車架設計作業(yè)指導書

車架設計作業(yè)指導書1、車架概述2、車架設計留意事項3、車架改動要求一、車架概述車架是汽車設計的重要工程，由于它的好壞直接關系到車的一切性能〔操控、性能、安全、舒適等等〕。評價車架設計和構造的好壞，首先應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，結合很多大小〔粗細〕不同的副橫梁所構成的，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分鐘便可宣告完成。包裹式構造還可以將吸能區(qū)域吸取不完的力量經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，一體式車架生產前的配套投資極其浩大，確定不適合小批量生產。強韌度處理，但是在物理構造上的剛度，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。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〕。人造絲是一種絲質的人造纖維，由纖維素〔cellulose〕所構成，而纖維素是構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是丙烯酸纖維〔Acrylicfiber〕。制作碳纖維合成樹脂。而不同的板件性質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。設計車架，碳纖維的鑄造主要依靠手工，屬于勞動密集型生產二、車架設計留意事項〔一、確定設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查。市場狀況擬設計車型的類別、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〔數量、時間、前景預期等、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計的車型以及預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？生產規(guī)模及生產方式備等方面的約束條件如何？哪些車型須按批量生產考慮？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。各部件的構造特點，剛度狀況及主要工作載荷狀況，對車架剛度和應力的影響如何？和同類車型相比，將消滅哪些重大變化？〔二、確定設計要求牢靠性及耐久性要求縱梁等主要零件，在使用期內，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與車身等的固有頻率以及發(fā)動機和簧下質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〕扭轉剛度車架〔整車〕扭轉剛度指整車狀態(tài)下的車架扭轉剛度。剛度。通常車架〔整車〕扭轉剛度比車架扭轉剛度要大出幾倍。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)了成功的結合。在轎車上車架的自重也比以前有所降低。、車架〔整車〕扭轉剛度與扭角、車架〔整車〕靜扭轉當車架〔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〕扭轉剛度。CjCs，懸架系統(tǒng)〔含車輪〕扭轉剛度。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，車架扭轉剛度對車架扭角的影響比車架〔整車〕扭轉剛度Cj的影響更小。s3車架〔整車〕扭轉當汽車斜越深溝時，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〕扭轉剛度與扭矩汽車處于不平路面上，車架受到的扭轉載荷可以下式計算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〕扭轉剛度與汽車橫向搖擺降低車架〔整車〕扭轉剛度，將使汽車的橫向搖擺加劇，嚴峻時，使人產生擔憂全感。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?！菜?、縱梁設計留意事項應力特點客車縱梁常為開口截面，其應力主要有以下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。可用彎矩差法求得〔見日產柴資料。彎曲應力沿斷面的分布狀況如圖4a。水平彎曲力量4b?？v梁局部扭轉應力消滅約束扭轉應力峰值，這時，其沿該段縱梁長度及截面的分布狀況如圖5。扭轉應力點處常收到翹曲約束，而消滅約束扭轉應力峰值。當約束極大時，雙力矩〔應力〕的分6。分析。4縱梁彎曲應力圖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。廣泛應用于貨車和客車。選用鋼廠出產的冷彎型材做胚料，工廠即可不用大型沖壓設備和模具。承受翼緣加厚的型材，其比強度較大。箱形截面

5縱梁局部扭轉應力圖a雙力矩b扇性應力6縱梁扭轉雙力矩圖扭轉剛度及強度都較大，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。為少數貨車承受。縱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。局部扭轉強度降低以至消退縱梁局部扭轉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.在縱梁局部扭轉處的局部長度上，構成封閉截面。扭轉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量。使垂直于腹板的較大力位于其上下側，而不位于其中部。削減應力集中及其它盡量削減翼緣上的孔數，減小其孔徑，制止在其上消滅大孔和空孔，在縱梁高應力區(qū)，尤其應重視。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力區(qū)或低壓應力區(qū)，波浪高度應限制在1mm以下。縱梁加強板兩端的外形及連接應不引起剛度突變，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。設計時，必需依據使用特點和縱梁具體部位，抓住主要沖突，作出恰當的選擇。如縱梁中部，彎矩較大，且常存在剛度突變狀況，應留意不在使扭轉應力在該處消滅峰值；在彈簧支架處則應著力處理好局部扭轉應力。盡量避開各種應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，以免車架扭轉應力過大?！参?、橫梁設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，在縱梁截面高度轉變時，極難適應。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，全在于其連接設計是否恰當。應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，應保持較大的跨距，以便更好的鉗住縱梁，限制其扭轉變形。連接強度的強度、緊固件數量多些并保持適當距離。連接剛度轉的掌握；連接剛度大時，車架扭轉應力又將變大，故應依據具體部位的應力狀況，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，則在構造分析時，也應視同橫梁。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計留意事項周期較長，因此在設計中必需格外重視車架的系列化，使其能以少數零部件組成多種總成，并可用少數模具制造出來，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，橫梁的構造、數量和長度也會發(fā)生變化。在系列化設計中，如將其處理得好，即可使生產大大簡化?？v梁長度系列化縱梁，不管其品種多少、長度如何變化，一般用一套組合沖模〔指生產一種車架縱梁所需得沖模數〕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沖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，則組合式沖模比較簡潔。9縱梁沖模分塊圖孔承受大沖孔模生產縱梁時，應留意使全部縱梁的絕大多數孔保持通用，并留意使某些縱梁的專用孔與這些通用孔保持適當的距離，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。減小縱梁孔的數量，格外有利于縱梁的生產，最好每一個縱梁的孔數不多于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?？v梁的緊固孔徑應予以標準化，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，轉變料厚時縱梁截面內高應保持不變，這樣僅須改動局部鑲塊機殼通用原模具生產。同時，翼緣聯(lián)接的橫梁也可通用。承受不同的翼緣寬度，應結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標準化，以削減緊固件的品種。支架按對稱原則設計，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，以削減支架數量。留意支架在車型間的通用。在支架轉變時，留意保持緊固孔位通用。橫梁承受腹板連接構造，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變，亦可實現(xiàn)較大的通用。承受翼緣連接構造的橫梁，只要縱梁截面內高保持不變，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計，盡可能使其模具通用?！财摺④嚰芄羁v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、模具設計及精度、工藝及調整狀況有關，有時很大，必需依據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，從腹板內外表或外外表測量。波浪度〔B〕2mm1mm，拉應力區(qū)可不限定。車架總成依據裝配需要，可注出假設干公差，必要時應對車架實施矯正，加以保證。寬度公差車架寬度一般可保持±5mm以內，但在縱梁截面轉折處，相當長的范圍內，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，否則應規(guī)定孔位置度公差，可為1mm。對角線公差應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。〔八、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，生產率高，本錢低，在車架生產中得到廣泛應用。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?？隙ǖ哪透g性能閉截面梁時〔如轎車車架，尤應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