車架設(shè)計作業(yè)指導(dǎo)書

車架設(shè)計作業(yè)指導(dǎo)書1、車架概述2、車架設(shè)計留意事項3、車架改動要求一、車架概述車架是汽車設(shè)計的重要工程，由于它的好壞直接關(guān)系到車的一切性能〔操控、性能、安全、舒適等等〕。評價車架設(shè)計和構(gòu)造的好壞，首先應(yīng)當清楚了解的是車輛在行駛時，車架到達良好的操控表現(xiàn)。而車架在實際環(huán)境下要面對4負載彎曲從字面上就可以格外簡潔的理解這個壓力，局部汽車的非懸掛重量〔unsprungmass〕是由車架承受的，通過輪軸傳到地面。而這個載荷，主要會集中在軸距的中心點。因此車架底部的縱梁和橫梁，一般都要求較強的剛度。非水平扭動當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，狀況就似乎要你將一塊塑料片扭曲成螺旋形一樣。橫向彎曲〔即離心力會使車身產(chǎn)生向外彎甩的傾向，而輪胎的抓著力會和路面形成反作用力，兩股相對的壓力將車架橫向扭曲。水平菱形扭動〔障礙物及進出彎角等等上產(chǎn)生推拉以至變形，這種狀況就似乎將一個長方形拉扯成一個菱形一樣。形式照舊存在。車架的主要類型、梯形車架梯形車架是最早消滅的車架形式。顧名思義，梯形車架的樣子就似乎一條平躺著的梯子由兩條縱向的主梁，結(jié)合很多大小〔粗細〕不同的副橫梁所構(gòu)成的，有些狀況還會加上斜梁作加固。目前只有商用車才使用梯形車架。越野車使用梯形車架主要是看中它車身和底盤分別的設(shè)計，車架和車殼作非固定連接，〔即對抗前方正面撞擊力的力量格外的強！所以這款車架仍被越野車普遍的使用。令它的非水平扭曲剛性相對于一體式車架來的低。、一體式金屬車架的梯形車架或者管式車架，需要在車架外包裹外殼。事實上，按嚴格的定義來說，一體式車全部的板件都是由壓模機壓制出來的整個制作過程短至數(shù)分鐘便可宣告完成。包裹式構(gòu)造還可以將吸能區(qū)域吸取不完的力量經(jīng)過骨架分散到車體的其余局部而闊的門檻、防滑動支撐架和大型的傳動軸管道等，空間的利用率極高。凡事總有正反兩面，一體式車架生產(chǎn)前的配套投資極其浩大，確定不適合小批量生產(chǎn)。強韌度處理，但是在物理構(gòu)造上的剛度，特別是非水平扭動longitudinaltorsio〕，始體式車架是全部車架中剛性表現(xiàn)最不經(jīng)濟的。、超輕量一體式車架撞擊保護力量較強。缺點是車身沉重，初期投入很高，無法做小批量生產(chǎn)。在上世紀八、九/被動借此抑制傳統(tǒng)一體式車架重量偏高的缺點。定的出入，尤其在彎角和邊緣的位置，在壓制后確定是最薄弱的地方。為了彌補這個缺陷，力不均的問題，車架便可以造得更薄了。、一體式碳纖維車架現(xiàn)在世界上有兩種物質(zhì)可以制造碳纖維，其中一種就是人造絲〔Rayon〕。人造絲是一種絲質(zhì)的人造纖維，由纖維素〔cellulose〕所構(gòu)成，而纖維素是構(gòu)成植物主要組成局部的有機化合物。另外一種能制造碳纖維的物質(zhì)是丙烯酸纖維〔Acrylicfiber〕。制作碳纖維合成樹脂。而不同的板件性質(zhì)就是由于參加不同的合成樹脂所造成的。4倍左右，而強度和硬度都是鋼材的兩倍。但是整體中的某些部位不太能受力。設(shè)計車架，碳纖維的鑄造主要依靠手工，屬于勞動密集型生產(chǎn)二、車架設(shè)計留意事項〔一、確定設(shè)計條件時需查閱已有的試驗分析資料、開展特地的試驗工作和使用調(diào)查。市場狀況擬設(shè)計車型的類別、用途、使用條件〔如裝載狀況、道路條件、運行狀況等、需求量狀況〔數(shù)量、時間、前景預(yù)期等、牢靠性要求、以及同類車型〔特別是競爭對象〕的車架使用狀況。車型系列化狀況同時設(shè)計的車型以及預(yù)備進展的車型有哪些？這些車型的外形尺寸和載荷級別的狀況如何？主要車型是哪些？生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)方式備等方面的約束條件如何？哪些車型須按批量生產(chǎn)考慮？總布置對車架部件的外形和尺寸的限定狀況，各部件同車架的連接尺寸。汽車載荷大小及其分布，各部件的重量和中心位置及其在車架上的懸置位置。各部件的構(gòu)造特點，剛度狀況及主要工作載荷狀況，對車架剛度和應(yīng)力的影響如何？和同類車型相比，將消滅哪些重大變化？〔二、確定設(shè)計要求牢靠性及耐久性要求縱梁等主要零件，在使用期內(nèi)，不得消滅嚴峻的致命故障，如嚴峻變形及開裂，致使得低于三保里程。剛度及振動特性要求車架的固有頻率不應(yīng)與車身等的固有頻率以及發(fā)動機和簧下質(zhì)量的鼓勵頻率相耦合，大，橫擺嚴峻，通過性變壞，牢靠性下降。10mm1°。安全性要求改裝性及修理性要求盡量使汽車改裝便利。避開改裝時對車架部件進展較大的改動，如過多的增加孔?！踩?、車架受力分析、車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度指整車狀態(tài)下的車架扭轉(zhuǎn)剛度。剛度。通常車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度比車架扭轉(zhuǎn)剛度要大出幾倍。在現(xiàn)代轎車上，車身的3倍。在貨車上，車廂在車架上的扭轉(zhuǎn)剛度可達車架剛度的3或接近車架剛度水平。汽車部件的大剛度和車架的低剛度比較廣泛的實現(xiàn)了成功的結(jié)合。在轎車上車架的自重也比以前有所降低。、車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度與扭角、車架〔整車〕靜扭轉(zhuǎn)當車架〔整車〕路面上的汽車的車架軸間扭角〔如圖3，即可用以下公式就得：C式中：

j)1Csβ表示。C，車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度。CjCs，懸架系統(tǒng)〔含車輪〕扭轉(zhuǎn)剛度。由公式可知，車架的靜扭角大小，s取決于Cj/CsCj或C將引起α的轉(zhuǎn)變。一般貨車Cj/Cs接近于1Cj遠大于Cs其車架靜扭角較小。明顯，車架扭轉(zhuǎn)剛度對車架扭角的影響比車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度Cj的影響更小。s3車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)當汽車斜越深溝時，一個車輪可能離開地面，車架扭角從而到達極限，曾測得某中型貨車的極限扭角為13°，某輕型貨車為8°。在坎坷路面上行駛時，車架扭角可1°。車架的單位長度扭角沿其全長是變化的，一般其前部較大，后部較小。、車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度與扭矩汽車處于不平路面上，車架受到的扭轉(zhuǎn)載荷可以下式計算M CjCsC Cj sC C j s這意味著該軸的附著重量將較之成倍的下降，故通過性隨之變壞。j M隨著C、Cj 、車架剛度與振動牢靠性下降。、車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度與汽車橫向搖擺降低車架〔整車〕扭轉(zhuǎn)剛度，將使汽車的橫向搖擺加劇，嚴峻時，使人產(chǎn)生擔(dān)憂全感。高速行駛時，操縱穩(wěn)定性變壞。、車架剛度與本錢提高車架剛度，往往受到經(jīng)濟因素的制約，如制造及裝配本錢提高、重量增大等。通過非剛度途徑，解決某些剛度問題，有時更為簡潔易行。而不消滅損壞。通過懸置點布置〔如移近振型節(jié)點、懸置姿勢、懸置剛度的選擇，有時也可解決一些振動問題。、車架剛度計算縱向沖擊剛度計算，推測其變形及碰撞減速度。〔四、縱梁設(shè)計留意事項應(yīng)力特點客車縱梁常為開口截面，其應(yīng)力主要有以下4種：垂直彎曲力量在汽車自重及載荷作用下，縱梁中部〔駕駛室后〕及后部〔后彈簧后〕消滅彎矩峰值?？捎脧澗夭罘ㄇ蟮谩惨娙债a(chǎn)柴資料。彎曲應(yīng)力沿斷面的分布狀況如圖4a。水平彎曲力量4b。縱梁局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力消滅約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力峰值，這時，其沿該段縱梁長度及截面的分布狀況如圖5。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力點處常收到翹曲約束，而消滅約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力峰值。當約束極大時，雙力矩〔應(yīng)力〕的分6。分析。4縱梁彎曲應(yīng)力圖a垂直彎曲b水平彎曲縱梁截面槽形截面抗彎強度好，零件安裝緊固便利。承受沖壓工藝，可便利的制成變截面梁、有時還可做成雙向彎曲的梁，適于大量生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用于貨車和客車。選用鋼廠出產(chǎn)的冷彎型材做胚料，工廠即可不用大型沖壓設(shè)備和模具。承受翼緣加厚的型材，其比強度較大。箱形截面

5縱梁局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力圖a雙力矩b扇性應(yīng)力6縱梁扭轉(zhuǎn)雙力矩圖扭轉(zhuǎn)剛度及強度都較大，多用于轎車。在客車和輕型越野車上也有應(yīng)用。工字型截面常用于超重型貨車。4.Z型截面當發(fā)動機尺寸較大時，便于整車前部布置。為少數(shù)貨車承受?？v梁強度彎曲強度選用較大的截面尺寸。選定適宜的截面外形，加高腹板則垂直彎曲強度變大，加寬翼緣則水平彎曲強度3：1左右。翼緣加厚、加寬或在其上貼加強板。局部扭轉(zhuǎn)強度降低以至消退縱梁局部扭轉(zhuǎn)載荷留意偏心載荷的布置，盡量減小偏心距。將發(fā)動機、駕駛室的懸置布置在橫梁的彎心上。在懸架支架處，設(shè)置彎曲剛度較大的橫梁并承受剛度較大的連接。d.限制縱梁加工扭曲度。提高縱梁抗扭力量使偏心載荷盡量接近橫梁，必要時可承受較大的橫梁連接板。b.縮小橫梁的間距，并使橫梁和縱梁翼緣連接。c.加大縱梁截面尺寸。d.在縱梁局部扭轉(zhuǎn)處的局部長度上，構(gòu)成封閉截面。扭轉(zhuǎn)強度減小縱梁截面尺寸。在縱梁大截面處，使橫梁與其腹板相連。與縱梁翼緣連接的兩橫梁，不要相距過近。局部強度加大縱梁板厚。局部貼加強板，必要時將加強板翻邊或壓筋。沿載荷作用方向加大支架的尺寸。增加受拉緊固件的數(shù)量。使垂直于腹板的較大力位于其上下側(cè)，而不位于其中部。削減應(yīng)力集中及其它盡量削減翼緣上的孔數(shù)，減小其孔徑，制止在其上消滅大孔和空孔，在縱梁高應(yīng)力區(qū)，尤其應(yīng)重視。制止在槽形縱梁翼緣邊上施焊，特別是短焊縫和“點焊縱梁截面高度轉(zhuǎn)折處或橫向彎曲處，翼緣可能消滅“波浪以減低波浪使其處于拉應(yīng)力區(qū)或低壓應(yīng)力區(qū)，波浪高度應(yīng)限制在1mm以下?？v梁加強板兩端的外形及連接應(yīng)不引起剛度突變，并不處于橫梁四周〔可遠離橫梁或與橫梁重合〕，見圖7?？v梁受壓翼緣的寬度不能太大〔可12倍。7加強板的連接承受屈服點較低、伸長率較大的材料，在沖壓后，其實際疲乏強度往往較大。修磨沖壓毛邊和修鉸沖孔，也可顯著提高其實際疲乏強度。以上措施是從不同方面分別考慮的，因而存在諸多沖突。設(shè)計時，必需依據(jù)使用特點和縱梁具體部位，抓住主要沖突，作出恰當?shù)倪x擇。如縱梁中部，彎矩較大，且常存在剛度突變狀況，應(yīng)留意不在使扭轉(zhuǎn)應(yīng)力在該處消滅峰值；在彈簧支架處則應(yīng)著力處理好局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。盡量避開各種應(yīng)力峰值消滅在同一部位。在越野車上，則可選用較小的縱梁截面，以免車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力過大?！参濉M梁設(shè)計留意事項橫梁截面槽形截面大的梁，以利于制造。其缺點是，在縱梁截面高度轉(zhuǎn)變時，極難適應(yīng)。沿翼緣方向彎曲時，剛度和強度將下降很大。帽形截面的連接，通用性較好。3.Z形截面其特性與槽形截面近似，常用于前橫梁，便于發(fā)動機懸置。工字形截面常由槽形截面組合而成，彎曲強度和剛度都很大。封閉截面常為管形及箱形。其突出的優(yōu)點是扭轉(zhuǎn)剛度極大。不同截面高度的縱梁腹板上，實現(xiàn)極大的通用。箱形截面通常由帽形截面組合而成，其剛度和強度較大，但本錢過高。橫梁連接橫梁作用的發(fā)揮程度，全在于其連接設(shè)計是否恰當。應(yīng)從以下幾個方面考慮：連接寬度截面橫梁兩端加寬或另加連接板，也可承受鱷魚式橫梁。連接跨度橫梁上下方的連接，應(yīng)保持較大的跨距，以便更好的鉗住縱梁，限制其扭轉(zhuǎn)變形。連接強度的強度、緊固件數(shù)量多些并保持適當距離。連接剛度轉(zhuǎn)的掌握；連接剛度大時，車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力又將變大，故應(yīng)依據(jù)具體部位的應(yīng)力狀況，做出選擇。連接型式橫梁和縱梁翼緣連接，可得到較大的連接跨度和連接剛度，使車架扭轉(zhuǎn)剛度增大，極難發(fā)揮其剛度作用。橫梁布置其它類似桿件，如其和縱梁的連接與橫梁相像，則在構(gòu)造分析時，也應(yīng)視同橫梁。其間距不宜太大。橫梁故障模式橫梁故障多消滅于其端部，疲乏裂紋一般由其翼緣邊上開頭發(fā)生，并沿其垂直方向擴展，鉚釘剪斷狀況尤為多見，8。8常見橫梁故障〔六、車架通用化和系列化設(shè)計留意事項周期較長，因此在設(shè)計中必需格外重視車架的系列化，使其能以少數(shù)零部件組成多種總成，并可用少數(shù)模具制造出來，以滿足汽車多品種系列化的需要。度和承載力量。因此各種縱梁的長度、孔位和截面尺寸常常不能保持全都，橫梁的構(gòu)造、數(shù)量和長度也會發(fā)生變化。在系列化設(shè)計中，如將其處理得好，即可使生產(chǎn)大大簡化?？v梁長度系列化縱梁，不管其品種多少、長度如何變化，一般用一套組合沖?！仓干a(chǎn)一種車架縱梁所需得沖模數(shù)〕即可滿足需要。變〔圖9、F段，只變化等截面局部得長度〔圖9AD、FG段，通過增減或更換各種沖模鑲塊，即可承受一套組合式?jīng)_模將全部不同長度縱梁壓制出來。如為等截面縱梁或僅在前部存在變截面局部的縱梁，由于各種縱梁的差異多發(fā)生在其后部等截面局部，則組合式?jīng)_模比較簡潔。9縱梁沖模分塊圖孔承受大沖孔模生產(chǎn)縱梁時，應(yīng)留意使全部縱梁的絕大多數(shù)孔保持通用，并留意使某些縱梁的專用孔與這些通用孔保持適當?shù)木嚯x，以便使這些孔的沖頭和凹模鑲塊可裝在一套通用模上。這樣當不生產(chǎn)該縱梁時，只需拔去該塊換沖頭即可。對于哪些于強度無影響的孔，也可任其沖出。如某縱梁的專用孔和通用孔過近或孔徑不同時，通過更換鑲塊雖可沖出，但較麻煩，最好少用。也可承受補鉆、補沖的方法加工出某些專用孔。減小縱梁孔的數(shù)量，格外有利于縱梁的生產(chǎn)，最好每一個縱梁的孔數(shù)不多于100該系統(tǒng)的其它小附件，有的也可以緊固在該支架上，又如將駕駛室踏板直接不定在駕駛室上等。縱梁的緊固孔徑應(yīng)予以標準化，一般以35種。強度通常實行以下措施，以滿足系列化縱梁不同強度的要求。承受不同強度的材料，模具可完全通用。承受不同厚度的材料，轉(zhuǎn)變料厚時縱梁截面內(nèi)高應(yīng)保持不變，這樣僅須改動局部鑲塊機殼通用原模具生產(chǎn)。同時，翼緣聯(lián)接的橫梁也可通用。承受不同的翼緣寬度，應(yīng)結(jié)合板厚大小合理確定，模具可大局部通用。承受加強板局部加強，加強板的長度及板厚也可按需要進展多種變化。當車型系列較寬時，可再增加一種截面高度。支架各支架緊固處的壁厚應(yīng)標準化，以削減緊固件的品種。支架按對稱原則設(shè)計，以使左右件通用或左右件的工模具通用。左右支架由通用的胚件組焊而成。將某些零件共用一套支架與車架固定，以削減支架數(shù)量。留意支架在車型間的通用。在支架轉(zhuǎn)變時，留意保持緊固孔位通用。橫梁承受腹板連接構(gòu)造，可使橫梁在同一車架上或不同車架上實現(xiàn)比較廣泛的通用。承受腹板及翼緣綜合連接的橫梁，通用性一般要差些。同一橫梁通過兩端連接件的轉(zhuǎn)變，亦可實現(xiàn)較大的通用。承受翼緣連接構(gòu)造的橫梁，只要縱梁截面內(nèi)高保持不變，即可使之通用。盡量保持車架寬度不變，車型系列較寬時，可增加一種寬度尺寸。并留意二者的橫梁設(shè)計，盡可能使其模具通用。〔七、車架公差縱梁和橫梁等主要零件通常用板料沖壓而成，由于成形時，材料的某些局部的纖維被拉長或壓縮，成形后必定回彈，致使零件尺寸、外形消滅偏差，見圖10.這些偏差與零件外形、材料強度和厚度公差、模具設(shè)計及精度、工藝及調(diào)整狀況有關(guān)，有時很大，必需依據(jù)車架自身裝配要求及裝置件安裝的需要，予以限定。10縱梁外形偏差縱梁腹板縱向直線度〔F〕曲即可較小，但截面負回彈較大，且模具簡單，故一般少用。變截面梁常定為總長的0.15%；材料屈服點高時，往往需要放寬到0.3%。等截面梁0.1%以下。每米長度上的直線度一般可小于4mm，截面扭曲〔N〕變截面縱梁在截面轉(zhuǎn)折部位將消滅較大的扭曲兩相鄰橫梁的緊固處，相對扭角應(yīng)小于1°。等截面直梁的扭曲較小，一般不必限定公差〔按自由公差。截面喇叭口〔A1、A2〕A＝12〔可雙向分布。4.壓彎半徑〔R〕壓彎半徑過小則易開裂，過大則回彈加大。隨著模具磨損，該尺寸將變大，從而使喇叭口和翼緣上的孔邊距增大，影響裝配，其公差常定為＋1.5，或為＋1/4板厚。腹板橫向直線度〔δ〕沖模調(diào)整不當，壓緊力不夠，腹板可能消滅弧形，必需嚴格掌握。在非壓彎區(qū)測量，0.3〔從園角切點開頭，從腹板內(nèi)外表或外外表測量。波浪度〔B〕2mm1mm，拉應(yīng)力區(qū)可不限定。車架總成依據(jù)裝配需要，可注出假設(shè)干公差，必要時應(yīng)對車架實施矯正，加以保證。寬度公差車架寬度一般可保持±5mm以內(nèi)，但在縱梁截面轉(zhuǎn)折處，相當長的范圍內(nèi)，寬度偏〔如懸架系統(tǒng)及踏板支架緊固處。以便公以上考慮校正措施。懸置孔位公差發(fā)動機、駕駛室的懸置孔，最好承受長孔，否則應(yīng)規(guī)定孔位置度公差，可為1mm。對角線公差應(yīng)在左右縱梁上選用一組對稱孔，孔距以1.5~2m為宜，以便檢查，該組孔的對角線5mm?！舶?、材料選用留意事項性能要求1較大的實際疲乏強度紋?？v橫梁通常承受沖壓加工，外表質(zhì)量較差，甚至存在顯微裂紋，故零件的實際疲乏的材料，即使標準試樣強度較低，其實際疲乏強度卻可能搞些。較好的沖壓性能沖壓工藝，生產(chǎn)率高，本錢低，在車架生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。材料的沖壓性能不好，如屈服點過高，則零件回彈大，馬上消滅較大的弓形、扭曲、喇叭口、直線度、孔位轎車車架外形簡單，尤應(yīng)重視材料的沖壓性能。較好的焊接性能不好，焊接后強度必將下降。肯定的耐腐蝕性能閉截面梁時〔如轎車車架，尤應(yīng)考慮其耐腐蝕性問題。常用材料板料外形較簡單的冷沖壓件，常承受伸長率較大〔δ＞35，強度較低的低碳鋼板或低08、09MnL、09MnReL等。外形比較簡潔的冷沖壓件，常承受強度稍大的碳鋼或低合金高強度鋼板，如20、16M