【正文】 山東科技大學(xué)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Ⅰ 低速載貨汽車車架和懸架的設(shè)計(jì) 摘 要 本課題 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：參與總體設(shè)計(jì)；車架、懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定；車架、懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程遵循以下原則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 規(guī)范合理的型式和尺寸選擇，結(jié)構(gòu)和布置合理；保證整車良好的平順性能。工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；盡量使用通用件，以便降低制造成本；在保證功能和強(qiáng)度的要求下，盡量減小整備質(zhì)量。 低速載貨汽車上用得比較廣泛的是邊梁式車架和非獨(dú)立懸架，因?yàn)檫吜菏杰嚰芎头仟?dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用，便于維修和改裝。考慮到車架和懸架在整車設(shè)計(jì)中的作用，首先進(jìn)行了車架、懸架的總體設(shè)計(jì)，然后對(duì)車架、懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后對(duì)車架、懸架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力綜合分析，在次基礎(chǔ)上確定了它們的主要參數(shù)。 關(guān)鍵詞 ： 低速貨車 。車架 。懸架 。設(shè)計(jì) 山東科技大學(xué)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Ⅰ ABSTRACT This topic bined production, the low speed truck frame and suspension system have been designed. The main content of the design include: the design of the participation system, analysis of the structure pattern of the frame and suspension and determination of the main parameter, design of the structure of the frame and suspension. During the entire design process, the principles and the technical standards are followed: the reasonable pattern and the size, the structure and arrangement。 the good smooth performance of the entire vehicle。 with reliable work, simple structure, loading and unloading, advantageous for the service and the adjustment。 as far as possible general parts, in order to reduce the cost of the production, the function and the intensity request are guaranteed, the quality is reduced as far as possible. The side frame and non independent suspension are used quite widely on the low speed truck, because the side frame and non independent suspension structure are simple, economical and practical, advantageous for the service and the refit. Considered the function of the frame and suspension in the entire vehicle design, firstly that the whole of the frame and suspension system is carried on designing, then the structure of the frame and suspension have been carried on designing, finally the stress generalized analysis of the structure of the frame and suspension has been carried on, their main parameter has been determined in the inferior foundation. Key words： Low Speed Truck。 Frame。 Suspension。design 山東科技大學(xué)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Ⅰ 目 錄 摘要 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 Abstract 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 目錄 Ⅲ 第 1 章 前 言 車架的發(fā)展 懸架的發(fā)展 第 2 章 總體方案論證 2． 1 設(shè)計(jì)選型原則 2． 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 第 3 章 主要尺寸參數(shù)的選定 3． 1 外廓尺寸 3． 2 質(zhì)量參數(shù) 第 4 章 車架總成設(shè)計(jì) 4． 1 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4． 2 車架的技術(shù)要求 第 5 章 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算 5． 1 車架的計(jì)算 5． 2 車架載荷分析 5． 3 車架彎曲強(qiáng)度的假設(shè) 5． 4 車架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算 第 6 章 懸 架的總成設(shè)計(jì) 6． 1 懸架的設(shè)計(jì)要求 6． 2 懸架的兩種形式 6． 3 懸架的主要參數(shù)的確定 第 7 章 鋼板彈簧 的設(shè)計(jì) 計(jì)算 7． 1 鋼板彈簧的布置方案 7． 2 鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 7． 3 鋼板彈簧 的剛度驗(yàn)算 7． 4 鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧 高及曲率半徑計(jì)算 7． 5 鋼板彈簧 的強(qiáng)度驗(yàn)算 結(jié)論 參 考 文 獻(xiàn) 致 謝 附 錄 山東科技大學(xué)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Ⅰ 第 1 章 前言 車架 和 懸架系統(tǒng) 是汽車設(shè)計(jì)的重要 部分 ，因?yàn)樗?們 的好壞直接關(guān)系到 汽 車 各個(gè)方面 （操控、性能、安全、舒適 ）性能。 現(xiàn)代汽車絕大多數(shù)都具有作為整車骨架的車架。 汽車車架是整個(gè)汽車的基體，在它上面安裝著汽車的各個(gè)主要總成（發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、 汽車車身和車箱等 )/并把這些總成聯(lián)合成為一輛完整的汽車。另外，車架還 承 :受作用于汽車上的所有靜載荷（懸掛以上的汽車各總成的重量和有效載荷）和汽車行駛時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載 荷 (各種力和力矩 )。 為了使車架具有上述功能，對(duì)汽車車架有如下的一些要求 ： 要有足夠的強(qiáng)度：必須保證在各種復(fù)雜受力的情況下不致破壞。要求具有足夠的疲 勞強(qiáng)度，在汽車運(yùn)行 30? 50 萬(wàn)公里以前，不致有嚴(yán)重的疲勞損傷。 1. 要有合適的剛度：保證汽車在各種使用條件下，固定在車架上的各總成不致因?yàn)檐嚰艿淖冃味缙趽p壞或失去正常工作能力，故車架應(yīng)有足夠的剛度。但是，當(dāng)汽車行駛于不平路面時(shí)，為了保證汽車對(duì)路面不平度的適應(yīng)性，以提髙汽車的平順性和通過(guò)能力，又要求車架具有一定的撓性，即扭轉(zhuǎn)剛度不宜過(guò)高。 2. 在保證強(qiáng)度的前提下 ,應(yīng) 盡量地減輕車架的重量：車架的重量約占汽車自重的 10%, 用于車 架 的鋼板消耗量也相當(dāng)大，例如解放牌汽車的車架縱、橫梁所消耗的鋼板占全車鋼板消耗量的 40%左右。因此，車架應(yīng)按照等強(qiáng)度的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，以減輕汽車的自重和降低材料消耗量。 當(dāng)今，對(duì)車輛輕量化和降低成本的要求越來(lái)越高，于是對(duì)車架的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)有高的要求。 首先要滿足汽車總布置的要求。汽車在復(fù)雜多邊的行駛過(guò)程中，固定在車架上的各總成和部件之間不應(yīng)發(fā)生干涉。汽車在崎嶇不平的道路上行駛時(shí)，車架在載荷作用下可能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形以及在縱向平面內(nèi)的彎曲變形；車架布置的離 地面近一些，以使汽車重心位置降低，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性。 車架是一種受力情況很復(fù)雜的構(gòu)件，目前在進(jìn)行車架設(shè)計(jì)時(shí)，一般只進(jìn)行抗彎強(qiáng)度計(jì)算，在抗扭強(qiáng)度計(jì)算方面還有不少問(wèn)題尚未得到解決，所以車架設(shè)計(jì)尚 山東科技大學(xué)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Ⅰ 未建立完整的計(jì)算方法。設(shè)計(jì)時(shí)除進(jìn)行抗彎強(qiáng)度計(jì)算之外，還對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的同類型汽車車架 斷 面尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和核算，以作為選擇斷面的參考依據(jù) . 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在產(chǎn)品開發(fā)階段，對(duì)車架靜應(yīng)力、剛度、振動(dòng)模態(tài)以至動(dòng)應(yīng)力和碰撞安全等已可進(jìn)行有限元分析，對(duì)其輕量化、使用壽命，以及振動(dòng)和噪聲特性也可以做出初步判斷，為縮短產(chǎn)品開 發(fā)周期創(chuàng)造了有利條件。 懸架設(shè)計(jì)是研究懸架系統(tǒng)的搌動(dòng)特性，討論懸架設(shè)計(jì)對(duì)平順性、穩(wěn)定性和通過(guò)性等性能 的影響，從而作出妥善設(shè)訃。 汽車懸架是將車架（或車身）與車軸（或直接與車輪）彈性聯(lián)接的部件，其主要功用如下： 1. 緩和、抑制由于不平路面所引起的振動(dòng)和沖擊，以保證汽車有良好的平順性。 2. 迅速衰減車身和車橋（或車輪）的振動(dòng)。 3. 傳遞作用在車輪和車架（車身 ） 之間的各種力（垂直力、縱向力和橫向力）和力矩 (制動(dòng)力矩和反作用力矩 )。 4. 保證汽車行駛所必要的穩(wěn)定性。 汽車懸架通常由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減震器等三部分組成。彈性元 件主要用來(lái)傳遞垂 直力和緩和沖擊。當(dāng)橫向角剛度較小時(shí)，有時(shí)還裝有橫向穩(wěn)定器以減小車身的橫向擺動(dòng)。導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)用來(lái)決定車輪相對(duì)于車架（或車身）的運(yùn)動(dòng)特性，以保證有必要的穩(wěn)定性，同時(shí)傳 $ 除垂直力以外的力和力矩。減震器用來(lái)迅速衰減車身和車橋（或車輪）的振動(dòng)。 目前，最廣泛采用的鋼板彈簧，不僅用作彈性元件而且兼起導(dǎo)向作用 （ 通過(guò)卷耳和支 座）和阻尼作用、（通過(guò)片間摩擦）。 在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要滿足以下幾點(diǎn)要求： a．規(guī)范合理的型式和尺寸選擇，結(jié)構(gòu)和布置合理。 b．保證整車良好的平順性能。 c．工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便 ，便于維修、調(diào)整。 d．盡量使用通用件，以便降低制造成本。 e．在保證功能和強(qiáng)度的要求下，盡量減小整備質(zhì)量。 f．其它有關(guān) 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范 和標(biāo)準(zhǔn)。 目前 ， 農(nóng) 用運(yùn)輸車 不能滿足 “ 三農(nóng) ” 市場(chǎng)需求，突出表現(xiàn)為一般產(chǎn)品生產(chǎn)能 山東科技大學(xué)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Ⅰ 力過(guò)剩，技術(shù)水平低 ， 而市場(chǎng)急需的 高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)型 產(chǎn)品不能滿足需求。 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在農(nóng)用運(yùn)輸車基礎(chǔ)上對(duì)低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 車架的發(fā)展 早期汽車所使用的車架，大多都是由籠狀的鋼骨梁柱所構(gòu)成的，也就是在兩支平行的主梁上，以類似階梯的方式加上許多左右相連的副梁制造而成。車體建構(gòu)在車架之上 ，至于車門、沙板、引擎蓋、行李廂蓋等鈑件，則是另外再包覆于車體之外，因此車體與車架其實(shí)是屬于兩個(gè)獨(dú)立的構(gòu)造。這種設(shè)計(jì)的最大好處，在于輕量化與剛性得以同時(shí)兼顧，因此受到了不少跑車制造商的青睞，早期的 法拉利 與 蘭博基尼 都是采用的這種設(shè)計(jì)。 由于鋼骨設(shè)計(jì)的車架必須通過(guò)許多接點(diǎn)來(lái)連結(jié)主梁和副梁，加之籠狀構(gòu)造也無(wú)法騰出較大的空間，因此除了制造上比較復(fù)雜、不利于大量生產(chǎn)之外，也不適合用在強(qiáng)調(diào)空間的四門房車上。隨后單體結(jié)構(gòu)的車架在車壇上成為主流，籠狀的鋼骨車架也逐漸改由這種將車體與車架合二為一的單體車架所取代，這種單體車架一般以“底盤”稱之。 關(guān)于單體車架，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是將引擎室、車廂以及行李廂三個(gè)空間合而為一，這樣的好處除了便于大量生產(chǎn)，模組化的運(yùn)用也是其中主要的考慮。通過(guò)采取模組化生產(chǎn)的共用策略，車廠可以 將同一具車架分別使用在數(shù)種不同的車款上，這樣也可節(jié)省不少研發(fā)經(jīng)費(fèi)。 除了有利于共用，車體車架也可以通過(guò)材料的不同來(lái)發(fā)揮輕量化的特性，例如 本田 NSX 所使用的鋁合金以及法拉利 F50、 Enzo 所使用的碳纖維材料等。鋁合金是 80 年代末期相當(dāng)熱門的一種工業(yè)材料，雖然重量比鐵輕，但是強(qiáng)度卻較差，因此如果要用鋁合金制成單體車架，雖然在重量上比起鐵制車架更占優(yōu)勢(shì)， 但是強(qiáng)度卻無(wú)法達(dá)到和鐵制車架同樣的水準(zhǔn)。除非增加更多的鋁合金材料，利用更多的用量來(lái)彌補(bǔ)強(qiáng)度上的不足。不過(guò)這樣一來(lái)，重量必然會(huì)相對(duì)增加，而原本出于輕量化考量而采用鋁合金材料的動(dòng)機(jī)，當(dāng)然也就失去了意義。也正因?yàn)檫@個(gè)原因，鋁合金車架在車壇上并未成為主流，少數(shù)高性能跑車或是使用了強(qiáng)度更高的碳纖維，或是用碳纖維結(jié)合蜂巢狀?yuàn)A層鋁合金的復(fù)合材料取代了鋁合金。但是要用碳纖維制成單體車架，在制作上相當(dāng)復(fù)雜且費(fèi)時(shí)，成本也相對(duì)更高，所以至今仍無(wú) 山東科技大學(xué)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Ⅰ 法普及到一般市售車上，而僅有少數(shù)售價(jià)高昂的跑車使用。 盡管鋁合金車架鮮有車廠使用，不過(guò) 用鋼鐵車架搭配鋁合金鈑件的方式，近年來(lái)卻受到不少車廠的重視，這樣的結(jié)構(gòu)不僅可以保留車架本身的強(qiáng)度，同時(shí)也可以通過(guò)鈑件的鋁合金化來(lái)取得輕量化效果，在研發(fā)成本上自然也不像碳纖維制的單體車架那樣昂貴。 歐美從 90 年代開始逐漸提高了撞擊事故的安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，這也是凸現(xiàn)出車架剛性重要的另一原因。許多車廠為了在撞擊事故發(fā)生時(shí)能夠確保車內(nèi)乘員的安全，惟有針對(duì)車架以及車體進(jìn)行全面強(qiáng)化，這也使得除了車架以外的強(qiáng)度有所改善，包括鈑件厚度的改變以及各種輔助梁的增設(shè)也成為各廠慣用的手法。不過(guò)在這樣的