1、前言ST9430型鵝頸式半掛車主要是為了裝運大中型設備而設計的。該列車牽引車采用斯太爾1491·280/S29/6×4型半掛牽引車。支承裝置、車軸裝置及制動系統等，各承受的負荷基本上與已定型產品的設計相吻合，這幾部分不再重新進行計算，本設計計算書只對該列車的動力性有關技術參數，半掛車車架強度進行計算。一、列車的基本技術參數（一）汽車列車1、外形尺寸(長×寬×高)(空載)(mm) 16500×3200×29552、整備質量(Kg) 21840 前橋載質量(Kg) 4560 中橋載質量(Kg) 8130 后橋載質量(Kg) 91503、裝

2、載質量(Kg) 300004、最大總質量(包括駕乘2人)(Kg) 51970 前橋載質量(Kg) 5440 中橋載質量(Kg) 16680 后橋載質量(Kg) 29850 （二）半掛車 1、外形尺寸(長×寬×高)(空載)(mm) 12830×3200×17702、平臺尺寸(長×寬)(mm) 9000×32003、整備質量(Kg) 12980 牽引銷(Kg) 3830 后軸(Kg) 91504、裝載質量(Kg) 300005、滿載質量(Kg) 42980 牽引銷(Kg) 13130 后軸(Kg) 298506、軸距(mm) 9890+1

3、2207、輪距(mm) 1680/9158、前懸(mm) 4509、承載面高度(空載)(mm) 86010、前回轉半徑(mm) 98411、間隙半徑(mm) 2356（三）牽引車1、車型 斯太爾1491·280/S29/6×42、整備質量(Kg) 88603、軸距(Kg) 2925+13504、輪距(mm)前輪 1939 后輪 18005、牽引座前置距(mm) 3006、牽引座接合面高度(mm) 1490 7、牽引座 90#8、最大功率(馬力/轉/分) 280/24009、最大扭距(公斤·米/轉/分) 109/1400二、列車的動力性計算、列車動力性參數及計算公式

4、1.發動機扭距Me Me =Memax (nMne)2N·m式中 Memax發動機最大扭距，1068N·M； M發動機最大功率時對應的扭距， Mp=9550 =9550× =820N·M； nM 發動機最大扭距時對應的轉速，1400r/min； nP 發動機最大功率時對應的轉速，2400r/min； ne 發動機轉速。檔位123456789i12.428.266.084.533.362.471.811.351.002.列車行使速度Va Va=0.377 Km/h式中：rr車輪滾動半徑，取rr=0.56m； io主傳動比；io=6.72 ig變速器傳動比，

5、見下表。3.牽引車驅動力 Ft Ft= N式中：nt機械傳動效率，取nt=0.85 r車輪半徑， r=rr=0.56m。4.列車行駛中的空氣阻力Fw Fw= N式中： CD空氣阻力系數，取CD=0.95A迎風面積，A=BH=1.94×2.96=5.74 B-汽車輪距H-汽車高5.列車的動力因數D D= 式中： Ga列車最大總重，Ga=509306N、列車動力型參數計算結果將已知參數代入上述公式中，經過計算即得所需數值。微機計算結果如表1所示。（只對第1、9檔計算，其余省略）、作列車驅動力圖和動力特性圖根據計算結果，可作出列車驅動力圖和動力特性圖。圖1為驅動力圖，即FtVa曲線圖。圖2

6、為動力特性圖，即DVa曲線圖。、列車動力性能參數的確定1.列車最高車速的確定由列車動力特性圖（圖2）可以看出，列車在滿載良好水平的路面使用九檔行駛時，其發動機最高轉速下所對應的車速即為最高車速Vamax，其值為：Vamax75Km/h2.列車最大爬坡度的確定由圖2可以看出，汽車以一檔低速行駛時的最大動力因數值為： D1max=0.266 取f=0.016得 max =arcsin 14.60最大爬坡度imax為 imax=tgmax=tg 14.600.26=26表1：列車的動力性參數ner/min9001100130015001700190021002300MeN·m1006104

7、61066106610461006946867第1檔VaKm/h2.282.783.293.794.304.815.315.82FtN127444132511135045135045132511127444119843109835FwN1.382.042.863.804.896.127.468.96D 0.2510.2610.2660.2660.2610.2510.2360.216第9檔VaKm/h28.2834.5540.8347.1253.4059.6865.9672.24FtN10261106691087310873106691026196498843FwN206.20307.76429

8、.81572.44735.19918.281121.71345.46D 0.01980.02040.02060.02030.01960.01840.01680.0148三、列車的牽引性能計算（一）列車的最大牽引力Ftmax由表1可知，列車的最大牽引力為135000N，即一檔行使時發動機最大扭矩時的驅動力。（二）按頭檔起步條件計算列車的最大爬坡能力計算公式為：Ftmax=Ga·cosmax·f+Gasinmax+ ··j 由于最大爬坡值不會太大，上式可近似的寫為： FtmaxGa·f+Gatgmax+ ··j 式中：f滾動阻力

9、系數，取f=0.016；g重力加速度，9.8m/s2；旋轉質量換算系數，取=1.5；j列車起步過程中的加速度，其值為一變數，一般地Va從0到 0.5m/s2時取j=0.4s/m2。max列車用一檔起步時最大爬坡角度。將上述各已知參數代入公式中可求得最大爬坡度：imax=tgmax= -f- ·j= -0.016- ×0.4 0.1889 即max =arctg0.188910°48 （三）、列車比功率計算牽引車的發動機功率為206KW，列車總質量為51770Kg，即51.77t，其列車的比率為206KW/51.77t3.98KW/t。因此，牽引列車的比功率值滿足國

10、家標準GB6420-86貨運掛車系列型譜所規定的比功率不小于1.10KW/t的要求。（四）、按附著條件計算列車最大牽引力根據驅動附著條件：FtFz·，N式中；Fz作用與所有驅動輪上的地面法向反作用力Fz=163954N道路附著系數，取值分別為0.4、0.5、0.6、0.7、0.8計算結果列表如下：0.40.50.60.70.8Fz·N655828197798372114768131163由計算結果知當列車行駛于0.82的路面上時，滿足附著條件。四、列車最小轉彎直徑的確定根據公式Dmin=2式中L1牽引車軸距 L1=2925mm L2半掛車軸距 L2=10500mm S牽引車

11、前置距 S=300mm B1牽引車前輪距 B1=1939mm B2半掛車輪距 B2=1680mm將上述已知參數代入上式中可求得最小轉彎直徑：Dmin =2 =23730mm23.7m五、車架強度計算（一）計算基本參數半掛車整備質量 12980Kg 非懸掛質量 3000Kg最大載質量 30000Kg說明：非懸掛質量為懸掛支架以下（不包括支架）的總成質量。（二）關于計算的假設本計算基于下述假設：1.假設車架是支于牽引銷與懸掛支架上的簡支梁。2.忽略偏心負荷的影響，假設所有重力均通過縱梁的彎心。3.將車架分為前段與后段兩部分，假設每段的質量均勻分布于其總長上，結構簡化圖及其計算參數如圖3所示。4.假

12、設裝載質量均勻分布于9000mm長的承載面上。5.車架左右對稱，作用于兩縱梁上的負荷是相等的，因此，只對單根縱梁進行計算。（三）負荷分配1.空載負荷分配：牽引銷負荷 37534N后軸負荷 89670N2.滿載負荷分配：牽引銷負荷 128674N 后軸負荷 292530N（四）半掛車車架的簡化及懸掛質量與載質量的分布1.半掛車車架的簡化將半掛車車架簡化為前后兩段，前段長度為3150mm，后段長度為9900mm, 兩段相重疊部分為500mm 2.懸掛質量與載質量的分布懸掛質量為9980Kg ，包括以下幾個部分：車架前段 2100Kg 車架后段 7480Kg支腿（兩根） 270Kg備胎架（含備胎）

13、130Kg載質量3000Kg均勻分布于承載面長度上。懸掛質量與載質量的分布如圖4所示，根據理論力學的知識，可計算出牽引銷處、支腿處和后軸的載荷分配。牽引銷處 12210Kg 后軸處 27770Kg（五）計算并繪制滿載狀況下的單根縱梁彎距圖（見圖5）1.縱梁的載荷線集度將縱梁簡化為前后兩段，忽略支腿與備胎架集中載荷的影響，縱梁前后兩段的質量按在其全長上均勻分布，則兩段的重量線集度分別為： q1=3.27N.mm-1 q2=3.95N.mm-1載質量在承載面上均勻分布，其載荷線集度為 q3=16.3N.mm-12.縱梁支點處的支反力牽引銷A處的支反力 RA=64337N后軸 B處的支反力 RB=1

14、4925N3.計算縱梁各截面上的彎距：縱梁受力簡圖及計算所取坐標見圖5所示。CA段： MW（x）=- q1x2 （0x400）AE段： MW（x）=RA（x-400）- q1x2 （400x2640）EF段： MW（x）=RA（x-400）- q1x2 - （2640x3150）FB段：MW（x）=RA（x-400）- -3150q1（x- ） - （3150x10900）BG段： MW（x1）=- q2x12- q3（x1-400）2 （400x1650）GD段： MW（x1）=- q2x12 （0x1400）4.繪制彎距圖：以縱梁長度為橫坐標，以縱梁各截面的彎距值MW為縱坐標建立坐標系，將

15、已知量q1、q2、q3代入彎距方程，便可繪制出單根縱梁的彎距圖（見圖5）。（六）縱梁靜彎曲應力的計算靜彎曲應力的計算旨在校核縱梁的彎曲強度，因此只對危險斷面進行計算。1.危險斷面：縱梁前段截面突變處x=1150mm此處的彎距值由彎距方程所求得。 MW=46090000N.mm2.危險斷面：縱梁前段截面變化處x=2190mm MW=107320000N.mm3.危險斷面：最大彎距處，由彎距圖知在FB段內，其位置可通過對該區段的彎距方程求導來得到。對彎距方程求導，并令MW（x）=0得X= 5719mmMW=227000000N.mm4.計算危險斷面的抗彎系數三處危險斷面形狀均為工字型，斷面形狀如圖6所示。截面抗彎系數W= （1）危險斷面B=220mm t=16mm H=300mm h=252mm b=B-t=204mmW= =1486326mm2（2）危險斷面B=220mm t=16mm H=373mm h=325mm b=B-t=204mmW= =1972291mm2（3）危險斷面B=220mm t=16mm H=520mm h=472mm b=B-t=204mmW= =3039210mm25.計算危險斷面上的彎曲應力根據公式= 可計算出危險斷面上的彎曲應力如下表所示 圖6（