【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工藝及材料做了詳盡的介紹。綜上所述，因?yàn)樘菪诬?chē)架便于安裝車(chē)身、車(chē)廂和布置其他總成，易于汽車(chē)的改裝和變型，所以設(shè)計(jì)對(duì)象選為梯形車(chē)架?？v、橫梁采用16Mn鋼板沖壓制造，鉚釘聯(lián)接。第 3 章 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 車(chē)架橫、縱梁設(shè)計(jì)車(chē)架長(zhǎng)度大致接近整車(chē)長(zhǎng)度，～，取車(chē)架長(zhǎng)度為5542mm，在縱梁的全長(zhǎng)范圍內(nèi)具有相等的高度和寬度?？v、橫梁均由6mm厚的16Mn鋼板沖壓而成（輕、中型貨車(chē)沖壓縱梁的鋼板厚度為5～7mm。）槽型斷面縱梁上、下翼緣的寬度尺寸約為其腹板高度尺寸的35%～40%。 車(chē)架橫截面鉚釘?shù)倪x擇[7]根據(jù)GB/T 8671986 選擇半圓頭鉚釘。（1） d=10mm，=，k=，R9mm。（2） d=16mm，=，k=。 鉚釘為保證機(jī)動(dòng)性，左右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時(shí)，前外輪的轉(zhuǎn)彎半徑值在汽車(chē)軸距的2~（小值適于大軸距汽車(chē)，而大值適于小軸距汽車(chē)）。 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎示意圖已知前輪距為：1600mm。 根據(jù)GB 51689。 ，并確定腹板高度：176mm，翼緣寬度：75mm。 車(chē)架的彎矩及彎曲應(yīng)力計(jì)算以下數(shù)據(jù)為參考車(chē)型──解放賽虎Ⅲ的相關(guān)參數(shù)： 解放賽虎Ⅲ相關(guān)參數(shù)基本信息驅(qū)動(dòng)形式42軸距/mm3260車(chē)身長(zhǎng)度/mm5998車(chē)身寬度/mm2095車(chē)身高度/mm2405輪距/mm前輪距：1600后輪距：1540整車(chē)質(zhì)量/kg2760額定載質(zhì)量/kg3895后橋質(zhì)量/kg1525準(zhǔn)乘人數(shù)3貨廂參數(shù)長(zhǎng)度/mm4200寬度/mm2000高度/mm400型式/mm欄板式發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)玉柴YC4F11530質(zhì)量/kg320變速器型號(hào)WLY535質(zhì)量/kg100當(dāng)車(chē)架縱梁承受的是均勻分布的載荷（）時(shí)，車(chē)架的簡(jiǎn)化計(jì)算可按下述進(jìn)行，但需要一定的假設(shè)。即認(rèn)為縱梁為支承在前、后軸上的簡(jiǎn)支梁；空車(chē)是簧上負(fù)荷(貨車(chē)可取，為汽車(chē)整備質(zhì)量)均布在左、右縱梁的全長(zhǎng)上，滿載時(shí)有效載荷則均布在車(chē)廂長(zhǎng)度范圍內(nèi)的縱梁上；忽略不計(jì)局部扭矩的影響[6]。 貨車(chē)車(chē)架上均布載荷的分布情況，為一根縱梁的前支承反力，由該圖可求得： （）在駕駛室的長(zhǎng)度范圍內(nèi)這一段縱梁的彎矩為： （）駕駛室后端至后周這一段縱梁的彎矩為： （）顯然，最大彎矩就發(fā)生在這一段縱梁內(nèi)，可用對(duì)上式中求導(dǎo)數(shù)并令其為零的方法求出最大彎矩發(fā)生的位置，即，由此求得： （）將式（）代入式（），即可求出縱梁承受的最大彎矩。已知5542mm，3260mm，=1077mm，1205mm，=4200mm，=2693mm，=1507mm。=NNN==如果考慮到動(dòng)載荷系數(shù)及疲勞安全系數(shù)，并將它們代入式（），則可求出縱梁的最大彎矩為： （）取n=，=，得： 則彎曲應(yīng)力可按下式求得： （）式中：——縱梁在計(jì)算斷面處的彎曲截面系數(shù)，對(duì)于槽型斷面系數(shù)，對(duì)于槽型斷面縱梁： （）式中：——槽型斷面的腹板高，mm； ——翼緣寬，mm； ——梁斷面的厚度，mm。式()中：h=200mm，b=75mm，t=6mm。mm3因此最大彎應(yīng)力為：=16Mn鋼板的疲勞極限=220～260MPa，=。所以，車(chē)架強(qiáng)度滿足要求。 車(chē)架的撓度計(jì)算為了保證整車(chē)及有關(guān)機(jī)件的正常工作，對(duì)縱梁的最大撓度應(yīng)予以限制。這就要求對(duì)縱梁的彎曲剛度進(jìn)行校核。彎曲工況：約束后橋在車(chē)架縱梁腹板上的豎直投影點(diǎn)的垂直位移，約束車(chē)架前懸與車(chē)架縱梁聯(lián)接處縱梁腹板中點(diǎn)的垂直位移，讓車(chē)架形成一簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，并在前后支承中點(diǎn)處加一垂直向下的力，讓車(chē)架產(chǎn)生彎曲變形。車(chē)架彎曲剛度由下式計(jì)算得到：=EJ= （）式中：——彎曲剛度，N； F—— 集中載荷，N； a—— 軸距，m； x—— 從支點(diǎn)到測(cè)點(diǎn)的距離，m； f—— 撓度，m。 車(chē)架彎曲剛度計(jì)算示意圖若以前、后輪軸中點(diǎn)處（即）的剛度作為車(chē)架的彎曲剛度，則計(jì)算公式簡(jiǎn)化為[8]：= （）根據(jù)車(chē)架的受載情況，將車(chē)架的撓度分為兩部分計(jì)算： 假設(shè)車(chē)空載時(shí)，簧上負(fù)荷(貨車(chē)可取，為汽車(chē)整備質(zhì)量)均布在左、右縱梁的全長(zhǎng)上，由于算一根縱梁的撓度，取所加載荷的一半[9]。 材料定義返回靜態(tài)分析流程圖，通過(guò)Geometry導(dǎo)入車(chē)架的IGS格式模型。然后，編輯流程圖中的Model項(xiàng)，進(jìn)入Mechanical Application界面。將車(chē)架橫縱梁及連接件按體的形式選擇，并賦予16Mn材料；將車(chē)架上的鉚釘也按體選擇，賦予BL2材料。 材料賦予使用自動(dòng)網(wǎng)格劃分Automatic Method，對(duì)車(chē)架裝配體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 模型的網(wǎng)格劃分 車(chē)架彎曲工況分析 車(chē)架各部分質(zhì)量部件名稱質(zhì)量（kg）部件名稱質(zhì)量（kg）駕駛室350變速器100駕乘人員195車(chē)廂及載荷3895發(fā)動(dòng)機(jī)320油箱70整個(gè)車(chē)架上共安裝了8個(gè)用于連接鋼板彈簧的固定支座和吊耳,因此在每個(gè)縱梁上建立了4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。下面是針對(duì)車(chē)架上這8個(gè)點(diǎn)進(jìn)行邊界條件的處理。 彎曲工況邊界條件彎曲工況左縱梁前端左縱梁末端右縱梁前端其他約束自由度X,Y,ZY,ZX,ZZ 滿載工況分析首先，對(duì)整個(gè)車(chē)架施加慣性載荷，即標(biāo)準(zhǔn)重力加速度。然后將貨車(chē)的額定載荷3895kg作為均布載荷施加在兩根縱梁的上表面。駕駛室和駕乘人員的載荷施加位置為0~1342mm（X坐標(biāo)，下同），；發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器動(dòng)力總成的載荷均勻施加在發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置橫梁和后懸置橫梁表面及縱梁1345~1570mm位置，；油箱載荷均布在縱梁2594~2819mm。 載荷施加示意圖求解并通過(guò)后處理對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析得到彎曲工況一下車(chē)架的應(yīng)變?cè)茍D（）和應(yīng)力云圖（）。 彎曲工況一應(yīng)變?cè)茍D 彎曲工況一應(yīng)力云圖 前側(cè)偏載工況分析貨車(chē)在實(shí)際工作中,貨物所在位置可能位于車(chē)廂前側(cè),車(chē)廂的后側(cè)處于空載狀態(tài)。此時(shí)，將滿載時(shí)的貨物載荷施加在車(chē)廂的前半段。這樣就將工況一中，關(guān)于貨物載荷均布在兩根縱梁的上表面改成施加在0~3442mm。求解并通過(guò)后處理對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析得到彎曲工況二下車(chē)架的應(yīng)變?cè)茍D（）和應(yīng)力云圖（）。 彎曲工況二應(yīng)變?cè)茍D 彎曲工況二應(yīng)力云圖 單側(cè)偏載工況分析貨車(chē)在實(shí)際工作中,貨物所在位置可能位于車(chē)廂單側(cè),車(chē)廂另一側(cè)部分處于空載狀態(tài)。本工況的將工況一中貨物載荷均布在兩根縱梁上改為只施加在左側(cè)縱梁上。求解并通過(guò)后處理對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析得到彎曲工況三下車(chē)架的應(yīng)變?cè)茍D（）和應(yīng)力云圖（）。 彎曲工況三應(yīng)變?cè)茍D 彎曲工況三應(yīng)力云圖 局部分析發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置橫梁和后懸置橫梁承受動(dòng)力總成的大部分載荷，為了保證兩根橫梁的有足夠的強(qiáng)度和剛度，就要對(duì)其進(jìn)行靜力分析。加載時(shí)，將兩根縱梁固定，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置橫梁中部支撐點(diǎn)和后懸置橫梁上兩個(gè)支撐點(diǎn)分別施加作用力，力的大小為1372N。求解并通過(guò)后處理對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析得到車(chē)架局部的應(yīng)變?cè)茍D（）和應(yīng)力云圖（）。 局部應(yīng)變?cè)茍D 局部應(yīng)力云圖 車(chē)架扭轉(zhuǎn)工況分析 單側(cè)扭轉(zhuǎn)工況分析此工況是將車(chē)架右后部位兩個(gè)后鋼板彈簧連接點(diǎn)的自由度全部釋放，這種工況可以在貨車(chē)右后輪位于于凹坑時(shí)出現(xiàn)。載荷分布按彎曲工況一設(shè)置。 扭轉(zhuǎn)工況一邊界條件扭轉(zhuǎn)工況一左縱梁前端左縱梁末端右縱梁前端右縱梁后端兩點(diǎn)其他約束自由度X,Y,ZY,ZX,ZX,YZ求解并通過(guò)后處理對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析得到此工況下車(chē)架的應(yīng)變?cè)茍D（）和應(yīng)力云圖（）。 扭轉(zhuǎn)工況一應(yīng)變?cè)茍D 扭轉(zhuǎn)工況一應(yīng)力云圖 雙側(cè)扭轉(zhuǎn)工況分析此工況可以在貨車(chē)行駛時(shí)左前輪和右后輪瞬間同時(shí)位于凹陷處時(shí)出現(xiàn)。載荷分布按彎曲工況一設(shè)置。 扭轉(zhuǎn)工況二邊界條件扭轉(zhuǎn)工況二左前和右后車(chē)輪右縱梁前端左縱梁末端其他約束自由度X,YX,Y,ZX,ZZ求解并通過(guò)后處理對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析得到此工況下車(chē)架的應(yīng)變?cè)茍D（）和應(yīng)力云圖（）。 扭轉(zhuǎn)工況二應(yīng)變?cè)茍D 扭轉(zhuǎn)工況二應(yīng)力云圖 各工況分析結(jié)果總結(jié)分析車(chē)架變形云圖可以看出，在5種情況下車(chē)架最前端部分變形均較小，中部變形較大。這是由于中部承載貨箱和動(dòng)力總成部分載荷，載荷較大；前部承載發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛室等，載荷較小的緣故。因此分析結(jié)果與實(shí)際情況相符。車(chē)架前部與前橋以及轉(zhuǎn)向梯形等轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)連接，較小的變形可以有效地減小車(chē)架變形對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向幾何特性的影響；車(chē)架中部較大的變形則有利于改善車(chē)架整體的應(yīng)力狀況，并起到一定的緩沖作用。 各工況求解結(jié)果工況彎曲工況一彎曲工況二彎曲工況三局部分析扭轉(zhuǎn)工況一扭轉(zhuǎn)工況二最大應(yīng)變/mm最大應(yīng)力/MPa。小于車(chē)架所用材料16Mn的屈服極限340～360MPa，則車(chē)架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全系數(shù)為，當(dāng)n1時(shí)，說(shuō)明在該工況下，車(chē)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是符合要求的；否則，則說(shuō)明車(chē)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不符合要求，將會(huì)發(fā)生強(qiáng)度破壞。本文設(shè)計(jì)的車(chē)架的安全系數(shù)n=，車(chē)架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求[1518]。 本章小結(jié)本章通過(guò)5種工況對(duì)貨車(chē)車(chē)架進(jìn)行了靜力學(xué)分析。在分析過(guò)程中，重點(diǎn)是對(duì)邊界條件的設(shè)定和載荷的施加。對(duì)邊界條件的處理要力求符合車(chē)架實(shí)際工作條件，載荷的施加要盡可能的準(zhǔn)確。本章的5種工況是比較典型的，也是比較全面的。根據(jù)分析的處理結(jié)果，可以肯定設(shè)計(jì)的車(chē)架的強(qiáng)度及剛度是滿足使用要求的。結(jié) 論作為載貨汽車(chē)重要組成部分的車(chē)架，應(yīng)有足夠的彎曲剛度，以使裝在其上的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)位置在汽車(chē)行駛過(guò)程中保持不變并使車(chē)身的變形最??；也應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以保證其有足夠的可靠性與壽命，縱梁等主要零件在使用期內(nèi)不應(yīng)有嚴(yán)重的變形和開(kāi)裂。本設(shè)計(jì)就是在此要求下進(jìn)行的，具體結(jié)論如下：通過(guò)對(duì)車(chē)架的多種結(jié)構(gòu)型式、橫縱梁聯(lián)接型式和車(chē)架的制造工藝分析對(duì)比，完成輕型貨車(chē)車(chē)架的設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了校核。經(jīng)過(guò)強(qiáng)度與剛度校核，車(chē)架能夠滿足設(shè)計(jì)要求；根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)運(yùn)用Pro/E軟件創(chuàng)建車(chē)架三維模型時(shí)，為了下一步的網(wǎng)格劃分對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化。盡管這樣會(huì)使分析結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的偏差，但并不影響總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；通過(guò)彎曲工況的滿載工況、前側(cè)偏載工況、單側(cè)偏載工況和扭轉(zhuǎn)工況的單側(cè)扭轉(zhuǎn)工況、雙側(cè)扭轉(zhuǎn)工況五種工況對(duì)車(chē)架有限元模型進(jìn)行靜力分析。根據(jù)應(yīng)變和應(yīng)力兩個(gè)指標(biāo)對(duì)設(shè)計(jì)車(chē)架的力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)判，進(jìn)一步保證了車(chē)架滿足實(shí)際使用要求。綜上所述，設(shè)計(jì)完成的車(chē)架能夠達(dá)到預(yù)期的承載要求。但是，輕量化是車(chē)架設(shè)計(jì)中必須要考慮的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)缺少對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)輕量化的研究。下一步可以考慮在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，適當(dāng)改變橫梁及橫縱梁聯(lián)接件結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)反復(fù)修改、分析，最終達(dá)到車(chē)架輕量化德目的。 參考文獻(xiàn)[1][ J].汽車(chē)研究與開(kāi)發(fā)，2003,6:5155.[2][D].合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.[3][D].武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.[4]靳福來(lái)．汽車(chē)輕量化技術(shù)現(xiàn)狀[J]．汽車(chē)技術(shù)，1995，7：56—58.[5]華潤(rùn)蘭．論汽車(chē)輕量化[J]．汽車(chē)工程，1994，209(6)：375—383.[6][M].，2001.[7][M].化工工業(yè)出版社，2001.[8][D].華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.[9][M].高等教育出版社，2004.[10]于志偉，[M].人民郵電出版社，2007.[11][M].，2001.[12] Workbench [M].中國(guó)水利水電出版社，2010.[13]宋允祁，[M].吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1995.[14]黃貴東，[J].裝備制造技術(shù)，2007.[15]曲昌榮，郝玉蓮，[J].輕型汽車(chē)技術(shù)，2008.[16]劉新田，黃虎，劉長(zhǎng)虹，郭輝，[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007.[17]馮寶林，趙韓，[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008.[18]鐘佩思,孫雪顏,趙丹,魏群,[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)，2008.[19]Burnett, David S. Finite element analysis. AddisonWesley Pub[J].1987.[20]Eilabu, Zahavi. The Finite Element Method in machine design[J]. New jersey Prentice—Hall, 1992.[21]Cheng z Q et a1. Experience in Reverseengineering of a Finite Element Automobile Crash Model[J]. Finite Elements in Analysis and Design，2001(37).致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)為我們對(duì)以往知識(shí)的總結(jié)和提高起關(guān)鍵作用，也是大學(xué)時(shí)代的結(jié)束標(biāo)志。保質(zhì)保量地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅關(guān)系到是否能夠?yàn)樽约旱拇髮W(xué)生涯畫(huà)上一個(gè)圓滿的句號(hào)，同時(shí)也是為將來(lái)步入工作崗位后，能夠更好地適應(yīng)專業(yè)性工作打下基礎(chǔ)。在此，我衷心感謝孫遠(yuǎn)濤老師對(duì)我的細(xì)心指導(dǎo)，是孫老師的不斷督促和諄諄善誘的答疑