買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機械畢業(yè)資料 答辯優(yōu) 秀 摘 要 汽車車架作為汽車總成重要的一部分，車輛受到來自道路和裝載的各種復(fù)雜載荷最終都會傳遞給車架，并且汽車上許多重要總成都是以車架為載體，因而車架的強度和剛度在汽車總體設(shè)計中起了非常重要的作用。因此，車架結(jié)構(gòu)性能的好壞關(guān)乎這整車設(shè)計的成敗。若用傳統(tǒng)經(jīng)典力學(xué)方法計算，結(jié)果失真太大；而用試驗法進行測試，成本高，周期長。為此本文采用了有限元分析技術(shù)，來實現(xiàn)車架結(jié)構(gòu)設(shè)計合 理化和輕量化的目的從而大大減少設(shè)計費用，縮短設(shè)計周期，同時提高設(shè)計工作的效率。因為，對實體模型分析上具有強大的功能，在結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析以及優(yōu)化設(shè)計方面相比很多其他軟件擁有十分明顯的優(yōu)越性。本文利用三維建模軟件 和有限元分析軟件 某輕型載貨汽車車架進行了 建模和 析。 通過對 和 件的的了解和學(xué)習(xí)，采用 實體建模，導(dǎo)入 力加載，求解得出經(jīng)動態(tài)分析結(jié)果，得出結(jié)論，之后可根據(jù)需要對已設(shè)計的實體單元為基礎(chǔ)的車架結(jié)構(gòu)進行拓 撲優(yōu)化模型和簡單的尺寸優(yōu)化模型，以車架的縱梁截面尺寸為設(shè)計變量，以車架結(jié)構(gòu)的總體積最下為優(yōu)化目標(biāo)，對車架縱梁截面尺寸進行優(yōu)化并分析優(yōu)化結(jié)果。通過對初步設(shè)計出的輕型車架結(jié)構(gòu)的實體建模及有限元分析，得到一些對車架設(shè)計有所幫助的結(jié)論，為今后車架的設(shè)計工作提供一定的指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞 ：輕型 貨車 車架；三維建模；載荷；有限元 靜力學(xué) 分析；模態(tài)分析 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機械畢業(yè)資料 答辯優(yōu) 秀 as an of be to is of as of of a is or of of is of to of of in of in of E a is a E E E by of as on of of a to of of to on of by a of on of to of 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機械畢業(yè)資料 答辯優(yōu) 秀 目 錄 摘要 I 1 章 緒論 1 究目的和意義 1 架國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 要設(shè)計內(nèi)容 4 解決的主要問題 5 第 2 章 輕型貨車的車架設(shè)計 6 架的概述 6 架的設(shè)計要求 6 架的結(jié)構(gòu)型式 6 梁、橫梁及其聯(lián)接 10 架的制造工藝及材料 11 架的結(jié)構(gòu) 設(shè)計 12 架設(shè)計參考 12 架參數(shù)的確定 13 架的彎矩及彎曲應(yīng)力計算 14 架的撓度計算 17 章小結(jié) 19 第 3 章 車架三維模型的建立 20 軟件介紹 20 維模型的建立 21 章小結(jié) 25 第 4 章 車架有限元分析 26 特點 25 基本組成和功能 26 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機械畢業(yè)資料 答辯優(yōu) 秀 與 口的創(chuàng)建 29 架有限元的靜力分析 30 維實體模型的 網(wǎng)格劃分 31 加 約束條件 32 架 4 種工況 分析 33 架有限元的模態(tài) 分析 42 章小結(jié) 48 結(jié)論 49 參考文獻 50 致謝 51 附錄 52 附錄 A 外文文獻 52 附錄 B 外文文獻翻譯 58 附錄 C 析程序命令流 63 附 架 4 工況分析前準(zhǔn)備程序 63 附 架彎曲工況 析程序 70 附 架扭轉(zhuǎn)工況 析程序 75 附 架急剎車工況 析程序 79 附 架轉(zhuǎn)彎工況 析程序 85 附 架模態(tài)分析程序 90 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機械畢業(yè)資料 答辯優(yōu) 秀 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 1 第 1章 緒 論 究目的和意義 在汽車制造市場競爭日益激烈的今天，汽車制造技術(shù)越來越先進，作為載貨車主要承載結(jié)構(gòu)的車架，它們的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)形式直接影響車身的壽命和整車性能，如動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性。汽車的輕量化，就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃 料消耗，降低排氣污染。實驗證明，汽車質(zhì)量降低一半，燃料消耗也會降低將近一半。當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。輕量化是 21 世紀整車發(fā)展趨勢之一，減輕汽車質(zhì)量意味著節(jié)約了能源和材料。車輛設(shè)計中，在滿足載貨車運營中對車架的剛度、強度及工藝改造等因素要求的同時，應(yīng)當(dāng)盡可能減輕它們的質(zhì)量和降低制造成本。 車架結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的在于確保車架強度、剛度和動態(tài)性能的前提下，減輕車架的質(zhì)量，由此不僅可以減少鋼材和燃油的消耗，減少污染排放，提高車速，改善汽車起動和制動性能，而且可有效減少振動 和噪聲，增加汽車和公路使用壽命。但我國的汽車工業(yè)存在自己的特殊性：一是引進國外設(shè)計，國產(chǎn)化生產(chǎn)：二是仿制或改裝設(shè)計，自己獨立開發(fā)設(shè)計的新產(chǎn)品很少。國內(nèi)許多廠家在載貨車的設(shè)計、制造和改進過程中仍主要依靠和沿用傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法和設(shè)計理念，從而造成產(chǎn)品存在缺陷或結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理，目前國產(chǎn)載貨車普遍存在的闖題是整車協(xié)調(diào)性較差；局部材料強度余量較大，無法預(yù)先判斷，造成材料的浪費；在車輛實際使用過程中出現(xiàn)局部強度不足。所以，產(chǎn)品國產(chǎn)化或改裝后，在使用過程中往往會出現(xiàn)強度、壽命、振動、噪聲等方面的問題。這些問題影響了我 國載貨車產(chǎn)品質(zhì)量，造成了使用中的安全隱患。由于缺乏必要的理論分析，我國載貨車制造廠家對有問題的區(qū)域往往采取局部加強的方法，這不但需要進行多次全面的實車試驗才能確定其有效性，而且會導(dǎo)致整車整備質(zhì)量的不斷增加；另外，對一些結(jié)構(gòu)上的改進和優(yōu)化，由于缺少一定的理論依據(jù)，往往得不到很好的實施，因此開展載貨車車架結(jié)構(gòu)強度的計算工作，在滿足結(jié)構(gòu)強度和剛度的前提下，合理地進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，以達到輕量化的目的、對車架結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要意義。此外，為了加速企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)，進一步提高產(chǎn)品的性能和科技含量，必須對現(xiàn)有的車型進行結(jié)構(gòu)強度 、剛度分析計算和動態(tài)特性分析研究工作，為新車型的研制開發(fā)提供借鑒和校核方法。隨著經(jīng)濟全球化進程的加快，汽車工業(yè)的競爭日益加劇，買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 2 汽車巨頭們都在加緊新車型的設(shè)計開發(fā)，由于發(fā)動機、底盤設(shè)計制造技術(shù)基本成熟，新車型便主要體現(xiàn)在電子設(shè)備和車架造型的更新上。同時，為減少新車型的開發(fā)成本、縮短新車型的開發(fā)周期、提高新產(chǎn)品的市場競爭力，全球各大汽車公司普遍實施了 “平臺戰(zhàn)略，車架的開發(fā)便是該戰(zhàn)略的主要組成部分。 載貨車車架是載貨車的基體，一般由兩根縱梁和幾根橫梁組成，經(jīng)由懸掛裝置、前橋、后橋支承在車輪上，具有足夠的強度和剮度 以承受汽車的載荷和從車輪傳來的沖擊。要評價車架設(shè)計和結(jié)構(gòu)的好壞，首先應(yīng)該清楚了解的是車輛在行駛時車架所要承受的各種不同的力。然而對車架進行靜、動態(tài)性能的研究，用經(jīng)典力學(xué)方法很難得到精確的優(yōu)化解，為了能夠計算出車架的剛度和強度，往往對車架結(jié)構(gòu)進行較多的假設(shè)和簡化，計算模型只能構(gòu)造的比較簡單，與實際的結(jié)構(gòu)形狀相差很大。在計算機和計算機技術(shù)飛速發(fā)展并廣泛應(yīng)用的今天，采用近似的數(shù)值解己成為較為現(xiàn)實又非常有效的選擇。實踐和實驗證明，在眾多近似分析方法中，有限單元法是運用最為成功、最為有效的數(shù)值計算方法。在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計 中采用有限元法進行分析，是近幾十年來發(fā)展起來的計算方法和技術(shù)。有限元法的獨特優(yōu)點是能夠解決結(jié)構(gòu)形狀和邊界條件都非常任意的力學(xué)問題。早期由于有限元法所要求解的問題計算規(guī)模都比較大，而計算機的速度和容量有限，所以造成有限元法在使用上的局限性。現(xiàn)在這些闖題已經(jīng)解決，只要注意所建有限元模型中各種支承、連接關(guān)系盡量與實際結(jié)構(gòu)相符，載荷和動態(tài)分析中的激勵能反映實際情況，特別是動態(tài)載荷的變化曲線的精確獲得以及在計算中如何加載，行駛、制動、轉(zhuǎn)彎工況的載荷和約束如何正確選擇等問題，就可以得到滿足精度要求的有限元分析結(jié)果。汽車 車架結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)分析的主要目的是查明車架內(nèi)部各點的應(yīng)力、形變和相對位移，找出其固有頻率及振型，從靜、動兩個方面檢驗車架結(jié)構(gòu)的合理性。 隨著有限元技術(shù)的成熟和高速計算機的出現(xiàn)，各種通用程序、專用程序的求解功能都很齊全，前后處理也很方便，汽車結(jié)構(gòu)中絕大部分部件甚至整車的有限元靜、動態(tài)分析和固有特性分析等都可應(yīng)用這些通用程序或?qū)Ｓ贸绦騺矸治鲇嬎?，利用有限元法進行汽車結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)特性分析已經(jīng)成為一種趨勢。在西方發(fā)達國家的汽車企業(yè)中，有限元分柝已經(jīng)成為其產(chǎn)品設(shè)計鏈中必須的常規(guī)?；谖覈d貨車工業(yè)的總體水平仍然落后 的現(xiàn)實，在載貨車的設(shè)計、制造和改進過程中，引入有限元分析是必要而有意義的。 架國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 （ 1） 從車架的設(shè)計方法來講，早期車架設(shè)計采用設(shè)計和試驗交叉進行。在車架結(jié)構(gòu)定型之前往往經(jīng)過多輪設(shè)計，設(shè)計面對的對象是實物，需要經(jīng)過樣品制造一試驗買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 3 一修改一再設(shè)計的往復(fù)，這種方式不可避免地導(dǎo)致整個設(shè)計過程周期長，以及人力、物力和財力資源的嚴重浪費。隨著設(shè)計驗的積累，人們將計算技術(shù)應(yīng)用于汽車車架結(jié)構(gòu)性能的分析及設(shè)計中。初期的車架結(jié)構(gòu)性能計算是通過將車架簡化成單根縱梁，進行彎曲強度校核。這種計算方法至今還在沿 用，但它顯然滿足不了汽車車架結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計要求。后來提出的車架結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)強度計算方法，只能計算純扭轉(zhuǎn)工況，不能考慮車架的實際工況，并且，計算比較復(fù)雜，工作量大，在實際運用中存在著很大的困難。再后來，人們將比較設(shè)計的思想應(yīng)用于車架設(shè)計中。這種設(shè)計方法是以同一類型的成熟樣車為參考來進行車架的設(shè)計，目前依然是車架結(jié)構(gòu)初步設(shè)計的主要方法。但是，這種方法可能造成車架各處強度不均勻，某些局部強度富裕較大，產(chǎn)生材料浪費等現(xiàn)象。 20世紀 60年代以來，由于電子計算機的迅速發(fā)展，有限元法在工程上獲得了廣泛應(yīng)用。有限元法 不需要對所分析的結(jié)構(gòu)進行嚴格的簡化，既可以考慮各種計算要求和條件，也可以計算各種工況，而且計算精度高。有限元法將具有無限個自由度的連續(xù)體離散為有限個自由度的單元集合體，使問題簡化為適合于數(shù)值解法的問題。只要確定了單元的力學(xué)特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使分析過程大為簡化，配以計算機就可以解決許多解析法無法解決的復(fù)雜工程問題。目前，有限元法已經(jīng)成為求解數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)以及工程問題的一種有效的數(shù)值方法。 （ 2） 在國外，從 60 年代起就開始運用有限元法進行汽車車架結(jié)構(gòu)強度和剛度的計算。 1970 年美國宇 航員將 限元分析程序引入汽車結(jié)構(gòu)分析中，對車架結(jié)構(gòu)進行了靜強度有限元分析，減輕了車架的自重，是最早進行車架輕量化的分析。當(dāng)前，國外各大汽車公司利用有限元軟件進行車架結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析的技術(shù)已非常成熟，其工作重心已轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)分析、噪聲分析、碰撞分析等領(lǐng)域。特別是隨機激勵響應(yīng)分析備受親睞，主要是因為它可用來進行車輛的強度、剛度、振動舒適性和噪聲等方面的分析。 國外將有限元法引入到車架強度計算比較早，而我國大約是在七十年代末才把有限元法應(yīng)用于車架的結(jié)構(gòu)強度設(shè)計分析中。在有限元法對汽車車 架結(jié)構(gòu)的分析中，早期多采用梁單元進行結(jié)構(gòu)離散化。分析的初步結(jié)果是令人滿意的，但由于梁單元本身的缺陷，例如梁單元不能很好的描述結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的車架結(jié)構(gòu)，不能很好的反映車架衡量與縱梁接頭區(qū)域的應(yīng)力分布，而且它還忽略了扭轉(zhuǎn)時截面的翹曲變形，因此梁單元分析的結(jié)果是比較粗糙的。而板殼單元克服了梁單元在車架建模和應(yīng)力分析時的局限，基本上可以作為一種完全的強度預(yù)測手段。近十年來，由于計算機軟件和硬件的飛速發(fā)展，板殼單元逐漸被應(yīng)用到汽車車架結(jié)構(gòu)分析中，使分析精度大為提高，有過買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 4 去的定性或半定量的分析過度到定量階段。隨著計算機軟 、硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是微機性能的大幅度提高及普及，在微機上進行有限元分析已不再是很苦難的事情，同時有限元分析的應(yīng)用得以向廣度和深度發(fā)展。 （ 3）目前，國內(nèi)在進行汽車車架設(shè)計時，設(shè)計人員主要采用的還是傳統(tǒng)的辦法對車架進行簡化的計算，或者由其它部門進行有限元分析計算。車架的這種設(shè)計模式導(dǎo)致的問題包括兩個方面：一是車架簡化計算精度不夠，為保證強度及剛度要求而使車架的設(shè)計過于安全，造成設(shè)計出的車架結(jié)構(gòu)過重，增加了設(shè)計成本；二是造成車架的設(shè)計與計算分離，不利于提高車架設(shè)計人員的設(shè)計水平。為了促進車架設(shè)計水平 的提高，保證整車在市場上的競爭能力，必須將車架有限元分析技術(shù)提高到戰(zhàn)略的高度上來。 綜合分析這些文獻可知，當(dāng)前國內(nèi)對于有限元法應(yīng)用于車架結(jié)構(gòu)分析的研究只是限于對車架和車架結(jié)構(gòu)在靜態(tài)扭轉(zhuǎn)、彎曲載荷以及幾種極限工況載荷作用下的分析，得出車架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)應(yīng)力分布，并對其進行了局部的修改，由于軟硬件對計算模型規(guī)模的限制，模型的細化程度不夠，因而結(jié)構(gòu)的剛度、強度分析的結(jié)構(gòu)還比較粗略，計算結(jié)構(gòu)多用來進行結(jié)構(gòu)的方案比較，離虛擬實驗的要求還有相當(dāng)大的差距。 要設(shè)計內(nèi)容 本課題通過參考國內(nèi)外輕型載貨車車架的結(jié)構(gòu)及 工作原理的基礎(chǔ)上，對車架進行設(shè)計計算和校核，利用 建模并應(yīng)用 件對的車架進行有限元分析，具體工作如下 。 結(jié)合某汽車公司生產(chǎn)實際要求，在參考以往的研究成果以及國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，確定主要研究內(nèi)容 。 （ 1） 研究應(yīng)用彈性力學(xué)、有限元、靜態(tài)分析、模態(tài)分析理論以及所有軟件基礎(chǔ)。 （ 2） 車架設(shè)計方法以及設(shè)計步驟的研究。 （ 3） 以某輕型貨車車架為參考設(shè)計車架并對其進行 模，將建成的 準(zhǔn)備進行有限元分析。 （ 4） 分析研究建立有限元模型要 考慮的問題，比如結(jié)構(gòu)的簡化，單元的選取，單元數(shù)量的控制，單元質(zhì)量的檢查，網(wǎng)格的布局以及連接方式的模擬。 （ 5） 研究影響有限元分析結(jié)果的因素，比如單元厚度，單元大小，加強筋以及部件連接的模擬方法。 （ 6） 對車架有限元模型進行剛度強度分析、模態(tài)分析；找出車架結(jié)構(gòu)中需要改進的部位，并依據(jù)分析結(jié)果提車改進方案。 （ 7） 對研究的車架進行驚呆性能評價。建立優(yōu)化分析模型進行優(yōu)化設(shè)計提出科學(xué)買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 5 的改進方案。 解決的主要問題 （ 1） 如何設(shè)計車架基本結(jié)構(gòu) （ 2） 車架載荷及其約束的處理 （ 3） 靜態(tài)工況下彎曲工況的分析處理 （ 4） 計算結(jié)果的處理 （ 5） 有限元模型的創(chuàng)建方法 （ 6） 對模型進行加載及求解的方法 （ 7） 對分析出的圖形、數(shù)據(jù)的處理以及如何對車架進行優(yōu)化 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 6 第 2章 輕型載貨汽車的車架設(shè)計 架的概述 架的設(shè)計要求 車架作為汽車的承載基體，為貨車、中型及以下的客車、中高級和高級轎車所采用，支承著發(fā)動機、離合器、變速器、轉(zhuǎn)向器、非承載式車身和貨箱等所用簧上質(zhì)量的有關(guān)機件，承受著傳給它的各種力和力矩。為此， 車架應(yīng)有足夠的彎曲剛度，以使裝在其上的有關(guān)機構(gòu)之間的相對位置在汽車行駛過程中保持不變并使車身的變形最??；車架也應(yīng)有足夠的強度，以保證其有足夠的可靠性與壽命，縱梁等主要零件在使用期內(nèi)不應(yīng)有嚴重的變形和開裂。車架剛度不足會引起振動和噪聲，也使汽車的乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性及某些機件的可靠性下降。貨車車架的最大彎曲撓度通常應(yīng)小于10車架扭轉(zhuǎn)剛度又不宜過大，否則將使車架和懸架系統(tǒng)的載荷增大并使汽車輪胎的接地性變差，使通過性變壞。通常在使用中其軸間扭角約為 1/m。在保證強度、剛度的前提下車架的自身質(zhì)量應(yīng)該盡可 能減小，以減小車身質(zhì)量。貨車車架質(zhì)量一般約為整車整備質(zhì)量的 1/10。此外，車架設(shè)計時還應(yīng)考慮車型系列化及改裝車等方面的要求。 架的結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)特點，車架可分為以下幾種結(jié)構(gòu)型式： 1、周邊式車架 周邊式車架用于中級以上的轎車。如圖 a）所示，在俯視圖上車架的中部寬、兩端窄。中部寬度取決于車身門檻梁的內(nèi)壁寬；前端寬度取決于前輪距及前輪最大轉(zhuǎn)角；后端寬度則有后輪距確定。左右相關(guān)縱梁由橫梁連接。其最大特點是前后兩段縱梁系經(jīng)所謂的緩沖臂或抗扭盒與中部縱梁焊接相連。前緩沖臂位于車廂前圍板下部傾斜踏 板前方；后緩沖臂位于后座下方。其結(jié)構(gòu)形狀容許緩沖臂有一定的彈性變形，可吸收來自不平路面的沖擊和降低車內(nèi)噪聲。此外，車架中部加寬既有利于提高汽車的橫向穩(wěn)定性，又減短了車架縱梁外側(cè)裝置件的懸伸長度。在側(cè)視圖上，與其他型式的轎車車架類似，在前方車輪處縱梁向上彎曲以讓出前后獨立懸架或非斷開式后橋的運動空間。采用這種車架時車身地板上的傳動軸通道所形成的鼓包不大，但門檻較寬，見圖 a）。 2、 X 形車架 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 7 如圖 b）所示，這種車架為一些轎車所采用。車架的中部為位于汽車縱向?qū)ΨQ平面上的一根矩形斷面的空心脊梁，其前 后端焊以叉形梁，形成俯視圖上的 X 形狀。（ a）周邊式車架；（ b） X 形車架；（ c）梯形車架 圖 車車架 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 8 前端的叉形梁用于支承動力 后端則用于安裝后橋。傳動軸經(jīng)中部管梁通向后方。中部管梁的扭轉(zhuǎn)剛度大。前后叉形邊梁由一些橫梁相連，后者還用于加強前、 后懸架的支承。管梁部分位于后座乘客的腳下位置且在車寬的中間，因此不妨礙在其兩側(cè)的車身地板的降低，但地板中間會有較大的縱向鼓包。門檻的寬度不大，見圖 b），雖然從被動安全性考慮，要求門檻有足夠的強度和剛度。 3、梯形車架 梯形車架又稱 邊梁式車架，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，各部分同時產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。其優(yōu)點是便于安裝車身、車廂和布置其他總成，易于汽車的改裝和變型，因此被廣泛的采用在載貨汽車、越野汽車、特種車輛和用貨車底盤改裝的大客車上。在中、輕型客車上也有所采用，轎車則較少采用。用于轎車的梯形車架，見圖 c），為了降低地板高度，可局部減小縱梁及橫梁的斷面高度并相應(yīng)地加大其寬度，但這使縱梁的制造工藝復(fù)雜化且其車身地板仍比采用其他車架時為高，當(dāng)然地板上的傳動軸通道鼓包也就不大了，見圖 c）。 如果也包括固定車身的支架，則上述三種轎車車架的自身質(zhì)量差別不大。無論哪一種轎車車架，在前、后橋處均要求有較大的扭轉(zhuǎn)剛度，為此，相關(guān)的縱、橫梁可采用封閉式斷面，這種封閉式斷面可由相配的一對且以垂向面為開口的沖壓成型的槽型梁相互插入并用電弧焊焊接而成。對于不承受扭矩的車架元件、用于固定動力總成的橫梁以及車架兩端位于基本橫梁以外的縱梁，均采用沖壓成型且具有開口的槽型斷面。 載貨汽車的梯形車架如圖 示，由兩根相互平行且開口朝內(nèi)、沖壓制成的槽型縱梁及一些沖壓制成的開口槽型橫梁組合而成。通常，縱梁的上表面沿 全長不變或局部降低，而兩端的下表面則可根據(jù)應(yīng)力情況，適當(dāng)?shù)叵蛏鲜湛s。既縱梁中部相當(dāng)長的范圍內(nèi)具有最大高度和寬度，而兩端可根據(jù)應(yīng)力情況相應(yīng)的縮小。車架寬度多為全長等寬。車架寬度的標(biāo)準(zhǔn)化有利于產(chǎn)品的三化，例如可使車架橫梁、前后橋及駕駛室、貨箱等進行互換。車架等寬也簡化了縱梁的沖壓工藝且在縱梁上不會產(chǎn)生附加扭矩。有時根據(jù)設(shè)計要求需將車架前、后端的寬度做得窄些或?qū)捫?，但其尺寸與限定的汽車 輪廓寬 適應(yīng)。車架的長度大致接近整車長度，約為軸距的 。 4、脊梁式車架 如圖 示脊梁式車技由一根位 于汽車左右對稱中心的大斷面管形梁和某些懸伸托架構(gòu)成，猶如一根脊梁。管梁將動力 動軸從其中間通過，故采用這種結(jié)構(gòu)時驅(qū)動橋必須是斷開式的并與獨立懸架相匹配。與其他類型的車架比較，其扭轉(zhuǎn)剛度最大。容許車輪有較大的跳動空間，使汽車有較好的平順性和通過性。但買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 9 車架的制造工藝復(fù)雜，維修不便，僅用于某些平順性、通過性要求較高的汽車上。 5、綜合式車架 系綜合上述脊梁式和邊梁式兩種型式而成，如圖 示。這時，主減速器與脊梁相固定，該驅(qū)動橋應(yīng)為斷開式的且獨立懸架相匹配。其實，圖 b）所示的 X 形車架也 應(yīng)歸于這一類型，但該車架可與非斷開式驅(qū)動橋及非獨立懸架相匹配。 （ a）采用周邊式車架時；（ b）采用 X 形車架時；（ c）采用梯形車架時 圖 用不同車架時的車身底板 圖 貨汽車的梯形車架 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 10 圖 有脊梁式車架的汽車底盤 圖 合式車架 梁、橫梁及其聯(lián)接 縱梁是車架的主要承載元件，也是車架中最大的加工件，其形狀應(yīng)力求簡單。載貨汽車的車架縱梁沿全長多取平直且斷面也不變或少變，以簡化工藝；為使縱梁各斷面的應(yīng)力接近，可通過改變其斷 面高度即使其中部斷面高、兩端較低來達到。載貨汽車縱梁的斷面形狀多為開口朝內(nèi)的槽形，也有 Z 形、工字形的；脊梁式車架的縱梁則多為管狀的；轎車車架的縱梁則為箱形斷面。槽型斷面梁的扭轉(zhuǎn)剛度及強度均好?？v梁多為沖壓件，超重型汽車的縱梁則常采用焊接結(jié)構(gòu)或軋制的成型材。 橫梁將左右縱梁聯(lián)接在一起，構(gòu)成一完整的車架，并保證車架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度，限制其變形和降低某些部位的應(yīng)力。橫梁還起著支承某些總成的作用。汽車車架常有4 6 根橫梁，其分布于有關(guān)總成、駕駛室、貨箱或車身的支承位置有關(guān)。當(dāng)發(fā)動機的前支點位于左右縱梁上時，前橫梁則 可減小寬度并采用槽型或 Z 形斷面。中橫梁常做成拱形以留出傳動軸的跳動空間。貨車在后鋼板彈簧前、后支承附近也分別設(shè)置一根橫梁。 橫梁的斷面形狀與縱梁的聯(lián)接形式如圖 圖 示。選擇橫梁的斷面形狀時既要考慮其受載情況又要考慮受其支承總成的支承方便。腹板直立的槽形斷面橫梁和由兩槽形組成的工字形斷面橫梁的彎曲剛度及強度均好，常用于后鋼板彈簧的支架處；帽形斷面梁因其斷面高度較小，較易做成大彎度梁，宜于用于需向下凹的前橫梁和拱形的中橫梁；封閉形斷面梁和管梁的扭轉(zhuǎn)剛度大，宜用于需加強扭轉(zhuǎn)剛度處，但貨車多采用扭轉(zhuǎn)剛度 不大的非封閉形斷面的鋼板沖壓橫梁。 轎車車架的縱、橫梁采用焊接方式聯(lián)接，而貨車則多以鉚釘聯(lián)接（見圖 鉚釘聯(lián)接具有一定彈性，有利于消除峰值應(yīng)力，改善應(yīng)力狀況，這對于要求有一定扭轉(zhuǎn)彈性的貨車車架具有重要意義。 當(dāng)縱、橫梁以它們的上、下翼緣均分別聯(lián)接時，由于聯(lián)接跨度大，剛度亦較大，買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 11 這時其扭轉(zhuǎn)剛度及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力均較大。當(dāng)橫梁與縱梁的腹板相連接時則情況會相反，這時應(yīng)注意不使其聯(lián)接跨度和聯(lián)接剛度太小，以免影響對縱梁的局部扭轉(zhuǎn)的必要約束。橫梁在與縱梁的連接處往往應(yīng)力較高，故常將其端部翼緣加寬或采用較厚及尺寸較大的聯(lián)接 板；也可使其中部的斷面尺寸適當(dāng)縮小，或在其腹板上加設(shè)一些較大的孔，以降低橫梁連接處的應(yīng)力。 圖 梁的斷面形狀及其與縱梁的聯(lián)接 圖 、橫梁的鉚釘聯(lián)接方式 架的制造工藝及材料 車架縱梁和其他零件的制造，多采用鋼板的冷沖壓工藝在大型壓力機上沖孔及成形；也有采用槽型鋼、工字鋼、管料等型材制造的。轎車車架的組裝多采用二氧化碳保護焊、塞焊和點焊，設(shè)計時應(yīng)注意對焊接規(guī)范、焊縫布置及焊接順序的選擇；貨車買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 12 車架的組裝多采用冷鉚工藝，必要時也可采用特制的放松螺栓聯(lián)接。為保證車架的裝配尺寸，組裝時必須有可靠的定位和加緊，特別應(yīng)保證有關(guān)總成在車架上的定位尺寸及支承點的相對位置精度。 車架材料應(yīng)具有足夠高的屈服極限和疲勞極限，低的應(yīng)力集中敏感性，良好的冷沖壓性能和焊接性能。低碳和中碳合金鋼能滿足這些要求。車架材料與所選定的制造工藝密切相關(guān)。拉伸尺寸較大或形狀復(fù)雜的沖壓件需采用沖壓性能好的低碳鋼或低碳合金鋼 08、 0909鋼板制造；拉伸尺寸不大、形狀又不復(fù)雜的沖壓件常采用強度稍高的 20、 25、 160910鋼板制造。強度更高的鋼板在冷沖時易開裂且沖壓回 彈較大，故不宜采用。有的重型貨車、自卸車、越野車為了提高車架強度，減小質(zhì)量而采用中碳合金鋼板熱壓成形，再經(jīng)熱處理，例如采用 30板的縱梁經(jīng)正火后抗拉強度即由 450高到 480 620用30板制造縱橫梁也可采用冷沖壓工藝。 鋼板經(jīng)冷沖成形后，其疲勞強度要降低，靜強度提高、延伸率小的材料的降低幅度更大。常用車架材料在沖壓成形后的疲勞強度約為 140 160 轎車車架縱梁、橫梁的鋼板厚度約為 車根據(jù)其裝載質(zhì)量的不同，輕、中型貨車沖壓縱梁 的鋼板厚度為 槽形斷面縱梁上、下翼緣的寬度尺寸約為其腹板高度尺寸的 35%40%1。 架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 架設(shè)計參考 以下數(shù)據(jù)均為 參照 解放 參數(shù) 進行設(shè)計 10 主要參數(shù)如表所示。 1、 車輛主要參數(shù) 表 輛參數(shù)表 車總長 /100 軸距 /500 載重量 /850 空車質(zhì)量 /960 滿載質(zhì)量 /010 駕駛室長 /765 貨箱長 /335 乘員 滿油 油箱 /20 2、安裝在車架上的主要部件的選擇 （ 1）發(fā)動機參數(shù) 型號： 汽油機； 形式：四沖程、水冷、化油器； 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 13 最大功率： 65 最大扭矩： 157Nm； 外形尺寸（長 寬 高）： 659 602 質(zhì)量： 135 （ 2） 變速器參數(shù) 型號： 械變速器； 中心距： 85 最大輸出轉(zhuǎn)矩： 196Nm； 殼體長度： 285 靜質(zhì)量：鑄鐵殼體 56 （ 3） 貨箱車頭參數(shù) 貨箱：鋼板沖壓貨箱 800 車頭：車頭以及內(nèi)部部件 450 （ 4） 鋼板彈簧參數(shù) 車架上加裝鋼板彈簧，參數(shù)如表 示。 表 板彈簧 前鋼板彈簧 后鋼板彈簧 作用長度 /200 1300 片厚 122寬 /0 70 片數(shù) 3 6 架參數(shù)的確定 1、選取梯形車架，由兩個縱梁與 5 根橫梁鉚接而成。其彎曲剛度較大，而當(dāng)受扭矩時，各部 分同時產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。其優(yōu)點是便于安裝車身、車箱和布置其他總成，易于汽車的改裝和變形因此被廣泛地用在載貨汽車。車架全長等寬，取 750架長度大致接近整車長度，約為軸距的 ，取車架長度為 4500縱梁的全長范圍內(nèi)具有相等的高度和寬度。縱、橫梁均由 5的 16板沖壓而成（輕、中型貨車沖壓縱梁的鋼板厚度為 5 7型斷面縱梁上、下翼緣的寬度尺寸約為其腹板高度尺寸的 35% 40%，縱梁槽形斷面如圖 示。 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 14 圖 梁斷面 2、鉚釘?shù)倪x擇 12根據(jù) 867擇半圓頭鉚釘，如圖 示。 其中 d=6 k= R 6 L =8 60 圖 釘 架的彎矩及彎曲應(yīng)力計算 當(dāng)車架縱梁承受的是均勻分布的載荷（見圖 ，車架的簡化計算可按下述進行，但需要一定的假設(shè)。即認為縱梁為支承在前、后軸上的簡支梁；空車是簧上負荷 24 貨車可取 3/2 0 s ， 0m 為汽車整備質(zhì)量 )均布在左、右縱梁的全長上，滿載時有效載荷 均布在車廂