摘要：近年来，在现在社会的发展中，超大超重的罐体货物的运输任务仍是一项棘手的问题，为改善上述情况，设计师以炮车结构为基础，设计出了凹式半挂车。该车采用组合模式，其中包括起到牵引作用的是牵引车，并通过可自由伸缩的货架降低了运载货物的尺寸要求，升降液压缸和鹅颈、后模块的结合简化了货物的装卸，在一定程度上实现了超大型罐体货物的轻松运载。下面，本文将就此针对凹式半挂车的结构设计展开分析和讨论，以此为大型货物运输的发展提供可观的参考。
关键词：运载大型罐体；凹式半挂车；结构设计探讨
引言
随着我国经济的发展加快，运输行业发展速度迅猛，而半挂车主要承担大宗商品物流运输任务，一般都是参与长途运输，半挂车对我国交通运输业的发展起着很大的推动作用。方便超大超重罐体货物的运输，设计师以炮车结构为基础开发了专用的运输车。整车是由六个部分组成的，具有可伸缩的托架和具有升降能力的货台，利用变心装置和连接销将鹅颈与货台的刚性连接变为现实。为实现托架的可伸缩性，设计师将可伸缩部分外侧的箱型梁插入货台主梁的方孔中，以此达到设计目的。如此设计的挂车具有装卸便利等优点，为挂车设计提供了参考。
1参数化模型的建立
1.1转向机构的建模思路
首先简化模型，对转向机构点位布置影响不大的机构模型可以省去，对杆件等可以不考虑其具体形状，只要其相对位置正确即可，可以直接用link单元代替。为了建立参数化模型，在Adams中使用DV（设计变量）对整个模型进行建模，首先确定模型有多少个点位，以及点位之间的联系。比如转向机构是对称的，所以对称点位可以有同一个变量的正负来表示，这样就可减少一个变量，再比如两点是在同轴线水平线上可以用同一个变量表示，最终确定有多少变量。根据点位数在adams中建立相应的点位，然后建立相应的变量，在将变量命名，给定初值（原设计已经求得初值）之后，赋值到相应的点上，再根据点建立相应的杆件模型，分析转向机构的运动关系，对各个杆件建立约束关系，这样就可以通过修改变量的值来改变模型。最后在对模型仿真时刻控制、加载以及相关量测量等做进一步的处理，最终建立参数化的转向机构的刚体模型。
1.2转向机构分析
转向时，中间的液压油缸推动中心转向板带动拉杆运动，转向节板进而带动车轮的转动。各轮之间的转向协调性通过拉杆与中心转向板来实现，无需特殊的控制系统，控制系统简单，减少了复杂的程序编写，灵活，结构简单，安全可靠，容易布置，应用比较广泛。但是转角精度低，保证转角误差尽量小且各部件不发生运动干涉的难度大，因此，有必要合理布置拉杆位置，使各轮转向时的实际转角尽可能接近理论转角。
2半挂车车架的组成结构以及遇到的问题分析探讨
2.1 新型半挂车的车架结构形式
传统的车架结构比较复杂，使用效率较低，传统半挂车在拉货运输过程中，很容易出现车架开裂的情况，给车主和司机造成了很大困扰，大大降低了车辆使用效率。随着我国车企制造业的不断发展，对半挂车车型在原有基础上进行了一定改装，结合车辆使用者的感受和市场使用情况，进行了最新的设计，决定采用边框式设计，对车架的组成部分，纵梁、横梁、边梁、支撑梁等部分进行了整改，目的是为了使车辆车架更加轻量化，提高车辆行驶灵活性和稳定性。在设计过程中，不会缩减车辆原有的尺寸和结构，而是主要针对车架使用的材料材质进行一定的提升，使用强度更高的高强度钢，除此之外,对车架的纵梁进行了一定整改，厚度都在原有基础上下降3mm左右，使半挂车车架更加轻量化。
2.2 半挂车在运输过程中出现的开裂问题
现在市场上承担大宗商品运输行业的大部分半挂车，
都是在新设计理念下生产制造出的新型半挂车辆，但这些车辆在市场货物运输过程中，逐渐发现了一些质量问题。有很多半挂车司机反映，半挂车在运输途中车架会不断出现裂纹，有的半挂车车架质量问题更严重，车架的鹅颈部位出现了断裂情况，不但严重影响了半挂车运输任务的顺利完成，更重要的是时刻威胁司机和车主的财产生命安全，长此以往，对我国交通运输业以及经济的发展十分不利。
3对凹式半挂车的结构设计展开深入分析
3.1尾座部分采用了可升降的结构
设计师在凹式半挂车的未做部分安装了液压悬架。利用铰链连接悬架臂和悬架，并用球头连接悬架油缸和悬架臂，如此设计的液压悬架可以利用液压和货物的重力实现尾座位置的调整。收到液压的作用，悬挂油缸的尺寸在一定程度上发生了改变，从而增大了臂架夹角，使得尾座上升，达到最高高度。反之，货物的自身重力势能发生转化，使得挂油缸的尺寸缩小，从而将货台的位置降到最低。
3.2托架部分的结构设计
箱型的横梁与主梁焊接形成货台，货台与可伸缩部分组合形成托架。其中，横梁由三个架在罐体的下方的圆弧结构组成。除横梁之外，可伸缩部分外侧的箱型梁可以插入主梁的方孔之中，以销的形式实现二者的连接，而箱型梁的表面存在多个圆孔，可以根据罐体的长度将货台的尺寸加以调整，利用有限元的方法计算托架的强度，在考虑罐体和鹅颈部分对于托架的影响的条件下计算出较符合实际的结果，以来此达到优化托架结构的目的，对类似挂车的设计和计算都具有理论指导的意义。
3.3鹅颈部分的结构设计
在凹式半挂车的设计中，能否实现鹅颈的牵引、升降、连接等功能正是设计的重点。将连接货台的销轴和起到固定作用的偏心装置以一定模式进行组合，以此构造鹅颈结构，可以将上述功能变为现实。由以锰为材料的钢板和钢管进行焊接操作，从而成产出偏心装置。它通过销轴连接在鹅颈板上，以此通过重力的作用实现货台前部的升降。当货台与地面接触时，安装在鹅颈与货台之间的一堆液压缸开始发挥作用，在液压和自身重力的作用下，利用铰链这种特殊的连接方式，鹅颈与货台之间的距离加大，偏心装置发生摆动，此时左侧的工作平面移动到接触货台的位置。而当偏心装置完全接触后，可以通过卸荷油压的方式，让偏心装置承担全部载荷，将货台的位置固定在最高点，以便于货物的运输[4]。而需要装卸罐体时，改变液压消除偏心装置与货台的之间的作用力，手动调整偏心装置并卸荷油压，直到偏将货台位置的固定在最低点，便于对货物进行操作。
结语
综上所述，采用升降结构的挂车更加利于对货物进行直接操作，降低了工作人员的操作难度，并且减小了对货架的伤害，延长了机械的使用寿命。此外，偏心装置和销轴的共同作用实现了鹅颈与货台的刚性连接，降低了成本，提高了部件的利用率。凹式半挂车的诞生在运输业的发展中起到推波助澜的作用。
参考文献
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[2]袁夏丽，王金员.多轴转向系统的运动学仿真及优化设计[J].机械科学与技术，2014，33（12）：1795～1797.
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[4]邓小禾，马力，乔媛媛.液压模块组合半挂车转向系统优化设计[J].专用汽车，2009，9：46～48.
[5]邓小禾，马力，乔媛媛.液压模块组合半挂车转向机构优化设计平台的开发[J].机电工程技术，2010，2：69～72.