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浅谈半挂车设计要点

摘要：介绍了半挂车在设计过程中需注意的一些问题，为设计半挂车提供了参考，减少了设计中问题的发生,提高了产品的合理性。

关键词：半挂车产品设计注意事项

1 前言

近些年，随着我国高速公路的快速发展，公路运输已成为货物运输的一种重要方式，公路运输具有铁路、水路等运输方式不可比拟的优越性，既可以实现门到门的直达运输，又可以实现甩挂运输、提高车辆的周转率。因而半挂汽车列车运输方式已相当普及并逐渐成为主要的货物运输方式。据统计，我国2007年半挂车产量为117137辆[1]，同比增长为31.8％，占专用汽车产量的16.5％（注:2007年，我国专用汽车产量为711887辆）,可以说半挂车运输是今后的发展趋势，市场前景非常看好。半挂车虽然在专用车中技术含量较低，部分生产厂家“照葫芦画瓢”，一味去仿制，并不明白其设计的真正目的，这样制造出的产品有的太“单薄”，用户拉不了几次货，半挂车就会“塌腰”严重的会发生大梁断裂的事故；有的厂家设计的半挂车“粗大笨重”，费油费车，严重浪费资源；有的用户在正常使用中却会发生“吃胎”或爬坡吃力的情况，这既会给用户带来误工等经济损失，增加用户的使用成本，也会给生产厂家造成大量赔偿的发生。

鉴于以上情况，笔者根据设计经验，认为半挂车在设计时首先要调查用户的最大装载量、装载货物的类型、道路条件、使用环境，做到按需开发；另外还需注意以下事项：前悬及轴荷、轴距及轮距、纵梁强度设计、轻量化设计、承载面高度、牵引车与半挂车相接合后半挂车的前后高度差。

只有综合考虑以上问题，合理进行布置设计，才能设计出让用户满意的产品。

2．前悬及轴荷

2．1前悬

设计半挂车，首先要根据牵引车的前回转半径确定半挂车的前悬（见图1）。在确定半挂车前悬时，要考虑在坑洼地带行驶时半挂车的前部不得与牵引车车架相碰，转弯时半挂车前部不得与牵引车驾驶室的后壁或备胎架相碰，其前间隙尺寸（见图2）应≥70mm，在保证上述要求的前提下，前悬应越大越好，因为前悬大，牵引车与半挂车之间的间隙就小，行车中，风阻就小，这样可节省燃油，降低用户使用成本。前悬与牵引车有关，有的牵引车驾驶室为尖头，有的为平头，有的尖头还带卧铺，另外牵引车的驱动形式也不同，因此设计半挂车前悬应结合牵引车综合考虑，表1为几种牵引车相配半挂车的常用前悬值：

图1

图2

表1 几种牵引车相配半挂车的常用前悬值

2．2轴荷

半挂车的轴荷是指牵引销支承处和半挂车车轴上的承载质量。半挂车的轴荷分配比例，一般是根据轮胎磨损均匀，半挂汽车列车主要性能以及牵引车与半挂车的布置形式来确定。在已知半挂车的装载质量和初估半挂车各部件的整备质量后，就可对半挂车的轴荷分配进行计算。将已知各部

件的质量和装载质量对牵引座支承点或后轮轴支承点取矩，就可求得半挂车空载时及满载时的轴荷分配。当轴荷计算出来后，首先校核牵引销处载荷是否符合牵引车牵引座允许载荷，然后校核轮轴载荷是否超载。如果不能满足上述要求，则应调整轴距，即牵引销至半挂车轮轴中心的距离，直到满足要求为止。表2为半挂车单轴/并装轴最大允许轴荷的最大限值。

表2 半挂车单轴/并装轴最大允许轴荷的最大限值

注：（1）安装名义断面宽度超过400（公制系列）或13.00（英制系列）轮胎的车轴，其最大允许轴荷不得超过规定的各轮胎负荷之各，且最大限值为10000 kg；

(2)装备空气悬架时最大允许轴荷的最大限值为11500 kg；

3．轴距及轮距

半挂车的轴距和轮距在很大程度上决定着半挂汽车列车的宽度、通过性、稳定性和其他一些使用性能。

半挂车轴距的确定要考虑前后轴荷的合理分配和车架的受力均匀以及整个半挂汽车列车的通过性能（如转向的灵活性等），过分地加长轴距会使半挂汽车列车转弯半径加大，影响转向性能。但若轴距过短，则会带来一系列问题，如：车箱的长度不足或后悬过长，半挂汽车列车行驶的纵摆和横摆较大；半挂汽车列车制动或上坡时质量转移也大，致使半挂汽车列车操纵性和稳定性变坏。因此，在确定轴距时，要综合考虑各方面的要求，在保证主要性能和轴荷分配等方面符合要求的前提下把轴距尽量设计得短一些为好［2］。当载荷均匀分布时，一般半挂车车架长度与轴距的比值在1.4－1.6范围内。

半挂车的轮距通常与牵引车一致，并尽可能选用现有的车轴系列。

4．纵梁强度设计

在“计重收费”的大环境下，超载已成为历史，因此在相同载质量的前提下，谁的车越轻，谁的车就越好卖，但减重也有前提，那就是安全系数不能太低，要能保证正常使用。设计半挂车主要是车架的安全强度，而半挂车纵梁是车架中的主要承载件，半挂车纵梁截面一般为工字形，通过对纵梁上下翼板的厚度和宽度、腹板的厚度和高度进行优化设计，可以达到纵梁自重一定，而承载能力最大的效果。半挂车纵梁也可采用热轧汽车大梁专用H型低合金高强钢，既能减轻自重，又能缩短加工制造周期，降

低生产制造成本。根据经验法则，半挂车车架安全系数一般设计为3-6，设计时可根据用户的使用条件及货物类型来确定，如运输煤炭等匀质货物或较平坦路面时，安全系数取小些，运输卷板或工程机械等集中载荷或路况较差时，安全系数应取大些。

5．轻量化设计［3］

车辆的轻量化已成为大家重点关注的问题，欧洲还曾经有人提出过“为减轻1g自重而努力”的口号，随着国内用户运营理念的逐渐成熟，用户的购车意向由以前的“超载型”转为“轻型车”。很明显，车辆的自重越小，车辆的有效装载质量也就越大，用户的使用成本也就越低。因此半挂车轻量化设计将成为今后半挂车设计师们研究的方向。实现轻量化主要有以下途径：

5.1 采用新材料

高强度钢板可以制造半挂车车架、车厢、悬架，根据经验法则，应用高强度钢板的车辆重量可以减轻25%～30%，通常能减轻28%。比如，平常使用的10mm厚普通钢板如果换成高强度钢板，则只需要7mm厚的材料即可，此时的重量将减少30%。拿13m的半挂车来说，重量约可降低28%左右，但如果设计得更科学，自重还可以更轻。

罐式半挂车可用铝合金材料做罐体，既减轻车辆本身自重，又提高了罐体的抗腐蚀能力。厢式半挂车厢体材料可采用铝合金，车厢结构件和附件也可采用铝合金型材制成，不仅自重轻，而且还可以回收再利用。国内有的厂家将半挂车车架全部用铝合金制造，大大减轻了半挂车自重。

厢式半挂车底板通常用3mm的压纹钢板，它的重量约为25.6 kg/m2，