1、14 座旅游觀光車車架設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書0 前言電動(dòng)旅游觀光車是一款主要用于旅游景區(qū)、大型休閑場(chǎng)地的電動(dòng)觀光車。當(dāng)今社會(huì)面臨著資源匱乏、環(huán)境污染嚴(yán)重等一系列問(wèn)題，因此從環(huán)保和節(jié)能的角度看，發(fā)展清潔無(wú)污染的電動(dòng)汽車將是我國(guó)汽車工業(yè)的一個(gè)突破口。電動(dòng)觀光車在行駛的過(guò)程中，車架是整個(gè)汽車的基體，支撐鏈接工程車的部件，它不但要要承受蓄電池、電機(jī)和其它配件的重量，而且還要承受因場(chǎng)地不平度而產(chǎn)生的隨機(jī)載荷及各個(gè)傳動(dòng)部件的振動(dòng)載荷。車架結(jié)構(gòu)在各種振動(dòng)源的激勵(lì)下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，如果這些振源的激勵(lì)頻率接近于車架的固有頻率，便會(huì)引起共振現(xiàn)象，產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，甚至造成結(jié)構(gòu)破壞。為了提高工程車的行駛安全性， 就必須對(duì)車

2、架結(jié)構(gòu)的固有頻率進(jìn)行分析，通過(guò)必要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避開各種振源的激勵(lì)頻率。1 、簡(jiǎn)介14 座電動(dòng)旅游觀光車的總長(zhǎng)為4960mm ，載客人數(shù)為14 人，其整備質(zhì)量為1200kg ，最大裝載質(zhì)量為1050kg 。車架是汽車的主要承載構(gòu)件，其功用是承受來(lái)自車內(nèi)外的各種載荷， 連接汽車的各大總成及各種車用設(shè)備。結(jié)構(gòu)型式主要取決于汽車的總布置要求和對(duì)汽車的使用要求。本文對(duì)14 座電動(dòng)旅游觀光車車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并驗(yàn)算其抗彎強(qiáng)度。車架結(jié)構(gòu)示意圖如下：2、車架結(jié)構(gòu)本車架為梁式車架，非承載式車身懸置于車架上，用彈性元件連 接。車架的振動(dòng)通過(guò)彈性元件傳到車身上，大部分振動(dòng)被減弱或消除。 車架強(qiáng)度和剛度大，車廂變形小，平

3、穩(wěn)性和安全性好，廂內(nèi)噪聲低。整個(gè)車架有兩根主梁、兩根側(cè)梁以及若干橫梁支撐組焊而成， 主梁為 兩根60 X40 X4的矩形冷彎空心型鋼，側(cè)梁為兩根40 X40 X3的熱軋 等邊角鋼，電池架板為30X30X3的熱軋等邊角鋼焊接而成，2 . 1縱梁結(jié)構(gòu)3 . 1. 1縱梁形狀車架縱梁采用抗彎強(qiáng)度較好的矩形冷彎空心型鋼，材料為Q235。4 . 2橫梁的布置結(jié)構(gòu)2.2.1車架前部車架前部裝有平頭駕駛室和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，為了保證駕駛在汽車行駛 當(dāng)中不致扭壞，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不至于因車架的撓曲變形而影響轉(zhuǎn)向特性和操縱穩(wěn)定性在前端布置了兩根抗彎強(qiáng)度較大的橫梁（前橫梁和前下橫梁 ）。2 2 2 車架中部車架前后兩段剛性都較大

4、，而大部分車架變形（包括彎曲、扭轉(zhuǎn)）均集中在車架中部，這一段應(yīng)允許有一定的撓曲變形，以起到緩沖作用， 同時(shí)也可避免應(yīng)力集中。在這一段布置了兩根與縱梁連接的橫梁。此外， 考慮到零件的工藝性，在左、 右縱梁的外側(cè)加兩根角鐵側(cè)梁梁，增加縱梁的抗彎強(qiáng)度。側(cè)梁與主縱梁由四根短橫梁連接，增加了抗扭強(qiáng)度。2 2 3 車架后部該車后鋼板彈簧為平衡懸架，懸架支座只與大梁與側(cè)梁連接短橫梁的下翼面連接。為了保證汽車操縱穩(wěn)定，減少軸轉(zhuǎn)向，提高側(cè)傾的穩(wěn)定性，這一部份的設(shè)計(jì)剛性應(yīng)較大。所以，增加了此處短橫梁的截面積， 也與平衡懸架組成了一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，保證車架的剛度和平衡懸架受力的傳遞。在車架尾部布置了一個(gè)槽形梁。2 3

5、橫梁的固定及聯(lián)接縱梁與橫梁的固定一般采用焊接法、鉚接法和螺栓連接法將縱梁與橫梁連接成堅(jiān)固的剛性構(gòu)架。焊接能夠保證很高的彎曲強(qiáng)度，且連接牢固，車架采用焊接的方法。鉚釘連接的成本低，但不能保證很高的彎曲強(qiáng)度。螺栓連接主要用在某些需要互換或拆卸的部件上，缺點(diǎn)在于長(zhǎng)期使用中，容易松動(dòng)。但目前國(guó)外一些先進(jìn)廠家已采用了預(yù)應(yīng)力螺栓固定。2 3 1 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型斷面。為了避讓傳動(dòng)軸等部件時(shí)橫梁不能設(shè)計(jì)成直梁，傳動(dòng)軸安裝位置的橫梁一般做成拱形，但彎曲處要盡量平緩過(guò)渡避免應(yīng)力集中。對(duì)于安裝了后拖鉤的車架，后橫梁要

6、承受拖鉤傳來(lái)的很大的作用力，應(yīng)用角撐進(jìn)行加強(qiáng)。2 4 加強(qiáng)板的布置車架縱梁下翼面中部即前懸后支架到平衡懸架支架之間這一區(qū)域所受彎曲、扭曲最大，而且還是水平方向彎曲最大的部位，在這一區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)。考慮到零件的工藝性，在左 、右縱梁的外側(cè)加兩根角鐵側(cè)梁梁，增加縱梁的抗彎強(qiáng)度。側(cè)梁與主縱梁由四根短橫梁連接，增加了抗扭強(qiáng)度。車架后部平衡懸架固定在車架縱梁與側(cè)梁連接的短橫梁上， 避免了縱梁在平衡懸架處受很大支撐反力。保證該區(qū)域抗彎強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度。3 車架彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算在實(shí)際使用中，車架除承受彎曲載荷外還承受扭轉(zhuǎn)載荷和剪切載荷。在車架初步設(shè)計(jì)時(shí)一般只需對(duì)車架縱梁進(jìn)行彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算。3 1 基本假設(shè)計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)

7、，對(duì)縱梁進(jìn)行如下簡(jiǎn)化：縱梁是支承在懸架支座上的簡(jiǎn)支梁，所有作用力均通過(guò)車架縱梁斷面的彎曲中心，即縱梁只發(fā)生純彎曲。3. 2載荷在車架上的分配為了在初步設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算方便作以下簡(jiǎn)化：空車時(shí)簧載質(zhì)量平均分配在左、右縱梁上；各個(gè)零部件及總成按其質(zhì)心位置作用在車架上； 車架質(zhì)量均認(rèn)為是均布載荷。(1)縱梁彎曲應(yīng)力6 MW式中W一截面系數(shù)。W10.324cm 3彎矩M可以用彎矩差法或力多邊形法求得。對(duì)于本車，可假設(shè)空車簧上重量Gs及載重Ge均布在縱梁全長(zhǎng)上，每根梁的均布載荷為：Gs Ge .q ，2(a L b)式中一Gs=12000NGe=10500Na=992mm、b=1047mm L=2700mm代入

8、數(shù)據(jù)得：q=2.374N/mm顯而易見，在軸距段的縱梁中點(diǎn)處產(chǎn)生的彎矩最大(即x=1350mm),此處的彎矩為：Mmax 2(lx x2 a2) (a2 b2)：;代入以上數(shù)據(jù)得Mmax=1857330.949N/mmo=89.952Mpa縱梁材料Q235的彎曲許用應(yīng)力158.333MPa從計(jì)算結(jié)果可知，該車型車架能夠安全地承受載荷。（ 2）板簧吊耳的強(qiáng)度板簧吊耳處承受著板簧上所傳遞的力，此處也是強(qiáng)度要求很高的一點(diǎn)，所以對(duì)其強(qiáng)度驗(yàn)算也是很重要的。吊耳的材料為Q235 ，由厚度為 8mm 的鋼板沖壓而成，與板簧的連接是通過(guò)M12 的螺栓連接。材料的許用應(yīng)力pjp / K拉壓基本許用應(yīng)力jp160MP取折減系數(shù)K=1.2則許用應(yīng)力p133MP吊耳可承受的最大作用力F= s 133 8 12 2N 25536N p最大載重m=2605kg可以滿足本車的強(qiáng)度要求。（ 3 ）前減震固定板的強(qiáng)度前輪的受力通過(guò)減震傳遞到減震固定板，因此此處的強(qiáng)度要求很高，對(duì)其強(qiáng)度驗(yàn)算也是很重要的。固定板的材料為Q235 ，由厚度為5mm的鋼板折彎而成。減震器上端蓋的外圓直徑為130mm ,其直 接作用于固定板上。材料的許用應(yīng)力p jp / K剪切