YD9160TCL轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 第 1 章 前言 1 第 2 章 車箱方案論證 2 2.1 設(shè)計(jì)選型原則 .2 2.2 車箱車架選擇 .2 第 3 章 主要尺寸參數(shù)的選定 4 3.1 外廓尺寸 4 3.2 質(zhì)量參數(shù) 4 第 4 章 車架總成設(shè)計(jì) .5 4.1 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 4.2 車架寬度的確定 . .8 4.3 車架的選材 8 4.4 車架的技術(shù)要求 9 第 5 章 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算 .10 5.1 車架質(zhì)量 .10 5.2 車架載荷分析 .11 5.3 車架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算 .11 5.4 車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算 .17 第 6 章 側(cè)圍總成設(shè)計(jì) .21 6.1 側(cè)圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .21 6.2 立柱設(shè)計(jì) .21 6.3 側(cè)圍板的選定 .22 6.4 爬梯的設(shè)計(jì) .22 6.5 車門的選定 .23 6.6 頂蓬的設(shè)計(jì) .23 6.7 頂蓬的設(shè)計(jì) .23 6.8 車箱的技術(shù)要求 .24 結(jié)論 25 參考文獻(xiàn) .26 致謝 27 附錄 28 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 1 第一章 前 言 為了降低乘用車長途運(yùn)輸成本，隨之出現(xiàn)了乘用車運(yùn)輸專用車 (即轎運(yùn)車 )。 自1990 年崔洪金董事長麾下的天津安達(dá)集團(tuán)設(shè)計(jì)出 乘用 車集裝運(yùn)輸車 ， 開創(chuàng) “ 零公里 ”運(yùn)輸以來，人工駕運(yùn)才逐漸淡出，國內(nèi) 乘用 車物流市場取得巨大發(fā)展。近 十幾 年來 ，轎運(yùn)行業(yè)發(fā)展迅猛，我國 90以上的轎車依靠轎運(yùn)車運(yùn)輸，轎運(yùn)車以他獨(dú)有的姿態(tài)成為國內(nèi)干線公路物流運(yùn)輸中一道亮麗的風(fēng)景。 轎運(yùn)車要求整體外型大、重量輕，基本上不存在超載的問題 ,只運(yùn) 送單一種類的貨物，固定方式運(yùn)輸，有嚴(yán)格的監(jiān)控要求，貨物不能包裝，有嚴(yán)格的規(guī)格要求；必須走高等級路面；駕駛員要求素質(zhì)高； 不 懼怕天氣變化 。 本次設(shè)計(jì)的課題為 YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì)， 課題來源于江蘇悅達(dá)專用車有限公司，是為適應(yīng)東風(fēng)悅達(dá)起亞乘用車的發(fā)展需要，而研發(fā)乘用車運(yùn)輸車。設(shè)計(jì)裝運(yùn)基本乘用車八輛，設(shè)計(jì)要求必須符合箱式掛車相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 本說明書以設(shè)計(jì)轎運(yùn)車掛車部分的車箱為主線，覆蓋了車架設(shè)計(jì)和側(cè)圍設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 配合總體設(shè)計(jì)，進(jìn)行了方案論證，根據(jù)設(shè)計(jì)選型原則，確定了車型和主要尺寸參數(shù)。 在車架設(shè)計(jì)中，首先是車架 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定了 縱梁形式，橫梁形式，以及縱梁與橫梁的連接方式，還有活動爬梯，活動踏板，加強(qiáng)梁的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 確定了車架寬度， 然后是 車架的選材 ， 車架制造時(shí)的技術(shù)要求。接下來就是車架設(shè)計(jì)計(jì)算，包括 車架質(zhì)量計(jì)算， 車架載荷分析，車架彎曲強(qiáng)度，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算。其中畫出了剪力圖，彎矩圖等參數(shù)圖。 在側(cè)圍設(shè)計(jì)中，首先是側(cè)圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定了六個(gè)立柱總成的結(jié)構(gòu)，最后是側(cè)圍板的選定，爬梯的設(shè)計(jì)，車門的選定和頂蓬的設(shè)計(jì)。 在本課題中，本人完成車箱設(shè)計(jì)，在車箱設(shè)計(jì)部分，根據(jù)設(shè)計(jì)的車架結(jié)構(gòu)，側(cè)圍結(jié)構(gòu)，計(jì)算的車架，立柱剛度和強(qiáng)度，完成了 車架的總裝圖，側(cè)圍總裝圖，車架底板圖，車架后端橫梁圖，車架前端橫梁圖，活動爬梯總成圖，活動爬梯銷圖，活動踏板總成圖，牽引底板圖，牽引銷圖的繪制。 YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 2 第二章 車箱方案論證 2.1 設(shè)計(jì)選型原則 a.設(shè)計(jì)適合于我國道路行駛的專用轎車運(yùn)輸車，采用國內(nèi)技術(shù)先進(jìn)的、性能優(yōu)良的汽車底盤作為專用牽引車；選用國內(nèi)成熟的標(biāo)準(zhǔn)總成和零部件進(jìn)行配套；設(shè)計(jì)系列產(chǎn)品，提高標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)市場競爭力。 b.在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，大膽改進(jìn)，大膽創(chuàng)新，使整車的技術(shù)性能達(dá)到國 內(nèi)領(lǐng)先水平。 c.整車及零部件的設(shè)計(jì)應(yīng)保證專用汽車的使用可靠性、安全性和較好的經(jīng)濟(jì)性，使用維修方便。 d.設(shè)計(jì)應(yīng)先進(jìn)合理，性能優(yōu)良，造型美觀大方，符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求和規(guī)定 。 2.2 車箱車架選擇 目前國內(nèi)生產(chǎn)的轎車運(yùn)輸車種類不多，基本上都是應(yīng)用傳統(tǒng)的半掛車形式，兩層貨臺平板結(jié)構(gòu)，其原理陳舊，裝備落后，結(jié)構(gòu)龐大，限制了轎車的裝載量。而國外，轎車運(yùn)輸車一般為兩層或三層貨臺結(jié)構(gòu)。以裝備先進(jìn)，增加裝載量，提高運(yùn)輸效益為目的。因此，選擇何種裝載形式的車架形式是本設(shè)計(jì)的主題。為此我們擬訂了三種方案： 第一種方 案是桁架固定式。上下層的貨臺由拓架固定，上層 1-3 個(gè)車位。貨臺的升降可分為“整體升降式”和“局部升降式”。其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度好，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，工作安全可靠，而且成本低；其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)升降的貨臺能否保證轎車依靠自身的動力爬上頂層就位。 圖 2-1 桁架固定式車架 第二種方案是桁架活動式。上下兩層的貨臺通過活動舉升機(jī)構(gòu)使貨臺恢復(fù)雙層結(jié)構(gòu)形式，空載時(shí)，可將上層貨臺收拔疊放在下貨臺上。其優(yōu)點(diǎn)是可以看著轎車的長度進(jìn)行擺放，起到“因地制宜”的作用，還可以一車 多用，提高回程的運(yùn)輸效率，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益；其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)龐大，不易制造，活動舉升機(jī)構(gòu)剛性較差，設(shè) 3 計(jì)難度大。 圖 2-2 桁架活動式車架 第三種方案是桁架整體式。該機(jī)械形式的轎車運(yùn)輸車由雙層專用牽引車和雙層或三層貨臺的專用半掛車組成。專用牽引車和專用半掛車采用后置下沉托板鞍座聯(lián)接牽引，采用特制底盤，車架底板高度低。牽引車設(shè)雙層貨臺，可根據(jù)道路及用戶需要，設(shè)計(jì)三個(gè)車位或五個(gè)車位的貨臺；專用半掛車可設(shè)計(jì)雙層或三層貨臺結(jié)構(gòu)形式。國外道路情況好，一般都 設(shè)計(jì)三層貨臺，承載 7臺或 10 臺轎車。貨臺采用“朽架固定式”結(jié)構(gòu)，貨臺的升降采用“局部升降式”。其特點(diǎn)是可視轎車的大小按空間要求進(jìn)行擺放，裝載密度大，運(yùn)輸效率高，經(jīng)濟(jì)效益好。但其難點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造。 圖 2-3 整體式車架 綜合以上結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，在符合我國道路交通的具體規(guī)定和總體參數(shù)、幾何尺寸下，應(yīng)著重選擇結(jié)構(gòu)安全可靠，裝載量大，運(yùn)輸效率高的結(jié)構(gòu)形式的車型。為此，選擇了第二種方案。 YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 4 第三章 主要尺寸參數(shù)的選定 結(jié) 合總體設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求必須符合箱式掛車相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)車箱所用的尺寸選擇轎運(yùn)車的主要尺寸參數(shù)。 3.1 外廓尺寸 我國對公路車輛的限制尺寸是：總高不大于 4米；總寬（不包括后視鏡）不大于 2.5 米，左右視鏡等突出部分的側(cè)向尺寸總共不大于 250 毫米；總長：汽車拖帶掛車不大于 20 米。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：滿足裝運(yùn)千里馬、遠(yuǎn)艦、賽拉圖等基本乘用車八輛的箱式掛車?，F(xiàn)以賽拉圖為例，賽拉圖轎車車長為 4480 毫米，所以四輛車的總長為： 4480mm4=17920mm，兩輛車之間的間隙大約為 200mm。所以需要總長度為 17920+200 3=18520mm，故總長定為 19000mm。 根據(jù)國家對車輛尺寸的限制，總寬定為 2500mm，總高定為 3990mm。 3.2 質(zhì)量參數(shù) 3.2.1 裝載質(zhì)量 gM 一輛 賽拉圖的重量大約為 1.1t，八輛賽拉圖的重量為 8.8t，所以汽車的最大裝載質(zhì)量gM設(shè)計(jì)為 12t。 3.2.2 半掛車的整備質(zhì)量1OM汽車的裝載量與整備質(zhì)量之比 mg/mo稱為汽車的整備質(zhì)量利用系數(shù)。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(jì)表 2-10，取值為 1.6。所以： kgMM gO 7 5 0 06.1126.11 3.2.3 轎運(yùn)車的整備質(zhì)量OM參考同類車輛的質(zhì)量參數(shù)，牽引車的整備質(zhì)量確定為 4500 ，所以： kgM O 1 2 0 0 07 5 0 04 5 0 0 3.2.4 半掛車的滿載質(zhì)量 1AM kgMMM gOA 1950011 3.2.5 轎運(yùn)車的 滿載質(zhì)量 AM kgMMM gOA 24000 5 第四章 車架總成設(shè)計(jì) 4.1 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 車架是支撐、連接汽車各總成的零部 件，并承受來自車內(nèi)外的各種載荷的基礎(chǔ)構(gòu)件。盡管承載式車身是轎運(yùn)車車身的發(fā) 展趨勢。但傳統(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(diǎn)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。掛車車架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠取Ｍ瑫r(shí)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。 4.1.1 車架類型的確定 掛車的車架多為邊梁式，即車架由兩根位于兩邊的縱梁和若干根橫梁組成，用鉚接或焊接方式將縱梁和橫梁連接成堅(jiān)固的剛性結(jié)構(gòu)， 由于裝載 千里馬、遠(yuǎn)艦、賽拉圖等基本乘用車八輛，所以裝載上下兩層轎車很可能超高， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量降低承載面高度，因此，車架采用凹梁式結(jié)構(gòu) 如圖 4-1所示。 根據(jù)一些國內(nèi)外半掛車的技術(shù)參數(shù)資料和同行比較，一般取車架長度和半掛車軸距之比為 1.3-1.6較為合理。再結(jié)合總體設(shè)計(jì) ,車架長度確定為 19000mm及為車箱的總長 , 寬度為 2500mm，這樣滿 足設(shè)計(jì)要求。 圖 4-1 車架結(jié)構(gòu)示圖 4.1.2 縱梁形式的確定 車架縱 梁 根據(jù)截面形狀分有工字梁和槽形梁。由于工字梁具有強(qiáng)度高、工藝簡單等特點(diǎn)，因此在載質(zhì)量大于 12 t(包括 12 t)的長軸距半掛車設(shè)計(jì)中選工字梁結(jié)構(gòu)。為防止上下翼面受拉伸和壓縮作用而破裂 ,翼面的寬度一般不超過 16d(d為鋼板的厚度 )我們定翼面的寬度為 100mm。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(qiáng)度。 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。為了滿足低平板半 掛車使用性能的要求，縱梁采用階梯形結(jié)構(gòu)。為保證牽引裝置和懸架系統(tǒng)有足YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 6 夠的活動空間，其鵝頸處設(shè)計(jì)成變截面，懸架支座部位高度盡量收縮。 由于懸架支座部位的縱梁高度尺寸較小，此部位承受的支座反力較大。為了保證該區(qū)域具有足夠的強(qiáng)度，在這里布置了內(nèi)、外側(cè)加強(qiáng)板和下加強(qiáng)板。內(nèi)、外側(cè)加強(qiáng)板與工字鋼焊接組成箱形結(jié)構(gòu)，下加強(qiáng)板上開有若干個(gè)塞焊孔，通過塞焊和兩側(cè)間斷焊與工字鋼下翼面連接。為了減小應(yīng)力集中，內(nèi)、外側(cè)加強(qiáng)板端頭設(shè)計(jì)成 u形結(jié)構(gòu)，下加強(qiáng)板端頭采用圓弧面，且下加強(qiáng)板端頭與內(nèi)、外側(cè)加強(qiáng)板端頭避開，使得懸架支座部位有足夠的強(qiáng) 度。如圖 4-2所示： 圖 4-2 懸架支座部位加強(qiáng)板 4.1.3 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(jì)橫梁，可以保證車架具有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。 從早期通過試驗(yàn)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(gè)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(shí)還降低了與橫梁連接處的縱梁扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 我們設(shè)計(jì)了十三部分橫梁，有前端橫梁，牽引板橫梁，前踏板橫梁，工具箱橫梁，車架中間部分橫梁，懸掛部分橫梁，后踏板橫梁及后端橫梁。 4.1.4 縱梁與橫梁的連接 橫梁 與 縱梁 的連接方式有分段焊接和整體貫穿式。分段焊接可分為橫梁和 縱梁上下翼板連接、橫梁和縱梁的腹板連接、橫梁與縱梁上翼板和腹板連接三種。分段式結(jié)構(gòu)對縱梁的強(qiáng)度影響不大。但由于采用該結(jié)構(gòu)時(shí)橫梁的長度較小，剛度較大。所以允許車架的變形幅度較小。整體貫穿式結(jié)構(gòu)由于采用了整體橫 梁，減少了焊縫，使焊接變形減少。同時(shí)還具有腹板承載能力大的特點(diǎn)。在偏載較大時(shí)，能使車架各處所產(chǎn)生的應(yīng)力分布較均勻。因此，該車在選用連接方式時(shí)，同時(shí)采用了橫梁與縱梁上翼板和腹板連接的分段焊和如 圖 4-3所示的貫穿式結(jié)構(gòu)。 7 圖 4-3 橫梁 與 縱梁 的 貫穿式 連接 橫梁與縱梁連接的節(jié)點(diǎn)剛度直接影響到車架的整體剛度，合理設(shè)計(jì)橫梁與縱梁的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，是車架設(shè)計(jì)的重要問題。 4.1.5 活動爬梯 圖 4-4 活動爬梯 4.1.6 懸架支座處 該低平板半掛車為單軸結(jié)構(gòu)，采用的是單軸平衡式懸架系統(tǒng)，懸架支座直接與縱梁的下翼面焊接。汽車行駛時(shí)，由于車架的懸架部位承受較大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，在支座處設(shè)置了三個(gè)截面尺寸較大的箱形橫梁，保證車架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度，并能較理想的傳遞載荷。 4.1.7 車架中部 由于牽引銷處和后軸處的扭轉(zhuǎn)剛度大，車架中部的變形往往較大。為了允許車架有微量的翹曲，在車架中部布置了十根僅與縱梁腹板焊接的矩形橫梁，橫梁間距平均為 1250mm。 4.1.8 活動踏板 設(shè)計(jì)活動踏板作 用是在轎車往轎運(yùn)車上裝載時(shí)從后端橫梁中抽出活動踏板傾斜放于地面讓轎車從其上平穩(wěn)開進(jìn)車箱。其上同樣設(shè)計(jì)了像車架兩邊底板一樣的帶孔鋼板。結(jié)構(gòu) 如圖 4-5所示： YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 8 圖 4-5 活動踏板 4.1.9 加強(qiáng)梁 為了保證 車架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠?，而牽引底板部分承受的支座反力較大，單單幾根支撐梁是不夠的，我們設(shè)計(jì)了三種形式的 加強(qiáng)梁，材料選擇槽形鋼材。 如圖 4-6所示： 圖 4-6 牽引部分加強(qiáng)梁 4.2 車架寬度的確定 掛車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(jì)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(jī)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(shí)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。 4.3 車架的選材 車架縱 梁 根據(jù)截面形狀分有工字梁和槽形梁。 由于工字梁具有強(qiáng)度高、工藝簡單等特點(diǎn)，因此在載質(zhì)量大于 12 t的長軸距半掛車設(shè)計(jì)中選工字梁 結(jié)構(gòu)。工字 形鋼 厚 9 度為 4mm。 橫梁通常采用的結(jié)構(gòu)有圓管形、工字形、槽形和方管形四種。圓管形和方管形具有較高的扭轉(zhuǎn)剛度，但增加了車架的自身質(zhì)量，成本高，工藝復(fù)雜。而槽形梁制造工藝簡單，成本低，但扭轉(zhuǎn)剛度較差。考慮到該四種結(jié)構(gòu)所使用的具體情況，我們采用了槽形和方管形相結(jié)合 的方案。 材料選用 16Mn 低合金鋼， 16Mn 低合金鋼在強(qiáng)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(jī)械性能良好 ,正火可提高塑性，韌性及冷壓成型性能，一般在熱扎狀態(tài)下使用，廣泛用于制造受動載荷的各種焊接構(gòu)件。 車架底板采 用優(yōu)質(zhì)鋼板，厚度為 3mm。底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如 圖 4-7： 圖 4-7 車架底板 其設(shè)計(jì)目的減輕車架的重量，材料消耗降低節(jié)約了制造成本，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益；由于該車架屬于專用車車架，是轎運(yùn)車半掛車，用來裝載八輛轎車的，所以設(shè)計(jì)此車架底板的主要目的是固定轎車輪胎，鋼板上的橢圓形又凸起部分增加了鋼板的粗糙程度，降低了轎車的移動；當(dāng)固定轎車輪胎時(shí)所用的專用鋼鉤正好鉤在鋼板上，又可以隨時(shí)調(diào)節(jié)。 4.4 車架的技術(shù)要求 a. 各焊縫均勻呈魚鱗狀，無夾渣、氣孔、焊穿 、漏焊等缺陷，焊后去焊渣、飛濺等。 b. 鉸鏈套同軸度不超過 1mm。 c. 車架整體平正，無扭曲，對角線誤差不超過 5mm。 YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 10 第五章 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 車架質(zhì)量 兩邊縱梁所選材料為工字形鋼，但由于要滿足剛度和強(qiáng)度要求，各部分的高度不一樣，前端邊梁高為 265mm，長為 3062mm；鵝頸邊梁高為 400mm，長為 522mm；其余部分高均為 350mm 10001 LFW （ 5-1） 式中： kgW 理論重量， mmF 截面積， mL 長度， 385.7 cmg比重， dbhdF 22 （ 5-2） 102100235040026510 21195 mm 所以 61085.71 1 9 593514.32 3 2 21 3 7 01 1 2 5 55223 0 6 22 邊梁Wkg6.403 前端 橫梁所選材料為普通槽 鋼887 002 35 887 078601 40 AGBQ GB，理論質(zhì)量為 16.733kg/m，長為 2390mm。所以 3107 3 3.162 3 9 0 前橫W kg40。 兩根 牽引板橫梁， 兩根 前踏板橫梁， 四根 車架橫梁 3所選材料為方管鋼材， 截面積公式為 dDdF 4 。 尺寸分別為 100 4， 50 4， 150 4；寬均為 2390mm。 四根工具箱橫梁，十一根橫梁 2，一根后端橫梁 所選材料為矩形管鋼材， 截面積公式為 dbhdF 22 。尺寸分別為 100 50 4， 150 50 4， 150 100 4；寬均為 2390mm。 61085.72 3 9 041504444504424100442 方形W kg6.260 61085.723904210015042425015042114250100424 矩形Wkg6.438 所以橫梁 的質(zhì)量 kgWWWW 2.7 3 96.4 3 8406.2 6 0 矩形前橫方形橫加上各支撐梁及車架底板的質(zhì)量，結(jié)合總體設(shè)計(jì)，車架重量定為 2000kg。 11 5.2 車架載荷分析 汽車靜止時(shí)，車架上只承受彈簧以上部分的載荷稱為靜載荷。汽車在行駛過程中，隨行駛條件 (車速和路面情況 )的變化，車架將主要承受對稱的垂直動載荷和斜對稱的動載荷。 5.2.1 對稱的垂直動載荷 這種載荷是當(dāng)汽車在平坦道路上以較高車速行駛時(shí)產(chǎn)生的，其值取決于作用在車架上的靜載荷及其在車架上的分布，還取決于靜載荷作用處的垂直加速度之值。這種動載荷會使車架產(chǎn)生彎曲變形。 5.2.2 斜對稱的動載荷 當(dāng)汽車在不平道路 上行駛時(shí)，汽車的前后幾個(gè)車輪可能不在同一平面上，從而使車架連同車身一起歪斜，其值取決于道路不平坦的程度以及車身、車架和懸架的剛度。這種動載荷將會使車架產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。 由于汽車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用工況多變，除了上述兩種主要載荷的作用外，汽車車架上還承受其他的一些載荷。如汽車加速或制動時(shí)會導(dǎo)致車架前后載荷的重新分配；汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，慣性力將使車架受到側(cè)向力的作用。一般來說，車架主要損壞的疲勞裂紋起源于縱梁和橫梁邊緣處，然后向垂直于邊緣的方向擴(kuò)展。在縱梁上的裂紋將迅速發(fā)展乃至全部斷裂，而橫梁上出現(xiàn)的裂紋則往往不再繼續(xù)發(fā)展 或擴(kuò)展得很緩慢。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可知，車架的使用壽命主要取決于縱梁抗疲勞損傷的強(qiáng)度。因此，在評價(jià)車架的載荷性能時(shí)，主要應(yīng)著眼于縱梁。 5.3 車架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算 由于結(jié)構(gòu)的限制，車架必須滿足強(qiáng)度要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。 5.3.1 受力分析 為簡化計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)做以下幾點(diǎn)假設(shè)： a縱梁為支撐在前牽引銷 (車架縱梁對應(yīng)點(diǎn) )和掛車雙橋中心線上的簡支梁 b空車時(shí)簧載質(zhì)量均布在左、右縱梁的全長上八輛轎車的有效載荷也均布在車架縱梁凹部 c所有作用力均通過截面的彎心 (局部扭轉(zhuǎn)的影響忽略不計(jì) ) 圖 5-1 車架的受力示圖 YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 12 圖 5-1中：1F 牽引銷所受的力 2F 后橋所受的力 1AM 載重 1OM 空車簧載 其中1l=1180mm,2l=2070mm,3l=10530mm,4l=1610mm,5l=1610mm,6l=2000mm 所以 mmllllllL 1 9 0 0 0654321 5.3.2 彎矩的計(jì)算 總體設(shè)計(jì)中又知：半掛車載質(zhì)量 1AM 為 12000kg，簧上整備質(zhì)量1OM為 7500kg。 A所以均布載荷集度 q為： 65432111 / llllllMMq OA （ 5-3） 2000161016101053020701180/750012000 mmNmmkg /26.10/026.119000/19500 圖 5-2 車架載荷示圖 B求支反力 由平衡方程 01 FM 得： 432212/ lllFLlLq （ 5-4） Nlll LlLqF 1 1 4 1 3 816101 0 5 3 02070 1 9 0 0 011802/1 9 0 0 026.102/33212 NFgMMF OA 8 0 8 6 21 1 4 1 3 8107 5 0 01 2 0 0 02111 C求剪力和彎矩并作剪力圖和彎矩圖： 把車架縱梁分為三段。如圖 5-3所示： 13 圖 5-3 縱梁分段受力示圖 當(dāng)10 lx時(shí)： 剪力 xqxQ 26.101 彎矩 221 13.52 xxqM 當(dāng)43211 llllxl 時(shí)： 剪力 xFqxQ 26.108 0 8 6 211 彎矩 22111 13.51 1 8 08 0 8 6 22/ xxqxlxFM 當(dāng)654321 llxllll 時(shí)： 剪力 xFFqxQ 26.101 9 5 0 0 0211 彎矩 226543211 1 9 0 0 013.52/ xxllllllqM a. 變載面處的剪力和彎矩： 當(dāng) mmlx 11801 時(shí)： NNxQ 41021.18.1 2 1 0 61 1 8 026.1026.10 mmNmmNxM 622 1014.77143012118013.513.5 當(dāng) mmllx 32502070118021 時(shí)： NNxQ 41075.44 7 5 1 73 2 5 026.108 0 8 6 226.108 0 8 6 2 22 3 2 5 013.51 1 8 03 2 5 08 0 8 6 213.51 1 8 08 0 8 6 2 xxM mmNmmN 81013.11 1 3 1 9 8 7 1 5 當(dāng) mmlllx 1 3 7 8 01 0 5 3 02 0 7 01 1 8 0321 時(shí)： YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 14 NNxQ 41005.62.6 0 5 2 11 3 7 8 026.108 0 8 6 226.108 0 8 6 2 22 1 3 7 8 013.51 1 8 01 3 7 8 08 0 8 6 213.51 1 8 08 0 8 6 2 xxM mmNmmN 71047.444733708 當(dāng) mmllllx 1 5 3 9 01 6 1 01 0 5 3 02 0 7 01 1 8 04321 時(shí)： NNxQ 4107.76.7 7 0 4 01 5 3 9 026.108 0 8 6 226.108 0 8 6 2 22 1 5 3 9 013.51 1 8 01 5 3 9 08 0 8 6 213.51 1 8 08 0 8 6 2 xxM mmNmmN 7106.66 6 0 0 2 2 5 3 當(dāng) mmLx 19000 時(shí)： 01 9 0 0026.101 9 5 00 026.101 9 5 00 0 xQ 01 9 0 0 01 9 0 0 013.51 9 0 0 013.5 22 xM b. 求最大彎矩： 因?yàn)?dxdMQ / ，所以當(dāng) Q=0時(shí)，彎矩最大 即 026.1080862 xQ ， mmx 7881 時(shí) ， 彎矩最大 22m a x 7 8 8 113.51 1 8 07 8 8 18 0 8 6 213.51 1 8 08 0 8 6 2 xxM mmNmmN 81023.268.2 2 3 2 3 1 1 2 0 c. 求變矩為 0處的 x值： 當(dāng) 013.51 1 8 08 0 8 6 2 2 xxM 時(shí) mmxmmx 1 2 8 5,1 4 4 7 8 21 作剪力、彎矩圖如圖 5-4， 5-5所示： 15 圖 5-4 受力圖 圖 5-5 彎矩圖 5.3.3 強(qiáng)度驗(yàn)算 實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)車速約 40 km h時(shí)，汽車在對稱的垂直動載工況下，其最大彎矩maxDM約為靜載荷下的 3 4.7倍，同時(shí)，考慮到動載荷作用下，車架處于受疲勞應(yīng)力狀態(tài)，如取疲勞安全系數(shù)為 1.15 1.4，可求得動載荷下的最大彎矩： mmNMM D 88m a xm a x 1047.1107.44.1 可用下式來 校核縱梁的彎曲強(qiáng)度： xD WM /m ax（ 5-5） 式中： 縱梁的彎曲強(qiáng)度 xW 抗彎模量 由于在設(shè)計(jì)中縱梁采用焊接工字梁，其截面如圖 5-6所示： YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 16 圖 5-6 縱梁截面 示圖 如圖可知區(qū)域截面形狀和截面特性，即抗彎截面系數(shù)為： HbhBHW 6/33 （ 5-6） 12 Hh （ 5-7） 2 Bb （ 5-8） 35331 1038.32656/24590265100 mmW 35332 1092.53 5 06/3 3 0903 5 01 0 0 mmW 比較車架全長上受力分析可知： 最大受力可能發(fā)生在最大彎矩處或變截面處，求兩點(diǎn)的受力值加以比較求出安全系數(shù)： isin /（ 5-9） 其中s為材料的屈服應(yīng)力，取其值為 345MPa，所以： MPaWM 95.1 6 41038.34/1023.24/ 581m a x3250 09.295.1 6 4/3 4 5/ 32501 sn MPaWM 05.1 1 11092.54/1023.24/ 582m a xm a x 12.305.1 1 1/3 4 5/ m a x2 sn 綜上所述：車架發(fā)生最大受力時(shí)，靜載安全系數(shù)不小于 2.09，所以 17 351002.5 mmW x 158m a x 2 4 81002.5/1047.1/ MPaWM xD按上式求得的彎曲應(yīng)力不超過縱梁材料的疲勞極限 MPa2602201 。 5.4 車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算 5.4.1 受力分析 簡化設(shè)計(jì)計(jì)算，假設(shè)牽引橫梁為一根前 懸架梁，共有七根主橫梁，分別為 前端橫梁， 工具箱橫梁，三根方形橫梁，一根矩形橫梁和后端橫梁，間距分別為al=2222mm, bl=2774mm, cl=3412mm, dl=3927mm, el=3780mm, fl=2885mm。 反載荷均勻分布在縱梁和橫梁上。 圖 5-7 車架在反對稱載荷作用下的受扭情況簡圖 1 7 為橫梁； a f 為縱梁的區(qū)段 圖 5-7為車架在反對稱載荷作用下的受扭情況簡圖。作用在車架上的四個(gè)力 R位于前后車輪軸線所在的橫向鉛垂平面內(nèi) 5.4.2 求最大扭矩maxT這時(shí)各橫梁的扭轉(zhuǎn)角相等。此外，縱橫梁單位長度的扭轉(zhuǎn)角亦相等。由于扭轉(zhuǎn)角 與扭矩 T，扭轉(zhuǎn)剛度kGJ存在以 下關(guān)系： kk GJTlGJTl 3.57 （ 5-10） 式中： T 車架元件所受的扭矩， mmN L 車架元件的長度， mm G 材料的剪切彈性模量， MPa kJ 車架元件橫斷面的極慣性矩， 4mm 因此，作用在車架元件上的扭矩kT與該元件的扭轉(zhuǎn)剛度kkGJ成正比，故有YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 18 4721721 : kkbkakkkfba JJJJJJTTTTTT （ 5-11） 式中： ,21 TT 橫梁 1， 2，所受的扭矩 , 21 kk JJ 橫梁 1， 2，橫斷面的極慣性矩 , 21 TT 縱梁在 1， 2和 1， 2，橫梁間所受的扭矩 , 21 kk JJ 縱梁在 1， 2和 1， 2， 橫梁間橫斷面 的極慣性矩 如果將車架由對稱平面處切開見圖 5-8，則切掉的一半對尚存的一半的作用相當(dāng)于在切口 橫斷面上作用扭矩721 , TTT 和橫向力721 , QQQ 。對最右邊的橫梁 1取力矩的平衡方程式，則有 圖 5-8 車架在反對稱載荷作用下的受力簡圖 cbabaa lllQllQlQTTTTTTTRL 4327654321 0765 fedcbaedcbadcba llllllQlllllQllllQ （ 5-12） 由（ 5-11）式得： 1212kkJJTT ；1313kkJJTT ； （ 5-13） 11 kkaa JJTT ；11 kkbb JJTT ； （ 5-14） 111 22 JJCTCTQ kaa （ 5-15） kakbkab JJCJ TC TTQ 112 22； （ 5-16） 將上式代入（ 5-11），經(jīng)整理后得： 19 7111 2nfammkmknklJCJR LJT （ 5-17） 式中： n 橫梁數(shù) M 兩橫梁之間的縱梁區(qū)段數(shù) C 車架寬為 2390mm L 前后橋的距離為 14210mm a求極慣性矩nJ和抗扭截面系數(shù)nW由于 簡化設(shè)計(jì)計(jì)算， 1， 4， 6， 7，橫梁截面為 150 50 4； 2， 3， 5，橫梁截面為 150 4；縱梁截面為 350 100 10。 如圖 5-9所示： 圖 5-9 截面圖形及尺寸 hKbJ 3矩形（ 5-18） 截面中最大厚度 nn JW ， （ 5-19） 其中 K，查 新編非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊 表 4-1 k參數(shù) h/b 1 2 3 4 6 8 10 10 K 0.141 0.229 0.236 0.281 0.299 0.307 0.312 0.333 由圖知，本設(shè)計(jì)所有的截面矩形 h/b10,所以 K=0.333 432137641 8 0 8.8 1 8 3)1 4 250(43 3 3.02)(2 mmhhKbJJJJ kkkk 43213532 208.1 2 4 4 6)142150(4333.02)(2 mmhhKbJJJ kkk 43213 1 7 6 4 9 0)3 3 01 0 02(103 3 3.0)2( mmhhKbJ km YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 20 7 1 4856.7 0 0 7 3208.1 2 4 4 63808.81834n kn mmJ 461081.21 9 0 0 01 7 6 4 9 02390 22 mmlJC fam mkmb求扭矩 將上面求出的極慣性矩代入（ 5-17）得： mmNJJlJCJR L JTkknfammkmknk 61167111 1088.74.9631081.2856.7 0 0 7 31 4 2 1 01 9 5 0 0 02所以： mmNTTTT 67641 1088.7mmNJTTT k 72532 102.1208.1 2 4 4 64.9634.963 mmNJT kmm 8107.11 7 6 4 9 04.9 6 34.9 6 3 所以： mmNTTm 8m a x 107.1， 31 7 6 4 910/ mmJWkmn 所以最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 M P aWTn 4.2 3 31 7 6 4 9/107.1/ 8m a xm a x ，沒有超出 了材料的強(qiáng)度限值，因此車架剛度符合要求。 21 第六章 側(cè)圍總成設(shè)計(jì) 6.1 側(cè)圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 側(cè)圍相當(dāng)于汽車車身，是汽車三大部分之一，車身可以定義為裝在底盤上的建筑性結(jié)構(gòu)。它主要的功能讓運(yùn)輸?shù)呢浳锩馐茱L(fēng)霜雨雪等惡劣自然環(huán)境的影響和毀壞。車箱骨架設(shè)計(jì)成矩形，門框，各立柱之間的相互平行。結(jié)合總體設(shè)計(jì)和上桁架設(shè)計(jì)，車身框架由兩頂橫梁和六根立柱焊接在車架上構(gòu)成。車身設(shè)計(jì)有六根立柱總成和三根活動滑塊支撐管總成，目的是支撐上桁架，頂橫梁上裝有 頂蓬結(jié)構(gòu)，箱后設(shè)計(jì)了爬梯，整個(gè)側(cè)圍由側(cè)圍板外 包，其中設(shè)計(jì)了五扇門。結(jié)構(gòu)如圖 6-1 所示： 圖 6-1 側(cè)圍結(jié)構(gòu)示圖 6.2 立柱設(shè)計(jì) 立柱是車箱的骨架，支撐著整個(gè)車箱，使其不得變形，毀壞。所以它必須滿足強(qiáng)度和剛度要求。由于車箱設(shè)計(jì)了車門，所以設(shè)計(jì)了門立柱來固定車門。 由于上桁架分為三段，所以我們設(shè)計(jì)了六個(gè)立柱總成，每段上桁架由四根立柱支撐。為了加強(qiáng)它的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了三根支撐桿，上面有活動調(diào)節(jié)滑塊。 第四，第五，第六根立柱設(shè)計(jì)液壓裝 置，液壓缸在其立柱內(nèi)，由油缸上下支座總成連接，結(jié)構(gòu)如圖 6-2 所示： YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 22 圖 6-2 第一 立柱總成 6.3 側(cè)圍板的選定 根據(jù)同行比較，側(cè)圍板選用 1.5 厚的鋼板沖壓成形 ,結(jié)構(gòu)如圖 6-3 所示： 圖 6-3 側(cè)圍板 技術(shù)要求為： a. 零件應(yīng)平直，不得有扭曲現(xiàn)象。 b. 未注壓制圓角為 R3。 c. 未注公差尺寸的極限偏差按 GB/T04006.3-89 規(guī)定。 6.4 爬梯的設(shè)計(jì) 由于本課題設(shè)計(jì) 的轎運(yùn)車 具有廣泛的兼容性和多功能性， 所以在車箱后端設(shè)計(jì)了爬梯，方便車箱裝載貨物。爬梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 6-4所示： 23 圖 6-4 爬梯結(jié)構(gòu)示圖 6.5 車門的選定 車箱車門共五副，兩邊四副對稱，一邊兩個(gè)，一大一小，后面為后門，運(yùn)輸轎車時(shí)沒有太大的作用，設(shè)計(jì)目的是空車返回時(shí)可以變成大型的貨車運(yùn)輸貨物，使其充分利用，提高經(jīng)濟(jì)效益。即其變?yōu)?多功能性，從而具有廣泛的兼容性 ,滿足用戶的多種需求。五副車門均為外購。 結(jié)構(gòu)如圖 6-5所示： 圖 6-5 車門 6.6 頂蓬的設(shè)計(jì) 車身沒有設(shè)計(jì)上蓋，設(shè)計(jì)了頂蓬，由十六根蓬桿骨架加油布組成。目的是節(jié)約材料，方便裝載貨物，透氣性好，下雨時(shí)還可以瞬速排水，天氣好時(shí)可以擋太陽。蓬桿骨架結(jié)構(gòu)如圖 6-6所示： 圖 6-6 蓬桿骨架 6.7 滾輪架的設(shè)計(jì) 在側(cè)圍橫梁 2 上設(shè)計(jì)了三套滾輪架，目的是把其作為定滑輪，改變力的方向，而這個(gè)力就是讓上桁架放在最高點(diǎn)，使車箱空間最大 ，充分利用，從而體現(xiàn)了它的多功能性。如圖 6-7 所示： YD9160TCL 轎運(yùn)車箱體設(shè)計(jì) 24 圖 6-7 滾輪架 6.8 車箱的技術(shù)要求 a. 車箱骨架應(yīng)成矩形，對角線差不大于 3mm。 b. 門框，各立柱之間的平行度公差為 3mm。 c. 骨架上表面平面度不大于為 3mm。 d. 焊接采用 CO2氣體保護(hù)焊，不允許有氣孔、夾渣、未焊透等缺陷。 25 結(jié) 論 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 是進(jìn)行車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，車架的設(shè)計(jì)計(jì)算，側(cè)圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其它零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。配合總體設(shè)計(jì)，得出原 始參數(shù)，計(jì)算推導(dǎo)出車箱的其它參數(shù)。力求零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化；考慮使用條件的復(fù)雜多變，保證裝載的車輛安全，且車輛上、下裝載方便，掛車與牽引車的連接方便，車架便于維修、調(diào)整，盡量使用通用件，以便降低制造成本。 YD9160TCL 型多功能轎運(yùn)車的特點(diǎn)概括起來有以下幾個(gè)方面 : a.多功能性 該