的知识和方法,完成半挂车的设计。3.3严格按照毕业设计的要求,将图纸,设计说明书等进行整理并按时上交。 4.进度安排 起止日期 工作内容 2017年2月13日-2月25日 查阅相关资料,完成开题报告。2月26日-3月28日 开题报告答辩。 3月1日-4月3日 按开题报告确定的设计方法、 进度规划、系统的 完成分析、计算及总体设计 4月4日-5月13日 完成设计模型及详细的结构设计与分析,完善图 纸 5月14日-6月5日 按要求系统整理,准备答辩 6月6日-6月10日 准备答辩 5.参考文献 【1】赵德祥,石博强,冯辉.组合式多轴重型挂车车架结构改进与优化设计,起重运输机械,2008 【2】蒋崇贤,何明辉.专用汽车设计,武汉工业大学出版社,1994 【3】关文达主编.汽车构造.吉林:机械工业出版社,2007 【4】冯渊主编.汽车电子控制技术.北京:机械工业出版社,2002 【5】乔维高主编,专用汽车结构与设计,北京大学出版社,2010 【6】麻有良主编,汽车电器与电子控制系统.北京:机械工业出版社,2006 【7】汪恺.机械设计标准应用手册【M】.北京:机械工业出版社,1998 【8】方培生.传感器原理与应用【M】.北京:电子工业出版社,1991 【9】Tom Birch, Chock Rockwood.Manual Drivetrains And Axles(Fourth Edition). 北京:中国劳动社会保障出版社,2006 【10】Tom Denton. Automobile Electrical And Electronic Systems(Third Edition).北京:机械工业出版社,2008 【11】James D.Halderman, Chase D.mitchell,Jr. Automotive Brake Systems(Third Edition).北京:中国劳动社会保障出版社.2006 【12】雷天觉,杨尔庄,李寿刚.新编液压工程手册.第一版.北京:机械工业出版 社.1998 【13】徐博侯.工程力学基础教程.杭州:浙江大学出版社,2002 【14】丁树模,液压传动.北京:机械工业出版社,2004 【15】黎启柏.液压元件手册,第一版.冶金工业出版社,2000 设 计 开 题 报 告指导教师意见: 指导教师: 年 月 日附件:参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目J期刊名称,出版年份,卷(期):页次如果作者的人数多于3人,则写前三位作者的名字后面加“等”,作者之间以逗号隔开。例如:1 李峰,胡征,景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展J. 无机化学学报, 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorodsJ. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称C,出版地:出版者,出版年份:页次例如:3 司宗国 谢去病 王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤,高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集C,北京:中国高等科学技术中心,1996:105图书 著者书名M版本出版地:出版者,出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如:4韩其智 孙洪洲群论M北京:北京大学出版社,1987101学位论文 作者论文题目D学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地:出版者,出版年份例如:5 陈异.纳米粒子形貌控制研究D. 硕士学位论文. 北京:中国科学院, 2002专利 专利所有者.专利名称P. 专利国别:专利号,日期.例如:6 姜锡洲 . 一种温热外敷药制备方案P. 中国专利:881056073,1989-07-26.报纸类 作者.篇名N.报纸名,出版日期(版次)7 李大伦.经济全球化的重要性N.光明日报,19981227(3) 大 学 设计任务书学 院:专 业:学 生 姓 名: 学 号: 设计(论文)题目:某型半挂挂车总体设计起 迄 日 期:20 年 月 日 20 年 月 日设计(论文)地点:指 导 教 师: 负 责 人: 发任务书日期: 20 年 月 日任务书填写要求1毕业设计任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写,经学生所在学院的负责人审查、负责人签字后生效。此任务书应在毕业设计开始前一周内填好并发给学生;2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,不得随便涂改或潦草书写,禁止打印在其它纸上后剪贴;3任务书内填写的内容,必须和学生毕业设计完成的情况相一致,若有变更,应当经过所在专业及学院领导审批后方可重新填写;4任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写,应写中文全称,不能写数字代码。学生的“学号”要写全号(如0201140102,为10位数),不能只写最后2位或1位数字;5有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。 设 计 任 务 书1毕业设计课题的任务和要求:通过查阅相关文献资料,了解半挂车特点及使用环境,熟悉牵引车的基本类型、组成及结构特点,根据该型半挂车总体设计要求及国家相关规范要求,依据总体设计基本要求,综合应用机械设计、机械原理、汽车设计、汽车构造及专用汽车等相关专业知识,完成半挂车总体结构设计,确定支承装置和牵引装置的基本结构,对关键零件做必要的计算、校核,掌握相关零件的设计、计算和分析方法,做到理论与实践相结合,提高自己的专业水平。本任务需完半挂车总布置设计,建立对应的三维模型。关键零件有详细的分析、计算,对所设计半挂车主要性能参数做必要的验证、分析,完成相应的工程图纸。2毕业设计课题的具体工作内容(包括原始数据、技术要求、工作要求等):1. 了解专用车相关背景和设计要求。2. 了解半挂车的作用、结构特点。3. 掌握所设计半挂车主要性能参数及基本设计要求。4. 根据提供的资料,确定半挂车的结构形式,完成半挂车总体设计。5. 根据所设计半挂车的形式,分析各部件的结构并选型,要求做必要的计算、分析。6. 完成关键零件的计算、分析,主要参数的验证、分析。7. 完成设计说明书及相应的工程图纸。8. 翻译与课题相关外文资料。 设 计 任 务 书3对毕业设计课题成果的要求包括毕业设计、图纸、实物样品等):1 毕业设计说明书2 相关外文资料翻译3. 挂车总布置图4. 关键零件工程图 4毕业设计课题工作进度计划:起 迄 日 期工 作 内 容2017年 2月 13日 2月25日 2月26日 3月28日 3月1日 4月3日 4月4日 5月13日 5月14日 6月5日 6月6日 6月10日查阅相关资料,完成开题报告。开题报告答辩。按开题报告确定的设计方法、进度规划,系统地完成分析、计算及总体设计。完成设计模型及详细的结构设计及分析,完善工程图纸。按毕业设计任务书要求,系统地整理毕业设计相关工作,具备完整的工程图纸,按毕业设计说明书规定及要求完成编写工作,准备答辩。论文答辩学生所在学院审查意见:负责人: 2016年 2月 29日 大学 设计说明书学生姓名: 学号: 学院:专业:设计(论文)题目:某型半挂挂车总体设计指导教师: 20 年 月某型半挂挂车总体设计摘要半挂车不仅能满足车辆运输的一般要求,还能更好的适应客货运输服务的要求以及运输服务的多元化、个性化需求,能更有效的发挥汽车运输在整个运输结构中的作用,也能更好地满足特定条件下货物运载的需要。此次设计的主要内容是集装箱栏板半挂车,是载运集装箱的专用运输半挂车。从设计要求出发,阐述了半挂车行业国内外的发展概况,了解了半挂车的作用和结构特点。以目前市场上已经量产的集装箱栏板半挂车主要参数为参考,对各种结构的半挂车优缺点进行比较,确定此次的半挂车结构为平板式半挂车,同时,对半挂牵引车和半挂挂车的连接处的长度和尺寸进行了确定,对支承装置的位置和支承质量做出设计,并进行车架的强度计算和校核。在半挂车的其他部件的选择和设计方面,对悬架、车轴和制动系统作了型号的选择和相关参数的确定。最后,对半挂车进行了总布置设计,使用UG建立了对应的三维模型。给出总布置图,并对关键零件车架做必要的分析,完成了相应的工程图纸。关键词:挂车,总体设计,车架The overall design of a type semi-trailerAbstract Semi-trailer can not only satisfy the general requirements of vehicle transportation,also can better adapt to the request of the passenger and cargo transportation services and transportation services,diversified and personalized demand can be more effective to bring into full play the function of auto transportation throughout the transportation structure,also can better meet the needs of the cargo under certain conditions. The main content of this design is the container plate semi-trailer,which is a semi-trailer for carrying containers.Based on the design requirements,this paper expounds the development situation of the semi-trailer industry,and understands the function and structure of semi-trailer.To have mass production on the market at present the main parameters tailgate container semi-trailer for reference,the comparison on the advantages and disadvantages of the various structures of semi-trailer,determine the structure of plate type semi-trailer semi-trailer,at the same time,the half-and-half tractor trailers and the joint of semi trailer to determine the length and the size of,and supporting quality to make the design to the position of the supporting device,and the strength calculation and checking of the frame.In the selection and design of other parts of the semi-trailer,the selection of the suspension frame,axle and brake system were made and the relative parameters were determined. In the end,the semi-trailer was designed and the corresponding 3d model was established using UG.This paper gives the general arrangement diagram and makes necessary analysis on the frame of the key parts,and completes the corresponding engineering drawing. Key words:container,overall design,frame目录1绪论11.1概述11.2半挂车运输优势11.3国内外发展概况11.3.1国内半挂车行业分析11.3.2国外半挂车的发展概况21.4用户市场与行业未来31.4.1用户分析31.4.2行业未来41.5半挂车的分类41.5.1按半挂车车轴数分类41.5.2按半挂车的结构特点分类51.5.3按形式和用途分类51.6小结52方案论证与设计62.1半挂车的总体结构62.2半挂车和牵引车的连接92.2.1半挂车的前回转半径与牵引车的间隙半径102.2.2半挂车的间隙半径和牵引销的后回转半径102.2.3半挂车的牵引板离地高度102.2.4半挂车相对牵引车的前俯角和后仰角102.3半挂车的支承装置102.3.1支承装置的要求112.3.2支承装置的分类112.3.3支承装置的设计112.4半挂车牵引联接装置122.5半挂车的车架设计132.5.1车架的载荷及许用应力的确定13第 页 共 页2.5.2车架的结构设计142.6 小结223半挂车其他部件设计233.1半挂车的悬架233.2半挂车的车轴243.3半挂车制动系统263.3.1制动系统的要求263.3.2制动系统工作原理26 3.4 小结28总结30致谢31参考文献32第 页 共 页某型半挂挂车总体设计1绪论 1.1概述国标中对于半挂车的定义为:由半挂牵引车牵引而且车轴置于车辆中心后面,拖车总重的很大一部分由牵引车承担的挂车1。所以能得出下面的结论,被用来运输货品的货箱和底盘,前面用牵引座、牵引销与牵引车连接,后面经悬挂、轴和轮胎支撑在道路上,这就是所谓的半挂拖车,它和牵引车一起形成半挂车。 按照可用的定义,半挂车具有牵引力,而全挂车无牵引座,这是两种构造最重要的不同点。普通情况下,说起挂车一词,就是指半挂车和全挂车。半挂车是货物运载成长过程下的产品,与一般车型对比来说,有完全发挥运载货品的效率、减小运载成本、减小中途损耗等优点。只有半挂车这种专用车,才能满足特定条件下的各种特定要求作业,才能更好的为迅速发展的经济服务,更加有效的发挥汽车在运输中的重要作用。 1.2半挂车运输优势半挂车可以使货物的运载效率变大、减少货物运载途中成本、减少进行专项作业时的损耗。根据统计,可以发现,半挂车通常情况下,能降低施工费用的20%-30%,缩短工时30%-35%,节约劳动力约41%。轴荷相同的半挂车与一般的的载荷汽车对比,装载质量会成倍增加。半挂车扩宽了汽车的适用范围,提高了行业的产业产量。与此同时,半挂车的飞速发展将为国民经济体系带来数额巨大的经济效益。因为半挂汽车和半挂牵引车是采取牵引座和牵引销的连接方法,因此收缩了半挂车总体长度,提高了行驶过程中的稳定性和灵活性。降低风的阻力丧失量和全挂车的牵引钩和拖车钩间的碰击等问题,牵引车承受半挂的一些负载,从而提高半挂车轮驱动轮连接到牵引车的牵引重量,发动机的功率获得充分发挥,半挂车是相对容易完成的运载方式,用牵引车牵引多辆半挂车,运载车列车到车站确定的部分,由其他牵引车拉到要去的地方,该牵引车就把其他的半挂车拉回去,滚装运输-将集装箱联同半挂汽车列车直接装船和登岸,将公路和水上运输结合起来,实现当代化的运输管理办法,所以得到了非常火速成长。 1.3国内外发展概况 1.3.1国内半挂车行业分析(1)我国半挂车的发展背景,从1998年以来,国家实施积极的财政政策、经济的发展,带动了半挂汽车列车行业的迅速发展。同时,路面条件的不断改善和交通运输业的成长为公路运输的高速化、一体化、专业化、集装箱化发展创造了良好的客观条件,同时为半挂挂车普遍应用于现代社会缔造了前提。半挂车具有经济性的优点,货物运输会不断向重型化和列车化的方向成长。最近几年以来,国家陆陆续续颁布实施了一系列得规定,也促使了半挂汽车列车的快速发展。(2)我国半挂车所面临的问题:与海外同类型企业对比来说,我国半挂车还有着不少问题,表示为,技术含量不高,产物附加值比较低,国产半挂车具有构造简单、功能唯一、可靠性相对差、成本更高等不足。由于技术含量低,容易被模仿,大型企业可以出产,小企业也能够制造,市场供应过多,缺乏需求。这些成分使半挂车行业的平均利润率仅到达3.5%左右的程度。进口类似国外产品,因为功能多样化,挂车的可靠性比国内高,加之车型品牌优势,价格一般是国产半挂车的两倍,乃至更高。二是产品质量不高,可靠性差,中国半挂车上装的重要零部件总体技术水平不高,如液压件、泵、阀等,还没有到达高的技术程度,限制了高水平半挂车的研发和出产。进口半挂车的平均非故障率可到达3年,而相同种类的我国挂车在不到一年的时间内,将会有松带、漏油、控制故障,生锈和其他问题,增加成本。由于以上给出的原因,很多购买者宁愿多费钱也买国外的半挂车,所以需求有一部分流向国外,使半挂车车市场供需失衡情况更加严重。第三是半挂车品种少,难以满足各类实际作业的需求,目前来说,中国国内总质量30t,功率224kW以下的半挂牵引车底盘基本上来说可以满足市场供应,可是,对于一些技术要求高,布局要求比较复杂,产量小的底盘,如224kW以上的半挂牵引车底盘,只有少量产品供应,且质量不高。第四是产业结构相对来说不合理,国内生产有散、乱、差的矛盾。此中,生产半挂车的企业较多,但都没有形成大量出产,与美国和欧洲对比差距巨大。机械化水平低,手工作坊式的生产车间多,质量不均匀;在生产工艺程度方面,因为没有大范围化的技术改变,国产和自制设备比例占总比例大,工人水平低,造成了半挂挂车的质量和等级难以增加,限制半挂挂车的成长。因为资金不集中,反复建设,资本未能获得很大程度的利用,厂家很难变为范围化、系列化、标准化、专业化,也就很难建立厂家和其他厂家的竞争上风。 1.3.2国外半挂车的发展概况(1)国外半挂车的现状,美国和欧洲的一些发达地区是最早发展半挂车的,在日本和前苏联等进行第二次世界大战后,得到了进一步的成长。1970年末尾,汽车行业遇到了全世界范围内的衰败和销售停滞,与此同时,研究专用汽车方面成了各个国家解脱巨大经济困难的救命稻草。所以,在世界范围内,专用汽车迅速发展。现在,美国和欧洲的发达国家中,专用汽车每年的产量已经占到所产货物运载车总的80%之上,在人类生产的所有范畴,专用车都普遍涉及。其品种已经有6000多种。伴随着各个国家总体实力的提升,交通条件的持续改善,道路运输的快速成长,全球对专用车的需要正在逐渐变大。(2)国外半挂车的生产组织情况,主要有以下的四种,首先是主机厂,就是汽车集体,汽车公司或工厂下面的分公司或分厂出产半挂车,主营本车厂所出产的汽车改装而来的半挂车。第二是从底架厂购置其他企业的底架,本身改装出产半挂车。这些汽车厂在获得订单后,改装产出半挂车。在各大企业之间的利益角逐中,各厂大批出产适用于半挂车的底架来谋求成长。第三是用户同时运营半挂车,有些运输公司购买一些普通汽车底盘,然后自己改装半挂车,但其结构比较简单,数量也较少。第四是非汽车公司来进行半挂车生产,例如某些从事飞机生产、船只、设备制造、铁道车辆制造的公司也设分厂来进行半挂车生产。 1.4用户市场与行业未来 1.4.1用户分析货物运载行业能认为是半挂车购买的最主要的一部分,到现在为止,我国大型小型货物运载公司共拥有近三百万家,它们的组成形式按作用划分,有下面两类:全能型货物运载企业(包括大型、流通资本丰富的货物运载企业)、部分作用型货物运载企业(如运载公司、加工企业等)。按起源能分成,国有货物运载公司重组而来的供应商、外国完美运作的货物运载公司、在原有的流通和运载部分转化而来的公司、中外共同拥有的货物运载公司。除了以上的货物运载公司,还存在许多成立时间短的非货物运载公司,行业中绝大一部分都是这些企业,同时,他们中间又有很大一部分在做空车运载,为公司负担货物运载等较小的部分。其余的被垄断性的运载企业所支配,负担港口等的运载,一直处于工作不均衡的状态,这些用户在选择半挂车时,对运载质量、油耗量、是否可改装等尤为在意,而他们是小型公司的主要需求群体,通常是这些用户影响着小型企业生产的水平,假如你不遵照他们的愿望,用户也许会购入其他公司的半挂车。部分作用型的公司,按通常意义上来说,完全不能算作标准的货物运载公司,这些也可以划分成两类,一类拥有自己的半挂车,另一类是在标准货物运载公司下的三四流运载公司,本身的半挂车几乎没有,到现在为止,这样的企业在我国大约有两万家。第一类公司的半挂车大多是不符合规范的。随着我国半挂车法律规范的进一步颁布,这些公司对于产品的需要必然会进一步提升。第二类公司,现在也处于快速的发展过程中,在不久的将来,这些公司一定会对半挂车需求巨大。国有传统的货物运载公司,大部分是国家出钱,他们处于行业中的垄断地位,具有巨大的优越性,让我国其他企业望尘莫及,这就不可避免让他们变成一家独大的状态,他们的需要是巨大的,通常是一次购买很大一部分的产品。在企业的选择方面,他们所关注的通常是企业的行业内形象,来源,产品制造水平,而钱的多少不是主要的参考因素。企业的参与方式一般是竞标,可因为国企内部存在的种种缺陷,在竞标的过程中具有很多黑幕,导致过程并不公开透明化,这已经是半挂车行业公开的秘密啦。在购买时间上,大多数公司,他们运载机器的购买都有一定的规律性,货物运载的集中点是在七八月份,这时也是半挂车购买的旺季,以上这些公司,都会在这时候购买一批数量不小的产品。 1.4.2行业未来 伴随着半挂车行业相关法规的颁布,这种完全优越于一般运载车的运载手段,在接下来的一段时间内,必将迎来蓬勃的发展,我国各个车企都深知销售对于自身的重要性,而货物运载就成为了是否能如鱼得水的关键所在,各生产制造基地与销售网点之间的运载效率就确定了是否可以在竞争激烈的今天,更好的生存下去,火车和一般的卡车运载都存在明显的缺陷,所以,半挂车的巨大需求不可阻挡。 1.5半挂车的分类 1.5.1按半挂车车轴数分类半拖车可分为单轴、双轴、三轴和多轴四类(图1-1)。图1-1半挂车分类单轴的半挂挂车是其中最为结构简单的半挂挂车。它的生产便利,与此同时,车胎磨损和汽油消费量较小。随着用户要求的运载重量增大,为不越过国家标准的负载和货物运载总重,企业的一般方法是增添车轴数。 1.5.2按半挂车的结构特点分类 根据结构特点来分,半挂挂车分成轴可升高的半挂车、车轴距离变化的半挂挂车、多牵引销半挂车等。车轴距离变化的半挂挂车是车轮之间的长度对于车架来说能改变的半挂挂车。轴可升高的半挂挂车,指的是在提起轮轴后更改了与地面的接触环境,降低了行驶阻力,降低了车轮损耗量,可是,它的构造复杂,其执行部件为液压或气动部分。 1.5.3按形式和用途分类半挂车的使用是非常广泛的,根据形式和使用途径来分,包括各专用车辆,基础型是低平板半挂车和一般的栏板式半挂车。 1.6小结 本章具体阐述了半挂车的组成、种类,与一般运输方式相比来说的优势,行业内的国内外发展趋势,以及对未来的展望。2方案论证与设计 2.1半挂车的总体结构平板式半挂车:车轮之上,货物平台都是平直的,适合运输钢材、木料和大型设备产品。 图2.1 平板式半挂车 阶梯式半挂车:车架呈现出阶梯形,在鹅颈后面,是所需要的货台平面,最开始生产的阶梯式半挂车,它的鹅颈结构是弯曲的结构,在第二平面是鹅颈形。阶梯式半挂车货台较低,由于该特点,适用于各类尺寸较大的机器、钢铁等的运载。 图2.2 阶梯式半挂车 凹梁式半挂车:它的货台平面,相对于其他种类的半挂车来说,具有最低的承载平面。在一般情况下,凹型货台平面离地高度根据所需要的特殊需求确定,由此可以得出,这类型的半挂车适合运输比较高的货物。 图2.3是此次设计的半挂车。底盘前面的牵引销1与牵引座连接,来牵引半挂挂车,在方向改变的时候,它也能实现牵引车和半挂挂车的方向变化。底盘2上的负载由牵引销座1和悬挂系统5由一定比例给到半挂挂车车轮4上;当拖车脱离时,半挂挂车前方的负载由支承部件3支承。半挂挂车和牵引车一样,也具备驻车刹车器。图2.3 集装箱半挂车1牵引销;2车架;3支承装置;4车轮;5悬挂系统;6制动系统图2.4 UG模型 在比较了直通式纵梁车架和鹅颈式车架的各项优缺点后,我选择的是直通式纵梁车架,它的纵截面为工字型,上翼是一条直线,下翼是一条发生折断的线,肋板制作成三角状,焊接后应有具有可以满足要求的强度。横梁的话,我采纳的是整根工字型材或槽钢,在两根纵梁之间,横梁由纵梁腹板上的孔贯穿,纵梁和横梁相接触的地方不完全焊接,和纵梁的上、下翼板留有一定的空隙。这种被大多数企业广泛采用的贯穿式车架既有可以满足要求的强度,又可以让车架有一定的承受扭转变形的能力,正在慢慢地代替断开式横梁。框架,采用牵引销总成、支承配置固定架、备用胎架和侧梁等。底板一般采取铁木构造。 2.2半挂车和牵引车的连接半挂车和牵引车的连接尺寸如图2.5,表2-1所示,在图中,H为牵引车牵引座没有负载时接合面距离地面的高度。 图2.5 半挂车与牵引车的连接尺寸 M(t)L最大Rf最大 Rr最大 H(mm) H1(mm) L1(mm)4 800 1400 13101130116010801110 55046.5 900 1540 14701130118710801137 5506.58.5 1000 1600 15501187122611371176 7508.510 1000 1600 16671226131511761265 7501017 1200 2000 19001250140012001350 75017 1600 2050 2200不大于1400不大于1350 750表2-1半挂车连接互换尺寸表 2.2.1半挂车的前回转半径与牵引车的间隙半径半挂车的前回转半径Rf:牵引销的中央和半挂挂车前面的最远点两点的长度。为达到半挂车和牵引车在行驶过程中中不发生干涉的目的,通常情况下,需要(Rf+Cf)-Rf150 mm。 2.2.2半挂车的间隙半径和牵引销的后回转半径半挂挂车的间隙半径Rr+Cr是指从牵引销中央到鹅颈的长度,或者是支承部件上的平面内的距离最小的点。牵引车的后回转半径R是牵引中央的中心距,在牵引车底盘后面平直方向的最长的长度。通常情况下,要求(Rr+Cr)-R70 mm。 2.2.3半挂车的牵引板离地高度牵引板的距离地面距离指半挂挂车在完全载运货物时的距离,其值必须和牵引车座板平面在完全载运货物时的距离地面的长度相等。 2.2.4半挂车相对牵引车的前俯角和后仰角前俯角和后仰角如图2.6所示。 前俯角 后仰角 图2.6 半挂车的前俯角和后仰角 一般情况下,=7o14o,当路面情况较好时,取较小的值,当路面情况较差时,取较大的值。通过半挂车鹅颈处的长度来给出,如果是一般货物运载,=8o10o左右,如果是越野的话,=15o左右,此处取8o。 2.3半挂车的支承装置所有半挂车都有一个支承部件,它装配在半挂车的前面,扮演支撑半挂车的角色。并经支承部件的手摇构造来使半挂车的前面离地的距离得到改变,从而使得接挂和脱挂更加顺畅。当半挂车行驶在路面上的时候,支承结构须要收起,以免影响行驶。 2.3.1支承装置的要求(1)脱挂时可以保证半挂车处于和地面平行的状态,避免上下倾斜;(2)脱挂和接挂时升降速度相对较快,可以轻巧的协调它的高度; 2.3.2支承装置的分类(1)按照操作方式来分:可以分为联动支承和单动支承.联动支承仅仅需要在单边操作就能使支承部件达到共同的高度变化,而单动支承就需要在两侧进行各自操作。(2)按照支承管截面形状来分:可以分为圆管、方管、八角管支承等。(3)按照齿轮传动机构来分:可以分为单级、双级和三级齿轮传动等。 本次设计的半挂车采用基本式联动支承部件(如图2.7所示)。图2.7 基本式联动支承部件 2.3.3支承装置的设计 (1)支承装置的位置当半挂车完全负载货物时,支承部件必须确保支撑的负载小于或者等于半挂车的总重的百分之五十。 (2)支承装置的高度和行程支承杆的高度和行程指的是半挂车总设计得出的负载面的离地的距离,而且是支承部件不起作用时所需要的最少距离地面缝隙。 (3)支承质量支承重量需要基于半挂车的总重和支承部件的布置方位,来获得支承部件的的负载重量。想到支撑时支承部件的不一致性、货物运载不平均性、路面不平和负载较大等因素,有必要将附加的载重因子=1.11.3乘入,即支承装置的支承质量。半挂车支承部件行业规范中,推举了支承部件的形式,能够供设计时选择。以我国现在半挂车吨位规模的情况分析,仅仅需要选用第二种或第三种支承质量的支承装置,一般情况下能够满足使用要求。半挂车载质量1015t,支承质量为20t。半挂车载质量1530t,支承质量为24t。半挂车载质量3060t,支承质量为32t。确定了支承部件的支承重量,就能针对支承部件内的重要部位作稳定性校核。(4) 手柄力的大小和升降速度 我们需要确定操作支承部件需要给出手柄力的多少,中国ZBT 73001-87中规定,用手操作支承部件时,它的力必须小于等于196N。 手柄力F的计算公式如下:F=(N)式中:Mt为螺纹的举升力矩;L为手柄臂长,通常取300-400mm;i为齿轮传动总传动比。 2.4半挂车牵引联接装置大部分的半挂车的连接,都为牵引座牵引销的组合。牵引销装配在牵引板前面,牵引座装配在车架上,而且存在分离连接和锁紧构造,来确保牵引座与牵引销的连接或脱离工作稳当性高。牵引销的尺寸目前是标准化的,分成50号销和90号销;直径为50.8mm的50号销应用在总重50t的半挂车上,直径为88.9mm的90号牵引销则应用在总重为50-100t的半挂车。牵引销在材料上大多数情况下选用中碳铬、镍铬等合金钢,通过调质和接触表面高频淬火工艺处理,同时进行探伤检查。它的结构类型和联接方法分为A、B型,A型联接方法就是在半挂车的牵引板上面焊上一个支撑板,牵引销的上法兰和支承板由螺钉联接。B型联接方法就是在牵引板上焊上一带锥孔的支承座,牵引销中间的锥体插入锥孔内,同时用零件紧固,用销锁死。牵引座可以分为座板、分开-连接构造和支座。按支座可否挪动,牵引座可以分成固定型、举升型和移动型;它的分开-连接构造又可以分成夹板式和单钩式。第二种和第三种通常情况下指的是牵引座能举升和向前和向后随意挪动,在与底盘对比的情况下。单自由度牵引座被叫做一轴式,此构造方式的长处是当半挂车在路面工作时,横侧可靠性较高,普通情况下用于尺寸较大的货箱、货物平台、分散货物等其他普通运载的半挂车。钩式牵引座和夹板式牵引座是目前比较经典的构造。与此同时,牵引车与半挂车联接、牵引、脱离钩,经牵引座夹紧装置实现。 本次所设计的半挂挂车总重为35t,依据行业规范,我们所用的牵引销型号是50号牵引销,它的构造各个长度直径如图2.8所示,安装在距车架最前端1200mm处。图2.8 50号牵引销 2.5半挂车的车架设计车架是此次设计半挂车的最重要的一部分,和各个主要总成都进行着一定的连接,承受了复杂的三维力系。随着我国高速公路的飞速发展,所要求的速度慢慢增加,所以需要设计的车架能够具备一定的抗弯曲和扭转变形的能力。 2.5.1车架的载荷及许用应力的确定应用材料力学中突变接受的一种简化受力的方法,我们仅仅思考当半挂车车架承受静力载荷时,它的弯曲强度和刚度。半挂车车架左右部分的纵梁我们简化为简支梁,同时载荷相同,单个纵梁载荷均匀,所受载荷按均布载荷进行处理,通过解析法进行计算,我们可以做出半挂车车架的弯曲强度计算和刚度校核,然后先大概确定纵梁的截面大小。 2.5.2车架的结构设计 (1)纵梁车架的纵梁构造,依据用户所给出的货台构造的需求,对应的有平板式、阶梯式、凹梁式等。纵梁断面一般情况下是工字状和槽形,为了避免纵梁的上翼缘和下翼缘因为形变而分裂,通常依据受力的材料力学理论检验,它的作用力应该小于等于许用弯曲作用力。截面的翼缘最大宽度通常不超过16(为钢板的厚度),如果是载重量较大,我们通常会使用工字形截面的纵梁。半挂车纵梁的断面高因为负载货物质量的差别而体现出比较明显的差别。例如:鹅颈处半挂车纵梁截面相对高,平板结构由于货台离地距离的制约,在刚度第一的要求下,我们要尽量做小,来适应不同种类的货物。如果是阶梯式或者凹梁式半挂车的话,它们的鹅颈处各个长度由于没有货台高的制约,为了达到强度足够大的目的,纵梁的鹅颈处高度尺寸应该按情况增加。 纵梁主截面的最大高度,我们以下面的尺寸为依据:载质量15t,主截面高300mm左右;载质量2030t,主截面高350450mm;载质量4050t,主截面高450550mm。半挂车底盘纵梁随着断面各个长度的不一样而改变,我们通常以强度和总布置为依据来决定。半挂车出产到现在,各个企业为了使产品变型更加便利,确定了一些纵梁腹板、翼板尺寸标准,因此,我们能够使用几种不同规格的肋板和翼板的组合,来适应各个载重量半挂车的需求。此次半挂车纵梁的参数如下:主截面高为500mm;腹板厚度8mm;上翼板尺寸14016;下翼板尺寸14016;变截面加强板尺寸1108。凹梁式 阶梯式平板式 图2.9 纵梁种类 (2)横梁横梁是组成底盘的重要的一个部分,它把左右纵梁连接起来。横梁自己的抗扭特性和在底盘上的具体布置情况对底盘的内部作用力和底盘的强度有很大的作用,合适地给出横梁的尺寸的总布置能够确定底盘具备充足的受扭强度。半挂车底盘的横梁,分为冲压工艺制作或向其他公司采纳型材两类,冲压工艺制作和后者相比,会轻到15%20%。通常使用的横梁结构如下: (1)圆形有相对高的受扭强度,可由于纵梁断面高,为了让载荷可以从断面传达给横梁,一定要焊接一些肋板,所以,底盘的质量变大、花费因此高、所需要的制造技术繁杂。与此同时,如果受扭程度大时,肋板处内部作用力大。所以圆形横梁通常仅仅在底盘纵梁的两头使用,位置与下翼板比较接近,底盘整体的受扭强度变大。 (2)工字形负载传递与其他类型相比较好,可由于纵梁和横梁翼缘联接,对受扭限制大,所以翼缘处发生的内部作用力大。 (3)槽形一般是钢冲压工艺制作而成,花费较低,所以很大一部分企业使用这种横梁,受扭强度差。 (4)箱形与圆形横梁差不多,有比较优越的抗扭性。横梁的断面各个长度,我们一般用类比法决定。从产物的系列化、规范化和普遍化出发,此次设计使用一、二种横梁,在布置上,使用疏密相间的方法。 (3)纵梁和横梁的连接底盘的强度,除了与纵梁、横梁原本的强度有关,连接点处的强度对它的作用也很大,连接点处的强度如果越大,车架的强度就越大。因此,横梁和纵梁连接点布置的合理给出,是必须面对的重要问题,以下给出几种连接点布局。 (1)横梁和纵梁的上下翼缘联接(见图2.10(a)。此布局对增大底盘的受扭强度,十分起作用。可当受扭过大时,容易限制受扭,所以,纵梁翼缘处会发生较强的内部作用力。(c)(a)(d) (b)图2.10 半挂车纵梁和横梁的连接 (2)横梁和纵梁的肋板联接(见图2.10(b)。此布局强度差,许可纵梁断面不受限制发生翘曲,未达到限制受扭。此布局一般在受扭改变程度小的底盘中间的横梁上得以使用。 (3)横梁与纵梁上翼缘和肋板联接(见图2.10(c)该布局同时具备上述两种构造特性,所以和上述两种相比,使用较多。 (4)如图2.11所示。此布局也被叫做贯穿连接结构,是现在绝大多数企业使用的车架布置形式。此结构在联接处仅仅焊住横梁腹板,它的上面和下面的翼板不焊接,而且穿孔间留出一定的空隙。如果纵梁发生形变,此结构许可纵梁发生微小移动,因此消除应力集中的现象。此结构有腹板,承载能力大,应力会更加均匀。 图2.11 贯穿式横梁结构 (4)车架宽度 为加强底盘的横侧强度,使纵梁之外的横梁的外侧距离变小,两根纵梁间的距离,要尽量大。从制作工艺的角度出发,车架两纵梁间,一般用前后等宽布局。 (5)纵梁强度计算半挂车学说研究中,纵梁设计时,一般仅仅针对纵梁实行化简之后的刚度计算和校核,来给出纵梁的断面各个长度。依据以上传统,设计纵梁时我们给出下面的假设:(1)在牵引销和后轮上,纵梁是简支梁;(2)空载时的重量均匀分布在两纵梁的全长,货物完全运载时的载重均匀分布在负载面的全长。 图2.12 车架模型 因此这篇文章,在模型的建立中,思考纵梁受力状态时,首先得出的是力学的,虽然在具体境况中,纵梁所受的负载要比模型繁复的多,但是总体上,静态负载和动态负载对称垂直,我们能够把纵梁看成牵引销和后轴支撑的简支梁,然后进行强度校核。与此同时,纵梁左右对称,因此,能够对某一侧纵梁用传统的理论做强度计算。它的计算过程如下所示:纵梁和横梁都使用P51OL,P51OL有较好的机械特性,冷冲压、焊接性能等。P510L钢的综合特性优于Q235A和16Mn,许用应力=395 Mpa。侧支梁和上述第四种结构的横梁都使用Q235A,伸长率=26%,密度=7.8103kg/m3。(1)车体各个部分的质量 底盘重2800kg,牵引板、牵引销和悬架重500,三根轴共重900,货物运载钢板质量750kg,拦板等约480kg,护拦板、器材箱总重为300。(2)轴荷分配 如图2.13所示,半挂挂车后轴的作用力简化为,有:第 29 页 共 30 页 牵引销所受力(N); 后轴中心处所受力(N); 牵引销到中间车轴的距离(m) 图2.13 车架均布载荷图空载: 满载: (三)强度计算 满载情况下,纵梁的强度校核1.支反力计算 式中:半挂车承受的重力 纵梁上的单位长度线载荷由上述计算得:由平衡力矩:得 2.剪力的计算: CA段: AB段: BD段:3.弯矩的计算: CA段: AB段: BD段: 通过以上三式能够得到纵梁M最大的点是: A点的最大弯矩: ; B点的最大弯矩: ; 通过受力能够得出,弯矩最大点出现在段上,于是: ; ; ;(四)危险截面确定 经过对所作图的分析和纵梁受力分析能够得到危险断面各自距车架前面长度为1.50m,2.96m和4.771m,所以对上面三处实施刚度检验,令它们是断面1、断面2、断面3。 截面1:H=250mm,1=16mm,2=8mm,B=140mm 截面2:H=330mm,1=16mm,2=8mm,B=140mm 截面3:H=500mm,1=16mm,2=8mm,B=140mm 由此可计算抗弯截面系数: =0.0005465m3 =0.0007747m3 =0.0013236m3 各截面处的弯矩: 通过材料力学公式得到的弯矩,得出三个截面的应力如下: 截面1: 截面2: 截面3:接下来计算三个截面的剪切应力: 剪切应力:,为所选材质的许用剪切应力。工字梁断面,它的肋板上的受剪作用力能当做是均匀分布的,因此它的受剪作用力能用下面式子得出:,其中是腹板截面面积。通过以上公式得出三个断面的受剪作用力: 截面1:截面2:截面3: 因为纵梁受剪切和弯曲作用力,因此它的作用力需要以下的式子得出: 许用应力:,式中:是材料的屈服极限 是疲劳系数=1.2-1.4我们取=1.3,是动载系数=1.8-2.2我们取=2.0 此次设计的半挂车纵梁使用P510L半挂车纵梁专属钢,其屈服极限为 因此能得出许用应力为: 使用材料力学中的第四强度,检验三个断面的作用力:截面1:截面2:截面3: 经以上检验,纵梁三个截面的应力小于许用应力,故符合条件。 2.6 小结 本章选取了半挂车的结构形式,确定了半挂牵引车和半挂挂车连接处的尺寸和角度,同时对支承装置的支撑位置和支承质量进行设计,最主要的是对车架纵梁和横梁的截面的选取和强度的计算和校核,危险截面的应力小于材料的许用应力,符合设计要求。3半挂车其他部件设计 3.1半挂车的悬架把半挂车车架和轴两者连接的所有部件,称为半挂车的悬挂。它的最重要的功能是将在车轮和车架之间作用的负载相互传递,而且减小或者除去因为半挂车行驶在崎岖道路而传递给车架的冲击,来提高半挂车的平顺性和行驶稳定性。半挂车和牵引车所采用的的悬架在结构上没有什么不同,例如通常使用钢板弹簧当做弹性元件,有些情况下也采用油气悬架结构。可是当挂车装载质量较大时,由于挂车本身有多轴承载,为了确保各个车轮和路面都有良好的接触,同时,也能够让载荷均匀分布于挂车的悬架系统,我们通常使用的是平衡悬架;如果是液压全挂车,我们一般使用液压悬架等。半挂车的悬架需要符合以下的条件:(1)将在车架和轴上的作用力和弯矩的影响完美相传,确保半挂车有可满足要求的的工作稳定性和操纵可靠性;(2)有较长的使用寿命;(3)与半挂车总布置相配合(4)双手转动方向盘时,能够较少增值;(5)质量较轻。常用的悬架系统有如下几种:(1)钢板弹簧平衡悬架钢板弹簧平衡悬架系列,由于使用的悬架匹配是不同轴数,能够满足半挂车装载10-45t弹性悬架的要求。依弹簧对于车轴的布置方式来分,有上置式和下置式,而下置式能够把半挂车货台的离地距离变低。平衡悬架的特点为:两组钢板弹簧在安装平衡臂之前和之后,而且在车架上悬挂一个支架,如果行驶在崎岖的道路上,这种悬架凭借平衡臂的杠杆受力,而且能经过受力杆尺寸的改变,把轴的中央线改变到和底盘纵侧对称线成90度角的方位,因此可以降低车轮侧滑而引起的磨损率。(2) 刚性平衡梁悬架刚性平衡梁悬架一般在低速的重型挂车上使用较为广泛,他和其他悬架的不同之处是,并没有弹性元件,通过左右两个箱型结构的平衡梁和前后车轴形成框架结构。在中央枢纽上,存在枢纽托架和半挂车车架连接。橡胶衬垫或者孔型橡胶部件衬在平衡梁和车轴的接合部,来吸收挂车行驶过程中中产生的震动和位移。路面的纵向不平度就通过平横梁的俯仰自由度来与之适应,用以保证前后车轴负载的相对平衡。 图3.1 常见的悬架系统 (a) (b) (c) 此次设计的半挂车,悬架我们采纳的是三车桥相互联接的悬架(见图3.2)。钢板弹簧悬架中央有一个质量平衡部件,如果挂车在崎岖的路面上行驶,能够让三轴的悬架钢板弹簧挠度发生相同改变,这样车架就可以缓冲。 三桥串联平衡悬挂的主要参数: 钢板弹簧长度1200,宽120,厚16,片数8;板簧中心距980。 3.2半挂车的车轴半挂车的轴不是驱动轴,我们能够把它当做没有微小形变的横梁,连接点处在车轮的中央,负载质量由弹簧座承受,如图3.3所示。 半挂车轴的重量是非悬挂重量,对半挂车的行驶特性存在负面影响。因此在给出轮轴时,需要尽可能减小结构质量,而且和符合的悬挂进行相配。半挂车轮轴的构造设计,轮轴分为轴管和轴头,轴管和悬挂相连接,轴头装配的是轮胎部分。图3.2 半挂车车轴的受载 半挂车车轴的基本结构应该一样,半挂车轴载质量不一样,需要不同的系列满足。 本半挂车的车轴,其最主要的参数如下表所示:表3-1车轴主要参数挂车轴参数表(单位:mm)总成型号CDS101840(P9型)最大轴荷(Kg)12000轮距1840最大外廓2182钢板托距中心孔径98028制动器型式气制动制动器直径蹄片宽度P3:420186车轮螺栓10-M221.5车轮螺栓分布圆直径335 3.3半挂车制动系统 3.3.1制动系统的要求牵引车和挂车的刹车系统合起来叫做半挂车的刹车系统。与此同时,制动器、制动传动和控制装置又组成了其中的每一种刹车系统。挂车制动器,在一般情况下和牵引车制动器是一样的,它的具体结构和调整方法能参考相关的汽车设计文献和资料。牵引车的刹车形式和拖挂的载荷则会决定刹车部分的刹车传动和控制装置。半挂车的刹车部分除了要有普通汽车刹车系所必要的降速、驻车和刹车力大、刹车稳定、热量流失机能好等,还必需符合下面的条件。 (1)半挂车的刹车部分需要互相联系,稳定性高。(2) 如果挂车发生不测,本身脱挂,刹车路线被割断时,刹车部分需要马上让其自己刹车。 (3)半挂汽车列车处于满载拖挂状态,制动系统可以在不超过16%的坡道上停驻;而且,挂车需要具备另外的驻车刹车系统,来确保脱挂停车时可以达到稳定制动。 3.3.2制动系统工作原理此次设计的半挂车,我们使用双管路气力刹车部件,它的路线设置分布,如图3.5所示。在驾驶室内,双管路气力刹车系统存在手刹车阀,能够完成挂车的驻车刹车。如果有单独解除挂车制动的要求,就将调载阀放在松开位置。当挂车发生意外性脱挂,此系统可以把挂车自己制动。压力保护阀能避免牵引车储气筒空气向外泄露。不管列车处于行驶或者制动状态,双管路制动系统的挂车储气筒会始终在充气,如果半挂汽车列车下长坡连续制动,压缩空气同样可以得到及时的供给,让制动可以连续、可靠,确保车辆行驶更加安适,这就是双管路装置的最主要的优点。图3.3 双管路充气制动管路 3.3.3制动系统的阀以下给出几种和挂车刹车相关的经典阀门的机理。 (1)双管路挂车刹车阀,当半挂车行驶时,活塞和阀总成让进气门处于封闭,排气门打开。同时,牵引车储气筒的气体被封锁,可挂车刹车控制管路在放气。刹车时,驾驶员驱动牵引车制动阀,牵引车刹车气体通过阀充入空腔,推动活塞向左边运动,而且经由阀总成打开进气门,让牵引车储气筒内的气体由气门充进挂车刹车的路线设置。但是当牵引车刹车作用力接着变大时,挂车刹车控制路线持续处于开通状态,挂车刹车的受力,和原来相比,将进一步变大,实施更加强力的刹车。当不需要刹车时,活塞经较高的挂车刹车路线设置作用力向右推,允许排气阀门开启,刹车线气体经排气阀门释放。 (2)双管路挂车紧急继动阀,这种阀在控制路线进气的时候,让挂车储气筒给刹车气室充入空气,因此可以进行刹车。在双管路部分中,不管是否刹车,挂车储气筒将会始终处在气体进入时刻。同时,该储气筒内压强没有符合条件之前,刹车器会始终处在刹车时刻,半挂车没有行驶可能性,这被称做反馈刹车。当半挂车刹车的时候,驾驶员踩下牵引车刹车阀,由于刹车阀的作用让挂车控制管路进气,压缩空气进入空腔,致使气门首先封闭,之后促进活塞持续下移。图3.4 紧急继动阀的结构 (3)调载阀可以分成手动、自动两种。手动调载阀的作用机理是,当刹车时,压缩的气体通过紧急刹车阀充入刹车气室。当压强到达所需要的数字时,活塞会在弹簧的作用力作负功的情况下下降,然后阀门总成在弹簧的作用力下向下移动,让进气门封闭,因此避免刹车气室压强的继续增加。 3.4 小结 本章是对半挂车其他部件的设计和选取,包括悬架、车轴和制动系统,具体介绍了不同种类零件的组成和工作原理。总结这次的毕业设计:某型半挂挂车总体设计,即集装箱栏板半挂车总体设计。在设计的过程中,由于重型半挂挂车要解决的问题很多,现有的资料较少,遇到了很多的难题。我到学校的图书馆、中国汽车网和中国知网去查找一些论文和文献,对专用汽车的结构与设计进行了比较细致的学习,首先确定了半挂车的总体结构,然后确定了牵引连接处的一些具体的尺寸,然后就是支承装置的确定和车架的计算和校核,在半挂车的其他部件的选取工作中,确定了悬架、车轴和制动部分的类型和尺寸,在设计的进程中,得到了老师的细心指导,最终顺利完成此次的毕业设计。我从这次毕业设计中,学到了许多车辆的专业知识,初步了解了总体设计的流程,让我深深了解到总体设计的重要与艰难。在学习专业知识的同时,也学会了团队合作,设计中的创新精神。最后,由于本人的实际经验和所学知识有限,本设计难免存在误漏之处,恳请各位老师予以指正。致谢经过啦这一段时间的努力工作,大学四年来最可以体现真才实学的毕业设计终于结束了,在毕业设计的过程中我学到了很多知识也增长了我的实践经验。此时此刻,我要感谢给予我帮助的老师、同学和所有关心支持我毕业设计的朋友。首先要感谢我的指导老师王老师,感谢他的热心辅导;其次要感谢在我困惑时,为我解惑的同学们,设计任务能顺利完成,肯定离不开他们的帮助,因为我们大家经常在一起探讨问题,讨论设计,他们给予了我好多宝贵的意见;最后要感谢车辆与动力工程系对我大学四年的培养,不仅教会我很多的理论知识,还教会我很多的做人道理,为我今后步入社会打下了坚实的基础。参考文献1我国半挂车的现状及发展趋势研究J.刘海亮.黑龙江科技.2012(09)2轻量化设计:挂车发展的新趋势J.袁光涛,贾岩.商用汽车.2008(07)3北美可折叠鹅颈低平板半挂车的特点J.倪元.专用汽车.2008(04)4汽车轻结构趋势引发的新材料新工艺-汽车车身制造中的若干新技术J.文彤.汽车与配件.2008(09)5SGA92150型半挂车车架的结构设计与有限元分析J.张国芬,张文明,刘晋霞,董翠燕.起重运输机械.2007(03)6某型车底架结构的强度分析研究J.蔡志武,陈洁.重庆工业高等专科学校学报.2003(04)7开发车辆可靠性试验的研究J.刘守银,余仕侠,丁元俊.合肥工业大学学报(自然科学版).2015(06)8国有交通运输企业发展现代物流的可行性分析J.罗娜,董沛武.商业经济.2012(10)9半挂车主纵梁强度分析与结构改进研究D.王卫清.南京理工大学200610陈家瑞主编.汽车构造(下).北京:机械工业出版社,200011林业机械与木工设备张海鹰.半挂车纵梁结构设计探讨:252812专用汽车Special Purpose Vehile.重型凹梁式半挂车车架的设备与计算:131513刘鸿文:材料力学高等教育出版社1991.514重型半挂车的现状和发展趋势J.王建斌,汪红.科技致富.2009(08)15北美集装箱运输半挂车J.倪元.专用汽车.2011(04)16冯晋祥、王慧君编著.专用车构造与维修.山东:科学技术出版社1996:17817我国发展商用车底盘运输车的问题探讨J.杨志安,毕伟宏.专用汽车.2010(07)18汽车运输专用车辆.北京:人民交通出版社,1997.8.19SPLIT CHASSIS LOAD CARRYING VEHICLE.Paul Anthony Raven,Kevin William Raven.GB,2407301A,.201520The application of a knowledge based engineering approach to the rapid design and analysis of an automotive structure. 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