【正文】 設(shè)計(jì) 7 半掛車前部接裝手動(dòng)絞盤 ,用鋼絲繩把貨物拉上貨臺 ,這就減少了很多固定裝車 (貨 )臺 ,這是當(dāng)今常見、廣用的一種半掛車車型。其缺點(diǎn)就是軸距長、外形尺寸大 ,所以 ,其通過性能不好 ,一般只用作專業(yè)運(yùn)輸。這種車的承載能力非常強(qiáng) ,一般自重 5～ t的半掛車 ,可裝 30 t 重的集裝箱 ,其差值非常明顯 ,且固定鎖舌可以自行拆除 ,運(yùn)輸集裝箱以外的貨物。就運(yùn)輸途徑和形式來講，當(dāng)前世界各國均以公路運(yùn)輸為主。隨著公路運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展和汽車拖掛運(yùn)輸?shù)钠占?，半掛車已?jīng)成為道路貨運(yùn)的主要運(yùn)輸工具，而半掛車制造業(yè)已經(jīng)成為汽車工業(yè)的重要組成部分。 為了促進(jìn)我國半掛車生產(chǎn)制造的發(fā)展，并為用戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，國內(nèi)不少企業(yè)結(jié)合自己的生產(chǎn)實(shí)際需要，吸取國外同行業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)具有科技含量高的產(chǎn)品 (如多種專用的半掛車 )，為不同的運(yùn)輸客戶服務(wù)，提高車輛的運(yùn)輸效率，增加生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，從而形成生產(chǎn)、銷售 、使用的良性循環(huán)。以 2021 年為例，專用車生產(chǎn)分別為：廂式汽車： 33104輛；罐式汽車： 15595輛；起重舉升車： 7534輛；特種結(jié)構(gòu)汽車：4530輛；其它改裝汽車 5498輛，而半掛車生產(chǎn)量為 45752輛，居專用汽車生產(chǎn)量第一位。另外，半掛車和其他貨車比較，在運(yùn)輸綜合經(jīng)濟(jì)效益方面，有著更大的優(yōu)勢條件，特別是在碼頭、貨物的集裝箱運(yùn)輸方面表現(xiàn)得更為突出和明顯。據(jù)有關(guān)資料介紹，在 20212021年間，在半掛車生產(chǎn)系列中，超重型 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 9 半掛車從 6478輛發(fā)展到 15203輛；重型 半掛車從 9345輛發(fā)展到 11996輛；而中型半掛車從14260輛僅發(fā)展到 14729輛；輕型半掛車從 882 輛僅發(fā)展到 1220輛。這種發(fā)展勢頭與國家調(diào)整交通運(yùn)輸設(shè)備結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展集裝箱專用運(yùn)輸車、廂式貨車、特種專用車和載質(zhì)量在 8t 以上的載貨車，以及加快普通敞篷車的廂式化有著很大的關(guān)系。 比如，在公路收費(fèi)方面采取降低收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的措施鼓勵(lì)交通運(yùn)輸行業(yè)加大重型專用車的結(jié)構(gòu)比例。 （ 3） 國內(nèi)半掛車生產(chǎn)制造技術(shù) 縱觀半掛車生產(chǎn)制造，其生產(chǎn)工藝流程為：大梁下料制作－底盤組焊－底盤組合焊接成型－懸架系安裝一車橋安裝－欄板 (廂體 )、防護(hù)裝置制作－欄板 (廂體 )，防護(hù)裝置組裝－噴漆－電器系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)安裝 －成車出廠 。從半掛車生產(chǎn)工藝流程中關(guān)鍵工序的技術(shù)難度來講，最主要的，也是十分關(guān)鍵的工序是底盤的組合焊接。如果底盤焊接質(zhì)量得不到應(yīng)有的保障，一輛半掛車有時(shí)使用一段時(shí)間以后，在大梁和貨箱連接處的焊接點(diǎn)就出現(xiàn)細(xì)小的裂紋，在凹凸不平的道路上行駛較久，就會發(fā)現(xiàn)部分焊點(diǎn)脫落的現(xiàn)象。為 了同國際接軌，提高國內(nèi)半掛車制造技術(shù)檔次和水平，有必要采用較先進(jìn)的焊接工藝 —— 等離子弧焊。因此，在半掛車生產(chǎn)行業(yè)采用和推廣等離子弧焊工藝，將是提高半掛車焊接質(zhì)量的重要途徑。 在半掛車生產(chǎn)制造中采用新工藝技術(shù)，如在車架焊接中采用等離子弧焊，同時(shí)要從生產(chǎn)制造手段方面進(jìn)行改革，從手工作業(yè)向半機(jī)械化、機(jī)械化、以及自動(dòng)化方向發(fā)展，保證生產(chǎn)工序質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。成本降低 30%40%，油耗下降 20%— 30%，其綜合經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。由于采用金屬復(fù)合材料作為硬體廂式半掛車的主要 結(jié)構(gòu)材料，在半掛車底盤與廂體地板間實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化。由于上述三方面條件，使得半掛車的整備質(zhì)量達(dá)到最小化，并提高了有效載荷和有效容積，減少了無效結(jié)構(gòu)重量，進(jìn)而可以大大提高牽引車燃油經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性能。近年來 ,半掛汽車列車不斷向大噸位、高速度方向發(fā)展 ,受軸荷限制 ,半掛車將會采用更多的車軸來適應(yīng)多軸化發(fā)展。由于半掛車自身特點(diǎn) ,強(qiáng)制轉(zhuǎn)向車軸在半掛車上較難實(shí)現(xiàn) ,所以 ,隨動(dòng)轉(zhuǎn)向軸成為解決半掛車多軸化的一個(gè)良好途徑。它主要由輪轂及制 動(dòng)器總成、軸體總成、主銷、橫拉桿、穩(wěn)定裝置、倒車鎖止裝置等部件組成 ,見圖 。因此 ,車輪的軸頭部分和軸體總成兩端需要做相應(yīng)變動(dòng) ,向前伸出一個(gè)拳形部位 ,并設(shè)置通孔 ,以插入主銷進(jìn)行連接。 橫拉桿將左右車輪連接起來 ,實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪同步轉(zhuǎn)向。在半掛車轉(zhuǎn)彎時(shí) ,車輪轉(zhuǎn)向力矩克服穩(wěn)定力矩實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向 ,一旦轉(zhuǎn)向力矩變小 ,車輪在穩(wěn)定力矩的作用下迅速回正。 隨動(dòng)轉(zhuǎn)向軸最大轉(zhuǎn)角一般在 20176。之間。它可明顯提高多軸半掛車的轉(zhuǎn)向性能和通過性能 ,減少輪胎磨損。也 就是說 ,在通過相同彎路時(shí) ,三軸半掛車要產(chǎn)生更大的側(cè)滑才能通過 ,這將增大車軸的受力 ,加劇輪胎的磨損。在15000 km 的可靠性行駛試驗(yàn)中 ,車軸未發(fā)生故障 ,輪胎沒有爆胎 ,沒有更換 ,隨動(dòng)轉(zhuǎn)向軸車輪輪胎與固定承載軸車輪輪胎相比 ,磨損明顯降低 ,較好地解決了多軸半掛車車軸易損壞 ,輪胎磨損驗(yàn)證的技術(shù)難題。需要特別指出的是 ,應(yīng)注意校核隨動(dòng)轉(zhuǎn)向軸車輪的轉(zhuǎn)向和跳動(dòng)空間。 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 12 第二章 半掛車整體方案的確定 半掛車列車及車體設(shè)計(jì)總體要求 （ 1）本課題要求半掛車列車裝載質(zhì)量： 10t； （ 2）牽引車擬采用國產(chǎn) EQ4090EJ 牽引車； （ 3）車體采用欄板式車廂。 （ 7）裝有短時(shí)間提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的可調(diào)節(jié)增壓器； （ 8）重載汽車應(yīng)采用液力變矩器； 綜合上述要求，選擇國產(chǎn) EQ4090EJ 牽引車。 m；制動(dòng)采用雙管路制動(dòng)系統(tǒng)，輪胎采用 ― 20 輪胎（ 14 層級）。故此，選用該型牽引車。 離去角 23176。掛車列車結(jié)構(gòu)的合理性和強(qiáng)度的可靠性，以半掛車的有效載重量和自重的比值 —— 重量利用系數(shù)評定。重量利用系數(shù)η越大，說明單位自重的裝載質(zhì)量越大。 表 質(zhì)量利用系數(shù) 裝載質(zhì)量（ t） 半 掛車 3— 10 — 10— 15 — 15— 40 — 5 又根據(jù)交通部頒布的標(biāo)準(zhǔn)，半掛車載重與自重比≥ 。 半掛車自重： 10/=（ t）（考慮其他因素取自重為 ） 滿載時(shí)半掛車總重： 10+++=（ t） （乘坐 3 人，按 70kg/人計(jì)） 初步估算，確定半掛車合理的裝載質(zhì)量 （一）根據(jù)附著條件確定 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 14 假定不考慮爬坡時(shí)候附著質(zhì)量的變化以及在這些路上起步時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力增加的影響，根 據(jù)牽引附著條件，牽引力為： Ft=g mdφ（ N） （ ） g：重力加速度（ m/s2）； md：驅(qū)動(dòng)橋承受的裝載質(zhì)量（ kg）； φ：附著系數(shù)； Ft≤ Fψ （ ） Fψ ：道路阻力； Fψ =g m（ f+i）（ N） （ ） g：重力加速度（ m/s2）； m：附著質(zhì)量（ kg）； f：滾動(dòng)阻力系數(shù)； i：爬坡度； 對于后輪驅(qū)動(dòng)的牽引車 則 mr gφ =g m0（ f+i） （ ） m0=md0+mt0 （ ） mr：后橋承受的裝載質(zhì)量（ kg）； m0：汽車列車總質(zhì)量（ kg）； md0：牽引車總質(zhì)量（ kg）； mt0：半掛車總質(zhì)量（ kg）； 因此， mrφ =（ md0+mt0）（ f+i） （ ） 一般，取 f=， imax=，φ =， mr=（ — ） md0， 將以上條件代入（ ）得： mt0=（ — ） md0 （ ） （ ）式中 mt0 就是掛車 的總質(zhì)量，對于半掛車， mt0 就是分配在掛車軸上的質(zhì)量，其全部拖掛質(zhì)量還要加上支承于牽引汽車鞍座上的垂直載荷。因此，半掛列車拖掛最大總質(zhì)量為： mt0=（ — ） md0 （ ） 牽引車的總質(zhì)量： md0=牽引車總整備質(zhì)量 +鞍座上的垂直載荷 =+（ — ） md0 =（ — ） t 及列車的拖掛質(zhì)量： mt0= =（ t） 說明依據(jù)附著條件設(shè)計(jì)選擇滿足裝載質(zhì)量為 10t 的要求，且充分利用半掛車的最大拖掛總質(zhì)量。 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 15 即： Nr= max0Nm （ kw/t） （ ） Nr：比功率（ kw/t）； m0：汽車列車最大總質(zhì)量（ t）； Nmax：發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（ kw）； 在平原公路上汽車列車平均速度不低于 30km/h，在 3%的坡道上行駛速度不低于30km/h。為此，總質(zhì)量不大于 43t 的汽車列車比功率應(yīng)不低于 ，一般以 — ，在一級公路和高速公路上則應(yīng)提高到 — 。 半掛車列車總體布置和設(shè)計(jì)參數(shù) 半掛車總體布置，通常追求的目標(biāo)是加大載質(zhì)量，增加貨箱尺寸，減輕 整備質(zhì)量，降低質(zhì)心高度（承載面高度），合理分布軸荷以保證較好的機(jī)動(dòng)性能和行駛性能。國家和部門通過實(shí)施所頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)要求包括減小公害和提高安全性在內(nèi)作出了法規(guī)指令，在總體布置時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守。圖 為三種可行方案。 一般認(rèn)為具有如下優(yōu)點(diǎn)，才算得上是一個(gè)較好的掛車車型： （ 1） 最低的裝載貨占面和較高的貨占面積利用率； （ 2） 最小的轉(zhuǎn)彎半徑和較好的通過能力； （ 3） 結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，使用維修方便，最少的輪胎數(shù)目； (a) (b) (c) 圖 半掛車的三種方案 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 16 （ 4） 和國內(nèi)同類車型 中的零部件有較高的通用性和互換性； （ 5） 有較高的動(dòng)力性和行駛穩(wěn)定性。 本設(shè)計(jì)要求半掛車采用承載的噸位為 10t，噸位較小，故選擇單軸半掛即可。因半掛車列車車廂較長，側(cè)欄板分三段并可以翻轉(zhuǎn)，后欄板可以后翻，前欄板與保險(xiǎn)架固定在一起。半掛車長是指垂直于半掛車縱向?qū)ΨQ平面，并分別抵靠在半掛車前，后最外端突出部分的兩垂直面之間的距離。但不包括后視鏡，側(cè)面標(biāo)志燈，示位燈，轉(zhuǎn)向指示燈，撓性擋泥板，折疊式踏板，防滑鏈以及輪胎與行駛表面接觸部分的變形。所有的半掛車固定部件包括在此平面內(nèi)，同時(shí)半掛車應(yīng)處于運(yùn)行狀態(tài)。 （一） 貨箱容積 由《汽車信息》 查知，車箱容積的大小應(yīng)根據(jù)該車經(jīng)常運(yùn)輸?shù)呢浳锉戎氐钠骄祦泶_定。車箱寬度最大不超過與牽引車同噸位的載貨汽車車箱寬度，中型掛車一般在 2200— 2300mm，重型半掛車為 3000—3800mm。本次設(shè)計(jì)中，欄板的高度取為 550mm，車箱寬（內(nèi)）取為 2280mm。當(dāng)裝載質(zhì)量為 4— 7t 時(shí)， qi可取 350—650kg/m2； 7— 12t 時(shí)，取 450— 650kg/m2； 12t 以上時(shí)，取 600— 1000kg/m2。 因此車箱內(nèi)部長度為 ： nL ? ?=（ m） =70000（ mm） 貨箱容積： V= = 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 17 （二） 承載面高度的確定 所謂半掛車承載面高度即底板平面與行駛路面之間的垂直距離。 降低承載面高度有助于提高半掛汽車列車的行駛穩(wěn)定性，便于裝卸貨物。影響承載面高度的因素可以大致歸納為懸架種類、懸架剛度、空載時(shí)副簧上方與鋼板支架之間的間隙、簧上載荷、輪胎直徑以及徑向變形 ，車架縱梁斷面高度、鵝頸斷面高度或邊梁斷面高以及輪胎彈跳時(shí)可能碰撞的對象等。 本設(shè)計(jì)采用 — 20 輪胎（ 14 層級），估算其直徑： d+2B=（ 20+2 ） =，通常取 D=1000mm。 通常認(rèn)為，為了使車輛在驅(qū)動(dòng)時(shí)貨箱接近水平狀態(tài)，應(yīng)使空載時(shí)承載面的后端稍高于前端，形成 15176。按照慣例，后端與前端的差值可在 30— 150mm范圍內(nèi)，以保證在規(guī)定裝載額定質(zhì)量時(shí)，承載面基本呈現(xiàn)水平狀態(tài)。 （三） 貨箱外部輪廓尺寸的確定 車箱欄板厚選為： 50mm，前后附件所占長度各為： 50mm，鎖鉤尺寸為： 50mm。 （四） 外廓尺寸的最終確定 牽引車總高（按保險(xiǎn)架計(jì)）為 2455mm（空載）；半掛車列車總高為 1850mm（空載）；滿載時(shí)為 1760mm；符合規(guī)定。 10 噸半掛車后橋總成設(shè)計(jì) 18 正確確定半掛車車軸距的重要性在于，半掛車列車車軸距的數(shù) 值直接影響軸荷分配，影響半掛車列車的機(jī)動(dòng)性，行駛穩(wěn)定性，車架剛度，強(qiáng)度，截面尺寸與整車質(zhì)量。比值增加，彎矩值減小，但剪力值一般不變。軸距小，半掛車總長度減小，質(zhì)量減小最小轉(zhuǎn)彎半徑也減小，但軸距過小，也會帶來一系列缺點(diǎn)，如貨箱長減小，裝載面積變小，掛車上坡或制動(dòng)時(shí)質(zhì)量轉(zhuǎn)移大等。 車架長度為 7200mm，取半掛車軸距為 L=4900mm，則車架長度與半掛 車軸距之比為：7200/4900=，符合上述推薦值。但過大的輪距會使機(jī)動(dòng)性變差。基于此，本設(shè)計(jì)選擇輪距為： 1800mm，與牽引車后軸輪距相同。 后懸是指通過半掛車最后車輪軸線的垂面與抵靠在車輪最后端（包括車牌等固定在車輛后部的任何剛性部件）并垂直于半掛車縱向