汽车荷载的说明
桥梁的设计荷载
2.1.1 公路桥涵的汽车荷载
《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）将公路桥梁汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。
汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载：桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。
车道荷载的计算图式如图2-3所示。
图2-3 公路桥梁车道荷载
公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为＝10.5kN/m，集中荷载标准值按表 2-4选取：
k q k P 表2-4 公路桥梁集中荷载标准值
计算跨径
集中荷载标准值
k P 备注
5m ≤L
480kN m 305m < 采用直线内插求得 50m ≥L 360kN 计算剪力效应时，上述荷载标准 值应乘以1.2的系数。 公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值为公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍。车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个影响线峰值处。 k q k P 公路桥梁车辆荷载的立面、平面尺寸如图2-4，其主要技术指标规定如表2-5。公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。 (a) 立面 (b) 平面 图2-4 公路桥梁车辆荷载布置图(单位：kN.m) 表2-5 公路桥梁车辆荷载主要技术指标 项 目 单 位 技 术 指 标 项 目 单 位 技 术 指 标 车辆重力标准值 kN 550 轮距 m 1.8 前轴重力标准值 kN 30 前轮着地宽度及长度 m 0.3×0.2 中轴重力标准值 kN 2×120 中、后轮着地宽度及长度 m 0.6×0.2 后轴重力标准值 kN 2×140 车辆外形尺寸(长×宽) m 15×2.5 轴距 m 3+1.4+7+1.4 公路工程技术旧标准中把大量、经常出现的汽车荷载排列成车队形式，作为设计荷载，把偶然、个别出现的平板挂车和履带车作为验算荷载。汽车车队分为汽车—10级、汽车—15级、汽车—20级和汽车—超20级四个等级。验算荷载分为挂车—80、挂车—100、挂车—120和履带—50。但对新建桥涵已取消汽车—15级、挂车—80的标准，只是为了便于国家统计工件的连续性而继续保留了这一级荷载。 《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）在公路桥涵结构设计采用的标准车辆荷载模式及其分级方面作了调整。汽车荷载采用了国外普遍采用的由车道荷载和车辆荷载组成的模式。一是将四级标准车队荷载分为公路-Ⅰ级、公路-Ⅱ级两级汽车荷载，二是取消了汽车－15级车辆荷载，即在标准中不再保留该级荷载标准，三是取消了四级公路上使用的汽车－10级车辆荷载。经过如此调整，从荷载水平看，公路-Ⅰ级基本相当于旧标准（JTJ001-97）的汽车—超20级车辆荷载,公路-Ⅱ级基本相当于旧标准（JTJ001-97）的汽车－20级车辆荷载。另外，从形式上取消了验算荷载，而将验算荷载的影响通过多种途经间接地反映到汽车荷载模式中。 然而，大量正在使用的桥梁采用的是旧的荷载标准，因此，在这里需对《公路工程技术标准》（JTJ 001-97）的车辆荷载作一介绍。该标准中车队的纵向排列和横向布置及其主要技术指标规定如图2-5和图2-6。图中所示的荷载均为轴重，每一车队中均规定有一辆重车。 120 图2-5 公路桥梁各级汽车车队的纵向排列(单位：kN.m) 100KN、150KN、200KN汽车的平面尺寸 300KN汽车的平面尺寸 550KN汽车的平面尺寸 横向布置 图2-6 公路桥梁各级汽车的平面尺寸和横向布置(单位：m) 验算荷载图式及主要技术指标规定如图2-7。用平板挂车或履带车荷载验算时，不计冲击力、人群荷载和其他非经常作用在桥涵上的各种外力。履带车在顺桥方向可多辆布载，但两车间净距不得小于50m ，平板挂车在桥梁全长内用一辆布载。 每条履带单位压力56KN/m 图 2-7 公路桥梁各级验算荷载图式和横向布置（单位：kN.m ） 2.1.1 城市桥梁的汽车荷载 《城市桥梁设计荷载标准》将城市汽车荷载等级划分为：城-A 级汽车荷载和城-B 级汽车荷载。汽车荷载又可分为车辆荷载和车道荷载。桥梁的横隔梁、行车道板、桥台或档土墙后土压力的计算应采用车辆荷载。桥梁的主梁、主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载。当进行桥梁结构计算时不得将车辆荷载和车道荷载的作用叠加。 城－A 级车辆荷载的标准载重汽车应采用五轴式货车加载，总重700kN ，前后轴距为18.0m ，行车限界横向宽度为3.0m （图2-8）。城-B 级车辆荷载的标准载重汽车应采用三轴式货车加载，总重300kN ，前后轴距为4.8m ，行车限界横向宽度为3.0m （图2-9）。 140 160 200 14060 0.25m 0.25m 图2-8 城－A 级标准载重汽车 60 120120 0.25m 0.25m 图2-9 城－B 级标准载重汽车图 图2-10 城市道路标准荷载示意图 城－A 级车道荷载和城－B 级车道荷载应按均布荷载加集中荷载计算，如图2-10所示。均布荷载和集中荷载的标准值见表2-6。 表2-6 城市桥梁车道均布荷载标准值 计算跨径 城市A 级－Q 城市A 级－P 城市B 级－Q 城市B 级－P 2～20m 计算弯矩时 22.5 kN/m 140 kN 19.0 kN/m 130 kN 计算剪力时 37.5 kN/m 140 kN 25.0 kN/m 130 kN 20～150m 计算弯矩时 10.0 kN/m 300 kN 9.5 kN/m 160 kN 计算剪力时 15.0 kN/m 300 kN 11.0 kN/m 160 kN 说明：当跨径大于20m 且小于等于150m 时，对于车道数等于或大于4条的桥梁，城－A 级计算剪力应乘以1.25；城－B 级计 算剪力应乘以1..30。 2.2 汽车荷载的冲击力 车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面的不平整、车轮不圆以及发动机抖动等原因，会使桥梁结构引起振动，这种动力效应通常称为冲击作用。在此情况下，汽车荷载（动荷载）对桥梁结构所引起的应力和变形，要比同样大小的静荷载引起的大。鉴于目前对冲击作用还不能从理论上做出符合实际的精确计算，一般引用一个荷载增大系数，即冲击系数（1＋μ），来计及荷载的冲击作用。冲击作用是根据现成桥梁上所做的振动试验结果分析整理出来的，在设计中可按不同的结构种类选用相应的冲击系数。 《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）对冲击系数的计算见表2-6。 表2-6 冲击系数 结构基频 冲击系数μ 1.5Hz f < 0.05 14Hz f 1.5Hz <≤ 0.01570.1767Lnf ? 14Hz f > 0.45 注：φ为结构基频。 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）对车辆荷载的冲击系数规定如下： (1) 车道荷载冲击系数： )80(20l +=μ (2-1) 式中 l ——跨径(m) 2.0,20==μ时当m l ；1.0,150==μ时当m l (2) 车辆荷载的冲击系数： l log 3032.06686.0?=μ (2-2) 但是μ的最大值不能超过0.4。 上面两式中，对于简支的主梁、主桁、拱桥的拱圈等主要构件，l 为计算跨径的长度；对于悬臂梁、连续梁、刚构、桥面系等构件、墩台以及受局部荷载的构件，l 为相应内力影响的荷载长度（即为各荷载区段之和）。 这里应该指出的是，根据对车桥振动的研究表明，车辆对桥梁的冲击系数的影响因素很多，除以上两本规范的长度因素外，还与路面平整度、结构形式、伸缩缝、车辆作用位置等等因素有关。其中路面平整度的影响和伸缩缝结构应特别引起桥梁养护部门的注意。桥面施工过程中除保证桥面平整度和伸缩缝的安装质量外，还应保持桥面的整洁；铺装层的破损要及时修补，伸缩缝中的赃物杂物应及时清理，伸缩缝的损坏应及时维修，以尽量减小车辆对桥梁的冲击影响。 2.3 汽车荷载离心力 《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）规定：位于曲线上的桥梁，当曲线半径等于或小于250m 时，须考虑车辆离心力的作用。离心力为车辆荷载（不计冲击力）乘以离心系数C ，离心力系数按下式计算： 127R V C 2= (2-3) V —设计车速（km/h ），应按照桥梁所在路线的设计车速进行计算； R —曲线半径 在计算四车道的离心力时，应按规定折减汽车荷载。离心力的着力点在桥面以上1.2m 。 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）的规定同上。 2.4 汽车荷载引起的土侧压力 《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）规定：车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可换算成等代均布土层厚度计算： γ Bl G h 0∑= (2-4) h —换填土层的厚度（m ） γ—土的重力密度（kN/m 3） ∑G —布置在面积内的车轮的总重力（kN ） ； o l B ×o l —桥台或挡土墙后填土的破坏棱体长度（m ），对于墙顶以上有填土的路堤式挡土墙，为破坏棱体范围内的路基宽度部分； o l B —桥台横向全宽或挡土墙的计算长度。 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）的规定同上。 2.5 人群荷载 《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）规定：公路桥梁设置人行道时，人群荷载 按下面规定计算： （1）当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m 2 ；当桥梁计算跨 径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m 2 ；当桥梁计算跨径在50m～150m时，可由 线性内插得到人群荷载标准值。跨径不等的连续结构，采用最大计算跨径的人群荷载标准值。 （2）城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值为上述标准值的1.15倍。 （3）专用人行桥梁，人群荷载标准值为3.5kN/m 2 。 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）规定： （1）人行道板的人行荷载为5kPa 的均布荷载或1.5kN 竖向集中力分别计算，并作用在一块构件上，取其不利者。 （2）梁、桁、拱及其他大跨结构的人群荷载，可按照下式计算，且值在任何情况下不得小于2.4kPa。 w w 当加载长度时： 20m l <20 w 205w p ?× = (2-5) 当加载长度时： 20m l ≥20w 205w p ?? ? ???? ?×?=8020l 2 (2-6) w —单位面积上的人群荷载（kPa ）； l —加载长度（m ）； p w —半桥宽（m ） ，当大于4m 时应按4m 计。 人群荷载对于一般的公路桥梁和城市桥梁而言不是主要荷载，通常与车辆荷载组合进行 计算。但对于人行道的局部构件，栏杆和专用人行桥来说，却起控制作用。因此，在管理上，对于柔性的人行桥，应注意特殊场合下人群荷载在桥梁横向的严重不均衡和有意无意的动力冲击。 2.6 汽车荷载的制动力 制动力是汽车在桥上刹车时为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力（摩擦系数可达0.5以上）。 《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）规定：一个设计车道上，汽车荷载产生的制动力为加载长度上汽车荷载总重的10%，公路-Ⅰ级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN；公路-Ⅱ级车荷载的制动力标准值不得小于90kN。同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准为一个设计车道制动力标准的2.0倍；同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍；同向行四车道为一个设计车道的2.68倍。制动力的方向为汽车行车方向，其着力点在桥面以上1.2m 。 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）对汽车荷载制动力的规定为：一个设计车道的制动力城-A 级采用160kN 或10%车道荷载两者中的较大值；城-B 级采用90kN 或10%车道荷载两者中的较大值，车道荷载不包括冲击作用。当计算的加载车道为2条或2条以上时，应以2条车道为准，其制动力不折减。制动力作用点的规定同《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）。 同样应该指出，研究表明车辆制动除对主结构产生较大的水平力外，还会引起桥梁的振动，对铺装层推挤磨损甚至破坏。虽然设计中考虑了车辆荷载的制动力，但桥梁养护部门仍应注意维持桥面良好的行车条件，尽量避免紧急刹车，特别是高速行驶车辆的急刹车，更应防止桥上的交通事故的发生。 2.7 其它作用力 对于风荷载、流水压力、冰压力、温度作用、支座摩阻力的规定和计算，详见《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）和《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）。 3 偶然作用 偶然荷载包括地震作用和船只、漂流物的撞击作用。这种荷载在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间较短但数值很大。 公路桥梁的抗震设防起点，一般应为设计地震烈度8度，但连续梁桥、T 形刚构桥等宜采用设计烈度7度。地震力的计算和结构设计，应符合《公路工程抗震设计规范》的规定。 位于通航河流或有漂流物的河流中的桥梁墩台，在设计中应考虑船只或漂流物的撞击力。取用撞击力的数值一般可根据实测资料或与有关部门研究确定。当无资料作为依据时，可参照《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）附录中的规定计算。《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）中偶然荷载的计算同《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）。 三、荷载组合 以上简述了各种可能出现的荷载和外力，显然这些荷载并非都同时作用于桥梁上的。根据各种荷载重要性的不同和同时出现的可能性，《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）规定： （1）公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按照承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。 （2）当可变作用的出现对结构或结构构件的产生有利影响时，该作用不应参与组合。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用，可不考虑其作用效应得组合。 （3）施工阶段作用效应的组合，应按照计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。 （4）多个偶然荷载不同时参与组合。 1 承载能力极限状态设计 桥涵结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。 1.1 基本组合 永久作用的设计值与可变作用的设计值效应组合，其效应组合表达式如下： )S γφS γS γ(γS γn 2 j QjK Qj c Q1K Q1m 1 i GiK Gi o ud o ∑∑==++= (2-7) 或者 (2-8) )S φS S ( γS γn 2 j Qjd c Q1d m 1 i Gid o ud o ∑∑==++=式中： ud S ——承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合； o γ——结构重要性系数，对应于安全等级一级、二级和三级分别取为：1.1、1.0、0.9； Gi γ——第个永久作用效应的分项系数，见表2-7； i GiK S ——第个永久作用效应的标准值和设计值； Gid S i Q1γ——汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的分项系数，取。当某个 可变作用在效应组合中，其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数；对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值；计算人行道板或人行道栏杆的局部荷载，其分项系数也与汽车荷载同值； 1.4γQ1=Q1K S Q1d S ——汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）的标准值和设计值； Qj γ——在作用效应组合中，除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第j 个可变作用效应的分项系数，取 1.4γQj =，但风荷载的分项系数取 1.1γQj =QjK S ——在作用效应组合中，除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他第 Qjd S j 个可变荷载作用效应的标准值和设计值； c φ——在作用效应组合中，除汽车荷载效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他可 变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取；当除汽车荷载（含汽车冲击力、离心力）外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取0.80φc =0.70φc =；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数 取；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时，取。 0.60φc =0.50φc =设计弯桥时，当离心力与制动力同时参与组合时，制动力标准值或设计值按70％取用。 表2-7 永久作用效应的分项系数 永久作用效应分项系数 编号 作用类别 对结构的承载能力不利时 对结构的承载能力有利时 混凝土和圬工结构重力 （包括结构附加重力） 1.2 1.0 1 钢结构重力（包括结构附加重力） 1.1或1.2 1.0 2 预加力 1.2 1.0 3 土的重力 1.2 1.0 4 混凝土的收缩徐变作用 1.0 1.0 5 土的侧压力 1.4 1.0 6 水的浮力 1.0 1.0 混凝土和圬工结构 1.0 0.5 7 基础变位 钢结构 1.0 1.0 1.2 偶然组合 永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行《公路工程抗震设计规范》规定采用。 2 正常使用极限状态设计 桥涵结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态。 2.1 作用短期效应组合 永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为： )S φS (S n 1 j QjK 1j m 1 i GiK sd ∑∑==+= (2-10) sd S ——作用短期效应组合设计值； 1j φ——第j 个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力），人群 荷载0.70φ1=1.0φ1=， 风荷载0.75φ1=，温度梯度作用0.80φ1=，其他作用； 1.0φ1=QjK S ——第j 个可变作用效应的频遇值。 2.2 作用长期效应组合 永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为： )S φS (S n 1 j Qjk 2j m 1 i Gik ld ∑∑==+= (2-10) ld S ——作用长期效应组合设计值； j φ2——第j 个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力）， 人群荷载，风荷载0.40φ=20.40φ=20.75φ=2，温度梯度作用0.80φ=2，其他作用 ； 1.0φ=2QjK S ——第j 个可变作用效应的准永久值。 《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）中荷载组合按承载能力极限状态设计，根据可 能出现的荷载，选择下列组合： 组合Ⅰ：一种或几种基本可变荷载与一种或几种永久荷载相组合； 组合Ⅱ：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后，与其他可变荷载相组合； 组合Ⅲ：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后，与偶然荷载中的船只或漂流物撞击力相组合； 组合Ⅳ：桥梁在进行施工阶段验算时，根据可能出现的结构重力、脚手架、材料机具、人群、风力以及拱桥的单向推力等施工荷载进行组合； 组合Ⅴ：结构重力、预应力、土的重力及土侧压力中的一种或几种与地震力相结合。 中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院（系）：机械工程系 专业：车辆工程 题目：一汽大众宝来乘用车总体设计及各总成选型综合成绩： 指导教师：职称: 教授 2013年 12 月 30 日 中北大学 课程设计任务书 2013/2014 学年第 1 学期 学院（系）：机械工程 专业：车辆工程 学生姓名：学号： 课程设计题目：一汽大众宝来乘用车整体设计及各总成选型起迄日期：12 月20 日～ 1 月 3 日 课程设计地点： 指导教师 系主任： 下达任务书日期: 2013 年12月20日 课程设计任务书 1．课程设计教学目的： （1）培养学生专业思想。使学生了解以前所学理论知识和参加过得金工实习、工艺实习及专业生产实习等环节，都是为今后的专业设计、生产做准备，每一个环节都是为了培养一名合格的车辆工程专业人才而设置，车辆工程专业需要有扎实的专业基础知识和实践能力。 （2）提高结构设计能力。通过课程设计，使学生学习和掌握汽车驱动桥的主减速器设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立的、全面的、科学的工程设计的能力。 （3）在课程设计实践中学会查找、翻阅和使用标准、规范、手册、图册和相关技术资料等。 2．课程设计的内容和要求： 1、内容：一汽大众宝来乘用车整体设计及各总成选型 2、具体参数： 车型7 长宽高 /mm 前悬/后悬 /mm 前轮距/后轮 距 / mm 轴距 /mm 总质 量/kg 整备质 量/kg 一汽大众宝来4376 1735 1446 873/990 1513/1494 2513 1830 1280 额定 承 载人数发动机 型号 排量 /mL 发动机功率 /kW 轴数 最高车速 /(km/h) 轮胎规格 5 BJH 1595 74 2 182 195/65R15 3、要求： 为给定基本设计参数的汽车进行总体设计，计算并匹配合适功率的发动机，轴荷分配和轴数，选择并匹配各总成部件的结构型式，计算确定各总成部件的主要参数，详细计算指定总成的设计参数，绘出指定总布置草图和乘员舱布置草图。（1）驱动形式及主要参数的选择：驱动形式，布置形式，汽车主要参数的选择（2）发动机的选择 （3）外形设计及总体布置：整车布置的基准线（面）—零线的确定，各部件的布置3．课程设计成果形式及要求： 完成内容： （1）总布置草图1张（1号图） （2）驾驶舱布置草图1张（3号图） （3）零件图1张（3号图） （4）设计计算说明书1份 汽车荷载等级 6 汽车及人群荷载 6.0.1 《标准》（97）中的车辆荷载在形式上为四个等级，即汽车—超20级、挂车— 120；汽车—20级、挂车—100；汽车—15级、挂车—80；汽车—10级、履带— 50。同时规定，新建公路桥涵的设计不采用汽车—15级、挂车—80荷载，只是为便于国家统计工作的连续性而保留这一级荷载。 《标准》（97）所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准，是设计公路 桥梁及其它构造物所规定的计算荷载。为了保证桥梁的安全储备和使用寿命， 对桥上实际行驶的车辆轴重和总重必须予以严格限制，一般情况下，不允许采 用设计的极限值。因此，设计轴荷载多大，桥上实际行驶车辆的轴荷载也允许 多大，这是不对的，车辆设计荷载与车辆轴载、总载限制是两个不同的概念， 不可混为一谈。世界上有一些国家制定了车辆轴载限值标准。他们在制定设计 车辆荷载标准及车辆轴重限值时，除了考虑本国的国民经济发展水平外，同时 考虑了采用重型汽车提高轴重限值而获得的运输经济效益与相应增加的公路基 本建设投资及原有公路网的补强改造费用之间的合理平衡。由于提高轴重对公 路投资的影响十分惊人，长期以来，各国政府都采用了极其慎重的态度。表 6.0.1-1列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值和允许轴载值，表6.0.1-2列 举了一些国家和地区的轴载限值。 现行公路桥涵结构设计用车辆荷载标准模式是根据我国建国以后公路上交通荷载的实际情况，经过相当长时期的分析、研究和修正确定的。经过几十年的修订、完善，其分级逐步完善、科学、合理，基本适应了我国公路桥涵结构发展的需求。 1972年，在修订《标准》时，对原车辆荷载标准进行了一次检查，一方面向用车单位作调查，另一方面对按标准设计的桥梁通过一些重型卡车的能力作了计算比较。调查及计算分析的结果是：公路上最常行驶的车辆，解放牌一级总重不超过100kN，改装后的黄河牌和一些越野车总重不超过300kN，这些都不超过或略超过标准车加重车，对较重的车要加以验算。 鉴于车辆总重和轴重日趋增大，轴数也日渐增多，特别是发展大型集装箱运输后，通往集装箱港口码头的公路桥涵需考虑集装箱半挂车能否正常通行，而从一些计算资料可以看出，有些较重的卡车、自卸车、吊车和半挂、全挂车，在按汽车—20级、挂车—100设计的桥梁上还不能自由通行，因此，有必要在原有的车辆荷载标准中，增加一个较高的等级。 《标准》（81）确定，增加荷载等级汽车—超20级时，考虑了1978年京塘高速公路初步设计提出的两重车列形式，一是200kN车队或300kN车队插入一辆550kN半挂车；二是原汽车—20级乘1.5倍，间距不变。后者虽然便于记忆和计算使用，但实际上并无300kN双轴车和450kN三轴车的车型，因此选定用200kN 车队插入一辆550kN半挂车，车辆间距仍取15m，加重车前后的间距取10 m。在缺乏更多资料和科研成果的情况下，标准推荐暂用550kN半挂车插入200kN 车队的形式作为新增加的车辆荷载等级标准即汽车—超20级。 为了保证桥涵的安全，对按荷载标准设计的桥梁的极限通过能力进行了计算。在制方《标准》（72）时曾对三个等级的荷载标准作过验算；制订《标准》（81）时，又检查了各级桥梁的极限通过能力，所用车辆除我国自己生产的车型外，也考虑了进口的车型。各国生产的普通载重卡车较重的是三轴车，而各国法定的车辆总重及轴重的限制，最大车重300kN左右，极个别超过300kN。载重更大的车辆则向半挂车发展。普通卡车有四轴的，其作用不比三轴大。同吨位卡车大多有长短车身之分，其轴距亦不同。验算通过能力时，选用了总重超过300kN或轴重超过120kN或重吨位轴距较短的车型。另外还选用了日渐增多的吊车，其重型四轴车可代表我国生产的双轴转向的四轴卡车。自卸车选用了载重120kN到320kN的各种车型。半挂车和全挂车取用载重150kN到500kN的各种车型。从验算结果看，上述车型通过汽车—15级桥梁的情况大体上比通过汽车—20级桥梁降低一级，即可以与标准车同时以单辆车慢行通过的只能单独通过、可以单独通过的只能单车慢车通过。 同时，又将在按汽车—20级荷载设计的桥梁上不易通过的重型车如Coles（柯尔斯）100t吊车、上海380（320kN自卸车）、汉阳960（500kN半挂车）及汉阳881全挂车等，与550kN半挂插入200kN车队作了比较，如以弯矩控制，跨径30m以下可与550kN半挂车队混行通过，跨径30m以上可单车通过，且都比汽车—20级通过情况为好。但是它与汽车—20集相比，级差不大，如跨径50m以下单向宽11.7m的简支梁桥、汽车—超20级的弯矩只比汽车—20级增大12%，剪力平均增大17%；对净-7（m）的双车道桥，则分别增大3.4%和5.9%，似乎不足以形成一级，整个车辆荷载标准如何分级有待于进一步的研究。 汽车等效均布荷载的简化计算 Building Structure 设计交流 汽车等效均布荷载的简化计算 朱炳寅/中国建筑设计研究院 汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考 及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。结构设计的关虑。当覆土层厚度足够时，可按汽车在合理投影面积范围内 键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。轮压荷载作的平均荷重计算汽车的轮压荷载，见表2。 用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了一定难覆土厚度足够时消防车的荷载表2 度，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困汽车类型 100kN 150kN 200kN 300kN 550kN 2 难的，且从工程设计角度看，也没有必要。“等效”和“折荷载/kN/m 4.3 6.3 8.5 11.3 11.4 覆土厚度最小值hmin/m 2.5 2.4 2.4 2.3 2.6 减”的本质都是“近似”，且其次数越多，误差就越大。本 文推荐满足工程设计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的 足够的覆土厚度指：汽车轮压通过土层的扩散、交替和 简化计算方法，供读者参考。重叠，达到在某一平面近似均匀分布时的覆土层厚度。足够 1 影响等效均布荷载的主要因素的覆土厚度数值应根据工程经验确定，当无可靠设计经验 1.1跨度时，可按后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车 等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相投影面积（图 1）确定相应的覆土厚度为 hmin ，当实际覆土 同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载厚度 h≥hmin 时，可认为覆土厚度足够。 的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。以300kN级汽车为例（图1）： 结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，考虑汽车合理间距（每侧600mm）后汽车的投影面积为 （8+0.6 ）×（2.5+0.6 ）=26.66m2 汽车轮压荷载具有荷载作用位置变化的特性，是移动的活荷 载，其最大效应把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）不后轴轮压占全车重量的比例为 240/300=0.8 同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近取后轴轮压的扩散面积为 0.8×26.66=21.33m2 似的过程。根据后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽 1.2 动力系数车投影面积有： 汽车通道（及停车库）的楼面活荷载标准值取值 汽车通道的楼面活荷载取值与楼盖结构布置有关。 一、单向板楼盖（板跨不小于2m,即单向布置次梁，板的长边与短边之比》2.0）, 计算板、次梁、主梁及墙、柱基础时，楼面活荷载应分别乘以不同的折减系数分 别计算。 1）计算板时，客车取4.0KN加；消防车取35.0KN/讥 2）计算次梁时，折减系数取0.8 ,即客车取0.8 X 4.0 = 3.2KN/ m2；消防车取0.8 X 35= 28KN/m 3）计算主梁时，折减系数取0.6，即客车取2.4KN/ m,消防车取21KN/m。 4）计算墙、柱和基础时，折减系数取0.5，即客车取2.0KN/ m,消防车取17.5KN/ m20 二、双向板楼盖（板跨不小于6m X 6m）,此时通常无次梁。主梁和设计墙、柱、基础时，楼面活荷载应乘以折减系数0.8 o 1）计算板时，客车荷载取2.5KN/ m,消防车取20.0KN/ m。 2）计算主梁和设计墙、柱、基础时，客车荷载取 2.5 X 0.8 = 2.0KN/ m,消防车荷载取20.0 X 0.8 = 16.0KN/ m . 计算不同构件内力时汽车荷载标准值取值汇总表 三、应注意的几个问题 1 ?从上表可以看出，计算不同构件内力时，其楼面活载取值是不同的，应分别进行计算。 2. 按上表的汽车荷载标准值作为输入的楼面活荷载时，仅适合单层楼盖的计算, 不应再按程序默认的折减系数进行活荷载折减（与上部结构一起整体计算时应注 楼面活载与汽车载重量的关系 1 ?单向板楼盖活荷载（板）取4.0KN/川或双向板楼盖活载（板）取2.5KN/川时，楼面仅容许通行或停放载人数少于9人的小型客车。 单向板楼盖活荷载（板）取6.0KN/卅时，楼面容许通行总重量2.5 X 6X 6.0 X 0.43 = 38.7KN的汽车，约相当于载重量为1.25t?1.5t的小型货车。 单向板楼盖活荷载（板）取8.0KN/卅时，楼面容许通行总重量2.5 X 7X 8.0 X 0.43 = 60.2KN的汽车，约相当于载重量为2.5t的货车。 单向板楼盖活荷载（板）取10.0KN/卅时，板面容许通行总重量2.5 X 7X 10.0 X 0.43 = 75.25KN的汽车，约相当于载重量为3.0t的汽车。 单向板楼盖活荷载（板）取35.0KN/卅时，板面容许通行总重量2.5 X 8X 35 X 0.43 = 301KN的汽车，规范中消防车即是按总质量300KN计算的。 2?双向板楼盖活荷载（板）取4.0KN/卅时，楼面容许通行总重量 2.5 X 6 X 4.0 X 0.7 = 42KN的汽车，约相当于载重量1.5t的小型货车。 双向板楼盖活荷载（板）取6.0KN/卅时，楼面容许通行总重量2.5 X 7X 6.0 X 0.7 = 73.5KN的汽车，约相当于载重量2.5t?3.0t的货车。 双向板楼盖活荷载（板）取10.0 KN/卅时，楼面容许通行总重量2.5 X 7X 10X 0.7 = 122.5KN的汽车，约相当于载重量为5.0t的货车。 双向板楼盖活载（板）取20.0KN/卅时，楼面容许通行总重量 2.5 X 8X20 X 0.7 = 280KN的汽车，接近消防车总重量300KN 3. 上述单、双向板楼面活载与通行汽车总重量的关系是按规范中的小型客车和消防车相对应的楼面活载内插取得，仅作为甲方要求设计提供可通行汽车的最大吨位时参考，载货量按总质量的40%|定。 4 ?当汽车直接在楼面行走时，应考虑轮压对楼板的局部冲切，对小型客车，局 部荷载取4.5KN，分布在0.2m X 0.2m的局部面积上；对于20?30t的消防车，可按最大轮压60KN作用在0.6m X 0.2m的局部面积上验算冲切。 当楼板面上有砼面层或覆土时，对砼面层可按45°角扩大局部受荷面积， 对覆土层，可按30°角扩大局部受荷面积。 海南大学 《汽车理论》 课程设计说明书 题目：汽车动力性计算 学号：20140507310069 姓名：郭东东 年级：2014级 学院：机电工程学院 系别：汽车系 专业：车辆工程 指导教师：张建珍 完成日期：2017年6月1日 目录 1. 题目要求 (1) 1.1. 题目要求 (3) 1.2. 车型参数 (4) 2. 计算步骤 (5) 2.1. 绘制功率外特性和转矩外特性曲线 (5) 2.2. 绘制驱动力——行驶阻力平衡图 (7) 2.3. 绘制动力特性图 (11) 2.4. 绘制加速度曲线和加速度倒数曲线 (14) 2.5. 绘制加速时间曲线 (21) 2.5.1. 二挡原地起步连续换挡加速时间曲线 (22) 2.5.2. 最高档和次高档超车加速时间 (26) 3. 结论分析 (32) 3.1. 汽车的最高车速u amax (32) 3.2. 汽车的加速时间t (32) 3.3. 汽车能爬上的最大坡度i max (33) 4. 心得体会 (33) 参考资料34 1.题目要求 1.1.题目要求 （1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线； （2）绘制驱动力---行驶阻力平衡图； （3）绘制动力特性图； （4）绘制加速度时间曲线和加速度倒数曲线； （5）绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和最高档和次高档加速时间、加速区间（初速度和末速度）按照国家标准 GB/T12543-2009规定选取，并在说明书中具体说明选取； （6）对动力性进行总体评价。 1.2.车型参数 汽车发动机使用外特性-n曲线的拟合公式为 式中，T q为发动机转矩（N·m）；n为发动机转速（r/min）。 发动机的最低转速n min=600r/min，最高转速n max=4000r/min 装载质量2000kg 整车装备质量1800kg 总质量3880kg 车轮半径0.367m 传动系机械效率ηT=0.84 滚动阻力系数f=0.016 空气阻力系数×迎风面积C D A=2.77m2 主减速器传动比i0=5.97 飞轮转动惯量I f=0.218kg·m2 二前轮转动惯量I W1=1.798kg·m2 6 汽车及人群荷载 6.0.1 《标准》（97）中的车辆荷载在形式上为四个等级，即汽车—超20级、挂车—120；汽车—20级、挂车—100；汽车 —15级、挂车—80；汽车—10级、履带—50。同时规定，新建公路桥涵的设计不采用汽车—15级、挂车—80荷载，只是为便于国家统计工作的连续性而保留这一级荷载。 《标准》（97）所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准，是设计公路桥梁及其它构造物所规定的计算荷载。 为了保证桥梁的安全储备和使用寿命，对桥上实际行驶的车辆轴重和总重必须予以严格限制，一般情况下，不允许采用设计的极限值。因此，设计轴荷载多大，桥上实际行驶车辆的轴荷载也允许多大，这是不对的，车辆设计荷载与车辆轴载、总载限制是两个不同的概念，不可混为一谈。世界上有一些国家制定了车辆轴载限值标准。他们在制定设计车辆荷载标准及车辆轴重限值时，除了考虑本国的国民经济发展水平外，同时考虑了采用重型汽车提高轴重限值而获得的运输经济效益与相应增加的公路基本建设投资及原有公路网的补强改造费用之间的合理平衡。由于提高轴重对公路投资的影响十分惊人，长期以来，各国政府都采用了极其慎重的态度。表6.0.1-1列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值和允许轴载值，表6.0.1-2列举了一些国家和地区的轴载限值。 现行公路桥涵结构设计用车辆荷载标准模式是根据我国建国以后公路上交通荷载的实际情况，经过相当长时期的分析、研究和修正确定的。经过几十年的修订、完善，其分级逐步完善、科学、合理，基本适应了我国公路桥涵结构发展的需求。 1972年，在修订《标准》时，对原车辆荷载标准进行了一次检查，一方面向用车单位作调查，另一方面对按标准设计的桥梁通过一些重型卡车的能力作了计算比较。调查及计算分析的结果是：公路上最常行驶的车辆，解放牌一级总 山东农业大学 机械与电子工程学院 汽车制造工艺学课程设计 课程名称：汽车制造工艺学设计课题：活塞零件的机械加工工艺规程的编制 指导老师：吕钊钦 专业：车辆工程班级： 3班姓名：高超学号： 20120667 2014年 12月 11日 序言 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 活塞加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 目录 序言 (3) 一. 零件分析 (4) 1.1 零件作用 (4) 1.2零件的工艺分析 (5) 二. 工艺规程设计 (6) 2.1确定毛坯的制造形式 (6) 2.2基面的选择 (7) 2.3制定工艺路线 (10) 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (11) 2.5确定切削用量及基本工时 (13) 三夹具设计 (16) 3.1问题的提出 (16) 3.2定位基准的选择 (17) 3.3定位误差分析 (19) 3.4夹具设计及操作简要说明....................................20 总结 (21) 参考文献…………………………………………………………22 （附）机械加工工艺过程卡片 *1套 机械加工工序卡片 *1套 绪论 我国的汽车行业正在飞速发展，汽车的动力部分也在不断改进，内燃机作为一种可移动的动力源已广泛应用于生产和生活的各个领域。活塞是内燃机的关键零 汽车等效均布荷载的计算 本工程最小板跨为2.4m×2.5m，板厚180mm，汽车最大轮压为100KN （根据《城市桥梁设计荷载标准》第4.1.3条城—A级车辆荷载）,汽车轮压着地面积为0.6m×0.2m（参考《建筑结构荷载规范》规范说明中4.1.1条“对于20~30T的消防车，可按最大轮压为60kN作用在0.6m ×0.2m的局部面积上的条件决定；”），动力系数为1.3，板顶填土S=0.9m。平面简图详见附图一。 计算过程如下： 一、X方向计算 1.填土中扩散角取30°，tan30°=0.5 2.a x=0.6+2×0.5×0.9=1.5m a y=0.2+2×0.5×0.9=1.1m a x/l x=1.5/2.4=0.625 a y/l x=1.1/2.4=0.458 l y/l x=2.5/2.4=1.042 考虑动力系数后q=1.3P/(a x a y)=78.785kN/m2 简支双向板的绝对最大弯矩： Mx max=0.0843×157.57×1.5×1.1=10.96Kn×m My max=0.0962×157.57×1.5×1.1=12.51Kn×m Me max=0.0368×qe×l2 qe=Me max/0.212=59Kn/m2 二、Y方向计算 1.填土中扩散角取30°，tan30°=0.5 2. a×=0.2+2×0.5×0.9=1.1m a y=0.6+2×0.5×0.9=1.5m a×/l×=1.5/2.4=0.458 a y/l×=1.1/2.4=0.625 l y/l×=2.4/2.5=0.96 考虑动力系数后q=1.3P/(a×a y)=78.785kN/m2 简支双向板的绝对最大弯矩： Mx max=0.0962×157.57×1.5×1.1=12.50Kn×m My max=0.0843×157.57×1.5×1.1=10.96Kn×m Me max=0.0368×qe×l2 qe=Me max/0.23=54.37Kn/m2 附图一 目录 目录 ................................................................ I 摘要 .............................................................. I II 第1章、汽车形式的选择 . (1) 1.1汽车质量参数的确定 (1) 1.1.1汽车载客量和装载质量 ................................... 1 1.1.2质量系数ηmo ............................................ 1 1.1.3整车整备质量m o ......................................... 1 1.1.4汽车总质量m a ........................................... 1 1.2汽车轮胎的选择 ............................................... 2 1.3驱动形式的选择 ............................................... 2 1.4轴数的选择 ................................................... 3 1.5货车布置形式 ................................................. 3 第2章.汽车发动机的选择 (4) 2.1发动机最大功率 max e P (4) 2.2选择发动机 ................................................... 4 第3章、汽车主要参数选择 .. (7) 3.1汽车主要尺寸的确定 (7) 3.1.1外廓尺寸 ............................................... 7 3.1.2轴距L .................................................. 7 3.1.3前轮距B 1和后轮距B 2 ..................................... 7 3.1.4前悬L F 和后悬L R ......................................... 8 3.1.5货车车头长度 ........................................... 8 3.1.6货车车箱尺寸 ........................................... 8 3.2轴荷分配及质心位置的计算 ..................................... 8 第4章.传动比的计算和选 .. (13) 4.1驱动桥主减速器传动比0i 的选择 (13) 4.2变速器传动比 g i 的选择 (14) 4.2.1变速器头档传动比 1 g i 的选择 (14) 4.2.2变速器的选择 .......................................... 14 第5章.动力性能计算 (15) 5.1驱动平衡计算 (15) 5.1.1驱动力计算 ............................................ 15 5.1.2行驶阻力计算 .......................................... 15 5.1.3力的平衡方程 .......................................... 17 5.2动力特性计算 (17) 5.2.1动力因数D 的计算 (17) 汽车荷载与轮压 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 注：覆土厚度不为表中数值时，其动力系数可按线性内插法确定 4．各类汽车在其投影面积范围（考虑汽车之间的纵向及横向最小间距均为600mm）内 5．目前结构设计计算中，出于对结构抗震设计的考虑，地下室承受的土压力一般均按静止土压力计算，土压力系数值一般取 四设计建议 1．对于直接承受消防车荷载的结构楼面（屋面）板，当符合荷载规范要求时，可进行简化计算，即直接采用表4.1.1中均布活荷载数值；当不符合时，应计算汽车轮压的局部荷载效应 2）依据城市供热管网结构设计规范CJJ 105-2005的规定，轮压在混凝土结构中的扩散按单边1：1考虑，即相当于取图4.1.1-1中扩散角 =450；轮压在土中的扩散按深度每增加1m，单边扩散宽度增加0.7m 自然状态下的土体内水平向有效应力，可以认为与静止土压力相等，土体侧向变形会改变其水平应力状态，最终的水平应力，随着变形的大小和方向而呈现出主动极限平衡和被动极限平衡两种极限状态事实上，地下室的施工工艺决定了其周围的土只能是回填土，应取用相应的主动土压力系数，而静止土压力一般可用在不允许有位移的支护结构，并不适合用于地下室外墙或挡土墙的设计计算中 现阶段地下室外墙或挡土墙的设计计算，可结合设计现状进行适当的调整，即考虑地震往复作用对接近地表之地下室土压力的增大作用，建议地下室顶部土压力可按静止土压力系数计算，而地下室底部土压力系数可按主动土压力系数计算（见图4.1.1 图4.1.1 汽车转向桥设计说明书 任务书要求： （1）了解汽车转向桥的结构，功能 （2）进行汽车转向桥的受力分析 （3）总体方案设计 （4）画出转向节的零件图 （5）画出转向桥的总装图 一、概述 转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递汽车与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。转向桥通常位于汽车的前部，因此也常称为前桥。 各类汽车的转向桥结构基本相同，主要有前轴（梁）、转向节、主销和轮毂 (1)前轴：由中碳钢锻造，采用抗弯性较好的工字形断面。为了提高抗扭强度，接近两端略呈方形。前轴中部下凹使发动机的位置得以降低，进而降低汽车质心，扩展驾驶员视野，减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。下凹部分的两端制有带通孔的加宽平面，用以安装钢板弹簧。前轴两端向上翘起，各有一个呈拳形的加粗部分，并制有通孔。 (2)主销：即插入前轴的主销孔内。为防止主销在孔内转动，用带有螺纹的楔形销将其固定。 (3)转向节：转向节上的两耳制有销孔，销孔套装在主销伸出的两端头，使转向节连同前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。为了限制前轮最大偏转角，在前轴两端还制有最大转向角限位凸块(或安装限位螺钉)。 转向节的两个销孔，要求有较高的同心度，以保证主销的安装精度和转向灵活。为了减少磨损，在销孔内压入青铜或尼龙衬套。衬套上开有润滑油槽，由安装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活轻便，还在转向节下耳的上方与前轴之间装有推力轴承11；在转向节上耳与前轴之间，装有调整垫片8，用以调整轴向间隙。 左转向节的上耳装有与转向节臂9制成一体的凸缘，在下耳上装有与转向节下臂制成一体的凸缘。两凸缘上均制有一矩形键与左转向节上、下耳处的键槽相配合，转向节即通过矩形键及带有键形套的双头螺栓与转向节上下臂连接。 (4)轮毂：轮毂通过内外两个滚锥轴承套装在转向节轴颈上。轴承的松紧度可以由调整螺母调整，调好后的轮毂应能正、反方向自由转动而无明显的摆动。然后用锁紧垫圈锁紧。在锁紧垫圈外端还装有止推垫圈和锁紧螺母，拧紧后应把止推垫圈弯曲包住锁紧螺母或用开口销锁住，以防自行松动。 轮毂外端装有冲压的金属端盖，防止泥水或尘土浸入。轮毂内侧装有油封(有的油封装在转向节轴颈的根部)，有的还装有挡油盘。一旦油封失效，则外面的挡油盘仍可防止润滑脂进入制动器内。 本文设计的是JY1061A型采用前置后轮驱动的载货汽车转向桥，因此该转向桥为从动桥。从动桥的功用：从动桥也称非驱动桥，又称从动车轴。它通过悬架与车架（或承载式车身）相联，两端安装从动车轮，用以承受和传递车轮与车架之间的力（垂直力、纵向力、横向力）和力矩。并保证转向轮作正确的转向运动 1、设计要求： （1）保证有足够的强度：以保证可靠的承受车轮与车架之间的作用力。 （2）保证有足够的刚度：以使车轮定位参数不变。 （3）保证转向轮有正确的定位角度：以使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。 （4）转向桥的质量应尽可能小：以减少非簧上质量，提高汽车行驶平顺性。 通过对CJ1061A型前桥的设计，可以加深我们的设计思想，即： （1）处理好设计的先进性和生产的可能性之间的关系； （2）协调好产品的继承性和产品的“三化”之间的关系。 2、结构参数选择 JY1061A型汽车总布置整车参数见表1： 消防车等效均布荷载的计算 【摘要】消防车荷载的取值，一直比较混乱，为使消防车荷载有一个较为合理的取 值,笔者对消防车等效荷载进行了常见的几种情况的计算，供设计界同仁参考。 【关键词】消防车等效荷载轮压扩散角动力系数 消防车荷载的取值,就目前来说,一直比较混乱, 有按《建筑结构荷载规范》（下面简称《荷载规范》）要求单向板（板跨度≥2m）取35kN/㎡、双向板（板跨度≥6m）取20kN/㎡的,也有取等效均布荷载为26kN/㎡的, 还有主梁取0.8X20=16kN/㎡次梁为0.95X20=19kN/㎡的,如此等等,各种取法都有。而消防车荷载的取值又属“强条”。《荷载规范》表4.1.1注第3条：“……;当不符合本表的要求的时候,应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则,换算为等效均布荷载。”即消防车荷载的取值大小应按等效均布荷载计算。这些对每一个设计人员来说,都是清楚的。但是在实际工程中,由于等效均布荷载计算过程较为繁琐, 设计周期又短等各种原因,大都未进行等效均布荷载的计算。一般来说,凡取等效均布荷载的,都没有相应的计算资料, 大都采取“估算”的办法。 就目前成都建筑市场而言,基本上都采用大底盘地下室,其上部修建若干栋多、高层建筑，这样必然出现小区内的消防通道置于地下室的顶板上。而地下室的顶板设计，一般采用井字梁楼盖或十字梁楼盖,板跨大都小于6.0mX6.0m,故消防车荷载是不能取20kN/㎡。而应按规范要求进行等效均布荷载计算（单向板或密肋楼盖较少采用,所以此处仅就双向板进行分析）。为使消防车荷载有一个较为合理的取值,笔者对消防车等效均布荷载进行了常见的几种情况的计算，供设计界同仁参考，以飨读者。 1.荷载计算 消防车荷载均沿消防车道布置。小区道路通常不是很宽，一般在5m左右，所以消防车按单列布置（当小区消防通道宽度≥6 m时，应按并列两辆消防车的布置进行等效均布荷载计算。此种情况,不在本文叙述范围）。为求最不利情况,按两车车尾对车尾的排列，两车尾间净距按500㎜计，消防车总重量按《荷载规范》要求,以300 kN计算。消防车荷载前、后桥轮压及车列布置见图1～图3, 轮压面积按200㎜X600㎜计。 车辆载荷对管道作用的计算方法 1 地面车辆载荷对管道的作用，包括地面行驶的各种车辆，其载重等级、规格形式应根据地面运行要求确定。 .2 地面车辆载荷传递到埋地管道顶部的竖向压力标准值，可按下列方法确定： 2.1 单个轮压传递到管道顶部的竖向压力标准值可按下式计算(图 C.0.2-1)： （2.1-1） 式中q vk—轮压传递到管顶处的竖向压力标准值(kN/m)； Q vi，k—车辆的i个车轮承担的单个轮压标准值(kN)； a i—i个车轮的着地分布长度(m)； b i—i个车轮的着地分布宽度(m)； H—自车行地面自管顶的深度(m)； μd—动力系数，可按表(C.0.2)采用。 图C.0.2-1 单个轮压的传递分布图 (a) 顺轮胎着地宽度的分布；(b)顺轮胎着地长度的分布 图C.0.2-2 两个以上单排轮压综合影响的传递分布图 (a)顺轮胎着地宽度的分布；(b)顺轮胎着地长度的分布 2.2 两个以上单排轮压综合影响传递到管道顶部的竖向压力标准值，可按下式计算(图C.0.2-2)： （2.2-1） 式中：n—车轮的总数量； d bj—沿车轮着地分布宽度方向，相邻两个车轮间的净距(m)。 表C.0.2 动力系数μd 0.250.300.400.500.600.70地面在管 顶(m) 动力系数 1.30 1.25 1.20 1.15 1.05 1.00 μd 2.3 多排轮压综合影响传递到管道顶部的竖向压力标准值，可按下式计算： (2.3-2) 式中m a—沿车轮着地分布宽度方向的车轮排数； m b—沿车轮着地分布长度方向的车轮排数； d aj—沿车轮着地分布长度方向，相邻两个车轮间的净距(m)； 3 当刚性管为整体式结构时，地面车辆荷载的影响应考虑结构的整体作 ： 用，此时作用在管道上的竖向压力标准值可按下式计算(图C.0.3) 西安交通大学 汽车设计课程设计说明书 载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计 姓名： 班级： 学号： 专业名称： 指导老师： 日期：2104/12/1 题目： 设计一辆用于长途运输固体物料，载重质量20t 的重型货运汽车。 整车尺寸：11980mm×2465mm×3530mm 轴数：4；驱动型式：8×4；轴距：1950mm+4550mm+1350mm 额定载质量：20000kg 整备质量：11000kg 公路最高行驶速度：90km/h 最大爬坡度：大于30% 设计任务： 1) 查阅相关资料，根据题目特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、 驱动桥、车轮匹配和选型； 2) 进行汽车动力性、经济性估算，实现整车的优化匹配； 3) 绘制车辆总体布置说明图； 4) 编写设计说明书。 本说明书将从整车主要目标参数的初步确定、传动系各总成的选型、整车性能计算、发动机与传动系部件的确定四部分来介绍本课程设计的设计过程。 1.整车主要目标参数的初步确定 1.1发动机的选择 1.1.1发动机的最大功率及转速的确定 汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h ，那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和，即: )76140 3600(13max max max a D a a T e u A C u f g m P ?+??≥ η （1-1） 式中 max e P ——发动机最大功率，kW ； T η——传动系效率（包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率），参考传动部件传动效 率计算得：95%95%98%96%84.9%T η=???=，各传动部件的传动效率见表1-1； 表1-1传动系统各部件的传动效率 部 件 名 称 传动效率（%） 4-6档变速器 95 辅助变速器（副变速器或分动器） 95 单级减速主减速器 96 传动轴万向节 98 a m ——汽车总质量，a m =31 000kg （整备质量11 000kg,载重20 000kg ）； g ——重力加速度，g =9.81m ／s 2 ； f ——滚动阻力系数,由试验测得，在车速不大于100km/h 的情况下可认为是常数。轮胎结构、 充气压力对滚动阻力系数有较大影响，良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取0.012f =。 表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数 轮胎种类 滚动阻力系数 中重型载货车用子午线轮胎 0.007-0.008 中重型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轻型载货车用子午线轮胎 0.008-0.009 轻型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轿车用子午线轮胎 0.012-0.017 轿车用斜交轮胎 0.015-0.025 D C ——空气阻力系数，取D C =0.9；一般中重型货车可取0.8~1.0；轻型货车或大客车0.6~0.8； 关于桥梁荷载与限载的说明 我国公路、城市桥梁设计用标准车辆荷载的基本演变 目前运行的桥梁大多数采用三套设计规范设计建造：《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）、《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）（2008年建设部废除）、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）。对于89年以前的，其荷载规定类似公路89规范。 1、对于按照《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）及以前规范设计的桥梁，均为车队荷载，所以可按照车队中最重的车辆进行限载，如汽车-10级，应限载15T；汽车-15级，应限载20T；汽车-20级，应限载30T；汽车-超20级，应限载55T。 2、对于按照《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）设计的桥梁，由于其分车道荷载和车辆荷载，车道荷载为均载加集中荷载，是整桥计算荷载，车辆荷载为标准车荷载，是构件及局部计算荷载，城A为70T，城B为30T。由此，可以进行限载，城A限载70T，城B限载30T。 3、对于按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）设计的桥梁，荷载总分公路一级和公路二级，并再分车道荷载和车辆荷载，车道荷载为均布荷载+集中荷载，是整桥计算荷载，车辆荷载为标准车荷载，是构件及局部计算荷载，公路一级和公路二级标准车均为55T。由此，不论公路一级还是公路二级，均可限载55T。 综上所述，汽车-10级，应限载15T；汽车-15级，应限载20T；汽车-20级，应限载30T；汽车-超20级，应限载55T。车辆荷载标准汽-20、城B级与公路二级产生的荷载效应相当，应限载30T；汽-超20、城A与公路一级产生的荷载效应相当，应限载55T。 基坑支护设计汽车等效均布荷载计算方法 题，该如何施加，施加多少，现行《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120-2012）中并有说明，导致实际基坑支护设计时，汽车超载施加无指导性方法可循。现笔者仅对自己实际工作中的一些想法，提出自己认为切实可行的做法。 基坑开挖过程中需要土方外运，土方外运一般采用前四后八自卸车外运，所前四后八自卸车就是说前面是双桥4个轮,，后面是双桥8个轮子。汽车荷载属于动力荷载，当汽车荷载距离基坑坡顶线超过一定距离时，岩土对汽车荷载起缓冲和扩散作用，当汽车荷载距离超过1.0m时，轮压荷载的动力影响已不明显，可取动力系数为1.0。 前四后八荷载主要在后面双桥上，后面双桥轴距1.4m，轮距1.8m，后轮双桥总轴重600kN，前四后八后桥平面尺寸见下图： 假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线 1.0m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角取30°。 后轮双桥轮压的扩散面积为（2.4+2) ×（1.6+2）=15.84m2。 则汽车等效分布荷载P=600kN/15.84 m2=37.88 kPa。 计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角取45°，则d=1.0m。 假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线 2.0m，计算汽车等效分布荷载作用大 小时，车轮扩散压力扩散角取30°。 后轮双桥的轮压的扩散面积为（2.4+4)×（1.6+4）=35.84m2。 则汽车等效分布荷载P=600kN/35.84 m2=16.74kPa。 计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角取45°，则d=2.0m。 假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线 3.0m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角取30°。 后轮双桥的轮压的扩散面积为（2.4+6)×（1.6+6）=63.84m2。 则汽车等效分布荷载P=600kN/63.84 m2=9.40kPa。 计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角取45°，则d=3.0m。 现就汽车等效分布荷载大小及作用深度的车轮压力扩散角取值不同做出说明：计算等效分布荷载大小时，现行《建筑地基处理技术规范》（JGJ79--2012）压力扩散角取30°；计算等效分布荷载作用深度时，现行《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-2012）土压力扩散角取45°；两者取值不同主要是从安全角度考虑，计算等效分布荷载大小时，取30°对工程安全有利，计算等效分布荷载作用深度时，取45°对工程安全有利，这也是两本规范土压力扩散角取值不同的原因所在。 通过计算标明基坑边缘车辆超载，距基坑边线距离为1.0~3.0m时，汽车等效局部荷载为35.84~9.40kPa，等效分布深度为1.0~3.0m。 通过以上计算，现对坡顶汽车荷载等效分布荷载及作用深度表作简化，提供如下表格供设计人员设计时使用。 3.2轿车计算实例 3.2.1 根据汽车载荷计算准则对轿车进行计算 b 重量及重心 额定载荷下，重量及重心位置见表3-4。 c 重心高度 从表3-1得出车轮到重心的高度。重心到地面的高度如下式： 535.02tro tfo c a b D h h a b δδ+=+ -=- 式中 h c ------车轮中心到重心的高度247mm 。 D------轮胎直径 607mm tro δ------后轮胎初始变形 15.6mm tfo δ-------前轮胎初始变形16.6mm a--------重心到前轮的距离 1134 b--------重心到后轮的距离 1256 d 弹簧系的刚度 d1 弹簧刚度 sf k 单侧前轮弹簧刚度 1.46kg/mm sr k 单侧前后轮弹簧刚度 1.47kg/mm d2 轮胎刚度 tf k 单侧前轮胎刚度 19.55 kg/mm tr k 单侧前轮胎刚度 19.55 kg/mm d3 总刚度（k ） 11 1 []s s t t k n k n k -=+ 式中 n s -------弹簧数 k s -------弹簧刚度（单侧） n t -------轮胎数 k t -------轮胎刚度（单侧） 计算结果如下表3-5 弹簧系刚度 d4 弹簧系的初始变形（0δ） 0000()()s t s s s t t W n k R n k δδδ=+=+ 式中 0s δ -------弹簧初始变形 0t δ-------轮胎初始变形 0W ---------弹簧上重量 s R -------加在轮胎上的力 计算结果如表3-6 弹簧系的初始变形 a A 对称上下载荷 a1 A1 同时升起载荷倍数n 可由下式求得 2 2.72 2.7480 1 1.335100012351135n +=+ ?=+ 这种情况下的n 比载荷计算准则所选定的2.0小，但考虑到安全性，在下面的计算中去n=2.0计算结果如表3-7。汽车总体设计说明书
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