淺談重型汽車車架設(shè)計(jì) 看-

淺談重型汽車車架設(shè)計(jì)研究背景隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的迅猛發(fā)展，重型載重汽

車在我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的使用日益普遍。重型載

重汽車以其載重大，運(yùn)輸效能高，使用范圍廣而

受到用戶的喜愛(ài)。也正是因?yàn)槿绱耍谥匦洼d重

汽車的設(shè)計(jì)中不能不考慮到用戶的特殊使用要求， 確保重型載重汽車在各種惡劣的使用條件之下保

持可靠性及安全性。重型載重汽車的車架設(shè)計(jì)更

要考慮到產(chǎn)品使用時(shí)的各種惡劣的狀況，對(duì)其強(qiáng)

度、剛度及可靠性方面設(shè)計(jì)精度要求更高。1.車架的功用車架是汽車各總成的安裝基體，它將發(fā)動(dòng)機(jī)和車身等總成連成一個(gè)有機(jī)的整體，即將各總成組成一輛完整的汽車。同時(shí)，還承受汽車各總成的質(zhì)量和有效載荷，并承受汽車行駛時(shí)所產(chǎn)生的各種力和力矩，及要承受各種靜載荷和動(dòng)載荷。2.對(duì)車架的要求有足夠的強(qiáng)度。保證在各種復(fù)雜受力的情況下車架不受破壞。要求有足夠的疲勞強(qiáng)度，保證汽車大修里程內(nèi)，不至于有嚴(yán)重的疲勞損傷。有足夠的彎曲強(qiáng)度。保證汽車在各種復(fù)雜受力的使用條件下，固定在底盤上的各總成不至因?yàn)樽冃味缙趽p壞或失去正常的工作能力。通常重型載重汽車的最大彎曲撓度應(yīng)小于10mm。有適當(dāng)?shù)呐まD(zhuǎn)剛度。當(dāng)汽車行駛于不平路面時(shí)，為了保證汽車對(duì)路面的不平度的適應(yīng)性，提高汽車的平順性和通過(guò)能力，要求具有合適的扭轉(zhuǎn)剛度。通常要求底盤兩端的扭轉(zhuǎn)剛度大些，而中間部分的扭轉(zhuǎn)剛度適當(dāng)小些。盡量減輕質(zhì)量。由于底盤較重，對(duì)于鋼板的消耗量相當(dāng)大，減輕質(zhì)量還可以提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。因此，在保證強(qiáng)度的條件下，盡量減輕底盤的質(zhì)量。3、車架的結(jié)構(gòu)形式車架的結(jié)構(gòu)形式主要有邊梁式、中梁式(又稱脊梁式)和綜合式等幾種。邊梁式車架便于安裝車身和布置其它總成，有利于滿足改裝、變型和發(fā)展多品種的需要，在重型汽車上應(yīng)廣泛。4、車架寬度的確定車架的寬度是左、右縱梁腹板外側(cè)面之間的寬度。車架前部寬度的最小值取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的外廓寬度，其最大值受到前輪轉(zhuǎn)角的限制。車架后部寬度的最大值主要是根據(jù)車架外側(cè)的輪胎和鋼板彈簧片寬等尺寸來(lái)確定。為了提高汽車的橫向穩(wěn)定性，希望增大車架的寬度。為了簡(jiǎn)化制造工藝，要求最好車架前后等寬。5、車架縱梁形式的確定縱梁是車架的主要承載元件，也是車架中最大的 加工件。車架縱梁的結(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(shí) 其形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，以簡(jiǎn)化其制造工藝。從縱梁的側(cè)視圖看，縱梁的形狀可分為上翼面是平直的和彎曲的兩種。如下圖所示當(dāng)上翼面為平直時(shí)，可使車廂地板平整，縱梁制造方便，大多數(shù)載貨汽車車架縱梁為這種形式。當(dāng)上翼面彎曲時(shí)，縱梁部分區(qū)段降低，地板高度相應(yīng)降低，改善整車的穩(wěn)定性，且利于上、下車，但其制造工藝復(fù)雜。縱梁的斷面形狀有槽型、工字型、箱型、管型和Z型。為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。重型汽車車架縱梁多采用抗彎強(qiáng)度較大的

槽形截面梁，由車架專用熱軋的鋼板沖壓

而成。槽型斷面的縱梁有較好的抗彎強(qiáng)度，又便于安裝各種汽車部件，故應(yīng)用較為廣

泛，但此種斷面的抗扭性能差。重型汽車車架縱梁一般為等截面的，但也有根據(jù)

整車布置要求做成變截面的。由于重型汽車前部

一般受力較小，因此變截面的車架縱梁主要是前

小后大。改變截面的方式有兩種：一種為槽形截

面梁的翼面變小，一種為槽形截面梁的腹板變小。 不管哪一種方式，都必須均勻過(guò)渡，以避免應(yīng)力

集中，通常高與寬的比值為2.8-3.5。前一種是為了方便布置發(fā)動(dòng)機(jī)，后一種可在保證車架強(qiáng)度的前提下降低駕駛室的重心高度；前一種工藝簡(jiǎn)單，制作方便，后一種工藝較為復(fù)雜，但利于整車布置安裝。6、車架橫梁形式的確定及設(shè)計(jì)1.橫梁的主要作用是聯(lián)接左右兩根縱梁，構(gòu)成一 完整的框架，保證車架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。一般 車架的剛度是兩端大，中間小。（1）車架前部從車架前端到駕駛室后圍這一段裝有前懸架系統(tǒng) 和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，如因道路不平使車架產(chǎn)生較大的撓 曲變形而影響轉(zhuǎn)向，將使車輛發(fā)漂甚至完全失去 控制，因此，這一段剛度過(guò)小對(duì)于操縱穩(wěn)定性來(lái) 說(shuō)是極為不利的。大多數(shù)重型汽車的車架在這一 段都布置了二至三根橫梁。（2）車架后部包括后懸架在內(nèi)的車架后部也必須做成大剛性的。這是因?yàn)楹髴壹軐?duì)于汽車的舒適性和操縱穩(wěn)定性的影響較大，必須采用后部牢固而剛性的車架結(jié)構(gòu)才有助于諸如后軸的軸轉(zhuǎn)向、側(cè)傾的穩(wěn)定性等問(wèn)題的解決。因此，對(duì)4×2重型車大多在此段布置兩根橫梁，對(duì)6×4重型車大多在此段布置四根橫梁。（3）車架中部車架的前、后兩段的剛性都較大，而大部分車架 變形(包括彎曲和扭轉(zhuǎn))都集中在車架中部，所以 該段必須具有一定撓性，以起到緩沖作用，同時(shí) 也可避免應(yīng)力集中，消除局部損壞現(xiàn)象。因此， 大多數(shù)重型汽車的車架在這一段都布置了二至四 根僅與車架縱梁腹板聯(lián)接的橫梁。同時(shí)，中部橫 梁通常用作傳動(dòng)軸的中間支承，為了保證傳動(dòng)軸 有足夠的跳動(dòng)空間，常將橫梁做成拱形。2.橫梁的設(shè)計(jì)橫梁以設(shè)計(jì)成直線形的效果最好，一般做

成簡(jiǎn)單的直槽形。但有時(shí)為了提高橫梁的

剛度，橫梁的斷面可采用圓管或箱形斷面。為了避讓傳動(dòng)軸等部件橫梁不能設(shè)計(jì)成直

梁時(shí)，一般做成拱形，但彎曲處要盡量平

緩過(guò)渡，以避免應(yīng)力集中。3.縱梁與橫梁的固定及聯(lián)接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。鉚釘連接成本低，剛度與鉚釘?shù)臄?shù)目及分布有關(guān)。焊接可使連接牢固，不致產(chǎn)生松動(dòng)，能保證大的剛度。但是有較大的內(nèi)應(yīng)力。螺栓連接為了使用于各種特殊使用條件的汽車車架上采用，以使裝在車架上的某些部件可以拆卸或互換。7、車架加強(qiáng)板的布置方式在設(shè)計(jì)車架加強(qiáng)板時(shí)，應(yīng)特別注意車架局部區(qū)域的應(yīng)力集中，主要是指加強(qiáng)板端頭區(qū)域。為了降低應(yīng)力集中，加強(qiáng)板的端頭常采用以下三種設(shè)計(jì)方式總之，車架結(jié)