【導(dǎo)讀】隨著改革開放的深入，我國的社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)正在飛速發(fā)展。這樣對產(chǎn)品的運(yùn)輸也提出了各種特殊的要求。作為特種車輛之一的。半掛車的發(fā)展顯得越來越重要了。我國的半掛車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展還比較落后。半掛汽車列車由半掛牽引車和半掛車組成，

　　

【正文】 類型 狀況 高壓輪胎 低壓輪胎 越野輪胎 柏油或水泥路 干燥 — — — 卵石路面 干燥 — — — 土面 干燥 — — — 牽引 動(dòng)力 參數(shù)計(jì)算 Ftmax Ftmax= ? ? ?e max g1 0 mkM i ir η（ N） （ ） = ? ? ?3 5 3 7. 3 1 6. 3 3 0. 8 =（ N） 半掛汽車列車所需的牽引力 Ft’ 可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 26 Ft’ = （ ） = 16560 =（ N） Ft’ 為半掛汽車列車所需的牽引力（ N） 因?yàn)椋?Ftmax＞ Ft’ ；所以：滿足半掛汽車列車動(dòng)力性的要求。 徑 Dmin 轉(zhuǎn)彎直徑是基本的轉(zhuǎn)向參數(shù)。 GB3730— 83將轉(zhuǎn)彎直徑定義為內(nèi)，外轉(zhuǎn)向輪（方向盤轉(zhuǎn)到極限位置）的中心平面在車輛可支承平面上的軌跡圓直徑。汽車有左轉(zhuǎn)彎直徑和右轉(zhuǎn)彎直徑。 半掛汽車列車最小轉(zhuǎn)彎直徑 Dmin： Dmin=2l1/sinα max+2a （ ） a：牽引車轉(zhuǎn)向輪接地中心至轉(zhuǎn)向主銷中心的距離（ m）； α max：牽引車前外輪最大轉(zhuǎn)向角； l1：牽引車軸距（ m）； l1=； 本設(shè) 計(jì)中 a= Dmin=2 176。 +2 =（ m） 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 27 第四章 半掛車后橋總成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 后軸形式的選擇 半掛軸總成是半掛車重要的承載總成，中等噸位半掛車的半掛軸，幾乎全是非驅(qū)動(dòng)式單軸線單輪軸。該總成的部件通常可以與牽引車通用，其輪距也可取得與牽引車一樣。半掛軸的結(jié)構(gòu)和尺寸取決于軸負(fù)荷，懸掛形式，輪輞和輪胎的結(jié)構(gòu)，以及半掛車的強(qiáng)度和剛度。 后軸是半掛車的基礎(chǔ)件，即是傳動(dòng)件又是承載件，其使用可靠性直接影響著汽車的行駛安 全。因此對后軸的主要要求是：必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度；盡可能縮小質(zhì)量便于安裝各種附件及修理，在滿足技術(shù)要求的前提下要求有利于制造和降低成本。 就目前來講，半掛車的后軸采用的型式主要有以下兩種： （ 1） 鑄造式： 其中部位鑄造件，兩端壓入原貨車驅(qū)動(dòng)橋半軸套管，主要特點(diǎn)是能根據(jù)各個(gè)部件對強(qiáng)度的要求而鑄造成不同的截面尺寸，并根據(jù)安裝附件的需要而鑄成相應(yīng)的形狀，但為了獲得足夠的強(qiáng)度和剛度，其尺寸往往較大，且加工面較多，加工工序多并且鑄造過程復(fù)雜，難以控制質(zhì)量，零件報(bào)廢率高，故盡管其方法可節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材但經(jīng)濟(jì)性并不好。 （ 2） 管軸式 ： 用無縫鋼管作為軸體，兩端壓入軸頭并焊接，其中主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，材料省，能夠滿足強(qiáng)度和剛度的要求，外形顯得較輕巧，與鑄造件相比可焊接性有所改善，但要保證質(zhì)量，要采取一定的工藝措施，其發(fā)展前途較鑄造件要好。其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 管軸式后軸的外形圖 根據(jù)半掛車后軸的要求，分析比較上述兩種型式，本設(shè)計(jì)選用管軸式后軸。 后軸材料的選擇 車輛在行駛過程中后軸承受的載荷大小和方向均在不斷地變化，其失效主要形式是某些 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 28 部件發(fā)生疲勞斷裂，所以用的材料必須具有一定的抗疲勞強(qiáng)度，根據(jù)這點(diǎn)要求本設(shè) 計(jì)后軸軸體采用 45鋼。根據(jù) GB8162— 87選熱軋無縫鋼管φ 108 25，重量為 ，軸頭材料選用 40Cr。軸頭需經(jīng)過調(diào)制處理。它們的主要機(jī)械性能如下： 軸體 45鋼：δ s=500MPa，δ b=800MPa； 軸頭 40Cr：δ s=550MPa，δ b=980MPa。 疲勞強(qiáng)度要求較高，為安全起見，本設(shè)計(jì)采用δ s為材料的極限應(yīng)力。 后軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）軸頭為實(shí)體，加大截面變化處的圓角半徑； （ 2）半掛車的牽引車是 EQ4090EJ型，故后輪輪轂軸承鋼板彈簧等均采用牽引車驅(qū)動(dòng)橋所配零件，軸頭的尺寸 仍按原來半軸套管的尺寸設(shè)計(jì)加工； （ 3）軸頭壓入軸體部分采用過盈配合，為避免微動(dòng)摩擦在接合面處進(jìn)行焊接； （ 4）軸頭和軸體在軸向采用法蘭連接，制動(dòng)底板突緣，鋼板彈簧架，氣制動(dòng)室支架等附件焊接在軸體上。 軸頭與軸體焊接加工工藝 由于軸體采用 45鋼為中碳鋼；軸頭采用 40Cr，也為中碳鋼，它們的含碳量為： C 當(dāng) =??? ? ?? ? ?????M n N i C u C r M o VC 6 1 5 5 （ %） 45鋼： C 當(dāng) = ??? ? ?0 . 6 0 . 2 5 + 0 0 . 2 5 0 00 . 4 56 1 5 5 =（ %） 40Cr： C 當(dāng) =?? ??? ? ?????0 . 6 0 . 3 5 + 0 1 . 0 0 00 . 4 5 6 1 5 5 =（ %） C 當(dāng) ＞ %時(shí)，材料的淬硬性傾向較大，可靠性差，故焊接時(shí)必須嚴(yán)格采取以下工藝措施： （ 1） 采用手工電弧焊進(jìn)行焊接； （ 2） 采用抗熱裂縫和抗冷裂能力較高的低氫焊條，以求盡可能保證焊縫和材料的強(qiáng)度； （ 3） 使用小直流切坡口上進(jìn)行多次堆焊； （ 4） 焊接局部預(yù)熱溫度達(dá) 50℃； （ 5） 焊接后的均勻加熱溫度達(dá) 600℃，進(jìn)行保溫后緩慢冷卻； （ 6） 進(jìn)行人工時(shí)效處理。 后軸強(qiáng)度計(jì)算 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 29 45鋼：δ s=500MPa； 40Cr：δ s=550MPa； 泊松比：μ 1=μ 2=； 彈性 模量： E1=E2=210 103MPa； 環(huán)境溫度： t0=20℃； 材料線性膨脹系數(shù)：α =11 106； 摩擦系數(shù)： f=； 鋼管外徑： D=108mm； 壓入深度： L=140mm； 配合表面尺寸以及公差： Φ 75H8s7 ； 計(jì)算 （ 1）配合處 d2=108 d1=d=75 因?yàn)?d1=d； 所以 C1= C2= ? ??2221222ddddμ = ? ??22108 75 75 = （ 2）按公差計(jì)算過盈量 δ max=EIes== δ min=ESei== （ 3）鋼管內(nèi)壁接觸面強(qiáng)度 1 ma x ma x12121ll dEEP ?????????δ = ? ?? 3210 10 75 = min1 mi n12112ll dEEP ? ???????δ = ? ?? 3210 10 75 = 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 30 （ 4）鋼管內(nèi)壁受到的最大拉應(yīng)力 δ 1max= ??2221max222ddPdd = ? ??22108 75 75 =＜δ s （ 5）裝配后，軸頭承受的最小軸向力，最小彎矩 P1min=fπ Lp1min = 75 103 140 103 106 =（ N） M1min=12 fπ d2Lp1min =12 dP1min =12 75 103 =（ N m） （ 6）裝配時(shí)采用加熱鋼管的辦法，其溫差為 t= ? ?0t dδα =?? ??60 08920 11 10 75. =℃ 結(jié)論 （ 1）由于裝配過程中，兩道配合表面靜應(yīng)力均小于鋼管的極限應(yīng)力，即可認(rèn)為鋼管和軸頭裝配的強(qiáng)度足夠； （ 2）兩道配合表面的溫差為 ℃，且兩邊溫差相等，故不要 采用專門的加熱設(shè)備； （ 3）裝配后軸頭可以承受的總軸向力為： P=P1+P2 =2 = 此力可防止行駛中由于橫向力急轉(zhuǎn)彎引起的側(cè)滑時(shí)造成軸頭和軸體脫離現(xiàn)象； （ 4）裝配后軸頭可以承受的總扭矩為： 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 31 M=M1+M2 =2 =（ N m） 軸頭一般不承受較大扭矩，故此力矩完全可以防止軸頭和軸體的相對運(yùn)動(dòng)。 后軸承載強(qiáng)度的計(jì)算 汽車運(yùn)輸過程中后軸受到承載質(zhì)量產(chǎn)生的垂直載荷 G，制動(dòng)力 FR，以及反作用力矩 MR，地面作用力 N，側(cè)向力 Y等，這些力作用的結(jié)果使受力情況相當(dāng)復(fù)雜，但實(shí)際過程中某些部件的失效形式卻具有規(guī)律性，這次設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算著重從解決實(shí)際失效形式入手，校核原車制動(dòng)時(shí)，通過不平路面時(shí)，承受最大側(cè)向力時(shí)三種情況下，軸鋼板彈簧處，軸頭與軸體焊接處，輪轂軸承的軸頸處的強(qiáng)度校核。 滿載時(shí)后軸負(fù)荷 G=； 輪距 B=1800mm； 左右鋼板彈簧中心距 S=1030mm； 左右輪轂內(nèi)軸承內(nèi)側(cè)間隙 B’ =1664mm； 輪轂內(nèi)軸承處軸頭截面尺寸直徑 d=75mm； 制動(dòng)時(shí)重量轉(zhuǎn)移系數(shù) m=； 路面 附著系數(shù)ψ =； 直接作用于地面上的車輪載荷（四輪） gw=4 100=400kg=3920N； 軸管總成長 B” =1337mm； 車輪滾動(dòng)半徑 rk=； 動(dòng)載系數(shù) k=； （一）緊急制動(dòng)時(shí)載荷引起的應(yīng)力計(jì)算 （ 1）受力分析 圖 緊急制動(dòng)時(shí)后軸受力分析 C B A G/2 G/2 FR FR N N S B” B’ 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 32 （ 2）垂直平面內(nèi)的彎矩 板簧中心處： mA1= ?? ??wG m g BS22 = ? ? ???? ? 318001030 106 6 1 2 8 . 4 0 . 6 3 9 2 022 =（ N m） 軸頭與軸體接合處： mB1= ?? ??wG m g B B 22 = ? ? ???? ? 318001337 106 6 1 2 8 . 4 0 . 6 3 9 2 022 =（ N m） 內(nèi)軸承處彎矩： mC1= ?? ??wG m g B B39。22 = ? ? ???? ? 318001664 106 6 1 2 8 . 4 0 . 6 3 9 2 022 =（ N m） （ 3）水平面內(nèi)彎矩 板簧中心處： mA2= ? ? ??G m B S22ψ = ? ? ???? ? 318001030 106 6 1 2 8 . 4 0 . 6 0 . 722 =（ N m） 軸頭與軸體接合處： mB2= ? ? ??G m B B22ψ = ? ? ???? ? 318001337 106 6 1 2 8 . 4 0 . 6 0 . 722 =（ N m） 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 33 內(nèi)軸承處彎矩： mC2= ? ? ??G m B B39。22ψ = ? ? ???? ? 318001664 106 6 1 2 8 . 4 0 . 6 0 . 722 =（ N m） （ 4）合成彎矩 板簧中心處： mA= ?22A1 A2mm= ? 5346 .5=（ N m） 軸頭與軸體接合處： mB= ?22B1 B2mm= ?225046 .4 3214 .8=（ N m） 內(nèi)軸承處彎矩： mC= ?22C1 C2mm= ?221482 .3 944 .3=（ N m） （ 5）鋼板彈簧與車架聯(lián)接處制動(dòng)時(shí)引起的反扭矩 MR=12 G mψ rk =12 =（ N m） （ 6）內(nèi)軸承，板簧處的截面模量 WC= 31d32π = ? 37532π =（ mm3） WP= ? ??44Dd16Dπ = ? ??? 44108 5816 108π =（ mm3） （ 7）應(yīng)力計(jì)算 板簧中心處： σ A= AAMW = ? = 軸頭與軸體結(jié)合處： σ B= BBMW = ?