1、_收稿日期：2007-06-04作者简介：何永辉，男，1972 年生，工程师，从事重型专用汽车的研究工作。中图分类号：U463.32.02 文献标识码：A 文章编号：1004-0226（2007）07-0000-03混凝土搅拌运输车主、副车架的设计何永辉陕西重型汽车有限公司 陕西西安 710200摘 要：对混凝土搅拌运输车的主、副车架进行了定性和定量的受力分析，从中推导出主、副车架的简化强度计算方法和强度校核公式。并以 SX5254GJBDM364 混凝土搅拌运输车为例进行实例分析和计算。关键词：混凝土搅拌运输车 车架 纵梁 强度近年来，随着国民经济的持续增长，混凝土搅拌运输车也得到了快速发展
2、。国产混凝土搅拌运输车底盘由于价格上的绝对优势，越来越受到国人的青睐。本文以混凝土搅拌运输车的设计为例，在总体设计中对主、副车架的结构进行全面的分析，从而得到一种简化有效的方法替代复杂的理论计算，使产品设计达到准确和快速的目的。1 主车架的设计1.1 主车架承载状况静载荷是汽车在静止状态下，悬架弹簧以上的载荷。对称垂直动载荷是汽车在较平坦道路上高速行驶时产生的，其大小与垂直振动加速度有关，还与车架上静载荷的大小和分布有关。这种载荷使车架产生弯曲变形。当汽车在凸凹不平的道路上行驶时，汽车前后车轮不可能在同一平面，斜对称动载荷使车架连同车身一起歪斜，其大小程度取决于道路的不平程度和车架、悬架的刚度
3、大小，这种载荷会使车架产生扭曲变形。还有其它载荷，汽车制动或加速时使载荷转移，转弯时会产生侧向惯性力，使安装在车架上不同位置的零部件产生局部扭曲力。1.2 主车架设计根据混凝土搅拌运输车承载状况及罐体设计特点，设计主车架形式如图 1 所示。该车架设计特点：车架前端到驾驶室后围做成刚性较强的结构形式，以保证悬架和转向器等操纵的稳定性；考虑后悬架附近所受弯曲、扭曲作用最大，纵梁内衬梁内设计加强 L 板，后桥处设计背靠背横梁连接，以保证车架后部足够的刚性和强度；车架后悬架支承处之前到驾驶室后端面车架横梁在足够强度下尽量减少，保证该部位具有一定限度的挠曲性。图 1 主车架2 副车架设计混凝土搅拌运输车
4、副车架与主车架的连接一般采用刚性连接。副车架在设计中应考虑自身结构、刚性分布等要尽量符合主车架在承载状况下的变形规律，使副车架顺应主车架的扭曲，达到主、副车架的刚性尽量匹配合理（如图 2） 。图 2 副车架23 车架强度校核在实际使用状况下车架受力比较复杂，在车架初始设计时，一般对车架强度校核简化为对车架纵梁进行弯曲强度校核。3.1 基本假设车架纵梁进行弯曲强度校核时，作以下假设：纵梁是支承在悬架支座上的简支梁；所有作用力均通过车架纵梁断面的弯曲中心（即纵梁只发生纯弯曲） ；空车簧载质量均匀分布在汽车左、右纵梁上；满载时有效载质量 Ge 为集中载荷，分布如图 3 所示；主、副车架为刚性连接，即
5、主、副车架挠度完全相同。3.2 车架受力分析及计算车架受力分析图如图 3 所示。图中：G ef、 Ger 为前、后支架所承受的有效载质量，由上装平衡条件 1，计算可得：G ef =Ge（f+n /2）/(d/2+ e+f+n/2)，G er =Ge-Gef = Ge（e+d/2 ）/(d/2+e+f+n/2)；F f 、 Fr 为前、后轴对车架的支反力，由车架平衡条件，计算可得：F f =G s(L/2-a) +Ge(b+l-f-n)/b，F r =G s(L/2-l) +Ge(f+n-l)/b；G s 为空车簧载质量，取 Gs =2m0g/3(m0 为汽车整备质量） 。图 3 车架受力图3.
6、3 弯矩计算3.3.1 车架纵梁弯矩计算由受力分析和计算结果，可计算每侧车架纵梁各段的弯矩：M1= -GsX2/2L 0 X aM2= -GsX2/2L+ Ff(X-a) a X a+cM3= -GsX2/2L+ Ff(X-a) - Gef (X-a-c)2 /2d a+c X a+c+dM4= -GsX2/2L+ Ff(X-a) - Gef (X a-c-d) a+c+d X a+bM5= -Ger (X-a-b)- Gs(X-a-b)2/2L a+b X a+b+l-nM6= -Gs(X-a-b-l+n)2/2L-Ger (X-a-b-l+n)2 /2n a+b+l-n X L式中：X 为
7、截面至车架前端距离。由此可求得车架纵梁的最大弯矩 Mmax。3.3.2 主、副车架弯矩计算设车架纵梁在任一截面的弯矩为 M，而在该截面处，主车架纵梁所受弯矩为 Mz， ，副车架纵梁所受的弯矩为 Mf，则有如下关系式：Mz+Mf =Md“yz/dx=Mz/EzJzd“yf/dx=Mf/EfJfyz= yf式中：y z、 yf 为主、副车架纵梁的挠度；E z、 Ef 为主、副车架纵梁材料的弹性模量；J z、 Jf 为主、副车架纵梁的截面惯性矩；假设主、副车架纵梁的材料基本相似，即 Ez=Ef ，则可求得主、副车架的弯矩 2：Mz =MJz/(Jz+Jf)Mf =MJf/(Jz+Jf) 3.4 强度
8、校核3.4.1 主车架纵梁强度校核主车架纵梁最大静弯曲应力： z Mzmax /Wz=MmaxJz/(Jz+Jf)WzWz=2Jz/Hz3式中：W z 为主车架纵梁危险截面截面系数； Hz 为主车架纵梁高度。主车架纵梁最大动弯曲应力 1： zd nkd z=nkdHzMmax /2(Jz+Jf) zs 式中：k d 为动载系数； n 为疲劳系数； zs 为主车架纵梁材料弯曲应力。3.4.2 副车架纵梁强度校核副车架纵梁最大动弯曲应力： fd HfMmax /2(Jz+Jf) fs式中：H f 为副车架纵梁高度； fs为副车架纵梁材料许用应力。3.4.3 强度校核实例现以某 8 m3 搅拌罐为例
9、，对 SX5254GJBDM364 混凝土搅拌运输车的主、副车架强度校核。考虑到混凝土搅拌车工况情况，对主车架纵梁强度校核，取 kd2.5 n1.4，经过分析计算 2得： zd287.6 MPa zs。副车架纵梁强度校核： fd135.0 MPa fs 。参考文献1 刘惟信. 汽车设计M . 北京：清华大学出版社， 20012 徐达，蒋崇贤. 专用汽车结构与设计M. 北京理工大学出版社， 1998Design of Main and Assistant Frame of Concrete Agitate LorryHE Yong-hui Abstract The intensity calcu
10、lating method and proofreading formula of the main and assistant automobile frame of the concrete agitate lorry are obtained based on the qualitative and quantitative force analysis. With this method and formula the analysis and calculation are done to the concrete agitate lorry of SX5254GJBDM364.Key word concrete agitate lorry；automobile frame；main beam ；intensity
