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半挂车的车架设计

关键字: 半挂车的车架设计
发布时间:2013/5/30

    车架是车辆的骨架,是车辆的重要承载部件,连接着各个主要总成,承受着复杂空间力系的作用。一般,车架应该具有足够的强度、合适的刚度,在保证刚度和强度的前提下质量最小,以及结构应尽量简单等。随着高速公路的发展,车速不断提高,因而要求车架要具有足够的抗弯曲变形和抗扭转变形的能力。
半挂车车架的特点,主要是车架的前部要安装牵引销及其底板,并通过牵引销与牵引车的牵引座连接。这样,车架的上面就高出牵引车车架许多。为了使货物的装载质心降低,保证起初列车必要的行使稳定性,就必须使车架后部的货箱底板平面尽量低一些。下述三种车架结构形式都与这一特点相关。同时,半挂车的轴距一般都较长,为了减轻挂车车架的总质量,有时便在纵梁的副板上打一些孔。这些圆孔或方(长方)孔,也为(制动)管、(电)线的通过提供了方便,同时也为了车架的装配、维护和修理提供了某些便利。因此,车架设计时应满足以下要求:
(1)满足总布置要求:牵引车车架的前端宽度最大值受转向轮最大转角的限制,最小值取决于发动机的外廓尺寸;车架的后端宽度的最大值则需要根据轮胎和钢板弹簧的宽度和安装情况而定。
(2)必须有足够的强度:要保证车架在各种复杂的工作条件下长期使用时不至发生严重的损坏。
(3)要有合适的刚度:一方面,在各种使用条件下车架不能有很大的变形,要使固定在车架上面的各总成和部件在车架上的相对位置变化不大,保证它们能正常工作而不发生运动干涉或运行噪声;另一方面,车架的刚度,尤其是扭转刚度不宜过大,以免在通过不平道路时使车架发生不必要的断裂现象,同时,还要与车辆的悬架角刚度相匹配。
(4)节省材料、减轻质量:在保证车架具有足够的刚度和必要的强度的前提下,应尽量简化车架的结构,减少材料的消耗,以降低生产成本。
同时,车架还应便于制造和维修。
车架设计时,应注意以下问题:
(1)车架的各个构件几乎都是冲压件,因此,各构件的形状要尽量符合冲压工艺的要求,拉深量不能太大,余料也不能过多,以节省材料;
(2)由于在每个截面上的扭转应力总是在上、下翼面的翼缘处最大,因此在车架上、下翼面上应尽可能不要钻孔、开口或有其他工艺缺陷。在前后轴之间车架纵梁的下翼面、后悬架部分纵梁的上翼面等都禁止钻孔。在车架纵梁的腹板及横梁上钻孔时,孔间距和孔大小都应符合规定。
    (3)在车架上焊接零件时,应该采用与车架材料焊接性能相同的材料进行焊接。不能随意地在车架上进行焊接。必须焊接时,应注意车架的圆角等处不允许焊接。
    (4)对于承受扭转应力的构件,应尽量采用抗扭刚度高的箱形和圆管等闭口截面来制造。
    (5)为了避免材料折弯时产生破裂,车架的内圆角半径应比板材的厚度大一些,对于16MnL钢的材料,一般内圆角的半径应等于板材厚度的1.5-2倍。
    (6)纵梁若要有加强板,由于纵梁在加强板处的扭转应力下降,但在离开加强板处的扭转应力反而又增大,故应使加强板的形状向两端逐渐减小,从而得到缓和、过度的扭转应力。
    (7)纵梁的扭转应力是按不同位置的横梁分段的,每段与横梁连接处扭转应力或为最大或为最小,如果在两根横梁之间加装一根横梁,则车架的扭转应力提高、加装横梁处的扭转应力增加,而纵梁在与原来两根横梁连接处的扭转应力反而下降,布置横梁时应注意这个问题。
(8)对车架需要加强的地方,可采用这样的加强方式:①将槽形断面的加强板附加在纵梁的内侧或外侧,加强效果十分显著;②采用L形断面的加强板附加在纵梁承受拉伸应力的一侧;③将纵梁的加强成为箱形断面,方法简单,加强效果也较好,但对其扭转刚度有一定的影响;④在翼板上加强,但效果不明显。

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