北斗汽车定位导航系统-毕业设计

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安徽工业大学工商学院 毕业设计（论文）说明书

毕业设计(论文)任务书

课题名称 专 业 专业班级 姓 名 学 号

毕业设计(论文)的主要内容及要求：

1

按用户要求实现系统功能，即在汽车定位导航系统中，进行汽车定位的基本设置，并且对汽车移动的轨迹进行绘制操作，最后可以打印报表和轨迹图到Excel。 2 3

设计界面友好，方便用户使用，数据库的设计符合规范。

按照各阶段要求提供相应的文档：数据流图、数据字典、功能说明，数据结构说明，具体详见论文中的内容。 4 5

软件及开发工具：编程语言C#，编程工具VS2010，数据库MS sql server 2008。 完成5000字的外文翻译。

北斗汽车定位导航系统 计算机科学与技术

计

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摘 要

随着社会科学技术的发展，包括美国在内的世界各国都在大力发展自己的航天科技事业。而我国社会经济的发展，使得国民的汽车拥有量急剧上升，对于车辆的定位导航管理成为公众关注的热点问题之一。车辆定位导航系统集合了计算机技术、卫星导航技术、无线通讯技术，能够很好的满足了人们对于此的需求。随着我国北斗卫星导航系统的全面推广，开发基于北斗导航的车辆定位导航系统拥有巨大的应用前景。 本论文的主要工作是在VS2010环境下搭建百度地图，高德地图，腾讯地图。通过与数据库SQL Server2008中已统计的车辆车牌号，时间变化，经纬度坐标等实现地图对接。在地图上根据经纬度的位置确定某个时刻汽车的位置，通过时间点的变化画出车辆移动的轨迹图等功能。

互联网信息文明和现代商业模式的快速发展，为卫星导航的应用创新提供了各种可能，通过北斗导航系统与当前通用的车载终端的结合，在车辆定位及导航方面可以起到极大的作用，在不久的将来也会更有效地提高交通安全。

关键词：北斗导航系统导航 经纬度定位 移动轨迹图

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Abstract

With the development of science and technology society, all countries in the world, including the United States in developing its own aerospace science and technology enterprise. And the development of our social economy, make national car ownership has risen sharply, for navigation and positioning of the vehicle management become one of the hot issues of public concern. Vehicle navigation and positioning system combines computer technology, satellite navigation technology, wireless communication technology, can well meet the needs of people for this. As the comprehensive promotion of beidou satellite navigation system in our country, the development of vehicle navigation and positioning system based on beidou navigation with great application prospect.

The main work of this paper is to establish baidu map in VS2010

environment, Scott map, map of tencent. With the database SQL Server2008 have statistics of the vehicle license plate number, time, latitude and longitude coordinates for the connection of the map, etc. According to the longitude and latitude location on the map to determine the moment the car position, through the change of time points to draw the vehicle movement path diagram, etc.

The rapid development of Internet information and modern business model, for the application of satellite navigation innovation provides a variety of possible, through the beidou navigation system with the combination of the current gm car terminal in the vehicle positioning and navigation, can play a great role in the near future will be more effective to improve traffic safety.

keywords ： Beidou navigation system navigation，Latitude and longitude positioning， Mobile trajectory figure

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第一章总论

1.1概述

汽车定位的快速发展是智能交通很重要的组成部分。它是全球定位系统GPS的应用，可以实现以下目标：减少交通拥堵和保持交通畅通;以提高交通网络能力；减少对环境和节能运输污染这些对于提高现代人的生活质量有着非常积极的意义。它也是司机能直接使用和操作的部分，是综合各种交通信息并以简略的方式向用户提供驾驶信息的关键设备。本文就是市场主流导航系统的原理上，使用有限资源对汽车导航系统进行的研究。

汽车导航问世，就展现出了极其广阔的应用前景，北美、欧洲和日本的车载导航仪渐渐走向成熟，有着很好的市场需求。和北欧相比，日韩在LBS的应用方面更加领先；另外因为政府的鼎力帮助，相关产业链条已目标一致。迄今为止，日韩的全球定位服务如日中天。我国的汽车导航产品类型主要是便携式的电子地图导航。国内外相对比，由于条件不具备，汽车定位在我国领域的研究与国外技术落差堪忧。

作为二十一世纪最重要的信息技术产业之一，卫星导航技术在促进经济发展、维护国家安全上发挥的作用越来越受到人们的重视。当前，美国和俄罗斯的全球卫星导航系统均已经正式投入使用，欧盟的“伽利略”计划也在逐步幵展，未来在卫星导航领域，世界各国将会展开更加激烈的竞争。我国先后建立了北斗一代和北斗二代卫星导航系统，北斗二代卫星导航系统整套系统包含了颗静止的地球轨道卫星和颗非静止的轨道卫星，成功地将北斗一代的区域定位导航提升到了全球定位导航北斗二代卫星导航系统的建设完成标志着我国航天科技事业迈入了国际领先的行列，将对我国的政治经济、国防军事的发展提供重要的支持。近年来，伴随着我国社会经济的飞速发展，人民的生活得到极大的改善，消费水平也有了巨大的飞跃，汽车已经成为了人们常出行必不可少的交通工具。能够对车辆准确定位，行驶时的轨迹以及相应的生活服务成为了广大车主迫切的要求。同时一些物流公司、运输公司也希望能够对车辆进行有效管理。车辆定位导航系统是结合了卫星导航技术、技术以及无线通讯技术的综合产物，能够对车辆进行大范围、全天候的实时管理，充分满足了人们对于车辆管理的需求。随着卫星导航技术和国内通信技术的日益成熟，对于车辆管理系统研究、开发和推广越来越受到人们的青睐。

1.1.1简介

将转炉、平炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫“二次炼钢”。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼：炉料在氧化

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性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。这样将炼钢分两步进行，可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。

1933年法国佩兰（R.Perrin）应用专门配制的高碱度合成渣，在出钢的过程中，对钢液进行“渣洗脱硫”，这是炉外精炼技术的萌芽。1950年在联邦德国用钢液真空处理法脱除钢中的氢以防止“白点”。60年代末期以来，炉外精炼技术经过不断地发展，目前已有几十种方法应用于工业生产，逐步形成了炼钢工艺中的一个新分支。中国于1957年开始研究钢液真空处理法。建立了钢液脱气、真空铸锭装置，70年代建立了氩氧炉、钢包精炼炉和钢包喷粉装置等炉外精炼设备。

钢液的炉外精炼是把一般炼钢炉中要完成的精炼任务，如脱硫、脱氧、除气、去除非金属夹杂物、调整钢的成分和钢液温度等，炉外的“钢包”或者专用的容器中进行。这样就把原来的炼钢工艺分成两步进行： 第一，在一般炼钢炉中进行熔化和初炼，称为初炼炉； 第二，在钢包或专用的精炼容器中进行精炼。这些“钢包”或者专用的容器称为精炼炉。

1.2 钢包车简介

1.2.1 钢包车国内外研究现状

随着冶炼工艺的改进与发展，现代炼钢已把炉前冶炼的大部分工作转移到二次 精炼来完成。钢水二次精炼方法种类繁多，其中，以LF炉精炼应用最广泛。

自1971年日本大同制钢公司成功研制出LF钢包以来，钢包炉在日本得到迅速发展。早先以精炼处理特殊钢为主，是一种以电弧加热、氢气搅拌和渣精炼为核心的 钢包精炼炉生产技术。它既能提高电炉生产率，又能在炉外精炼方面显著提高钢水 质量，加上设备简单，一次性投资小等优点，己在国外广泛应用。

在我国，随着连铸比的大幅度提高，LF炉也迅速地发展起来。LF炉所处理的钢 种儿乎涉及从特殊钢到普通钢的所有钢种。

钢包运输台车是炉外精炼设备中的一种必不可少的运输工具。为了实现安全快 速的生产，对钢包车的设计要求也越来越高?5??6?。

在国外，在科学研究和工业化应用方面，有限元分析方法己达到了较高的水平， 许多大型的通用的软件相当成熟，不仅在科学研究中普遍采用，在工程上也达到了 实用阶段。

我国对于一般车架的设计及强度校核是依靠传统的经验和方法，即依靠经典的 材料力学、弹性力学、结构力学的经验公式。传统的经验分析设计方法，具有简单 易行的优点，目前在我国的车辆设计计算中仍起一定的作用。同时，该方法也有明 显的不足，由于经验设计带有相当的盲目性，每次车架的设计改进都不会有明显的 突破;而且设计周期长，使得车架的更新换代的速度比较慢，不能与现代化商品产

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竞争相适应。该方法也不能对车架结构的应力分布及刚度分布进行定量分析。因此， 设计中不可避免的造成车架各部分强度分配不合理的现象。这样使得整个车架的设 计成本提高，而且某些部位强度不足，容易引起事故:某些部位强度又过于富余，造成浪费，从而使车架达不到优化设计的目的。

由于经验分析设计方法以上的不足，生产厂家迫切需要一种合理降低车架自重 又能与市场竞争相适应的新的优化设计方法，来提高公司效益，提升产品档次。其 中运用有限元法结合参数化建模，可实现车架结构的整体刚度和应力分析及优化设 计。

钢包台车新车型的车架结构设计一般是在原有车型车架结构的基础上，通过改 进某些结构件的设计和布置而完成的。新车型的车架结构能否满足刚度及强度的基 本要求，进行有限元分析是目前广泛采用的方法。有限元分析方法的优点是分析过 程中不依赖于实物及样车试验，因此可以从设计初期就开始对设计进行分析、评价 和优化。在有限元方法应用于钢包台车车架结构设计初期，由于计算机软、硬件条 件的限制和工程技术人员分析经验的不足，计算结果及计算模型需要试验数据进行 修正。进入了八十年代，伴随着计算机软、硬件的迅速发展和结构分析工程师们分 析经验的积累和提高，车架结构计算机辅助分析的方法已不仅用于车架结构早期框 架设计的各种约束条件下的拓扑和参数优化，还用于指导车架具体结构的确定及整 车性能的模拟试验。计算机辅助分析已成为一种面向车架结构设计全过程的有力工 具?7?。

1.2.2 钢包台车车架结构设计的基本方法

近二十年来，随着大容量、高速度计算机的出现以及计算机辅助分析(CAD) 技术在车架结构设计中开始广泛应用，使并行设计的方法在车架结构设计中得到充分体现和迅速发展，下面的流程图以结构分析为对象说明了整个钢包台车车架并行 设计过程（图1）。

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图1 钢包台车车架结构设计流程

1.2.3 钢包台车车架结构设计的新特点

现代冶金工业的发展对钢包台车产品开发水平的要求愈来愈高，它要求整个车架具有足够的强度和刚度;同时要求缩短产品开发周期，降低费用，使开发的产品更具有竞争力。传统的钢包台车设计走的大多是经验设计的路子，即产品设计以生产技术中的经验数据为依据，运用一些附有经验常数的计算公式为主要方法，这样的设计由于缺乏准确的设计数据和科学的计算方法，使产品的结构安全系数取的偏大，所设计的零件过于笨重。随着计算机技术的发展，以CAD/CAE技术在提高产品质量和建立自主开发能力方面，对企业提供了极大的帮助

随着计算机技术的飞速发展，CAE技术中一种新的结构数值模拟方法—有限元分析正越来越广泛的应用于冶金车辆产品开发中?8?。

这种方法与传统的钢包台车车架结构设计方法相比较具有以下新特点: l)设计与分析并行;

2)优化的思想在设计的各个阶段被引入; 3)大量的虚拟试验代替实物实验。

1.2.4工程分析(CAE)在车架结构设计中的应用

计算机辅助工程(CAE)是一个很广的概念，从字面上讲它包括工程和制造业信息化的所有方面，但传统的以E主要指用计算机对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，对其未来的工作状态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷，并证实未来工程、产品功能和性能的可用性与可靠性。?9?

计算机辅助工程(CAE)在冶金车辆产品开发中的应用范围非常广泛，从早期的车架结构简单的静刚度、强度分析，发展到现在为了减轻车架重量在结构设计中大量应用计算机优化方法，已经形成了一套较为完整的设计方法与试验程序。如今，并行技术与计算机技术的结合则使CAE技术的前景变得更广阔。

现代的车架结构设计中CAE方法已得到广泛的应用，CAE技术中的有限元分析方法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而得到普遍采用，特别是在材料应力应变的线性范围内更是如此。在结构设计中，车架是钢包台车中结构和受力都较复杂的部件，车架有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻

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其自身重量并节省材料。另外，就整个钢包台车而言，当车架重量减轻后，整车重量也随之降低，从而改善整车的动力特性和经济性等性能。?10?

1.3 有限元的国内外技术概况和发展概况

1.3.1 有限元的基本概念

所谓有限元法 (Finite Elelnent Methed)就是关于连续体(连续结构)的一种离散化的数值计算方法，亦即在力学模型上近似的数值方法，它的基本思路是:假想地将连续体(连续结构)划分为有限个单元。这些单元都由具有一定自由度的节点相互连接而成矿这样，原来的连续体(连续结构)就变成为由有限个单元装配而成的离散结构，原有连续体的无限个自由度的问题就变为离散结构的有限个自由度的问题?24??25?。

结构有限元法一般选择简单的函数近似地表达单元内位移变化规律，利用力学 推导建立单元的平衡方程式，再把所有单元的方程组集合成表示整个结构的力学特 性的代数方程组，最后引入边界条件求解代数方程组而得到数值解。由此可见，有 限元法是从力学模型上采用分块近似，这在数学上只须求解一系列线性代数方程组， 从而避免了求解力学微分方程这一繁难的环节，宜于用计算机进行求解。

有限元法的主要优点是物理概念清晰，容易理解和掌握，适用性强，应用范围 广泛，许多复杂的工况和边界条件都可灵活地加以考虑。

1.3.2 有限元的提出与发展

从应用数学角度来看，有限元法基本思想的提出，可以追溯到四十年代的库朗 (Courant)。在1943年，他第一次尝试应用定义在三角形区域上的分片连续函数和 最小位能原理相结合，来求解ST.Venant扭转问题。一些应用数学家、物理学家和工 程师由于各种原因都涉足过有限单元的概念。但只是到1960年以后，随着计算机的 广泛应用和发展，有限单元法的发展速度才显著加快。

现代有限元法第一个成功的尝试，是将刚架位移法推广应用于弹性力学平面问 题.这是Turner、Clough等人在分析飞机结构时于1956年得到的成果。他们第一次给 出了用三角形单元求得平面应力问题的正确解答。三角形单元的单元特性是由弹性 理论方程来确定的，采用的是直接刚度法。他们的研究工作打开了利用计算机求解 复杂平面弹性问题的新局面。 1960年clough进一步处理了平面弹性问题，并第一次 提出了“有限单元法”的名称，使人们开始认识了有限单元法的功效。

二十多年来，、有限单元法的理论和应用都得到持续不断的发展。

从确定单元特性和建立求解方程的理论基础和途径来说，正如上面提到的，Turner、Clough等人开始提出有限单元法是利用直接刚度法。它来源于结构分析的刚度法，这对我们明确有限单元法的一些物理概念是很有帮助的，但是它只能处理一些比较简

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单的实际问题。

1963一1964年，Besseling、Mloesh和Jones等人证明了有限单元法是基于变分原理的里兹 (Ritz)法的另一种形式，从而使里兹法分析的所有理论基础都使用于有限单元法，确认了有限单元法是处理连续介质问题的一种普遍方法。利用变分原理建立有限元方程和经典里兹法的主要区别是有限单元法假设的近似函数不是在全求解域而是在单元上规定的，而且事先不要求满足任何边界条件，因此它可以用来处 理很复杂的连续介质问题。从六十年代后期开始，进一步利用加权余量法来确定单 元特性和建立有限元求解方程。有限单元法中所利用的主要是伽辽金 (Galerkin)法。 它可以用于已经知道问题的微分方程和边界条件、但是变分的泛函尚未找到或者根 本不存在的情况，因而进一步扩大了有限单元法的应用领域?31?。

最近十几年，有限单元法的应用己由弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳 问题，由静力平衡问题扩展到稳定问题、动力问题和波动问题。分析的对象从弹性 材料扩展到塑性、粘弹性、粘塑性和复合材料等，从固体力学扩展到流体力学、传 热学领域。在工程分析中的作用己从分析和校核扩展到优化设计并和计算机辅助设 计技术相结合。可以预计，随着计算机技术的发展，有限单元法作为一个具有巩固 理论基础和广泛应用效力的数值分析工具，必将在经济建设中发挥更大作用，其自 身亦将得到进一步的发展和完善。

1.4 静力学相关原理

本文主要所运用到的主要是材料力学及理论力学中的相关内容。由于直接计算整个车架较为复杂，所以先要将其简化，由图2可以看出，钢包就是加在中间两根主梁上，所以可以简化成一根梁的静力分析。这样，不仅满足实际需要，而且计算也不会产生很大偏差，较为简便。

图2 车架简易俯视图

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由受力分析可得车架梁受力时主要发生弯曲变形，故校核它的弯曲强度及刚度即可。由理论力学知识先算出梁两端的支撑反力，再由梁的截面形状计算其惯性矩，从而可得出抗弯界面模量。算出其各部分的剪力，作剪力图和弯矩图，便可找出危险截面，求出最大弯矩，代入公式计算强度。对于梁的强度校核，先要求出中性轴以下半个截面对中性轴的静矩xmax,代入公式根据第四强度理论便可对危险点进行强度校核。钢包运输台车的主梁承载处可以近似认为是集中作用于钢包座的中心处。根据公式可计算出扰度，求出其扰曲线方程，再计算最大扰度和跨度，与许用扰度作比较，看其是否在材料的许用扰度范围内。

s

1.5 本课题研究的内容和意义

1.5.1 本课题研究的内容

本课题以120t钢包台车为例，运用有限元分析技术对钢包台车车架设计中的刚 度、强度及结构优化进行了研究和探讨，内容包括以下几个方面:

1.介绍了钢包台车车架结构设计的特点及趋势，将有限元分析技术应用于钢包 台车车架结构的设计中，形成了以计算分析方法为主、试验方法为辅的设计思路。 2.简要介绍了有限元的概念、原理及分析的基本思路，详细说明了有限元方法 在车架设计中的步骤，并对分析软件中涉及到的单元作了详细的介绍。

3.以钢包台车为具体分析对象，在钢包台车设计中，对车架结构载荷和约束进 行模拟，对车架的刚度、强度进行了有限元分析，同时根据国标的有关规定，对钢 包台车车架工况进行了实车试验，对计算结果和试验结果进行了对比分析，验证了 有限元分析模型和分析方法。

4.探讨了钢包台车车架设计中的优化方法，利用有限元分析技术对钢包台车车 架进行了优化设计。优化设计的基本思路为:首先有针对性的选取车架结构件，进 行车架性能分析，根据分析结果确定需要优化的结构件:然后选定目标函数和约束 条件，对选取的结构件的参数进行优化设计。

1.5.2 研究本课题的意义

本课题来源于实际的工程项目。这在客观上说明了本课题研究的内容具有极高 的实用价值及可行性。本课题研究的内容具有以下意义:

1.本文研究的钢包台车车架设计中的有限元分析方法，对钢包台车车架的设计 具有一定的参考和借鉴价值。

2.本文运用了计算与试验相结合的方法，对钢包台车车架的刚度、强度进行了 有限元分析，为以后钢包台车车架有限元分析积累了经验和数据，对以后相关的工 作具有一定的参考价值。

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3.本文探讨了钢包台车车架设计中的优化方法和思路，对钢包台车车架结构优 化提供了一种新的途径，对进一步的研究工作具有一定的指导意义。

4.本课题的实施不仅能提高作者的设计技术和独立解决问题的能力，也能为结 构设计人员积累现代设计方法的经验，提高建立钢包台车模型的水平。为减少产品 开发时间、节省成本、提高设计水平作出有意义的尝试。

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第二章 包车实体建模

2.1 钢包车结构简介 2.1.1 钢包台车的结构特点

120t钢包运输台车是马钢炼钢厂的冶金专用车辆之一，该车的动力源为电机，电机将动力通过减速器、离合器和传动轴传送至车轮。其特点一是承载量大，总载质量为120t，自重超过20t;二是速度低，以30m/min的速度行走在平直的轨道上。

钢包台车是LF炉的主要设备之一，它的作用是在两个工位之间运输钢包，LF炉钢包台车运输钢包从1#工位到2#工位进行加热、喂丝、炉底吹氢的操作。完毕之后再把钢包从2#工位运回到1#工位，用起重机吊走进行连铸操作。钢包台车在指定的轨道区域内作往复运动。钢包台车可以看作是LF炉的移动工作台，所以钢包台车的工作状态直接影响到LF炉的生产是否正常运行。

2.1.2 钢包台车的组成

该120t钢包车主要由车架，驱动装置，钢包底座，润滑管路，电极调整平台和供电托架及部分构成。

图2.1 钢包台车实物图

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2.1.3 钢包台车的主要技术参数

钢包台车的主要技术参数如下: 1.走行方式: 电动自行方式 2.承载能力: 120t(包括耐火材料) 3.台车自重: 20t 4.走行速度: 30m/min 5.外形尺寸：7180×5200×2275 6.轨距：3400mm

7.车轮组车轮直径：850mm 车轮组车轮数量：4个 8.电动机功率：18.5kw 型号：YZR225M—8 转速：721r/min

9.制动形式：电机反转制动 10.减速器型式：卧式 中心距：750mm 总速比：63.8 11.荐用钢轨：50kg/m

2.1.4 钢包台车车架的结构特点

钢包台车的车架有两个左右对称的侧梁和主辅端梁组焊而成。两个侧梁是箱形焊接结构，是主要的承载部件。前后两个端梁起到连接作用。主动端梁侧设有电机座和减速机座，用来安装电机、减速机和制动器等制动装置。

钢包台车的车架采用全钢焊接结构，钢板的材质为Q235。 Q235钢，主要的力学性能如表2.1所示?14?。

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表2.1 钢的部分物理性能和力学性能

材料 弹性模量E切变模量G泊松比 （Gpa） （Gpa） 210 80

焊接方法为二氧化碳气体保护焊，焊丝为H08Mn2SiA。焊缝的强度稍高于母材

的强度。这样车架采用连续焊缝焊接完毕以后可以近似认为整个车架是一个整体。

0.3 屈服点σs 抗拉强度σb (Mpa) （Mpa） 235 375 Q235 2.2 钢包台车车架的静强度计算

本文所研究的120t钢包运输台车车架主要由两个互相对称的侧梁和主辅端梁组 成。由于钢包车两个钢包支座位于两个主梁的中部，所以两个主梁是最主要承载部件，也是本文所研究的主要对象。采用材料力学的方法，利用理论公式对侧梁的力 学性质进行研究。

2.2.1 梁截面承载能力的计算

车辆承载120吨，自重20吨。如果计算梁的承载能力需减去两端支撑纵向梁的走行装配部分和接近开关等其它零件重量。

车架的实际重量为：20--0.3487-0.24=19.4t 现在把自重及载重全部集中于车架纵向梁中间部分(钢包底座处)则每根纵向梁在钢包底座处载荷为：(120+19.4)/2=69.7t 根据图2.1所示的钢包运输台车结构组成图中车架的主梁承载情况，对其进行简化，然后作剪力图和弯矩图。因为车架的两个主梁互相对称，所以只研究其中一个即可。其承受载荷如图2.2

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图2.2 车架简化成梁的受力图

2.2.2 梁截面形状及几何特性的计算 梁截面形状如图2.3。

图 2.3 梁的截面形状

主梁截面的惯矩为

22?18?79332?653?183Ix???2?18?653??414.5?9?

1212 ?1495031771?634716?3865426317

?5.36?109(mm) （式2-1）

抗弯截面模量

wx?2Ixh?72?53620928048293（式2-2）

?1.29?10(mm)

2.2.3 主梁内力计算及剪力图和弯矩图

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按照图 2.1所示，以车架两端支撑轴为支点，距左端2600m处为钢包支座中心线位置。钢包支座在纵向尺寸为1440m的范围内均布载荷。如果考虑梁的载荷系数 1.1，则进行如下计算：

1.求支反力Ra、Rb

69.7?103?1.1?9.8（式2-3） q??521.8(N/mm)1440

由?Mb?0得

q?1440?2600?Ra?5200R?375696Na（式2-4） R?375696Nb

根据外力的分布，将梁分成三段来绘制Q—M图

(1) AB段：(0?X1?1880)

Q(X1)=Ra=375696 （式2-5） M(X1)=Ra*X1=375696*X1

(2)BC段：(1880?X2?3320)

Q(x2)?Ra?q?(x2?1880)?375696?521.8?(x2?1880)??521.8x2?1356680Nx2?18802)2

（式2-6）

由 M(x2)?Rax2?q?(

dM(x2)?Ra?q?(x2?1880)?Q(x2)dx2（式2-7）

当Q（x2）=0时，

x2=2600mm

A

端

2600mm

的截面上，其值为

弯矩极值位于距

Mma?3x75?69?6?909184320N?mm26?00218802?600521.82

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(3)CD段

Q(x3)?Ra?q?1440?375696NM(x3)?Rax3?q?1440?(x3?2600)??375696x3?1953619200Qmax?375696N

（式2-8）

主梁的剪力图、弯矩图见图2.4

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图2.4 主梁的剪力图和弯矩图

2.2.4 主梁的强度校核

1.正应力强度校核

M909184320（式2-9） ?max?max??70.3Mpa?????235Mpawx12936291.45

中性轴以下半个截面对中性轴的静矩为

sxmax?A1h1?2?A2h2283?653?18?(414.5?9)?2?18?283?（式2-10） 2?4766247?1441602?6207849(mm3)

2.剪应力强度校核 当x3?3320mm时，即在c点处

?maxQmaxSmax375696?6207849??Ixb5362092804?36

根据第四强度理论对c点进行强度校核

?12.1Mpa?????170Mpa（式2-11）

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(式2-12）

所以通过理论计算得出结论，车架主梁的强度满足材料的许用强度。

2.2.5 侧梁的刚度校核 1.选取坐标轴

以固定端的截面形心为坐标原点，选坐标系Axy如图2.5所示，钢包运输台车的侧梁承载处可以近似认为是集中力作用于钢包座的中心处。其中

a=2600 b=2600 l=6500

校核梁的刚度

1?f? ??? ?l?1000

2.根据公式计算扰度

由材料力学可知

Pl2??B支点A、B处的转角?A??（式2-13）

16EI

pxw??(3l2?4x2)扰曲线方程（式2-14)

48EI

E?2.00?1011pa计算最大扰度和跨度l=5200mm p=751392N

94I?5.36?10mm由公式得当x=l/2时

wmax

pl3751392?52003???2.05mm (式2-15） 11948EI48?2?10?5.36?10?f?1由设定???所以梁的许用扰度为5.2mm，由上面的计算结果可得

l1000??fmax??f?

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所以车架侧梁的最大工作扰度在材料的许用扰度范围内

2.3 钢包车传动系统中轴的校核 2.3.1

图2.5钢包车的传动系统 2.3.1 轴的承受载荷

根据轴的具体受载荷的情况，轴可以受弯矩时可以看成简支梁，在受扭矩时可以看成是悬臂梁。

图2.6轴受弯矩的受力简化图

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