【正文】 情況下，伴隨而來的是車重相對增加， 這也正是歐美日許多市售車的重量比起 10 年前、 20 年前增加不少的主要原因。 關(guān)于剛性的確保，大多數(shù)車廠在 新車 的設(shè)計階段，都是利用電腦計算出車架的剛性需求，并以此作為設(shè)計依據(jù)。有些車廠在用電腦完成設(shè)計雛形后，還會再由專業(yè)的試車人員進行實際測試。 中國第一汽車集團凌源汽車制造有限公司汽車車架 U 型槽合數(shù)控沖孔生產(chǎn)線競標成功。 汽車車架 U型槽合數(shù)控沖孔生產(chǎn)線是我公司繼兩年前成功設(shè)計制造了合肥江淮 汽車廠汽車縱梁數(shù)控平板沖孔生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，在汽車縱梁數(shù)控沖孔方面的又一標志性成果，填補了國內(nèi)設(shè)計制造汽車車架 U 型槽合數(shù)控沖孔生產(chǎn)線的空白。汽車車架 U型槽合數(shù)控沖孔生產(chǎn)線的設(shè)計制造成功，在汽車制造行業(yè)具有劃時代的意義，標志著中國在汽車車架數(shù)控沖孔加工的生產(chǎn)設(shè)備方面達到了國際先進水平，降低了汽車制造行業(yè)購置汽車車架數(shù)控沖孔生產(chǎn)線的巨大費用，積極推動了中國汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，為中國汽車制造業(yè)早日與國際接軌奠定了基礎(chǔ)。 我國的車架企業(yè)基本擁有剪切、沖壓、焊接、鉚接、油漆、機加工六大工藝能力和完善的檢測手段、研究設(shè) 計中心，具有 16 噸至 3000 噸的冷沖壓能力，具備了開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)各種類型車架。 懸架的發(fā)展 科技進步是人類永恒的追求。在馬車出現(xiàn)的時候，為了乘坐更舒適，人類就 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ 開始對馬車的懸架 —— 葉片彈簧進行孜孜不倦的探索。在 1776 年，馬車用的葉片彈簧取得了專利，直到 20 世紀 30 年代， 葉片彈簧才逐 漸被螺旋彈簧代替。汽車誕生后，相繼出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等彈性件，1934 年世界上出現(xiàn)了第一個由螺旋彈簧組成的被動懸架。被動懸架的參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗或優(yōu)化設(shè)計的方法確定，在行駛過程中保持不變， 但它很難適應(yīng)各種復(fù)雜路況，減振的效果較差。被動懸架主要應(yīng)用于中低檔轎車上，現(xiàn)代轎車的前懸架一般采用帶有橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架，比如桑塔納、夏利、賽歐等車，后懸架主要有復(fù)合式縱擺臂懸架和多連桿懸架等。半主動懸架的研究工作開始于 1973 年，由 和 首先提出，現(xiàn)仍具有很好的發(fā)展前景。隨著道路交通的不斷發(fā)展，汽車車速的提高，被動懸架的缺陷逐漸成為提高汽車性能的瓶頸。 1954 年 ,美國通用汽車公司在懸架設(shè)計中率先提出了主動懸架的概念。它在被動懸架的基礎(chǔ)上 ,增加可調(diào)節(jié)剛度和阻 尼的控制裝置，控制裝置通常由測量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等組成，可以使汽車的懸架在任何路面上保持最佳的運行狀態(tài)。 20 世紀 80 年代，世界各大著名的汽車公司和生產(chǎn)廠家競相研制開發(fā)這種懸架，豐田、洛特斯、沃爾沃、奔馳等在汽車上進行了較為成功的試驗。裝備主動懸架的汽車，行駛中車身非常平穩(wěn)，輪胎的噪音小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、成本昂貴、可靠性存在問題。由于種種原因，我國的汽車在半主動和主動懸架的研究方面起步晚，與國外的差距大，絕大部分采用被動懸架。在西方發(fā)達國家，半主動懸架在 80 年代后期趨于成熟，福特公司和日產(chǎn) 公司首先在轎車上應(yīng)用，取得了較好的效果。主動懸架由于控制復(fù)雜，到上世紀 90 年代，仍僅應(yīng)用于排氣量大的豪華汽車。 由于汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性的要求，具有安全、智能和清潔的綠色智能懸架將是今后汽車懸架發(fā)展的趨勢。 (1)被動懸架是傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，剛度和阻尼都是不可調(diào)的，但由于其性能可靠、成本相對低廉且不需額外能量，在我國現(xiàn)階段仍然有較高的研究價值。研究主要集中在三個方面：①尋找懸架的最優(yōu)參數(shù)；②研究可變剛度彈簧和可變阻尼的減振器；③研究導(dǎo)向機構(gòu)，使汽車懸架在滿足平順性的前提下，穩(wěn)定性有較大的提高。 半主動 懸架的研究集中在兩個方面：①執(zhí)行策略的研究；②執(zhí)行器的研究。阻尼可調(diào)減振器主要有兩種，一種是通過改變節(jié)流孔的大小調(diào)節(jié)阻尼；一種是通過改變減振液的粘性調(diào)節(jié)阻尼。通過改變減振液的粘性來改變阻尼系數(shù)，具有結(jié) 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ 構(gòu)簡單、成本低、無噪音和沖擊等特點。 主動懸架研究也集中在兩個方面 :①可靠性 。②執(zhí)行器。由于主動懸架采用了大量的傳感器、單片機、輸出輸入電路和各種接口，元器件較多，降低了懸架的可靠性，因此加大元件的集成程度是一個不可逾越的階段。執(zhí)行器的研究主要是用電氣動力系統(tǒng)中的直線伺服電機和永磁直流直線伺服電機逐漸取代液壓執(zhí) 行機構(gòu)。運用電磁蓄能原理，結(jié)合參數(shù)估計自校正控制器，可望設(shè)計出高性能、低功耗的電磁蓄能式自適應(yīng)主動懸架，使主動懸架由理論研究轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用。懸架技術(shù)的每次跨越，都和相關(guān)學科的發(fā)展密切相關(guān)。計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、先進制造技術(shù)、運動仿真等為懸架的進一步發(fā)展提供了有力的。同時，懸架的發(fā)展也給這些相關(guān)學科提出更高的理論要求，使人類的認識邁向新的、更高的境界。 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ 第 2 章 總體方案論證 設(shè)計選型原則 車架的設(shè)計方案 根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)特點，車架可分 為以下幾種方案 X 形車架， ,它是由二根縱梁及 X 型橫梁組成的 X 型車架實質(zhì)上是邊梁式車 1 的改進，其目的在于提高車架的抗扭剛度。 X型車架之所以能達到這一 目的，是因為當車架受扭時， X 型橫梁能將扭矩轉(zhuǎn)換成彎矩的緣故。 但是狹而長的車架采用 X 型橫梁并無明顯優(yōu)點，這是因 X 型橫梁太長時 ,受壓的一根可能喪失穩(wěn)定 ,失去抵抗能力因此， X 型橫梁的優(yōu)點僅對短 而寬的車架較有效，最適宜于小客車。 梯形車架，梯形車架是由兩根相互平行的縱梁和若干根橫梁組成。其彎曲剛度較大，而當承受扭矩時，各部分同時產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。其優(yōu)點是便于 安裝車身、車箱和布置其他總成，易于汽車的改裝和變型，因此被廣泛地用在載貨汽車、越野汽車、特種車輛和用貨車底盤改裝的大客車上； 梯形車架 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ 中粱式 車架； 中梁式車架，或稱脊骨式車架 : 它只有一根位于中央且貫穿汽車全長的縱梁。中央 縱梁可以是圓管狀的，也可以是箱形斷面的。中梁的前端做成伸出支架，用以固定發(fā)動機。傳動軸在中粱內(nèi)穿過。主傳動器通常是固定在中梁的尾端，而形成斷開式的驅(qū)動橋。在中梁上固定有橫梁，用以支承汽車車身。 綜合式車架； 是中梁式車架的變型，它的一部分為管 或梁 ,而其余部 分成叉形。采用中梁式或綜合式車架，可以獲得很強的抗扭能力。但是它們也存在很多缺點 I 如車身等其 總成在車架上面的連結(jié)是比較復(fù)雜的 ,而且橫梁懸臂較長 ,彎矩較大，使橫梁與中梁的連接處容易損 壞。因此，目前尚未獲得廣泛的采用。 結(jié)合生產(chǎn)實際及設(shè)計要求，選用方案 2。 2. 懸架的設(shè)計方案 a．前輪和后輪均采用非獨立懸架； b．前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架； c．前后輪均采用獨立懸架； 非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是，左右車輪用一根整體軸連接再經(jīng)過懸架與車架 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ （或車身）連接；獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是左右車 輪通過各自的懸架與車架（車身）連接。 結(jié)合生產(chǎn)實際及設(shè)計要求，選用方案 a。 由于是載貨汽車，前后懸架均采用縱置半橢圓形鋼板彈簧，當采用縱置鋼板彈簧作彈性元件時，它兼起導(dǎo)向裝置作用。緩沖塊用來減輕車軸對車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時車身的側(cè)傾角和橫向角振動。 整體設(shè)計方案 綜合上述兩方案確定了整體設(shè)計方案：梯形車架和前后懸架均采用縱置半橢圓形鋼板彈簧非獨立懸架。 2． 2 設(shè)計內(nèi)容 a．參與總體設(shè)計； b．車架、懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的 確定； c．車架、懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計。 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ 第 3 章 主要尺寸參數(shù)的選定 參考車型及其參數(shù) 參考車型： 歐鈴 ZB5040XXYBSC3S 運輸車 詳細參數(shù)： 發(fā)動機型號： SD4W583U 發(fā)動機功率： 58 kw 發(fā)動機排量： 2156ML 發(fā)動機類型：柴油發(fā)動機 外形尺寸（ 長 寬 高 ）： 5150 1695 2660 mm 貨箱欄板內(nèi)尺寸： 2390 1585 1700 mm 總質(zhì)量： 3770 Kg 整備質(zhì)量： 1780 Kg 額定載質(zhì)量： 1665 Kg 接近角 /離去角： 21/16 前懸 /后懸： 1010/1105 mm 軸距： 2700 mm 軸荷： 1260/2510 N 最高車速： 90 km/h 前輪距： 1240 mm 后輪距： 1360 mm 底盤型號： ZB5040XXYBSC3S 軸數(shù)： 2 底盤尺寸 （ 長 寬 高 ）： 4810 1605 1990 彈簧片數(shù)： 6/5+4 外廓尺寸 我國對低速載貨汽車的限制尺寸是：總高不大于 米；總寬不大于 2米；總長不大于 6米。 質(zhì)量參數(shù) 裝載質(zhì)量 Gm 按要求取 Gm =1700kg 整備質(zhì)量 0m 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ 汽車的裝載量與整備質(zhì)量之比 Gm / 0m 稱為汽車的整備質(zhì)量利用系數(shù) 0m? 。它表明單位汽車整備質(zhì)量所承受的汽車裝載質(zhì)量。參考國內(nèi)外同類型同級別的汽車整備質(zhì)量利用系數(shù)和查《汽車設(shè)計》表 210，所以： 0m = Gm /=2125 ㎏ 在輕型載貨汽車之列 ,所以滿足設(shè)計要求取 0m =2100。 滿載質(zhì)量 am ma=mG+m0=3800kg 車架寬度 車架寬度是指左右縱梁腹板外側(cè)面之間的寬度。在總體設(shè)計中，整車寬度確定后，車架前后部分寬度就可以根據(jù)前輪最大轉(zhuǎn)向角、輪距、鋼板彈簧片寬、裝在車架內(nèi)側(cè)的發(fā)動機外廓寬度及懸置等尺寸確定。從提高整車的橫向穩(wěn)定性以及減小車架縱梁外側(cè)裝置件的懸伸長度來看，車架盡量寬些，同時前后部分寬度應(yīng)相等。以便簡化制造工藝和避免縱梁寬度變化處產(chǎn)生應(yīng)力集中。 我國汽車專業(yè)標準（汽 13259載重汽車車架寬度 標準）規(guī)定 “ 車架寬度標準為 865 177。 5毫米”。 由（汽車設(shè)計）表 2－ 25取的車架寬 860mm。 軸距 L 由總體設(shè)計取軸距 2700mm。 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ 第 4 章 車架總成設(shè)計 4． 1 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 車架是支撐、連接汽車備總成的零部件，并承受來自車內(nèi)外的各種載荷的基礎(chǔ)構(gòu)件。傳統(tǒng)的梯形車架由于其所起到的緩沖、隔振、降低噪聲、延長車身使用壽命等特點及生產(chǎn)上的繼承性、工藝性等原因仍廣泛應(yīng)用在大型掛車上。貨車車架應(yīng)具有足夠的強度和適當?shù)膭偠?。同時要求其質(zhì)量盡可能小。此外，車架應(yīng)布置得離地面近一些，以降低整車重心位 置，有利于提高汽車行駛的穩(wěn)定性。 圖 41 車架結(jié)構(gòu)示意圖 縱梁形式的確定 縱梁是車架的主要承載部件，在汽車行駛中受較大的彎曲應(yīng)力。車架縱梁根據(jù)截面形狀分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有強度高、工藝簡單等特點，因此在載貨汽車設(shè)計中選用槽形梁結(jié)構(gòu)。另外為了滿足低速載貨汽車使用性能的要求，縱梁采用直線形結(jié)構(gòu)。這樣既可降低縱梁的高度，減輕整車自身重量，降低成本，亦可保證強度。材料選用 16Mn 低合金鋼， 16Mn 低合金鋼在強度 ,塑性 ,可焊性方面能較好地滿足剛結(jié)構(gòu)， 是應(yīng)用最廣泛的低合金鋼，綜合機械性能良好 ,正火可提高塑性，韌性及冷壓成型性 能。 橫梁形式的確定 橫梁是車架中用來連接左、右縱梁，構(gòu)成車架的主要構(gòu)件。橫梁本身的抗扭性能的好壞及其分布，直接影響著縱梁的內(nèi)應(yīng)力大小及其分布 合理設(shè)計橫梁，可以保證車架具有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。 山東科技大學大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） Ⅰ 從早期通過試驗所得出的一些結(jié)論可以看出，若加大橫梁的扭轉(zhuǎn)剛度，可以提高整個車架的扭轉(zhuǎn)剛度，但與該橫梁連接處的縱梁的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力會加大；如果不加大橫梁，而是在兩根橫梁間再增加橫梁，其結(jié)果是增加了車架的扭轉(zhuǎn)剛度，同時還降低了與橫梁連接處的縱梁 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 在橫梁上往往要安裝汽車上的一些主要部件和總成，所以橫梁形狀以及在縱梁上的位置應(yīng)滿足安裝上的需要。橫、縱梁的斷面形狀、橫梁的數(shù)量以及兩者之間的連接方式，對車機架的扭轉(zhuǎn)剛度有大的影響。 縱、橫梁材料的選用有以下 三種：車架 A：箱型縱梁、管型橫梁，橫、縱梁間采用焊接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最大。車架 B：槽型縱梁、 槽 型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度適中。車架C：槽型縱梁、工字型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最小。 從以上三種車架的對比可以看出： 低速載貨汽車應(yīng)該選用車架 B。 本設(shè)計