【文章內(nèi)容簡介】 的作用。當汽車行駛在崎嶇不平的道路上時，車架在載荷作用下會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，使安裝在其上的各部件相互位置發(fā)生變化。當車輪受到?jīng)_擊時，車架也會想相應受到?jīng)_擊載荷。因而要求車架具有足夠的強度，合適的剛度，同時盡量減輕重量。在良好路面行駛的汽車，車架應布置得離地面近一些，使汽車重心降低，有利于汽車穩(wěn)定行駛，車架的形狀尺寸還應保證前輪轉(zhuǎn)向要求的空間。車架是按其結(jié)構(gòu)型式的不同來分類的，其主要結(jié)構(gòu)型式有框式、脊梁式和綜合式。其中框式又可分為邊梁式、周邊式和X型。這種車架由兩根縱梁及連接兩根縱梁的若干根橫梁組成。邊梁式車架能給改裝變型車提供一個方便的安裝骨架，因而在載重汽車和特種車上得到廣泛用。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形，因此被廣泛地用在載貨汽車、越野汽車、特種汽車和用貨車底盤改裝而成的大客車上。在中、輕型客車上也有所采用，轎車則較少采用。用于轎車的邊梁式車架，為了降低地板高度，可局部地減少縱梁的斷面高度并相應地加大其寬度，但這使縱梁的制造工藝復雜化且其車身地板仍比采用其他車架時為高，當然地板上的傳動軸通道鼓包也就不大了。用于載貨汽車的邊梁式車架由兩根相互平行但開口朝內(nèi)、沖壓制成的槽型縱梁及一些沖壓制成的開口槽型橫梁組合而成。通常，縱梁的上表面沿全長不變或局部降低，而兩端的下表面則可以根據(jù)應力情況相應地縮小。車架寬度多為全長等寬。 這種車架是從邊梁式車架派生出來的如圖（21），前后兩端縱梁變窄，中部縱梁加寬，前端寬度取決于前輪最大轉(zhuǎn)角，后端寬度取決于后輪距，中部寬度取決于車身門檻梁的內(nèi)壁寬，前部和中部以及后部和中部的連接處用緩沖臂或抗扭盒相連，具有一定的彈性，能緩和不平路面的沖擊。其結(jié)構(gòu)形狀容許緩沖臂有一定的彈性變形，可以吸收來自不平路面的沖擊和降低車內(nèi)噪聲。此外，車架中部加寬既有利于提高汽車的橫向穩(wěn)定性，又可以減短了車架縱梁外側(cè)裝置件的懸伸長度。在前后縱梁處向上彎曲以讓出前后獨立懸架或非斷開式后橋的運動空間。采用這種車架時車身地板上的傳動軸通道所形成的鼓包不大，但門檻較寬。這種車架結(jié)構(gòu)復雜，一般在中、高級轎車上運用。圖 2—1 X型車架這種車架由兩根縱梁及X型橫梁組成如圖（22），實際上是邊梁式車架的改進，有一定的抗扭剛度，X橫梁能將扭矩轉(zhuǎn)變?yōu)閺澗?，對短而寬的車架，這種效果最明顯。車架中部為位于汽車縱向?qū)ΨQ平面上的一根矩形斷面的空心脊梁，其前后端焊以叉形梁。前端的叉形梁用于支撐動力、傳動總成，而后端則用于安裝后橋。傳動軸經(jīng)中部管梁通向后方。中部管梁的扭轉(zhuǎn)剛度大。前后叉形邊梁由一些橫梁相連，后者還用于加強前、后懸架的支撐。管梁部分位于后座乘客的腳下位置且在車寬的中間，因此不妨礙在其兩側(cè)的車身地板的降低，但地板中間會有較大的縱向鼓包。門檻的寬度不大，雖然從被動安全性考慮，要求門檻有足夠的強度和剛度。一般只在轎車上采用。圖22這種車架又稱為中梁式車架（如圖23所示），主要由一根位于中央且貫穿汽車全長的較粗縱梁和若干根懸伸拖架組成。中央縱梁可以是圓管狀，也可以是箱形斷面。管梁將動力—傳動系連成一體，傳動軸從其中間通過，故采用這種結(jié)構(gòu)時驅(qū)動橋必須是斷開式的并與獨立懸架相匹配。與其他類型的車架比較，其扭轉(zhuǎn)剛度最大。容許車輪有較大的跳動空間，使汽車有較好的平順性和通過性。車架的強度和剛度較大；脊梁還能起封閉傳動軸的防塵套作用。但這種車架的制造工藝復雜，精度要求高，維修不便，僅用于某些對平順性、通過性要求較高的汽車上。在某些轎車和高越野性汽車上采用此種車架。圖23 脊梁式車架的汽車底盤 綜合式車架這種車架的前、后部分相似于邊梁式車架，以便分別安裝發(fā)動機和驅(qū)動橋；中部為一短脊梁管，傳動軸從短管內(nèi)通過。它是邊梁式和脊梁式兩種型式的綜合，中部的抗扭剛度合適，但中部地板凸包較大，且制造工藝較復雜。此種結(jié)構(gòu)一般在轎車上使用。由于設計的是中型載汽車車架，根據(jù)其特點選用邊梁式車架?？v梁上、下表面為平直，斷面呈槽形，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，不僅能降低工人工作強度，而且其造價低廉，有良好的經(jīng)濟性，將廣泛地用于各種載貨汽車、客車上。選取的方案的優(yōu)點： 邊梁式車架由兩根縱梁的若干根橫梁組成，該結(jié)構(gòu)便于安裝駕駛室、車廂和其它總成，被廣泛用在載重貨車、特種車和大客車上。小結(jié)：通過選定參考車型，明確車架設計的技術(shù)要求，選定車架的具體結(jié)構(gòu)形式，為后面的車架結(jié)構(gòu)的設計，車架的強度計算等提供了方向。第3章 車架的設計車架是一個復雜的薄壁框架結(jié)構(gòu)，其受力情況極為復雜。本設計包括了結(jié)構(gòu)形式的設計：車架的寬度的確定，縱梁形式的確定，橫梁形式的確定，橫梁與縱梁連接形式的確定，以及加強版的布置。在車架設計的初期階段，可對車架縱梁進行簡化的彎曲強度計算，以及來確定車架的斷面尺寸。下面是設計和計算的方法和步驟。車架的寬度是左、右縱梁腹板外側(cè)面之間的寬度。車架前部寬度的最小值取決于發(fā)動機的外廓寬度，其最大值受到前輪最大轉(zhuǎn)角的限制。車架后部寬度的最大值主要是根據(jù)車架外側(cè)的輪胎和鋼板彈簧片寬等尺寸確定。為了提高汽車的橫向穩(wěn)定性，希望增大車架的寬度。通常，車架的寬度根據(jù)汽車總體布置的參數(shù)來確定，故往往很難同時滿足上述要求。為了解決總體布置與加寬車架的矛盾，車架的寬度設計可采取以下措施：這種結(jié)構(gòu)可以解決前輪轉(zhuǎn)向所需的空間與車架總寬之間的矛盾。此結(jié)構(gòu)適用于輕型汽車、微型汽車和轎車。對于重型載貨汽車，其后軸的負荷大，輪胎的尺寸加大，后鋼板彈簧片寬增加，同時為了安裝外型尺寸大的發(fā)動機，常需減小前輪轉(zhuǎn)向角，因此車架不得不采用前寬后窄的型式。但根據(jù)本設計的要求，關(guān)于中型車車架結(jié)構(gòu)設計，所以為了簡化制造工藝，最好車架前后等寬。為了便于實行產(chǎn)品的三化，不少國家對車架的寬度制定了標準。如美國汽車工程學會規(guī)定，對于后輪為雙胎的載貨汽車車架寬度為864mm。我國汽車專業(yè)標準也規(guī)定對于中型載貨汽車的邊梁式車架，其寬度標準為864177。5mm。本設計方案取車架的寬度為866mm。車架的縱梁結(jié)構(gòu)，一方面要保證車架的功能，另一方面要滿足整車總體布置的要求，同時形狀應盡量簡單，以簡化其制造工藝。從縱梁的側(cè)視圖看，縱梁的形狀可分為上翼面是平直的和彎曲的兩種。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好；當上翼面為平直時，可使貨廂底板平整，縱梁制造方便，大多數(shù)載貨汽車車架縱梁都采用這種型式。當上翼面彎曲時，縱梁部分區(qū)段降低，地板高度相應降低，改善了整車的穩(wěn)定性，且有利于上、下車，此種結(jié)構(gòu)在轎車、微型汽車、公共汽車和部分輕型載貨汽車上采用，其制造工藝復雜?？v梁上表面應盡量做成平直的，中部斷面一般較大、兩端較小，與所受彎矩相適應。也有全長或僅中部及后部為等斷面的。根據(jù)整車布置要求，有時采用前端或后端或前后端均彎曲的縱梁?？v梁的斷面形狀有槽形、工字形、箱形、管形和Z形等幾種（如下圖31所示）。為了使縱梁各斷面處的應力接近，可改變梁的高度，使中部斷面高、兩端斷面低。槽形斷面的縱梁有較好的抗彎強度，工藝性好，緊固方便，又便于安裝各種汽車部件，故采用得最為廣泛，但此種斷面的抗扭性能差。從降低車架縱梁抗彎應力方面考慮的話，增大槽形斷面的高度最有利，但使汽車的質(zhì)心高度增加。增大上、下翼面的寬度，也可以提高縱梁的抗彎強度，但其值的增加又受到發(fā)動機、傳動系統(tǒng)部件布置的限制。因此需綜合考慮上述因素的影響，—。由于重型載貨汽車的發(fā)動機外型尺寸大，后軸負荷大，為了使車架作成前、后等寬，有的車架縱梁就采用Z形斷面，我國黃河牌載貨汽車的車架就是采用此種斷面。這種縱梁和橫梁的連接結(jié)構(gòu)復雜，燃油箱的安裝也不方便。重型載貨汽車和超重型載貨汽車的車架縱梁一般多采用工字形截面的型材或焊接成的箱形結(jié)構(gòu)。箱形斷面梁抗扭強度大，多用于轎車和輕型越野車。超重型越野車及礦用自卸車的縱梁形式多用鈑料焊接而成，常為箱形或工字形斷面。采用封閉斷面縱梁構(gòu)成的車架，其抗彎剛度大，通?？蛙嚨能嚰芤彩遣捎么朔N斷面?？v梁的長度一般接近汽車長度，—。 圖31 縱梁形式多品種生產(chǎn)時，常使不同軸距、不同裝載質(zhì)量的系列車型采用內(nèi)高相同的槽形斷面縱梁，通過變化鈑料厚度或翼緣寬度獲得不同強度。根據(jù)本設計的要求，再考慮縱梁截面的特點，本方案設計的縱梁采用上、下翼面是平直等高的槽形鋼?？v梁縱梁總長為8397cm。優(yōu)點：有較好的抗彎強度，便于安裝汽車部件。 車架橫梁將左、右縱梁連接在一起，構(gòu)成一個框架，使車架有足夠的抗彎剛度。汽車主要總成通過橫梁來支承。載貨汽車的橫梁一般有多根橫梁組成，其結(jié)構(gòu)和用途不一樣。通常用來支承水箱。當發(fā)動機前支點安排在左右縱梁上時，可用較小槽型和Z型斷面橫梁。對于前部采用獨立懸架的轎車，為了改善汽車的視野，希望汽車頭部高度降低，固需要將水箱安裝得低些，可將前橫梁做成寬而下凹的形狀。當發(fā)動機前支點和水箱相距很近時，前橫梁常用來支承水箱和發(fā)動機前端，此時需采用斷面大的橫梁。 為了降低水箱和發(fā)動機的支撐高度以改善視野性能，特制成寬而向下凹的形狀，俗稱為元寶梁。通常用來作傳動軸的中間支承。為了保證傳動軸有足夠的跳動空間，將其結(jié)構(gòu)做成上拱形。在后鋼板彈簧前、后支架附近所受到的力或轉(zhuǎn)矩大，則要設置一根抗扭剛度大、連接寬度大的橫梁。后橫梁上常設有拖曳裝置，裝有拖鉤，故將橫梁做成K形結(jié)構(gòu)，利用斜撐來減少橫梁跨距，使之局部加強。本設計課題是關(guān)于中型車車架結(jié)構(gòu)設計，所以采用開口斷面比較合適。本次設計一共采用大小共9根橫梁，各根橫梁的結(jié)構(gòu)及用途如下：第一根橫梁斷面形狀為三角形，也就是角鋼機構(gòu)，用來支撐水箱，其中間設有多個方形孔，目的是讓空氣可以流到發(fā)動機底部，也有助于發(fā)動機的散熱。第二根橫梁為發(fā)動機托架，為防止其與前軸發(fā)生碰撞幾干涉，故將其安排放在發(fā)動機前端，其形狀就是近似元寶的元寶梁，此種形狀有較好的剛度。第三根橫梁為駕駛室的安裝梁。用于駕駛室后部的安裝，斷面形狀為帽形。第四根橫梁用作傳動軸的支承，其斷面形狀為槽形，為了保證傳動軸有足夠的跳動空間和安裝空間，將其結(jié)構(gòu)做成上拱形。第五、六根橫梁分別在后鋼板彈簧前、后支架附近，它們所受到的力或轉(zhuǎn)矩都很大。它們的斷面形狀也是采用槽形，并且做成扭轉(zhuǎn)剛度大的K形結(jié)構(gòu)。第七、八根橫梁不僅要承受各種力和力矩的作用，還要作為安裝備胎的的安置機構(gòu)。它們的斷面形狀分別為槽型和三角形。第九橫梁為后橫梁，其將左、右縱梁連接在一起，構(gòu)成一個框架，使車架有足夠的抗彎剛度。其斷面形狀為槽形并做成K形?？v梁和橫梁的連接方式對車架的受力有很大的影響。大致可分有以下幾種：這種連接型式制造工藝簡單，連接剛度較差，但不會使縱梁出現(xiàn)大的應力，一般車架的中部橫梁采用此種連接方式。（上或下）相連接這種連接方式制造工藝不很復雜，連接剛度增強，故得到廣泛應用。但后鋼板彈簧托架上的力會通過縱梁傳給后鋼板彈簧的前橫梁，使其承受較大載荷。因此在設計鋼板彈簧托架時應盡可能減少懸架伸長度，使載荷作用點靠近縱梁彎曲中心。當偏心載荷較大時，可將該處縱梁作成局部閉口斷面；也可將橫梁穿過縱梁向外延伸，將載荷直接傳給橫梁。、下翼緣相連接 這種連接形