低速載貨汽車車架及懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄第1章 前言1第2章 總體方案論證221 設(shè)計(jì)選型原則222 設(shè)計(jì)內(nèi)容3第3章 主要尺寸參數(shù)的選定331 外廓尺寸332 質(zhì)量參數(shù)3第4章 車架總成設(shè)計(jì)441 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)442 車架的技術(shù)要求5第5章 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算651車架的計(jì)算652 車架載荷分析853 車架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算854 車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算11第6章 懸架的總成設(shè)計(jì)1461懸架的設(shè)計(jì)要求1462懸架的兩種形式1463懸架主要參數(shù)的確定1764鋼板彈簧的設(shè)計(jì)20結(jié)論23參 考 文 獻(xiàn)24致謝25附 錄26車架和懸架系統(tǒng)是汽車設(shè)計(jì)的重要部分，因?yàn)樗鼈兊暮脡闹苯雨P(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)

2、都具有作為整車骨架的車架。汽車絕大多數(shù)部件和總成都是通過(guò)車架來(lái)固定其位置的，如發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室、貨箱和有關(guān)操縱機(jī)構(gòu)。車架是支撐連接汽車的各零部件，并承受來(lái)自車內(nèi)、外的各種載荷，所以在車輛總體設(shè)計(jì)中車架要有足夠的強(qiáng)度和剛度，以使裝在其上面的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)位置在汽車行駛過(guò)程中保持不變并使車身的變形最小，車架的剛度不足會(huì)引起振動(dòng)和噪聲，也使汽車的乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性及某些機(jī)件的可靠性下降。過(guò)去對(duì)車輛車架的設(shè)計(jì)與計(jì)算主要考慮靜強(qiáng)度。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

3、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。懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力（支撐力）、縱向反力（驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力）和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架（或承載式車身）上，以保證汽車的正常行駛。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

4、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)能力過(guò)剩，技術(shù)水平低，質(zhì)量和維修服務(wù)水平差，價(jià)格較高，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)。第2章 總體方案論證2.1 設(shè)計(jì)選型原則2.1.1車架的設(shè)計(jì)方案根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，車架可分為以下幾種方案：a周邊式車架，用于中級(jí)以上的轎車；bX形車架，為一些轎車所采用；c梯形車架，梯形車架是由兩根相互平行的縱梁和若干根橫梁組成。其彎曲剛度較大，而當(dāng)承受扭矩時(shí)，各部

5、分同時(shí)產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)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型，因此被廣泛地用在載貨汽車、越野汽車、特種車輛和用貨車底盤(pán)改裝的大客車上；d計(jì)量式車架；e綜合式車架；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際及設(shè)計(jì)要求，選用方案c。2.1.2 懸架的設(shè)計(jì)方案a前輪和后輪均采用非獨(dú)立懸架；b前輪采用獨(dú)立懸架，后輪采用非獨(dú)立懸架；c前后輪均采用獨(dú)立懸架；非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左右車輪用一根整體軸連接再經(jīng)過(guò)懸架與車架（或車身）連接；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是左右車輪通過(guò)各自的懸架與車架（車身）連接。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際及設(shè)計(jì)要求，選用方案a。由于是載貨汽車，前后懸架均采用縱置半橢圓形鋼板彈簧，當(dāng)采用縱置鋼板彈簧作彈性元件

6、時(shí)，它兼起導(dǎo)向裝置作用。緩沖塊用來(lái)減輕車軸對(duì)車架（或車身）的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過(guò)大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)車身的側(cè)傾角和橫向角振動(dòng)。2.1.3整體設(shè)計(jì)方案綜合上述兩方案確定了整體設(shè)計(jì)方案：梯形車架和前后懸架均采用縱置半橢圓形鋼板彈簧非獨(dú)立懸架。22 設(shè)計(jì)內(nèi)容a參與總體設(shè)計(jì)；b車架、懸架結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定；c車架、懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第3章 主要尺寸參數(shù)的選定3.1 外廓尺寸我國(guó)對(duì)低速載貨汽車的限制尺寸是：總高不大于2.05米；總寬不大于2米；總長(zhǎng)不大于6米。3.2 質(zhì)量參數(shù)3.2.1 裝載質(zhì)量按要求取=1500kg3.2.2 整備質(zhì)量汽車的裝載量與整備質(zhì)量之比

7、/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(guó)內(nèi)外同類型同級(jí)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，所以：在輕型載貨汽車之列,所以滿足設(shè)計(jì)要求取。3.2.3滿載質(zhì)量3.2.4車架寬度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(dòng)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(zhǎng)度來(lái)看，車架盡量寬些，同時(shí)前后部分寬度應(yīng)相等。以便簡(jiǎn)化制造工藝和避免縱梁寬度變化處產(chǎn)生應(yīng)力集中。由（汽車設(shè)計(jì)）表225取的車架寬860mm。

8、3.2.5軸距L由總體設(shè)計(jì)取軸距2800mm。第4章 車架總成設(shè)計(jì)41 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)車架是支撐、連接汽車備總成的零部件，并承受來(lái)自車內(nèi)外的各種載荷的基礎(chǔ)構(gòu)件。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(zhǎng)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。貨車車架應(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。 圖4-1 車架結(jié)構(gòu)示意圖4.1.1 縱梁形式的確定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。車架縱梁根據(jù)截面形狀分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有強(qiáng)度高、工

9、藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此在載貨汽車設(shè)計(jì)中選用槽形梁結(jié)構(gòu)。另外為了滿足低速載貨汽車使用性能的要求，縱梁采用直線形結(jié)構(gòu)。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。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。4.1.2 橫梁形式的確定橫梁是車架中用來(lái)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(guò)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

10、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(huì)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)力在橫梁上往往要安裝汽車上的一些主要部件和總成，所以橫梁形狀以及在縱梁上的位置應(yīng)滿足安裝上的需要。橫、縱梁的斷面形狀、橫梁的數(shù)量以及兩者之間的連接方式，對(duì)車機(jī)架的扭轉(zhuǎn)剛度有大的影響。縱、橫梁材料的選用有以下三種：車架A：箱型縱梁、管型橫梁，橫、縱梁間采用焊接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最大。車架B：槽型縱梁、槽型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度適中。車架C：槽型縱梁、工字型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最小。從以上三種車架

11、的對(duì)比可以看出：低速載貨汽車應(yīng)該選用車架B。 本設(shè)計(jì)共有六根橫梁，有前橫梁，第二橫梁，第三橫梁，第四橫梁，第五橫梁，第六橫梁。4.1.3 縱梁與橫梁的連接轎車車架的縱、橫梁采用焊接方式連接，而貨車則多以鉚釘連接（見(jiàn)下圖）。鉚釘連接具有一定彈性，有利于消除峰值應(yīng)力，改善應(yīng)力狀況，這對(duì)于要求有一定扭轉(zhuǎn)彈性的貨車車架有重要意義。圖4-2 車架鉚接示意圖鉚接設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：a.盡量使鉚釘?shù)闹行木€與構(gòu)件的端面重心線重合；b.鉚接厚度一般不大于5d；c.在同一結(jié)構(gòu)上鉚釘種類不益太多；d.盡量減少在同一截面上的鉚釘孔數(shù)，將鉚釘交錯(cuò)排列；42 車架的技術(shù)要求a.車架左右縱梁間的距離為860，而在車架前橫梁及轉(zhuǎn)向器范圍內(nèi)應(yīng)為860。b.車架總成左右縱梁上表面應(yīng)在同一平面內(nèi)，其不平度在全長(zhǎng)上不大于3.0，且在轉(zhuǎn)向器固定處，該表面與縱梁側(cè)面的垂直度應(yīng)不大于0.5。c.車架總成駕駛室前后固定點(diǎn)的相對(duì)位置尺寸應(yīng)符總裝圖要求，駕駛室后支點(diǎn)與前支點(diǎn)高度差為10。d.在車架總成上，左右對(duì)稱的前后鋼板彈簧支架及吊耳支架其銷孔中心線應(yīng)在同一直線上，且與車架中心線垂直，偏差不大于1000：1.5，左右對(duì)稱支架的相對(duì)位置尺寸應(yīng)符合要求。e.車架總成鉚接零件的接合面必須緊固無(wú)縫隙，緊接面的直徑應(yīng)不小于鉚釘直徑的1.5倍，且具有正確形狀不允許有傾斜，呲牙等缺陷，鉚接后的鉚釘頭和鉚釘中心線的不同軸