【導(dǎo)讀】§鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算。

　　

【正文】 架縱梁斷面的彎曲中心（即縱梁只發(fā)生純彎曲）；空車簧載質(zhì)量均勻分布在汽車左、右縱梁上； 滿載時的有效載質(zhì)量為集中載荷（在平穩(wěn)行駛工況下，滿載時車廂內(nèi)的貨物易簡化為均布載荷，卸貨過 程中并須按照集中力處理）；主、副車架為剛性連接，即主、副車架的撓 度完全相同。 當(dāng)滿載時有效在質(zhì)量作為集中力處理時，車架受力分析如下圖 31 所示： 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 38 圖 31 滿載有效載荷作為集中 載荷處理時的車架受力分析 其中 Ge為有效載質(zhì)量的集中載荷。 GefGer為前、后支架所承受的有效載質(zhì)量。由上裝平衡條件計算可得： ?????? ????????? ??2nfe2d2nfGG eef （ 31） ?????? ????????? ????2nfe2d2deGGGG eefeer （ 32） Ff、 Fr為前、后軸對車架的支反力。由車架平衡條件計算可得： ? ?b nf1bGa2LGFesf?????? ?????????? ?? （ 33） ? ?b 1nf12LGFsr?????? ????????? ?? （ 34） Gs 為空車簧載質(zhì)量，取 3 gm2G 0s ? （ m0是汽車整備質(zhì)量）。 在這種情況下，車架縱梁彎矩計算公式見下： ? ? aX0. . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .L2 XGM 2s1 ???? ? ? caXa. . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .aXFL2 XGM f2s2 ??????? 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 39 ? ? ? ? dcaXca.................d2 caXGaXFL2 XGM 2eff2s3 ???????????? ? ? ? ? baXdca. . . . . .. . . . . . . . . .dcaXGaXFL2 XGM eff2s4 ????????????? ? ? ? ? nlbaXba... . . . . . . . . .. . . . . . . . . .L2 baXGbaXGM 2ser5 ????????????? ? ? ? ? LXnlba..n2 nlbaXGL2 nlbaXGM 2er2s6 ???????????????? 在平穩(wěn)行駛時，自卸汽車的有效載質(zhì)量可以簡化為均布載荷。在這種情況下，自卸汽車車架受到的彎矩的計算方法與上述不同。 本課題中，汽車彎矩的計算方法取第二種，即自卸汽車的有效載質(zhì)量簡化為均布載荷。其受力分析圖如圖 32。 圖 32 在這種情況下， 2qlFa? （ 35） 2qlFb? （ 36） 剪力計算公式： qx2qlFs ?? （ 37） 彎矩計算公式： 2qx2qlxM 2?? （ 38） 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 40 在本設(shè)計中，經(jīng)過計算，副車架（縱梁、橫梁、與車廂的連接鉸支座）的近似體積為： 縱梁： V1= ? ? ????? =33440cm3 橫梁： V2=? ? ? ? ??????????? =15912cm3 與車廂的連接鉸支座： V3= ??????? =6520 cm3； V= V1+ V2+V3=55872 cm3； 又知道鋼的密度為： ； 所以，副車架的質(zhì)量為 m= ??v =。 又因為底盤的整備質(zhì)量為 ，自卸汽車的最大允許載質(zhì)量為 26t，故當(dāng)汽車滿載時，加在主、副車架上的質(zhì)量共有 。 均布載荷計算公式： q= LMg （ 39） M=； g 為重力加速度，此處取值 。 L 為副車架的長度，即 。 經(jīng)過計算，均布載荷為 q=。 已知彎矩計算公式： 2qx2qlxM 2?? 。代入數(shù)據(jù)： q=， 0X。 經(jīng)過計算，最大彎矩發(fā)生在車架中部， Mmax=。 主、副車架的彎矩計算 設(shè)在車架最大彎矩處，主車架縱梁的彎矩為 Mz，副車架縱梁所受的彎矩為Mf，則有以下關(guān)系式： m axfz MMM ?? （ 310） zzz EJMdxyD ??? （ 311） ffff JEMdxyD ??? （ 312） fz yy? （ 313） 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 41 式中， yf 、 yz是副、主車架的撓度； Ez、 Ef是主、副車架縱梁材料的彈性模量； Jz、 Jf 是主、副車架縱梁的截面慣性矩。假設(shè)主、副車架縱梁的材料基本一致，即 Ez=Ef，則可得出副車架的最大彎矩： ? ?fzfm a xm a xf JJ JMM?? （ 314） 截面慣性矩的算法 槽型鋼跟腹板的組合可以近似認(rèn)為為矩形截面粱，其近似形狀見圖 33。 圖 33 矩形截面的對 Z 軸的截面慣性矩計算公式為： 12bh12BHJz 33 ?? （ 315） 文中已經(jīng)說明，副車架的截面尺寸初步選定為 200mm 90mm 8mm。根據(jù)二類底盤主車架資料，其長度選定為 5500mm。 即 B=； H=； b=； h=。 帶入數(shù)據(jù)求得副車架的截面慣性 矩為： m4。 同理可得主車架的截面慣性矩為 m4。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 42 根據(jù)公式： ? ?fzfm axm axf JJ JMM ? ，上文已求得車架的最大彎矩 Mmax=，并代入上述數(shù)據(jù)可求得：副車架最大彎矩 Mfmax= KN/m。 對此預(yù)選副車架縱梁強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度校核。 副車架縱梁最大動彎曲應(yīng)力計算公式： ? ? ][JJ2 MH fsfzm a xffd ????? （ 316） 式中， Hf為副車架縱梁高度， 其高度為 200mm； [ σ fs]為副車架縱梁材料的許用應(yīng)力。 代入數(shù)據(jù)，求得σ fd=＜ [ σ fs]=345Gpa。 [ σ fs]查機(jī)械設(shè)計手冊可得。 計算可得，此副車架能夠滿足強(qiáng)度要求。 為提高自卸汽車的經(jīng)濟(jì)性，減少底盤質(zhì)量，決定減少副車架縱梁的高度，降為 140mm。 在本設(shè)計中，經(jīng)過計算，副車架（縱梁、橫梁、與車廂的連接鉸支座）的近似體積為： 縱梁： V1= ? ? ????? =28160cm3； 橫梁： V2=? ? ? ? ??????????? =13625cm3； 與車廂的連接鉸支座： V3= ??????? =6520 cm3； V= V1+ V2+V3=48305 cm3； 又知道鋼的密度為： ； 所以，副車架的質(zhì)量為 m= ??v =。 又因為底盤的整備質(zhì)量為 ，自卸汽車的最大允許載質(zhì)量為 26t，故當(dāng)汽車滿載時，加在主、副車架上的質(zhì)量共有 。 均布載荷計算公式： q= LMg M=； 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 43 g 為重力加速 度，此處取值 。 L 為副車架的長度，即 。 經(jīng)過計算，均布載荷為 q=。 代入數(shù)據(jù)求得，副車架的截面慣性矩為 。 主車架的截面慣性矩為 m4。 副車架最大彎矩為： Mfmax= m 對此副車架的縱梁進(jìn)行強(qiáng)度校核。 副車架縱梁最大動彎曲應(yīng)力： ? ? ][JJ2 MH fsfzm a xffd ????? （ 316） 式中， HfM 為副車架縱梁高度； [ σ fs]副車架縱 梁材料的許用應(yīng)力。 代入數(shù)據(jù)，求得σ fd=＜ [ σ fs]=345Gpa [ σ fs]查機(jī)械設(shè)計手冊可得。 此副車架總成設(shè)計能夠滿足自卸汽車的強(qiáng)度要求。 對副車架強(qiáng)度的校核公式觀察可以發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，副車架分得的彎矩雖其高度發(fā)生變化，其慣性截面矩的變化相對較小。故，在一定條件下，其副車架的高度無論多少，都能達(dá)到其強(qiáng)度要求。 不過為了優(yōu)化自卸汽車主車架的應(yīng)力分析，副車架的總成高度不能再降低，副車架的截面尺寸選定： 140 90 8。 167。 橫梁的設(shè)計 橫梁的材料為 Q235 鋼。 本課題中的 自卸汽車是側(cè)傾式的，舉升液壓缸有 2個，故必須設(shè)計出 2個舉升液壓缸的安裝支座。其具體位置詳見附錄 2。 橫梁的具體安裝位置詳見附錄 2。各橫梁的具體形狀見圖 3 3 37： 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 44 圖 34第一橫梁 圖 35第六橫梁 圖 36舉升橫梁 第一橫梁跟第六橫梁大小、截面尺寸相同，在 cad 圖紙中，兩者只給出第一橫梁的圖紙。舉升液壓缸的安裝絞支座由兩根舉升橫梁組成。設(shè)計中給出兩個舉升鉸支座，故必須有 4根舉升橫梁。 又，為了滿足自卸汽車的彎扭要求，不再設(shè)計其他的橫梁。故所設(shè)計的橫梁共有六根。 Cad 圖紙中給出了一根 第一橫梁圖、舉升橫梁圖。 167。 連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計 連接結(jié)構(gòu)的堅固與否直接關(guān)系到自卸汽車的工作狀況。連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計是副車架總成設(shè)計中比較重要的環(huán)節(jié)。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 45 167。 副車架縱梁與橫梁的連接方式的選擇 副車架的縱梁與舉升橫梁的連接方式采用鉚接。其結(jié)構(gòu)形式見圖 37： 圖 37 縱梁副梁鉚接圖 利用鉚釘把兩個以上的被鉚件聯(lián)接在一起的不可拆聯(lián)接，稱為鉚釘聯(lián)接，簡稱鉚接。 鉚釘是一種金屬制一端有帽的桿狀零件，穿入被聯(lián)接的構(gòu)件后，在桿的外端打、壓出另一頭，將構(gòu)件壓緊、固定。 鉚釘分為實心的和空心的兩種。 空心鉚釘用于受力較小的薄板或非金屬零件的聯(lián)接。在本課題的情況下，鉚釘選用實心鉚釘。鉚釘材料選用合金鋼 ML20MNA。形式采用平錐頭鉚釘。 鉚釘和被鉚件鉚合部分一起構(gòu)成鉚縫，根據(jù)工作情況要求，鉚縫分為：強(qiáng)固鉚縫、強(qiáng)密鉚縫、緊密鉚縫。根據(jù)被鉚件的相接位置，鉚縫分為搭接和對接兩種。對接又分為單搭板對接和雙搭板對接兩種。每一種又可制成單排、雙排和多排等形式。如圖所示。 167。 鉚縫的強(qiáng)度計算 鉚釘間的距離稱為釘距，垂直于載荷方向的釘距稱為節(jié)距，用 t表示。 如圖所示（圖缺待補）鉚縫的載荷垂直于鉚 釘中心連線，其合力通過鉚釘組形心，每個鉚釘分擔(dān)的載荷為 F?，F(xiàn)取寬度等于節(jié)距 t的一條鉚縫進(jìn)行分析，由被鉚件的拉伸強(qiáng)度條件，得知這條鉚縫所能傳遞的載荷為： 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 46 ? ? ][sd1F1 ??? （ 317） 由被鉚件的擠壓強(qiáng)度條件，可得這個載荷為： ][dsF p2 ?? （ 318） 由 鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度條件，可得： 4 ][dF 23 ??? （ 319） 以上式中， [σ ]—— 被鉚件的許用拉應(yīng)力； [σ p]—— 被鉚件孔壁的許用擠壓應(yīng)力； [τ ]—— 鉚釘?shù)脑S用切應(yīng)力； s—— 被鉚件的厚度（此處設(shè)兩件的厚度相等）； d—— 針孔直徑，也是鉚釘?shù)挠嬎阒睆健? 決定這條鉚縫