军用方舱舱体的设计计算

方舱舱体的设计计算
一、舱体的基本结构与设计计算
1、外部尺寸与最大总质量的确定
2、夹芯板的结构及厚度确定1）、夹芯板的结构
2）、夹芯板抗弯强度
Ef——蒙皮材料的弹
μf ——蒙皮材料的
h——
芯层的厚度
t ——蒙皮的厚度D正比于(h+t)2，优化h、t可达到所需强度和最轻结构重量。

3、舱体的基本结构
®骨架结构——类似于固定厢式车。

®板式结构——六块大板拼装而成。

4、舱体的设计计算
方舱的吊装和跌落是两种最大载荷工况。

以吊装为例。

1）、舱体结构承载能力的确定
¶包角及底板夹芯中加强筋的临界应力
1~4；
Jmin：包角或筋最小截面惯性矩；L：包角或筋的长度；
imin：包角或筋最小回转半径；A：包角或筋的横截面积。

蒙皮局部临界应力：
Q：相关系数，取0.2~0.5；
EF：蒙皮弹性模量；ES：芯层的弹性模量
GS：芯层的剪切模量。

2）、舱体整体强度计算（受力简图如下）：
假设方舱仅由外蒙皮（厚度 ）承受载荷。

弯曲强度
纵向弯矩产生的最大法向应力：
——舱体截面系数
扭转强度
位于横断面内纯扭矩所产生的最大切向力：
¦弯、扭组合按第三强度理论有
数。

3）、舱体刚度计算
j弯曲刚度：设载荷全部集中在舱体中部。

舱体中部最大挠度：
式中：Ef——夹芯板蒙皮的弹性模量。

JX——舱体惯性矩。

其中：JX=[H4-（H-2 )4]/12 O扭转刚度：舱体在位于横截面内纯抟时，两端相对的最大转角：
MK——扭矩，且MK=P2H；G——夹芯板蒙皮的剪切弹性模量；JK——极惯性矩，JX=2JX (仅对于正方形）。

二、方舱的密封性设计
1、密封设计的内容：
淋雨、透光、泄风量、涉水、电磁屏蔽等。

2、密封原理：
(1)、造成泄漏的原因：一是密封面上有间隙，二是密封件两侧有压力差。

(2)、密封原理：消除（或减轻）上述任一因素，均可阻止（或减少）泄漏。

二、方舱的密封性设计
3、密封的含义：阻止泄漏，即防止接触内、外的物质相互传递。

(1)、相对静止的结合面间的密封为静密封。

(2)、借助密封件使密封面相互靠紧、接触甚至嵌入，以消除间隙为接触型密封。

4、静密封设计：
(1)、方舱静密封的位置：各大板搭接处；各大板与角形件处等。

(2)、静密封的施实：控制尺寸及加工误差、形位公差，在各种间隙内填充密封胶。

5、接触密封设计
方舱的门、窗、孔口都为接触密封。

☯提高接触密封的措施：门、窗、孔口的框架采用模具压制成型的型材，控制尺寸及形位公差，提高
其表面的平面度和垂直度，采用高弹力橡胶封条。

6、方舱的密封结构（参考图说明）
一般结构（参考图说明）
淋雨涉水要求
光密要求
气密要求
三、方舱内部设备布置原则
1、最大限度地利用空间空间，笨重设备安装于舱底。

2、充分考虑方舱的型号、最大总质量、结构型式，避免方舱超载和局部应力过于集中。

3、有利于工作人员操作（包括采光、照明、空调、出入等。

四、方舱中设备的减震
1、减震的目的：减弱环境震动对精密仪器、设备的干扰。

2、减震器选择原则：
O要满足设备重量的要求；
O要满足减震性能的要求，避免共振；
O便于设备安装。

五、舱车一体化铁路运输
方舱装车后的宽度与铁路限界高度的关系
L——方舱宽度的1/2；
H——铁路限界高度。

厢式车的定义
厢式汽车（又称为房式汽车）
定义是：具有独立的封闭结构的车厢或与驾驶室联成一体的整体封闭结构车厢，装备有专用设施，用于载运人员、货物或承担专门作业的专用汽车。

厢式车辆的性能要求
行驶性能
¡最高车速及涉水深度符合原底盘车规定；
¡制动性能要求；
驻坡要求：20%～60%；
刚度、强度符合《厢式车通用技术条件》的要求；
厢式车辆的性能要求
s密封性
_气密性：车厢应具有良好的防尘性能；
_水密性：车厢应有良好的防雨性能；
_光密性：车厢在黑暗环境中，门、窗、孔、口关闭良好，放下防空帘，打开车厢内照明灯，10m外不
应观察到透光现象。

s保温性
当车厢内外平均温差在20~25度时，其传热系数<2.5 W/(m2.0C)。

厢式汽车设计
一、厢式汽车底盘与车厢的选择
（一）、底盘选择
1、客厢式汽车多用于载人，提供服务，完成专门作业；选客车专用底盘。

设计时要考虑整体结构，便于乘座及专用设施的布置。

2、货厢式汽车主要用于载货和设备，选用二类底盘改装，所考虑的性能指标有：动力性、经济性、越野性、行驶安全性等。

（二）、车厢的选择
1、客厢式：在客车车身上改装——救护车等。

2、货厢式：矩形立方体，根据车速及限制条件，对顶角及前围进行改造，目的在于降低气动阻力。

二、货厢式汽车设计
（一）、货厢式汽车的主要参数
1、尺寸参数
A、轴距、轮轮：由所选底盘车而定，一般不变。

B、前悬、后悬：二类底盘带有驾驶室，一般前悬不变，后悬取决于货厢长度、轴距及轴载质量分配情况。

但后悬不大于轴距的65%，最大不大于3.5m。

C、外廓尺寸应符合
GB1589-79《汽车外廓尺寸限界》
GB146.1-83《标准轨距铁路机车车辆限界》
GB146.2-83《标准轨距铁路建筑限界》
GB1589-79规定
•高Ha≯4m、宽B≯2.5m、长La≯12m
车辆长：
LF ：前悬，L：轴距，LR：后悬
车辆高：
hd：车架上平面离地高度
hcx：货厢高度
D、货厢容积V
对于军用厢式车，如V受上述三个国标约束后太小时，可采用工作状态下扩展式。

`车厢容积受所选底盘车的制约，设计时应根据用途、设备尺寸、货物密度、装载质量等因素考虑。

E、货厢地板高度hb
hb受轮胎直径及轮胎与地板下平面的必要空隙的影响，考虑到钢板弹簧的变形、冲击、偏载等因素，货厢式汽车hb≥230mm，越野厢式汽车hb≥310mm.
2、质量参数
1）最大装载质量me
me=m-m0
m——厂定最大总质量
m0——整车整备质量
2）整车整质量m0：是指除货物、人员外，仅保证车辆正常行驶和完成使用功能所必需的全部装备质量之和。

3）轴载分布：影响操稳性、制动性、通过性
及轮胎寿命等。

分布原则：尽量保证轮胎载荷均匀。

分布方法当选定底盘的轴距确定后，通过改变负荷的位置来实现轴载分布的合理性。

常见厢式汽车轴载分配比例
4）质心高度hg：影响行驶稳定性和横向稳定性，希望hg↙。

横向稳定性的必要条件：(B/2hg)>ϕ
B：轮距hg：满载质心高度ϕ：道路附着系数5）荷重比ηG0=me/m0
4、性能参数
主要性能参数保持原底盘车不变，只是由于货厢的迎风面积加大，使得最高车速⎜，油耗⎫，离去角⎜（越野车≮26º），质心改动。

（二）、货厢参数设计
1、货厢的布置与容积校核
1）、货厢布置
为保证轴载分配合理，货厢与货物或设备的合成质心应在后桥之前一段距离。

长头后双胎取轴距的5%~10%
平头后双胎取轴距的10%~20%
货厢与驾驶室之间的最小距离：50~100mm。

2）、容积校核
（1）、仅用于载货时，其校核为me/ρ≤V
ρ——货物密度
（2）、当货厢式汽车用于载人、设备、武器装备时，货厢在三个国标的约束下，可根据实际需要，采用开式、闭式、扩展式；内部布局在考虑质心位置和不影响原车性能的情况下，应充分利用空间，合理布局，降低质心。

2、质心位置和轴荷计算
1）、质心位置
测出或估算出底盘、货厢、设备等的质心位置，再利用力矩平衡原理求质心和轴距。

（1）、底盘车的 质心 位置 水平质心： Ld2=L•(md1/md) 质心高度：
hd=(m’d2•L/md -Ld1)ctg （2）、厢、车组合后的质心位置
设货厢为空厢
L02=(md • Ld2+mx •Lx2)/m0 h0=(md•hd+mx •hx)/m0 2）、轴载质量
空载：m01=m0·L02/L 满载：m1=m ·L2/L
（三）、车厢结构设计
1、一般要求：
1）、最大限度地利用底盘车的使用面积和载重量。

2）、有合理的外形，有利于改善空气动力特性。

3）、能有效地保证货物或设备运输的安全性。

4）、在保证刚度和强度的条件下，尽量减小车厢质量，以提高装载系数。

5）、有良好的制造和装配工艺性。

2、车厢骨架的结构设计
1）、骨加结构设计原则：
截面形状合理，制造工艺简单，成本低，材料轻，有足够的强度和刚度，与蒙皮有良好的连接性。

2）、车厢骨架的连接型式
✆整体骨架式：车厢各壁板主骨架（包括门框）连接成一个整体。

通常采用焊接。

✆分片组装式：车厢六块大片分别成形后，再互相连接成整个车厢。

通常采用铆接/螺接加焊接。

3）、底架设计
☺底架组成：纵、横梁为槽形截面，通式结构，二者相互垂直焊接在两个平面上，形成一整体框架。

纵梁间距：与底盘车架同宽。

☹横梁间距：后桥中心处相邻两根横梁要满足轮胎跳动与运动的要求，其间距应适当大些，一般在1000mm左右，其
它各横梁间距为500~700mm，并设计成等强度梁。

4）、车厢骨架强度分析
车厢骨架是一个复杂的框架结构，存在着两个以上的约束，属于静不定问题。

要精确计算其强度和刚度，用一两个数学式子很难描述其复杂的受力工况。

如要精确计算可用有限元法
等，通过计算机求多元解。

但在实际工作中首先是通过下列公式估算的：
纵梁静弯曲应力：
✌四角边梁静弯曲应力：
式中：f1，f2：分别为纵梁、四角边梁的刚度分配系数。

M：计算截面处的弯矩。

W1，W2：分别为纵梁、四角边梁计算截面处的抗弯模量。

在认为纵梁、角边梁共同承载，挠度相同的前提下，可用刚分配法进行载荷分配。

纵梁刚度分配系数：
式中：EI1，EI2：纵梁，角边梁弯曲刚度。

I1，I2：纵梁、角边梁的计算截面惯性矩。

☝动载系数的应用
厢式车辆在行驶过程中是处于随机振动状态。

在进行车厢强度分析时，应充分考虑振动因素对车厢的影响。

一般要对静态负载产生的骨架单位应力值和材料的屈服强度进行比较，而满足一定的安全比值，即安全系数。

式中：n——安全系数，
σs——材料的屈服强度；
σ——静态负载产生的应力值；
[n]——许用安全系数。

另一种计算方法：采用动载系数法进行。

纵梁的动弯曲应力：
3、蒙皮的设计
材料：多用0.5~1.5mm厚的薄钢板、铝板、玻璃钢等。

尺寸：根据骨架结构与板材尺寸规格确定，蒙皮之间应留有15mm的搭接量。

一是结构需要，二是补
偿骨架开档和蒙皮本身的尺寸误差。

截面形状：从刚度的角度
看，弧形>三角形>矩形
4、门、窗、密封条及门梯的设计
车厢门的设计
车厢门一般为后开门
全开：用于运货车厢。

局部：用于客车、生活工作间等。

侧门应开在右侧，并向前开。

侧门中心距前端的距离约为车厢长的1/3~1/2。

侧门的宽度一般为800~1200mm。

窗的设计
☎货运车厢：在货厢前围与驾驶室后视窗平齐位置开固定式观察玻璃窗，在窗的里层加防护网；顶部开
通气孔。

☎客车、生活间、工作间等车厢：开设采光窗。

分为开启式和固定式。

☎窗的尺寸和位置应根据骨架位置具体开设，不应隔断骨架。

密封条的设计（要求）
☎有良好的弹性，密封可靠；
耐老化（耐油）；
温度适应范围-40~+50℃；
强度好、耐磨；
便于成型和装配。

门梯的设计
固定式
活动式
*抽拉式（车厢下）；
*外挂式（后外壁）。

a车厢与底盘的连接
¦采用角铁与U型螺栓并用的结构。

@角铁连接：两角铁之间应留有3~5mm间隙，
用于固定。

@U型螺栓：直径>16mm，安装间距
1000~1500mm；应力最大处不得安装；为防
止变形可在内侧加固。