【正文】 (35) 當(dāng)X=0時 Q＝0 N M=0 N縱梁各端面上的彎矩計算采用彎矩差法，可使計算工作量大大減少。 F2——后輪中心支座對任一縱梁（左縱梁或右縱梁）的反作用力N。
由于上述假設(shè)，使車架由一個靜不定的平面框架結(jié)構(gòu)，簡化成為一個位于支座上的靜定結(jié)構(gòu)。
實際上，縱梁的某些部位會由于安裝外伸部件（如油箱、蓄電池等）而產(chǎn)生局部扭轉(zhuǎn)，在設(shè)計時通常在此安置一根橫梁，使得這種對縱梁的扭轉(zhuǎn)變?yōu)閷M梁的彎矩。
汽車的有效載荷均勻分布在車廂全長上。
空車時的簧載質(zhì)量（包括車架自身的質(zhì)量在內(nèi)）均勻分布在左右二縱梁的全長上。
綜上所述，汽車車架實際上是受到一定空間力系的作用，而車架縱梁與橫梁的截面形狀和連接點又是多種多樣，更導(dǎo)致車架受載情況復(fù)雜化。這種動載荷會使車架產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。
斜對稱的動載荷 這種載荷是當(dāng)汽車在崎嶇不平的道路上行駛時產(chǎn)生的。其大小與垂直振動加速度有關(guān)，與作用在車架上的靜載荷及其分布有關(guān)，路面的作用力使車架承受對稱的垂直動載荷。即為車架質(zhì)量、車身質(zhì)量、安裝在車架的各總成與附屬件的質(zhì)量以及有效載荷（客車或貨物的總質(zhì)量）的總和。以達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
本設(shè)計方案中，橫梁與縱梁的連接形式大體都使用焊接連接。
緊固件的尺寸和數(shù)量要和橫梁大小相適應(yīng)，鉚釘分布不要太近。但此種連接方式在長期使用時，容易松動，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。但焊接容易變形并產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，故要求焊接質(zhì)量要高，主要在小批量生產(chǎn)或修理時采用。這種方法成本低，適合大批量生產(chǎn)，其剛度與鉚釘?shù)臄?shù)目及其分布有關(guān)。
橫梁和縱梁的固定方法可分為鉚接、焊接和螺栓連接等方式。車架兩端的橫梁常采用這種形式和縱梁相連接。當(dāng)偏心載荷較大時，可將該處縱梁做成局部閉口斷面；也可將橫梁穿過縱梁向外延伸，將載荷直接傳給橫梁。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。大致可分有以下幾種： (1) 橫梁和縱梁的腹板相連接 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(yīng)力，一般車架的中部橫梁采用此種連接方式。其斷面形狀為槽形。它們的斷面形狀為槽型。它們的斷面形狀也是采用槽形。
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。
第三根橫梁為駕駛室的安裝梁。本次設(shè)計一共采用大小共8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槽型，用來支撐水箱，其中間設(shè)有多個圓形孔，目的是讓空氣可以流到發(fā)動機(jī)底部，也有助于發(fā)動機(jī)的散熱。
(3) 后橫梁 后橫梁采用中橫梁形式。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。當(dāng)發(fā)動機(jī)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(jī)前端，此時需采用斷面大的橫梁。當(dāng)發(fā)動機(jī)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。
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。
車架橫梁形式的確定 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?？v梁總長為4815mm。
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(qiáng)度。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。箱形斷面梁抗扭強(qiáng)度大，多用于轎車和輕型越野車。這種縱梁和橫梁的連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，燃油箱的安裝也不方便。因此需綜合考慮上述因素的影響，—。從降低車架縱梁抗彎應(yīng)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。為了使縱梁各斷面處的應(yīng)力接近，可改變梁的高度，使中部斷面高、兩端斷面低。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。
縱梁上表面應(yīng)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(yīng)。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好；當(dāng)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。
車架縱梁形式的確定 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(yīng)盡量簡單，以簡化其制造工藝。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(biāo)準(zhǔn)。
（2）將車架做成前寬后窄 對于重型載貨汽車，其后軸的負(fù)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(jī)，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。為了解決總體布置與加寬車架的矛盾，車架的寬度設(shè)計可采取以下措施： （1）將車架做成前窄后寬 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。為了提高汽車的橫向穩(wěn)定性，希望增大車架的寬度。車架前部寬度的最小值取決于發(fā)動機(jī)的外廓寬度，其最大值受到前輪最大轉(zhuǎn)角的限制。下面是設(shè)計和計算的方法和步驟。本設(shè)計包括了結(jié)構(gòu)形式的設(shè)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。
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。
由于設(shè)計的是輕型載汽車車架，根據(jù)其特點選用邊梁式車架。因而要求車架具有足夠的強(qiáng)度，合適的剛度，同時盡量減輕重量。當(dāng)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。此種結(jié)構(gòu)一般在轎車上使用。傳動軸從中梁的中間穿過，使之密封防塵。車架的前段或后段是邊梁式結(jié)構(gòu)，用以安裝發(fā)動機(jī)或后驅(qū)動橋。缺點是制造工藝復(fù)雜，精度要求高，總成安裝困難，維護(hù)修理也不方便，故目前應(yīng)用較少。若中梁是管形的，傳動軸可在管內(nèi)穿過。中梁的前端做成伸出支架，用以固定發(fā)動機(jī)，而主減速器殼通常固定在中梁的尾端，形成斷開式后驅(qū)動橋。
（2） 中梁式車架（脊骨式車架） 其結(jié)構(gòu)只有一根位于中央而貫穿汽車全長的縱梁，亦稱為脊骨式車架。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。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。
還有周邊式車架，這種車架是從邊梁式車架派生出來的，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。轎車要是使用邊梁式車架，為了降低地板高度，可局部地減少縱梁的斷面高度并相應(yīng)地加大其寬度，但這使縱梁的制造工藝復(fù)雜化且其車身地板仍比采用其他車架時為高，當(dāng)然地板上的傳動軸通道鼓包也就不大了。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。中部管梁的扭轉(zhuǎn)剛度大。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。
圖21 邊梁式車架 X型車架是邊梁式車架的改進(jìn)，這種車架由兩根縱梁及X型橫梁組成，實際上是邊梁式車架的改進(jìn)，有一定的抗扭剛度，X橫梁能將扭矩轉(zhuǎn)變?yōu)閺澗兀瑢Χ潭鴮挼能嚰?，這種效果最明顯。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(yīng)力情況相應(yīng)地縮小。在中、輕型客車上也有所采用，轎車則較少采用。其彎曲剛度較大，而當(dāng)承受扭矩時，各部分同時產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。橫梁用來連接縱梁，保證車架的抗扭剛度和承載能力，而且還用來支撐汽車上的主要部件。
（1） 邊梁式車架的構(gòu)造 這種車架由兩根縱梁及連接兩根縱梁的若干根橫梁組成，用鉚接和焊接的方法將縱橫梁連接成堅固的剛性構(gòu)架。隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，為了減輕自重，越來越多的轎車都采用了承載式車身。
車架結(jié)構(gòu)的確定 車架類型的選擇 車架的結(jié)構(gòu)形式可以分為邊梁式、中梁式（或稱脊骨式）和綜合式。（參照《材料力學(xué)》）另外，目前鋼材價格暴漲，汽油價格上漲，從生產(chǎn)汽車的經(jīng)濟(jì)性考慮的話，也應(yīng)盡量減輕整車的質(zhì)量。通常要求車架的質(zhì)量應(yīng)小于整車整備質(zhì)量的10％。因此，車架應(yīng)按等強(qiáng)度的原則進(jìn)行設(shè)計，以減輕汽車的自重和降低材料的消耗量。
(6) 局部強(qiáng)度加強(qiáng) 采用較大的板厚； 加大支架緊固面尺寸，增多緊固數(shù)量，并盡量使力作用點接近腹板的上、下側(cè)面。
(4) 減少應(yīng)力集中及疲勞敏感 盡可能減少翼緣上的孔（特別是高應(yīng)力區(qū)），嚴(yán)禁在翼緣上布置大孔； 注意外形的變化，避免出現(xiàn)波紋區(qū)或者受嚴(yán)重變薄； 注意加強(qiáng)端部的形狀和連接，避免剛度突變； 避免在槽形梁的翼緣邊緣處施焊，尤其畏忌短焊縫和“點”焊。
提高縱梁強(qiáng)度常用的措施如下： (1) 提高彎曲強(qiáng)度 選定較大的斷面尺寸和合理的斷面形狀（槽形梁斷面高寬比一般為3：1左右）； (2) 提高局部扭轉(zhuǎn)剛度 注意偏心載荷的布置，使相近的幾個偏心載荷盡量接近縱梁斷面的彎曲中心，并使合成量較??； 在偏心載荷較大處設(shè)置橫梁，并根據(jù)載荷大小及分散情況確定連接強(qiáng)度和寬度； 將懸置點分布在橫梁的彎曲中心上； 當(dāng)偏心載荷較大并偏離橫梁較遠(yuǎn)處時候，可以采用K形梁，或者將該段縱梁形成封閉斷面； 偏心載荷較大且比較分散時候，應(yīng)該采用封閉斷面梁，橫梁間距也應(yīng)縮小； 選用較大的斷面； 限制制造扭曲度，減少裝配預(yù)應(yīng)力。例如，縱梁中部彎曲應(yīng)力較大，則應(yīng)注意降低其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，減少應(yīng)力集中并避免失穩(wěn)。要求有足夠的疲勞強(qiáng)度，保證在汽車大修里程內(nèi)，車架不致有嚴(yán)重的疲勞損傷。
水平菱形扭動 因為車輛在行駛時，每個車輪因為路面和行駛情況的不同，每個車輪會承受不同的阻力和牽引力，這可以使車架在水平方向上產(chǎn)生推拉以至變形，這情況就好像將一個長方形拉扯成一個菱形一樣。
非水平扭動 當(dāng)前后對角車輪遇到道路上的不平而滾動，車架的梁柱便要承受這個縱向扭曲壓力，情況就好像要你將一塊塑料片扭曲成螺旋形一樣。而這個壓力，主要會集中在軸距的中心點。而車架在實際環(huán)境下要面對4種壓力。
2 設(shè)計方案論證 參考車型及其參數(shù) 參考車型：歐鈴ZB5040XXYBSC3S廂式運輸車 詳細(xì)參數(shù)： 發(fā)動機(jī)型號：S