一种用于半挂车的混合结构车架的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于半挂车的混合结构车架，属于半挂车生产技术领域。


背景技术：

2.在货运类车辆（含半挂车及全挂车）的车架设计中，通常是“梯形车架”（见图1）；由左右分开的两根纵梁和若干根横梁组成；梯形车架的特点是：在纵向上设计截面较高大的“工”字形或槽型截面的两根纵梁和两根边梁以承担垂直载荷（抗弯），在横向上（纵梁、边梁之间）设计截面较小的横梁，以连接纵梁和横梁，并承担横向载荷（抗扭）；纵梁、边梁、横梁组成横截面为梯形或矩形的车架。目前集装箱专用半挂骨架车、半挂车箱体的底盘、厢式半挂车的底盘以及绝大多数的罐式车的底盘均采用“梯形车架”作为承载负重、承托支撑的主体和行走主体。
3.由于梯形车架采用纵梁抗弯、横梁抗扭的设计思路；所以，由理论力学和材料力学可知：纵梁、横梁的承载能力与其截面系数成正比；欲提高其承载（弯矩、扭矩）的能力，均需增大其截面系数。而截面系数本身又与纵梁、横梁本身的高度尺寸的立方成正比；所以，提升纵梁、横梁的高度尺寸就成了提升纵梁、横梁承载能力的最简单、有效的手段。
4.目前牵引车鞍座结合面的高度由主机厂的技术水平，限定在了一个较高的范围内，基本都在1.3米～1.35米，作为承载负重、承托支撑的主体和行走主体的梯形车架在牵引销部位的尺寸由于承载所必需的强度和刚度需求，一般都做到230毫米～260毫米的高度，这样就直接抬高了车架承载面的高度。这时梯形车架在牵引销部位的上平面距离法规的上限4米之间可用的高度尺寸就十分有限了。
5.这样设计制造的底盘车架虽然承载能力有较大的提升，但其缺点在于：
6.承载平面高造成其在运输过程中，在法规、国标限定的高度（4米）下，运载货物的有效高度减小、有效承载容积减小；且整车重心提高，行驶稳定性较差。
7.所造成的后果是：
8.在国际标准集装箱运输上，集装箱专用半挂骨架车承运空载的集装箱时，总高超限。国际海运40英尺标准集装箱的高度是2.591米（8.5英尺），而国际海运40英尺超高集装箱的高度是2.896米（9.5英尺）；即使使用牵引鞍座接合面高度最低（1.30米高）的牵引车匹配牵引销处车架高度为最低的230毫米的骨架车来运输国际海运40英尺标准集装箱的标准箱（2.591米高）的话，其运行总高度也超过了国家规定的4米，达到了4.121米。而使用牵引鞍座接合面高度最低（1.3米高）的牵引车匹配牵引销处车架高度为最低的230毫米的骨架车来运输国际海运40英尺超高集装箱（2.896米高）的话，其运行总高度更是达到了4.426米，更是严重超过了国家法规限定的4米，导致道路上运行的国际海运集装箱列车百分之百超限。高度超限，造成整车重心偏高，行驶稳定性变差，给道路交通造成极大的安全隐患。
9.在运输不可拆借的大型半挂车箱体上，会造成半挂车箱体在牵引销部位高度尺寸不得不缩减，以牺牲牵引销正上方的箱体的高度尺寸而减小有效容积为代价，来满足法规的高度4米限值。
10.同样的，在厢式半挂车方面，厢式半挂车在牵引销部位高度尺寸不得不缩减，以牺牲牵引销正上方的整体的高度尺寸而减小有效容积为代价，来满足法规的高度4米限值。
11.而被国家大力推广和倡导、物流行业也广泛使用的半挂车箱体、厢式半挂车，由于前述原因而不得不牺牲应有的容积，直接造成货主及车辆拥有者的利润损失，严重损害了货主和车主的切身利益，更造成了社会资源的极大浪费。
12.针对上述现实情况，国家近期更新了相应的国家标准（详见gb/t35782
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2017道路甩挂运输车辆技术条件第5.2.1）；对于牵引车而言，首先，明确要求：半挂牵引车与半挂车脱开状态下，牵引座接合面高度h（见图2）应为1290mm～1320mm；拖挂高集装箱运输的半挂牵引车牵引座接合面高度h（见图2）应为1080mm～1110mm。
13.在gb/t1589
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2016汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值的第4.1.3.3条中也详细规定了运送标准集装箱的半挂牵引车鞍座空载时的高度限值：运送标准集装箱的半挂牵引车鞍座空载时高度（牵引主销中心位置的高度）应满足以下要求：
14.运送高度为2591mm标准集装箱的半挂牵引车，不应超过1320mm；
15.运送高度为28961mm标准集装箱的半挂牵引车，不应超过1110mm。
16.同时，对于半挂车，标准gb/t35782
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2017道路甩挂运输车辆技术条件的第6.2.3，标准更加明确要求相应匹配的半挂车的相应尺寸限值：“半挂车空载状态下，牵引销座板离地高度应为1230mm～1250mm，高集装箱运输半挂车宜为1020mm～1040mm”，由车辆运行状态（牵引车与半挂车挂接状态）时，在高度上形成的闭环尺寸链（见图3），其尺寸链的数学表达式为：总高度4米≥h1牵引车的牵引座接合面高度（也是半挂车的牵引销座板离地高度） a（底盘车架在牵引销板处的车架总高度） b（上装箱体或罐体等的高度）。
17.在总高度限定后，h1也仅仅比标准规定的h数值小一个牵引车弹性元件（板簧或气囊以及轮胎）的压缩量而已（一般都是在60mm～120mm，视正上方载荷大小而变化）；真正产生实际经济效益的尺寸是b（上装箱体或罐体等的高度）值；为增加有经济效益的高度尺寸b，对于高度尺寸敏感的专业运输集装箱的车型，（相应的国际标准：普通标准40英尺集装箱高度为2591mm；40英尺超高集装箱的高度为2896mm）在车辆国家公告管理规定中，又补充了强制性的规定了a（底盘车架在牵引销板处的车架总高度）的最大限值：“对于运输40英尺及大于40英尺集装箱的集装箱运输半挂车，如其车架上平面是在一个完整水平面内，则其牵引销处的车架总高度不应超过90mm”。
18.对于常规的梯形车架而言，利用现有的设计思路和当下的成熟的梯形车架技术方案，要想达到这样的牵引销处的车架总高度限值，又能够实现应有的承载和运输功能几乎是不可能的。在当下的技术条件下，无论是政府管理部门还是物流行业的从业者，都迫切急需挂车技术能够在挂车车架的牵引部的结构降低高度方面有所突破，以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

19.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于半挂车的混合结构车架。
20.为了实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于半挂车的混合结构车架，由牵引销处板梁车架、梯形车架、贯通式横梁构成，所述牵引销处板梁车架采用
双腹板结构，位于牵引销处板梁车架处的两根纵梁以覆盖其上的牵引板为其下翼板，在两根纵梁的前端设置前横梁，在两根纵梁中间，布置若干槽型加强件，在纵梁上翼板之间布置牵引销上盖板，纵梁上翼板或牵引销上盖板与牵引板之间的高度小于90毫米；在梯形车架的前部靠近牵引销处板梁车架连接处，贯通式横梁横向贯穿梯形车架两根纵梁的腹板，贯通式横梁的长度小于或等于整车最大外宽；在牵引销处板梁车架尾部的下面，牵引板尾部开口形成的两块尾翼板从下部覆盖在梯形车架两侧纵梁的下翼板下平面上；牵引销处板梁车架尾部的上面，牵引销上盖板通过延伸与贯通式横梁固结在一起；所述纵梁在牵引销处板梁车架部分的上翼板较梯形车架部分的上翼板宽。
21.进一步的，所述贯通式横梁为槽钢、工字钢、c型钢、圆钢、圆管、矩形管、方管的一种或几种组合而成；贯通式横梁两端分别与所在侧腹板之间设置若干加强筋或连接块。
22.进一步的，所述牵引销处板梁车架处，在两根纵梁之间设置两根与纵梁平行的前纵加强件，两根与纵梁平行的后纵加强件，一根与两根纵梁垂直并连接前纵加强件和后纵加强件的牵引销横加强件，一根与两根纵梁垂直并连接后纵加强件的板梁尾部横梁；牵引销上盖板的下平面盖在前纵加强件、牵引销横加强件、后纵加强件、板梁尾部横梁上，以塞焊固接在一起形成完整的板梁结构。
23.更进一步的，所述前纵加强件、牵引销横加强件、后纵加强件、板梁尾部横梁均为钢板折弯件；所述牵引板、牵引销上盖板为钢板切割而成，前纵加强件位于两纵梁之间并对称的位于牵引销两侧，前纵加强件与牵引板之间为连续焊接，与组合前横梁之间为连续焊接；所述后纵加强件位于两纵梁之间并对称的位于牵引销两侧，后纵加强件与牵引板之间为连续焊接，后纵加强件与牵引销横加强件之间为连续焊接，后纵加强件与板梁尾部横梁之间为连续焊接，板梁尾部横梁与牵引板之间为连续焊接。
24.更进一步的，所述牵引销横加强件位于牵引销正上方。
25.进一步的，所述牵引销上盖板的上平面与两根纵梁的上翼板上平面平齐，左右两侧与两根纵梁的上翼板内侧面相连，上翼板或牵引销上盖板与牵引板之间的高度相等，为88毫米。
26.进一步的，所述梯形车架包括两根纵梁和安装在两根纵梁之间的若干横梁，每根所述纵梁包括纵梁上翼板、两块纵梁加强腹板、纵梁腹板、纵梁下翼板；两块纵梁加强腹板平行设置，并垂直安装在纵梁上翼板的下平面上；纵梁腹板连接在纵梁上翼板和纵梁下翼板之间，纵梁下翼板两端各设置一个向纵梁上翼板的倾斜下翼板，使纵梁下翼板构成梯形。
27.进一步的，所述牵引销处板梁车架的高度h=88mm，上翼板或牵引销上盖板的厚度t1=16mm，牵引板的厚度t2=16mm，前纵加强件或后纵加强件的厚度t3=10mm，上翼板与牵引板之间的高度h1与牵引销上盖板与牵引板之间高度h2相等，此时牵引销处板梁车架的宽度b为小于等于车辆宽度2550mm内任意值。
28.进一步的，所述用于半挂车的混合结构车架，其中半挂车指：集装箱骨架式半挂车、半挂车箱体的半挂车、厢式半挂车或半挂车。
29.进一步的，所述用于半挂车的混合结构车架的制作方法，步骤如下：
30.首先，在工装上，将制作好的牵引板与牵引销总成按照工艺要求焊合，完成车架中牵引部板梁车架的牵引板牵引销总成的装配；
31.第二、在工装上，按照设计要求制作好的组合前横梁，将制作好的前横梁、前道工
序制作好的牵引板牵引销总成，以及前纵加强件、牵引销上横加强件、后纵加强件、板梁尾部横梁按照设计要求组装焊合，完成牵引销处板梁主体的制作；
32.第三、在工装上，将制作好的纵梁上翼板、纵梁下翼板、纵梁腹板、纵梁加强腹板按照设计要求组装、焊接，完成纵梁的制作；
33.第四、在工装上，将制作好的两根纵梁与若干根横梁按照设计要求组装并焊接在一起，完成梯形车架的制作；
34.第五、在工装上，将已经制作完成的牵引销处板梁主体与制作完成的梯形车架按照设计尺寸及工艺要求组装焊合在一起，完成车架主体结构的制作；
35.第六、在工装上，将已经制作完成的牵引销上盖板按照设计要求，焊接固定到已经制作完成的车架主体结构上，完成车架的制作。
36.本实用新型的有益技术效果是：
37.1、以牵引销处板梁结构总高88毫米板梁车架为骨架的半挂车运输集装箱，降低了列车的重心高度至少100mm，可大大降低列车运行的总高，提高了行驶稳定性和安全性；
38.2、在运输不可拆借的大型半挂车箱体上，半挂车箱体的高度尺寸整体可在现有基础之上（同一牵引车的情况下）增加至少100毫米；以国家标准gb/t1589
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2016，宽度不超过2.55米，长度不超过13.75米，至少可增加3.32立方米的内部容积；对于厢式半挂车，厢式半挂车的国家标准gb/t1589
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2016同样也至少可以增加3.32立方米的内部容积，大大增加了有效容积，提高了运输效益。
39.3、匹配符合国标规定的牵引鞍座接合面高度为1.32米高的牵引车来运输国际海运40英尺标准集装箱（高2.591米），其运行总高度仅为3.999米，此时尚未计入悬挂、轮胎等弹性元件的压缩量，就已经符合小于4米的要求，实现了运输国际海运40英尺标准集装箱不超高。
附图说明
40.下面结合附图对本实用新型进一步说明。
41.图1为现有技术中的车架结构示意图；
42.图2为现有技术中的车高尺寸结构示意图；
43.图3为现有技术中的高度尺寸链示意图；
44.图4为本实用新型的结构俯视示意图；
45.图5为本实用新型的结构主视示意图；
46.图6为本实用新型图5的a
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a剖视示意图；
47.图7为本实用新型纵梁总成的结构示意图；
48.图8为本实用新型纵梁总成的a
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a剖视结构示意图；
49.图9为本实用新型纵梁总成的b
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b剖视结构示意图；
50.图10为本实用新型的牵引板与牵引销结构示意图；
51.图11为本实用新型的牵引销处板梁车架局部结构示意图；
52.图12为本实用新型贯通式横梁连接部分结构示意图。
53.图中：1、牵引销处板梁车架，110、前横梁，111、牵引板，112、牵引销上盖板，113、前纵加强件，114、牵引销横加强件，115、后纵加强件，116、板梁尾部横梁，120、牵引销总成，2、
贯通式横梁，210、纵梁，211、纵梁上翼板，212、纵梁加强腹板，213、纵梁腹板，214、纵梁下翼板，3、梯形车架。
具体实施方式
54.如图4、5所示，一种用于半挂车的混合结构车架，由牵引销处板梁车架1、梯形车架3、贯通式横梁2构成，所述牵引销处板梁车架1采用双腹板结构，位于牵引销处板梁车架1处的两根纵梁210以覆盖其上的牵引板111为其下翼板，位于牵引销处板梁车架1处的两根纵梁210的前端设置前横梁110，在两根纵梁中间，布置若干槽型加强件，在纵梁上翼板211之间布置牵引销上盖板112，纵梁上翼板211或牵引销上盖板112与牵引板111之间的高度小于90毫米；在梯形车架3的前部靠近牵引销处板梁车架1连接处，贯通式横梁2横向贯穿梯形车架3两根纵梁210的腹板213，贯通式横梁2的长度小于或等于整车最大外宽；在牵引销处板梁车架1尾部的下面，牵引板111尾部开口形成的两块尾翼板从下部覆盖在梯形车架3两侧纵梁210的下翼板214下平面上；牵引销处板梁车架1尾部的上面，牵引销上盖板112通过延伸与贯通式横梁2固结在一起。从而实现了车架前部板梁结构与后部梯形结构三维方向牢固有机的连接，构成完整的半挂车总成；所述纵梁210在牵引销处板梁车架1部分的上翼板较梯形车架3部分的上翼板宽。
55.所述用于半挂车的混合结构车架，其中半挂车指：集装箱骨架式半挂车、半挂车箱体的半挂车、厢式半挂车或半挂车。
56.如图12所示，所述贯通式横梁2为槽钢、工字钢、c型钢、圆钢、圆管、矩形管、方管的一种或几种组合而成；贯通式横梁2两端分别与所在侧腹板213之间设置若干加强筋或连接块。
57.如图4、10、11所示，牵引销处板梁车架1处，在两根纵梁210之间设置两根与纵梁平行的前纵加强件113，两根与纵梁平行的后纵加强件115，一根与两根纵梁垂直并连接前纵加强件113和后纵加强件115的牵引销横加强件114，一根与两根纵梁垂直并连接后纵加强件115的板梁尾部横梁116；牵引销上盖板112的下平面盖在前纵加强件113、牵引销横加强件114、后纵加强件115、板梁尾部横梁116上，以塞焊固接在一起形成完整的板梁结构。
58.所述前纵加强件113、牵引销横加强件114、后纵加强件115、板梁尾部横梁116均为钢板折弯件；牵引板111、牵引销上盖板112为钢板切割而成，前纵加强件113位于两纵梁之间并对称的位于牵引销两侧，前纵加强件113与牵引板111之间为连续焊接，与组合前横梁110之间为连续焊接；后纵加强件115位于两纵梁之间并对称的位于牵引销两侧，后纵加强件115与牵引板111之间为连续焊接，后纵加强件115与牵引销横加强件114之间为连续焊接，后纵加强件115与板梁尾部横梁116之间为连续焊接，板梁尾部横梁116与牵引板111之间为连续焊接。
59.所述牵引销横加强件114位于牵引销120正上方。
60.所述牵引销上盖板112的上平面与两根纵梁210的上翼板211上平面平齐，左右两侧与两根纵梁210的上翼板211内侧面相连，上翼板211或牵引销上盖板112与牵引板111之间的高度相等，为88毫米。
61.如图7、8、9所示，所述梯形车架3包括两根纵梁210和安装在两根纵梁之间的若干横梁，每根所述纵梁210包括纵梁上翼板211、两块纵梁加强腹板212、纵梁腹板213、纵梁下
翼板214；两块纵梁加强腹板212平行设置，并垂直安装在纵梁上翼板212的下平面上；纵梁腹板213连接在纵梁上翼板211和纵梁下翼板214之间，纵梁下翼板214两端各设置一个向纵梁上翼板的倾斜下翼板，使纵梁下翼板构成梯形。
62.如图6所示，所述牵引销处板梁车架的高度h=88mm，上翼板或牵引销上盖板的厚度t1=16mm，牵引板的厚度t2=16mm，前纵加强件或后纵加强件的厚度t3=10mm，上翼板与牵引板之间的高度h1与牵引销上盖板与牵引板之间高度h2相等，此时牵引销处板梁车架的宽度b为小于等于车辆宽度2550mm内任意值。
63.本实用新型的目的是研制一种用于集装箱运输骨架车、半挂车箱体底盘以及厢式半挂车的底盘，其牵引销板处的车架总高度为88mm的牵引部板梁结构加后部为梯形结构的半挂车的底盘。如图4、图5所示。牵引部（牵引销处）板梁结构车架总高88毫米车架底盘，在宏观结构上，与传统的梯形车架（如图1）相仿；然而，我们首先在牵引销处的车架板梁结构做了减薄设计并相应的提升了抗弯、抗剪能力（如图4、图5、图6所示），在两侧纵梁部分采用了双腹板结构，且上翼板采取了加宽的方式，纵梁210在牵引销处板梁车架1部分的上翼板较梯形车架3部分的上翼板宽，省略了下翼板（如图4、8所示）；纵梁210直接共用了牵引板111为其下翼板。在两个纵梁210中间，在牵引板111之上又纵向布置两个槽型折弯件后纵加强件115，在纵梁上翼板之间，又布置了牵引销上盖板112，该牵引销上盖板112的上平面与两根纵梁210的上翼板上平面平齐，左右两侧与两根纵梁210的上翼板内侧面相连；该牵引销上盖板112的下平面盖在板梁上前纵加强件113、牵引销横加强件114、后纵加强件115以及板梁尾部横梁116的上面；并与板梁上前纵加强件113、牵引销横加强件114、后纵加强件115以及板梁尾部横梁116以塞焊的形式固接在一起形成完整的整体的板梁结构。无论是两侧的纵梁210还是中间的槽型折弯件，其与牵引板111、牵引销上盖板112焊合后的含牵引板111、牵引销上盖板112在内的总高度共计为88毫米。这样，在保障正常承载的前提下，牵引销部分的板梁结构车架总高度为88毫米；符合国标小于90毫米的规定。在梯形车架的中前部，贯通式横梁3横向贯穿于梯形车架的左右纵梁的腹板213，贯通式横梁3靠近牵引销一侧的前端两侧分别固接有四个腹板加强板212。从而实现了前部板梁结构与后部梯形结构车架实现三维方向的牢固有机的连接，从而构成完整的半挂车总成。
64.纵梁加强腹板为钢板或钢带切割而成；牵引板111与纵梁下翼板214的重叠部分可以塞焊、连续焊的一种，也可以是塞焊加连续焊接的连接方式；牵引板上盖板112与贯通横梁3之间是连续焊接；纵梁上翼板211与纵梁加强腹板212之间为连续焊接；纵梁上翼板211与牵引销上盖板112之间为连续焊接；纵梁加强腹板212与牵引板111之间为连续焊接；板梁上前纵加强件113与牵引销上横加强件114之间为连续焊接；牵引销上横加强件114与牵引板111之间为连续焊接；牵引销上横加强件114的立边与两侧纵梁的纵梁腹板加强板212焊接在一起；牵引销上横加强件114的横边与两侧纵梁的纵梁上翼板211焊接在一起；牵引销上盖板112与板梁上前纵加强件113之间为间断的圆环形塞焊；牵引销上盖板112与牵引销上横加强件114之间为间断的圆环形塞焊；牵引销上盖板112与板梁上后纵加强件115之间为间断的圆环形塞焊；牵引销上盖板112与板梁尾部横梁116之间为间断的圆环形塞焊。
65.加工方法如下：
66.首先，在工装上，将制作好的牵引板111与外购的牵引销总成120，按照工艺要求焊合，完成混合车架中牵引部板梁车架的牵引板牵引销焊合总成的装配制作；
67.第二、在工装上，将按照设计要求制作好的组合前横梁110、前道工序已经制作好的牵引板111与牵引销固定帽焊合总成、前纵加强件113、牵引销上横加强件114、后纵加强件115、板梁尾部横梁116按照设计要求组装焊合，完成牵引销处板梁车架1主要本体的制作；
68.第三、在工装上，将制作好的纵梁上翼板211、纵梁下翼板214、纵梁腹板213、纵梁加强腹板212按照设计要求组装、焊接，完成纵梁210的制作；
69.第四、在工装上，将制作好的两根纵梁210与若干根横梁按照设计要求组装并焊接在一起，完成梯形车架3的制作；
70.第五、在工装上，将已经制作完成的牵引销处板梁车架1的主要本体结构与制作完成的梯形车架3按照设计尺寸及工艺要求组装焊合在一起，完成车架主体结构的制作；
71.第六、在工装上，将已经制作完成的牵引销上盖板112按照设计要求，焊接固定到已经制作完成的车架主体结构上，完成车架的制作。
72.由汽车构造可知：车辆的承载主体是底盘车架；车辆所受到的一切外载荷均由底盘车架抵抗、消化和承担。底盘车架抵抗消化承担其上弯矩、扭矩及剪切应力的能力，就是底盘车架承载能力的标志，也就是车辆承载能力的标志。
73.由理论力学和材料力学可知：车辆在承担外载荷运行时，其所有外界输入的载荷（货物质量、悬挂传来的地面支反力、轮胎制动力及路面不平所形成的颠簸冲击及左右不平衡力矩等），均转换为车辆的承载主体
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底盘车架的弯矩和扭矩以及剪切应力。
74.在同样的外载荷和运行工况以及制造底盘车架的材质的情况下，对于底盘车架而言，抗弯、抗扭、抗剪切的能力的大小，就是底盘车架承载能力大小及其先进与否的指标。
75.1、由材料力学可知：除却材质的因素，底盘车架的某个位置的抗弯能力与该位置的横截面的抗弯截面系数成正比；也就是说，底盘车架的某个位置的横截面的抗弯截面系数越大，其底盘车架在此截面位置的抗弯曲的能力越强。而横截面的抗弯截面系数仅与该截面的形状与尺寸有关；有材料力学可知：任意位置的截面的抗弯截面系数与该横截面的宽度尺寸成正比，与该截面的高度方向的最远点至该截面的中性轴的距离尺寸的立方成正比；与该截面的宽度尺寸的一次方成正比。正因为有此关系，所以，通常的设计中，都会采用加高横截面尺寸的方法来提高设计底盘车架的抗弯能力；高度尺寸的立方关系虽然简单高效，但后果是造成承载面过高。而在限定横截面高度尺寸的情况下，通过加宽该横截面的宽度尺寸，也能提高底盘车架在该位置上的抗弯能力；只是需要依据的是一次方的关系而已。也就是说，通过压缩横截面的高度尺寸，拉伸横截面的宽度尺寸，使得横截面的形状变得扁、平的方法，即做成板型梁的结构。只要宽度方向的尺寸足够的话是能够保持横截面的抗弯截面系数不变甚至提升的；进而提升底盘车架的抗弯能力的。论证如下：
76.在现有法规、国标的限定下，半挂车的满载总质量（自重 载重）不允许超过40吨（gb/t1589
‑
2017表4汽车、挂车及汽车列车最大允许总质量限值）；设定自重的最低值为4吨，载质量最大值为36吨；由理论力学可知：极限工况下，半挂车牵引销处的垂直载荷不会超过16吨，将动载荷系数取到1.5时，牵引销处的垂直载荷是24吨；其上作用的弯矩最大值为垂直载荷与前悬的乘积，即为24000x9.8牛顿*1.593米（依据gb1589
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2016中第4.1.3.1要求半挂车前回转半径不应大于2040mm，及表2其他汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸的最大限值中的宽度2550mm，推导出前悬最大值为1592.4mm）按照目前市场上常规制作底盘车架的
高强度钢材料q690m（≤16mm厚度时屈服极限=690mpa；摘自gb1591
‑
2018低合金高强度结构钢），同时遵照gb/t1589
‑
2016表2（其他汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸的最大限值）中规定的尺寸（外廓宽度不大于2550mm）来设计制作底盘车架时：
77.由材料力学可知，在车辆纵向（前进方向）的受力平面内，车架整体可简化为带悬臂的简支梁。支点分别对应着牵引销和悬挂支点。对于抗弯能力而言：依据前述的理论力学分析和材料力学计算可以得出：此时牵引销处的板梁车架横截面的抗弯截面系数满足整车整备质量40吨时，其最小的抗弯截面系数为：
78.1）：不小于791 cm
³‑‑‑‑
板厚≤16mm时（屈服极限=690mpa，许用应力取0.7倍的屈服极限）。当选取通用高强度钢q690m时，结合图4、图6所示，在高度限定在88mm条件下，在目前的法规条件下，b的数值可以在小于等于车辆宽度最大限制2550mm范围内任意取值。
79.2）：当b=900mm；h=88mm ；t1=16mm；t2=16mm；t3=10mm时，h1=h2=56mm；根据材料力学计算可知：其牵引销处的板梁车架横截面抗弯截面系数就已经到达到了882 cm
³
；是极限条件下的最小抗弯截面系数791 cm
³
的1.15倍。
80.3）：当b=1200mm；h=88mm ；t1=16mm；t2=16mm；t3=10mm时，h1=h2=56mm；根据材料力学计算可知：其牵引销处的板梁车架横截面抗弯截面系数就已经到达到了1169 cm
³
；是极限条件下的最小抗弯截面系数791 cm
³
的1.47倍。
81.从上述计算结果可以看出：在满足整车整备质量40吨的情况下，通过调整板梁的宽度尺寸是可以轻松达到牵引销处板梁车架总高度88mm时的承载要求的抗弯能力的。
82.2、对于抗扭能力而言，由材料力学可知，底盘车架的某个位置的抗扭能力，与该截面的抗扭截面系数成正比；而横截面的抗扭截面系数也是仅与该截面尺寸有关的量。其抗扭截面系数与其回转直径的立方成正比。针对底盘车架而言，外载荷沿纵向是弯矩，横向是扭矩；其抗扭能力体现在其抵抗沿车架纵向中心（线或平面）的扭曲应力的能力。也就是说，底盘车架尺寸越宽，其抵抗扭转力矩的能力越强。故此，降低底盘车架某个位置的高度尺寸而维持甚至加大底盘车架在该位置的抗扭能力，只需加大该截面处组成截面的构件的垂直于底盘车架纵向的宽度方向的尺寸以及构件本身的厚度规格尺寸，就可以实现保持甚至提升该位置的抗扭能力。这也恰恰是板型梁的优势所在。具体论证如下：
83.依据理论力学和材料力学可知：在前述国标的极限工况下牵引销处的板梁车架承受宽度方向的扭矩，就相当于在板梁车架的纵向中心平面上施加由此扭矩形成的力偶所产生的弯矩；最大力的数值为前述的含冲击载荷的24吨，力矩即为车辆宽度的一半，1275mm；其弯矩最大值为：24000牛顿*1.275米；在此工况下，依据前述的理论力学分析和材料力学计算可以得出：结合图4、图6、图7，此时牵引销处的板梁车架纵向中心平面的抗弯截面系数满足整车整备质量40吨时，其最小的抗弯截面系数为：
84.1）：不小于634cm
³‑‑‑
板厚≤16mm时（屈服极限=690mpa，许用应力取0.7倍的屈服极限）。
85.2）：当h=88mm ；t1=16mm；t2=16mm；t3=10mm时，h1=h2=56mm；根据材料力学计算可知：其牵引销处的板梁车架纵向中心平面的抗弯截面系数就已经超过/了3336 cm
³
；是极限条件下的最小抗弯截面系数634 cm
³
的5.26倍还多。也就是在当下牵引板111和牵引销上盖板112的长度为不小于3462mm时（如图7所示），其板梁车架的纵向抗扭截面是足够安全的。
86.3）：由最小抗弯截面系数634 cm
³
，反推牵引板111和牵引销上盖板的最小长度，得
出：牵引板111和牵引销上盖板的长度为641mm；但结合《gb/t1589
‑
2016汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》中表3汽车及挂车单轴、二轴组及三轴组的最大允许轴荷限值，以及4.1.3.2条款：“半挂车牵引销中心轴线到半挂车车辆长度最后端的水平距离不应大于12000mm（运送45ft集装箱的半挂车除外）”的规定；可以知道：牵引销的前悬不会小于450mm，而牵引销后面的牵引板尺寸也不会小于400mm长（与牵引鞍座结合面积所需）。故此，牵引板111的长度和牵引销上盖板的长度最小也会大于850mm。也就是在最小的状态下，其牵引销处板梁结构纵向抗扭截面是足够安全的。
87.3、对于抗剪能力而言，由材料力学可知：底盘车架上任意截面的抗剪切能力，只与其截面面积的大小有关；截面面积越大，其截面的抗剪能力越强。简而言之，如需降低某截面的高度尺寸而不减小其抗剪切能力的话，只需相应加大该截面的宽度尺寸或者同时加大组成截面构件本身的厚度规格尺寸，使其保持整个截面的面积不变即可。
88.依据理论力学和材料力学可知：在前述国标的极限工况下牵引销处的板梁车架承受最大垂直载荷的数值为前述的含冲击载荷的24吨在此工况下，依据前述的理论力学分析和材料力学计算可以得出：结合图4、图6，此时牵引销处的板梁车架的抗剪截面面积满足整车整备质量40吨时，其最小的截面面积为：
89.1）：不小于6.95cm
²‑‑‑
板厚≤16mm时（屈服极限=690mpa，许用剪切应力取0.5倍的屈服极限）。
90.2）：当b=900；h=88mm ；t1=16mm；t2=16mm；t3=10mm时，h1=h2=56mm；根据材料力学计算可知：其牵引销处的板梁车架纵向中心平面的抗剪截面面积就已经超过了310 cm
²
；是极限条件下的最小抗剪截面面积6.95cm
²
的44倍还多。
91.4、综合上三种能力的分析结果可以看出：降低底盘车架任意截面的高度尺寸，而要保持甚至提升其原有截面的抗弯能力、抗扭能力、抗剪能力，是完全可以通过加宽该截面的垂直于底盘车架纵向上的构成构件的宽度尺寸及其调整构件本身的厚度规格尺寸
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即做成板型梁结构来加以实现的。以此类推，底盘车架在纵向上的任意截面均可通过上述手段降低高度尺寸而维持甚至提升原有截面的抗弯能力、抗扭能力、抗剪能力，即使全部以板型梁的结构形式替代，也能够实现维持甚至提升原有截面的承载能力的。
92.本实用新型的有益技术效果是：
93.1、以牵引销处板梁结构总高88毫米板梁车架为骨架的半挂车运输集装箱，可大大降低列车运行的总高；匹配符合国标规定的牵引鞍座接合面高度为1.32米高的牵引车来运输国际海运40英尺标准集装箱（高2.591米），其运行总高度仅为3.999米，此时尚未计入悬挂、轮胎等弹性元件的压缩量，就已经符合小于4米的要求，实现了运输国际海运40英尺标准集装箱不超高；
94.运输国际海运40英尺超高集装箱的高度是2.896米（9.5英尺）；如匹配使用符合国标规定的牵引鞍座接合面高度为1.08～1.11米高的牵引车来运输国际海运40英尺标准集装箱的标准箱（2.896米高）的话，其运行总高度仅为4.064米～4.096米。此高度还是空载状态下的尺寸几何叠加，并未计入牵引车及半挂车的弹性的悬挂、弹性橡胶轮胎由于在载荷作用下的压缩量的情况下的结果。在实际运行过程中，弹性的悬挂及弹性橡胶的轮胎一定会被压缩，其空载时压缩量也超过65毫米。所以其组成列车的总体高度，是可以不超过国家法规限定的4米高度的。
95.2、在运输不可拆借的大型半挂车箱体上
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半挂车箱体的高度尺寸整体就可以在现有基础之上（同一牵引车的情况下）至少增加100多毫米；在当下的国家标准（gb/t1589
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2016）下,宽度不超过2.55米，长度不超过13.75米；至少可以增加3.32立方米的内部容积（长度为13.55米*宽度2.45米*高度0.1米）。大大增加了有效容积，提高了运输效益。
96.3、同样的，在厢式半挂车方面
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厢式半挂车在当下的国家标准（gb/t1589
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2016）下,同样也至少可以增加3.32立方米的内部容积（长度为13.55米*宽度2.45米*高度0.1米）。大大增加了有效容积，提高了运输效益。
97.4、降低了列车的重心高度至少100mm，提高了行驶稳定性和安全性。
98.上述实施例仅仅作为对本实用新型技术方案的解释，并不能作为对本实用新型技术方案的限制，凡是在本实用新型基础上的简单改进，均属于本实用新型的保护范围。