2車架設(shè)計(jì)手冊(cè)1，范圍本手冊(cè)適用于客車底盤非承載式及半承載式車架的設(shè)計(jì)。引用標(biāo)準(zhǔn)修改單〔不包括訂正的內(nèi)容〕是否可使用這些文件的最版本。但凡不注日期的引用文件，其最版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB1958-80外形和位置公差檢測(cè)規(guī)定GB1184-80外形和位置公差GB3323-87鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相焊縫質(zhì)量分級(jí)符號(hào)、代號(hào)、術(shù)語(yǔ)及其定義車架：汽車承載的基體，支撐著發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、轉(zhuǎn)向器、非承載式〔或半承載式〕車身等全部簧上質(zhì)量的有關(guān)機(jī)件，承受著傳給它的各種力和力矩。斷面應(yīng)力接近和降低某些部位的應(yīng)力。有的橫梁還需作為發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器以及懸架系統(tǒng)的緊固點(diǎn)。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)滿足的安全、環(huán)保和其它法規(guī)要求及國(guó)際慣例車架總成在正常使用條件下，縱梁等主要零件在使用期內(nèi)不應(yīng)有嚴(yán)峻變形和開(kāi)裂。應(yīng)滿足的功能要求及應(yīng)到達(dá)的性能要求車架應(yīng)有足夠的彎曲剛度，以使裝在其上的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)位置在汽車行駛過(guò)程中保持不變并使車身的變形量最??；車架也應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以保證其有足夠的牢靠性和壽命，設(shè)計(jì)輸入、輸出要求設(shè)計(jì)輸入為設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及底盤總布置圖；設(shè)計(jì)輸出為車架總成圖及相關(guān)分總成及零件圖。設(shè)計(jì)過(guò)程的節(jié)點(diǎn)把握要求車架總成要負(fù)責(zé)把握校核如下內(nèi)容：協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件在車架縱梁上的安裝孔及牛腿安裝孔；橫梁位置與底盤分總成〔油箱、電瓶〕及車身構(gòu)造〔前、中、后門、側(cè)圍立柱〕的匹配；協(xié)調(diào)制動(dòng)管路、暖風(fēng)管路、電線束、油路等管線在車架中的分布及穿線管；校核底盤各總成間的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，相關(guān)總成的裝缷空間〔如緩速器、傳動(dòng)軸〕。布置要求還要充分考慮最大限度地滿足車身對(duì)底盤的特別要求,如縱梁的構(gòu)造、橫梁和外支架(牛腿)的位置及連接方式、行李箱大小、地板高度和通道寬度、駕駛區(qū)及座椅布置、車門數(shù)量和位置等。對(duì)同樣型號(hào)的客車底盤,不同的用戶對(duì)車架的要求不盡一樣,甚至有較大的差異。構(gòu)造設(shè)計(jì)要求模塊化設(shè)計(jì)要求1)由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及底盤總布置確定車架根本構(gòu)造〔三段式、直大梁1〕和根本參數(shù)〔軸距、前懸、后懸及前后縱梁開(kāi)檔、縱梁截面〕；置；由空調(diào)總成確定壓縮機(jī)牛腿安裝位置；由前、后懸架總成布置確定前、后懸鋼板支架位置、減震器、緩沖塊安裝位置或空氣彈簧支架安裝位置、推力桿支架安裝位置、穩(wěn)定桿支架安裝位置等；由轉(zhuǎn)向系總成布置確定方向機(jī)安裝位置、中間垂臂支架安裝位置或角轉(zhuǎn)向器支架安裝位置；由車身總布置確定車架各牛腿安裝位置；完成，接下來(lái)就是車架各局部總成的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)2。注：1，本文不包括全承載式車身的全桁架構(gòu)造車架注：2，制圖時(shí)可先作出坐標(biāo)網(wǎng)格線以便利作圖標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)造、零部件縱梁構(gòu)造及強(qiáng)度設(shè)計(jì)縱梁的外形及斷面如右圖1示：縱梁受力極為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)時(shí)不僅應(yīng)留意降低各種應(yīng)力，改善其分布狀況，還應(yīng)留意使各種應(yīng)力峰值不消滅在同一部位上。例如，縱梁中部彎曲應(yīng)力較大，則應(yīng)留意降低其扭轉(zhuǎn)以應(yīng)力，減小應(yīng)力集中并避開(kāi)失穩(wěn)。而在其前、后端，則應(yīng)著重把握懸架系統(tǒng)引起的局部扭轉(zhuǎn)。提高縱梁強(qiáng)度常用的措施如下：一、提高彎曲強(qiáng)度1，選定較大的斷面尺寸和合理的斷面外形〔槽形梁斷面高寬比一般為2，將上、下翼緣加厚或在其上貼加強(qiáng)板；3二、提高局部扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 圖1 縱梁外形及斷面1，留意偏心載荷的布置，使相近的幾個(gè)偏心載荷盡量接近縱梁斷面的彎曲中心，并使合成量較?。?34K形梁，或?qū)⒃摱慰v梁形成封閉斷面；567三、提高整體扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度12四、減小應(yīng)力集中及疲乏敏感1，盡可能減小翼緣上的孔〔特別是高應(yīng)力區(qū)，嚴(yán)禁在翼緣上打大孔；2345，必要時(shí)可承受鉸孔或沖壓邊緣修磨，以提高某些薄弱部位的疲乏強(qiáng)度；五、減小失穩(wěn)1，在受壓翼緣和厚度的比值不宜過(guò)大〔常在12左右；23六、局部強(qiáng)度加強(qiáng)123橫梁構(gòu)造及強(qiáng)度設(shè)計(jì)緊固點(diǎn)，這些都是在構(gòu)造設(shè)計(jì)中的主要依據(jù)。橫梁斷面外形及連接形式如以下圖示：后鋼板彈簧前支架及副簧前支架結(jié)縱及連接形式一、承受槽形橫梁承受槽形橫梁及大連接板〔見(jiàn)圖2優(yōu)點(diǎn)是：連接板尺寸大，可以更加接近副簧支架，使其得到肯定的支撐，同時(shí)亦可布置較多的緊固件，以提高連接強(qiáng)度；3彈簧支架的載荷可通過(guò)連接板直接傳到橫梁上，連接板對(duì)縱梁腹板也有較大的加強(qiáng)作用；槽形截面彎曲剛度極大，可使縱梁扭角減至很??；由于兩端有連接板加強(qiáng)，橫梁可適當(dāng)減??；也有將槽形橫梁的兩端加寬而直接和縱梁上、下翼緣連接的〔見(jiàn)圖2c〕,這樣可以省去連接板，牢靠。但當(dāng)不用副簧時(shí)，則較適用。這種構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)潔、質(zhì)量輕。為了折衷以上兩個(gè)方案，可以槽形橫梁的上下方各承受一個(gè)連接板〔2一個(gè)連接板。二、采鱷魚(yú)式橫梁鱷魚(yú)式橫梁通常由帽形截面在其兩端加接頭構(gòu)成，如以下圖3示：這種橫梁的優(yōu)點(diǎn)是：

翼緣連接 圖3 〔b〕腹板連接有較大的連接寬度，使主、副簧支架都可得到支撐；截面高度較低，可以讓開(kāi)下部空間，使某些汽車的傳動(dòng)軸自由穿過(guò)；可用矩形胚料直接壓制；鱷魚(yú)式橫梁的缺乏之處是：其彎曲剛度不如槽形橫梁大，車架扭轉(zhuǎn)時(shí)縱梁的應(yīng)力偏大。因此，有些車將翼緣連接改為腹板連接。鱷魚(yú)式橫梁也可由兩個(gè)帽形截面組成封閉的箱形截面，其扭轉(zhuǎn)剛度極大，彎曲剛度比上一種也大。三、承受圓管橫梁〔見(jiàn)圖2這種構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)是：彈簧支架的扭轉(zhuǎn)載荷可以直接傳到橫梁上；對(duì)縱梁的約束小，故在該節(jié)點(diǎn)處車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力較低；扭轉(zhuǎn)剛度較大。的支撐〔當(dāng)不承受副簧時(shí)即無(wú)此問(wèn)題〕四、承受帽形截面橫梁有些車上承受大截面帽形梁〔見(jiàn)圖2d〕,可以得到較大的連接寬度和彎剛度，但用料較多，本錢較高。后鋼板彈簧后支架及副長(zhǎng)后支架對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)多承受槽形截面橫梁，將兩端加寬，直接和縱梁翼面相連〔2，由于后支架的受力支架，縱也有承受帶連接板的槽形橫梁的。前簧前支架對(duì)縱梁的局部扭轉(zhuǎn)在橫梁設(shè)計(jì)和布置時(shí)，還需考慮發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置的設(shè)計(jì)狀況。如懸置點(diǎn)支撐在橫梁中部且較低時(shí)，”形橫梁較易實(shí)現(xiàn)〔見(jiàn)圖2，如懸置點(diǎn)布置在左、右托架上，可優(yōu)先考慮槽形橫梁。前簧后支架對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)由于空間限制，橫梁必需有較大的彎度，這只有承受帽形截面才便于制造。但其兩端和縱梁連接的局部一般要簡(jiǎn)單一些，其形式較多，現(xiàn)列出幾種車型所承受的構(gòu)造，如圖k~n所示。4此橫梁的設(shè)計(jì)難點(diǎn)還在于如何處理好與發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的關(guān)系，有時(shí)還需處理好與駕駛室懸置的關(guān)系?！踩缫韵聢D4示。離的狀況，仍不少見(jiàn)。4發(fā)動(dòng)機(jī)及駕駛室懸置橫梁由于發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸過(guò)大或便利修理的需要，有時(shí)該處不設(shè)置橫梁，而另將該段縱梁局部形成封閉截面，或在其后部承受“K”形橫梁，將其沿縱梁向前延長(zhǎng)到彈簧支架處，并使該段縱梁形成封閉截面，以大大提高其抗扭力量。但在制造上是很麻煩的，在大量生產(chǎn)時(shí)較難承受。平衡懸架構(gòu)造在這種狀況下，縱梁局部扭轉(zhuǎn)載荷極為集中，約為單軸上鋼板彈簧一端載荷的4倍。故一般都承受〔見(jiàn)圖2g，或翼緣腹板綜合連接。大連接板的承受使車架抵抗平行四邊形變形的力量大為增加。螺旋彈簧獨(dú)立懸架構(gòu)造在這種狀況下，縱梁局部扭轉(zhuǎn)載荷也很大，為鋼板彈簧一端載荷的2倍，故橫梁截面也應(yīng)很大。常為箱形〔前懸架、帽形、管形和“Z”形〔后懸架。其它常見(jiàn)構(gòu)造些，常見(jiàn)的構(gòu)造如圖2h～圖2j等。設(shè)計(jì)要點(diǎn)車架受力簡(jiǎn)單,縱梁和橫梁截面外形和連接方式各式各樣,要設(shè)計(jì)出構(gòu)造合理、牢靠有用的客車底盤車架,除通過(guò)理論計(jì)算和有限元分析外,還應(yīng)留意以下幾個(gè)方面:充分考慮各總成零部件的總布置要求,最大限度地滿足車身對(duì)底盤的要求。16MnL1,依據(jù)不同的要求和布置需要,截面尺寸可不盡一樣。橫梁與縱梁的連接構(gòu)造是大客車車架設(shè)計(jì)考慮的重要方面,包括:①橫梁與縱梁的上下翼面連接。該型式提高了縱梁的抗扭剛度,但易產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn),造成縱梁翼面消滅較大的應(yīng)力。由于客車車架與車身共同承載,,必需相應(yīng)加強(qiáng)車架剛度,性抗彎的綜合特點(diǎn),是大客車車架橫梁和縱梁最好的連接型式。橫梁與縱梁連接時(shí),橫梁端部具有最大的應(yīng)力,,應(yīng)通過(guò)加寬斷面以盡可能增大連接區(qū)。為提高車架抗彎曲剛度,承受更大的載荷,在直大梁搭接處及三段式的前中后連接處必需焊接加強(qiáng)板。加強(qiáng)板的厚度不能大于縱梁厚度,且材質(zhì)一樣。面積較大時(shí),應(yīng)實(shí)行塞焊、鉚接或者螺栓連接+周邊斷續(xù)焊。懸架為高負(fù)荷區(qū),在鋼板彈簧支架傳力處應(yīng)有加強(qiáng)橫梁,受剪構(gòu)造,且該處縱梁不能對(duì)接。57等高度縱梁的對(duì)焊應(yīng)遠(yuǎn)離高負(fù)荷區(qū),一般承受45°斜焊縫,要打坡口且有材質(zhì)一樣厚度不大于縱梁的加強(qiáng)板。車架縱梁的鉆孔要遠(yuǎn)離焊縫,一般制止在翼面上鉆孔,假設(shè)特別需要,應(yīng)盡量靠近腹面,制止在縱梁彎曲區(qū)域內(nèi)孔。鉆孔時(shí)應(yīng)滿足以下圖示要求〔不包括工藝孔：Amix=3xD(40)Bmix=4xDCmix=3xDD=鉆孔直徑為滿足客車車架總布置的要求可合理地在縱梁翼面上切槽，但切槽深度不能大于翼面寬度2/3。MANA55、A62及重汽公司開(kāi)發(fā)的E12等大客車底盤均有這樣的設(shè)計(jì)。橫梁和外支架應(yīng)盡量增加合理的減重孔。承受封閉型材的剛性抗扭車架,應(yīng)使用焊接技術(shù)連接,橫梁可承受管材,插入縱梁中焊接。1，在城市公交車底盤車架設(shè)計(jì)中也可承受異形鋼管〔WL510或16MnL，壁厚4.0～6.0〕。數(shù)據(jù)表達(dá)要求縱梁的加工及公差要求長(zhǎng)度偏差不得超過(guò)L5mm；0腹板縱向直線度公差不超過(guò)全長(zhǎng)的0.4%，12mm；翼緣縱向直線度公差不超過(guò)全長(zhǎng)的0.1%；斷面尺寸〔6〕C0.3mm；縱梁斷面高度AA0.5mm；0橫梁處測(cè)量開(kāi)口尺寸BB1.2mm；6C0.3mm；縱梁內(nèi)側(cè)圓角半徑R1mm。5縱梁滾軋后，不允許消滅裂紋；400mm200mm，在縱梁其他部位的長(zhǎng)度不超過(guò)100mm，且不多于四處，裂紋處允許用電弧補(bǔ)焊，并要打磨平光，焊縫之間的300mm(縱向裂紋)。5mm的裂紋，允許不補(bǔ)焊?？v梁承受沖壓制造時(shí)，應(yīng)無(wú)起皺和邊緣沖裁不齊的現(xiàn)象。6制止使用手工熱切割方法加工縱梁上的孔，縱梁只允許冷校止。7在同一平面內(nèi)，同一組孔的位置度公差為Φ0.3mm。同一零件裝在縱梁幅板、翼緣兩平面上的兩組孔，其孔邊距〔孔至另一邊的距離〕偏差為±0.5mm。在沖壓成形時(shí)，造成的材料局部減薄不得超過(guò)材料厚度的10%。當(dāng)鉆孔或沖孔消滅毛刺，并因此給鉚接帶來(lái)困難時(shí)，或者為了避開(kāi)由毛刺造成的損傷，必需去毛1±0.5*45゜縱梁加強(qiáng)板〔67〕6mm(C范圍內(nèi)測(cè)量)；斷面尺寸C0.4mm；縱梁內(nèi)側(cè)圓角半徑R的偏差為±1mm；1BB2 A0.5差為1mm；A的偏差為0 mm 圖7裝配孔的位置度，沖壓料厚變薄的要求符合3.1.8和3.1.9條款的要求橫梁當(dāng)橫梁承受鉚接〔或螺栓聯(lián)接〕方式與縱梁聯(lián)接時(shí)，橫梁上分別與左右縱梁鉚接〔或螺栓聯(lián)接〕的組孔之間尺寸的偏差為±0.5mm；當(dāng)橫梁承受焊接方式與縱梁聯(lián)接時(shí)，焊縫要求按GB3323-87要求到達(dá)II級(jí)或II級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。槽形橫梁斷面尺寸外形偏差應(yīng)符合6.3.14a、c、d非槽形橫梁不允許有裂紋。槽形橫梁在兩端100mm范圍內(nèi)裂紋長(zhǎng)度不得大于20mm，在其它部位折彎處長(zhǎng)度不得大于50mm，但裂紋不得多于兩處。裂紋外允許用電弧焊補(bǔ)焊，但要打磨平光〔縱向裂紋〕。材料選用要求縱梁如承受槽鋼，則材料為WL510/16MnL；如承受異型鋼管，則材料承受WL510;縱梁加強(qiáng)板承受與縱梁一樣材料，但壁厚不大于縱梁壁厚。橫梁材料一般承受16MnL、WL510、Q235A性能設(shè)計(jì)要求車架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，在正常使用條件下不允許消滅縱梁開(kāi)裂損壞。設(shè)計(jì)計(jì)算客車具有扭轉(zhuǎn)柔性明顯的承載系統(tǒng)，其車架的計(jì)算任務(wù)是：〔對(duì)稱加載的平坦路面上以需考慮動(dòng)載荷的足夠高的車速行駛時(shí)車架元件的應(yīng)力。確定汽車以滿載低速行駛于壞路面且當(dāng)軸荷安排較小載荷的那個(gè)橋的一個(gè)車輪滾上30cm高的凸包時(shí)車架元件的應(yīng)力。為了不僅評(píng)價(jià)車架的總?cè)嵝约白饔迷谲嚰苌系膽?yīng)力它們沿車架長(zhǎng)度的變化狀況，則應(yīng)對(duì)通過(guò)特征點(diǎn)〔橫梁聯(lián)接處、縱梁斷面高及寬的變化處、加載點(diǎn)等〕對(duì)系統(tǒng)作某些假設(shè)則可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。車架的簡(jiǎn)化計(jì)算設(shè)車架各元件的彎曲變形與其扭轉(zhuǎn)變形相比是很小的，則可按下述方法進(jìn)展簡(jiǎn)化計(jì)算：對(duì)系統(tǒng)作某些假設(shè)則可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。車架的簡(jiǎn)化計(jì)算設(shè)車架各元件的彎曲變形與其扭轉(zhuǎn)變形相比是很小的，則可按下述方法進(jìn)展簡(jiǎn)化計(jì)算：以下圖為梯形車架在反對(duì)稱載荷作用下的受扭狀況簡(jiǎn)圖。作用于車架上的4個(gè)力R位于前、后輪軸線所在的橫梁鉛垂平面內(nèi)，這是各橫梁的扭轉(zhuǎn)角相等。此外，縱、橫梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角亦相等。由于扭轉(zhuǎn)角θ與扭矩T、扭轉(zhuǎn)剛度GJk存在下述關(guān)系：梯形車架在反對(duì)稱載荷作用下受扭狀況簡(jiǎn)圖Ⅰ～Ⅴ—橫梁；1～4—縱梁的區(qū)段GJTlk(單位為：rad)57.3TlGJk〔°)(1)式中T—車架元件所受的扭矩，N?mm；l—車架元件的長(zhǎng)度，mm；〔或特征點(diǎn)〕實(shí)間的全長(zhǎng)上的慣性矩不變，并取為該元件慣性矩的平均值。最簡(jiǎn)潔的梯形車架的計(jì)算，是在對(duì)稱載荷〔彎曲〕作用下求簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)潔梁的縱梁的撓度和應(yīng)力。在反對(duì)稱載荷〔扭轉(zhuǎn)〕G—材料的剪切彈性模量，Mpa；Jk—車架元件橫斷面的極慣性矩，mm4；因此，作用在車架各元件上的扭矩Tk與該元件的扭轉(zhuǎn)剛度GJkk成正比，故有ⅠTⅤ：T1：T2：…：T4=JkⅠ：JkⅡ：…：JkⅤ：Jk1：Jk2：…：Jk4 式〔2)式中TⅠ，TⅡ，…—橫梁Ⅰ，Ⅱ，…所受的扭矩；JkⅠ，JkⅡ，…—橫梁Ⅰ，Ⅱ，…橫斷面的極慣性矩；T1，T2，…—縱梁在Ⅰ，Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ，…橫梁間所受的力矩；Jk1，Jk2，…—縱梁在Ⅰ，Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ，…橫梁連續(xù)面的極慣性矩；假設(shè)將車架由對(duì)稱面處切開(kāi)〔見(jiàn)以下圖作用著扭矩TⅠ，TⅡ﹕，…TⅤ﹕和橫向力QⅠ，QⅡ，…QⅤ，對(duì)最右邊的橫梁Ⅰ取力矩的平衡方程RL-(TRL-(TⅠ+TⅡ+TⅢ+TⅣ+TⅤ)+QⅡl1-QⅢ(l1+l2)-QⅣ(l1+l2+l3)-QⅤ(l1+l2+l3+l4)=0式〔3〕由式〔2〕得T TJkII;TII IJTJkIII;III IJkI kI…TTJk1;T1TJk2;IJ2Ik1Jk1 …式〔4〕Q2T1C2T1 Jk1;IC JkIQ II2(TT)2C1CJ1(J k2kI);k1…1VnIJ24knC(J L)km mn1式〔5〕式中n—橫梁數(shù)；m—兩橫梁間的縱梁區(qū)段數(shù)C—車架寬這樣，各橫梁和縱梁各區(qū)段橫斷面的極慣性矩時(shí)，便可求出橫梁ITITI代入式〔4〕的有關(guān)各項(xiàng)，則可進(jìn)而求出其他各橫錄像所受的扭矩TII，TIII，TIV，TV，及縱梁在各橫梁之間所受的扭矩T1，T2，T3，T4。車架而言，作用在車架上的彎曲力矩主要是由車架縱梁承受。為了計(jì)算彎曲力矩，假定車架所支承的全部載荷的一半由一根縱梁擔(dān)當(dāng)。先求出裝在車架上各總成、構(gòu)件及裝載質(zhì)量對(duì)車架產(chǎn)生的集中載荷及其作用點(diǎn)，如圖示。這時(shí)簧下質(zhì)量除外，而懸架彈簧、傳動(dòng)軸等跨車架和車橋兩邊的構(gòu)件則其重力的一半。對(duì)應(yīng)這些載荷，設(shè)前鋼板彈簧的前、后9將以上各式代入式3，經(jīng)整理后得：RLJT k10支點(diǎn)的支承反力為Rff，Rfr；后鋼板彈簧的支承反力為Rrf，Rrr，則：R R Rf ff frR R Rr rf rrFF F ...F R R1 2 3

n f r

式〔6〕FF1 2

F ...Fl3 nn

Rlf

Rlrr式中F1，F(xiàn)2，…Fn—作用在縱梁上集中靜載荷，N；l1，l2，…ln—各載荷F1，F(xiàn)2，…Fn的作用點(diǎn)距車架前端的距離，mm；lf，lr，—前、后輪距車架前端的距離，mm；由以下二式可求出Rf，Rr：F( FFR 1 2f

...Fn

)l (Flr 11l l

Fl22

...Fl)nnr f(FFR 1 2r

...F)ln fl

(Fl11l

Fl22

...Fl)nnr f 式〔7〕假設(shè)前、后輪均裝在其彈簧的正中間，則：1R Rff frR R

R2 f1Rrf rr 2 r

式〔8〕求得這些集中靜載荷F1，F(xiàn)2，…Fn，Rf，Rr以及這些力的作用點(diǎn)的位置l1，l2，…ln，則可計(jì)算縱梁在各力作用點(diǎn)的彎矩并繪出縱梁的彎矩圖。例如：在F5力作用點(diǎn)處的彎矩為：M F(l5 1

l)F(l1 2

l)F(l2 3

l)F(l3 4

l)R (l4 ff

l )R (lff fr

l fr

式〔9〕考慮到路面不平度引起的沖擊和振動(dòng)等靠造成的動(dòng)載荷，可對(duì)縱梁的最大彎矩Mmax乘以動(dòng)載荷系數(shù)kd并取kd=2.5~4.0，轎車取小值，越野車取大值。假設(shè)再考慮車架多為疲乏損傷，且取疲乏安全n=1.15~1.40M nkMdmax d max 式〔10〕則彎曲應(yīng)力可按下式求得： Mdmzxw W 式〔11〕式中W—縱梁在計(jì)算斷面處的彎曲截面系數(shù)，對(duì)于槽形斷面的縱梁(h6b)th式中h—槽形斷面的腹板高；

W6 式〔12〕b—翼緣寬；t—梁斷面的厚度；當(dāng)車架縱梁承受的是均勻分布的載荷〔見(jiàn)以下圖〕時(shí)，車架強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算可按下述進(jìn)展，但需作肯定假設(shè)。即認(rèn)為縱梁為支承在前、后軸上的簡(jiǎn)支梁；空車時(shí)簧上負(fù)荷Gs均勻分布在左、右縱梁的全長(zhǎng)上(對(duì)4X2貨車可取G 2mg/3，m 為汽車整備質(zhì)量)；滿載時(shí)有效載荷Ge則均布在車箱范圍內(nèi)s 0 0的縱梁上；無(wú)視不計(jì)局部扭矩的影響。在圖中，Rf為一根縱梁的前支承反力，由圖可求得：R 1Gf 4l S

L2bGe

2

式(13)在駕駛室的長(zhǎng)度范圍內(nèi)這一段縱梁的彎矩為：GM Rxx f

S(xa)2 式〔14〕4L駕駛室后端至后軸這一段縱梁的彎矩為：GM”RxGs(xa)2 G

lx)

式〔15〕x f 4L 4c 1明顯，最大彎矩就發(fā)生在這一段梁內(nèi)?？捎蒙鲜街械膹澗豈”x

f(x)求導(dǎo)數(shù)并令其為零的方法求出最大彎矩發(fā)生的位置x，即：dM”x R

G s(xa) e(xlcG

)0

式〔16〕dx f

2L 2c 1由此求得：

x2R

G a Gs

1

(Gs

Ge)

式〔17〕 f L c L c將上式代入1即可求出縱梁承受的最大彎矩M 假設(shè)再考慮到動(dòng)載荷系數(shù)k 2.5~4.0max d及疲乏安全系數(shù)n1.15~4.0，并將它們代入式〔10〕及式〔11〕，則可求出縱梁的最大彎曲應(yīng)力。按式〔11〕求得的彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于縱梁材料的疲乏極限 。對(duì)于16Mn鋼板， =220～260Mpa。1 1當(dāng)縱梁受力變形時(shí)，翼緣可能會(huì)受力裂開(kāi)，為此可按薄板理論進(jìn)展校核，由于臨界應(yīng)力為：E t 0.4cr

1u2

( )2b

350MPa

式〔18〕式中E---材料的彈性模量，對(duì)低碳鋼和16Mn鋼：E=2.06X105Mpa；u---泊松比，對(duì)低碳鋼和16Mn鋼，取u=0.290；t---縱梁斷面的厚度；b---縱梁槽形斷面的翼緣寬度。將E，u代入式〔18〕，得：b≤16t校核。假設(shè)把縱梁看成是支承跨度l為軸距的簡(jiǎn)支梁，依據(jù)材料力學(xué)給出的截面慣性矩為J的簡(jiǎn)支梁在其跨度

的中間承受集中載荷P時(shí)，撓度

EJf

Pl3

P。依據(jù)l f 48EJ 48EJl的單位為m，J的單位為cm2,為使縱梁在滿載時(shí)的撓度在Jl3

≥12J12l3Jl3

值在20～30間，日本的一些平頭載貨汽車甚至到達(dá)了58.3。對(duì)車架扭轉(zhuǎn)剛度GJ的校核，可按式〔1〕進(jìn)展。數(shù)值的計(jì)算方法，借助于矩陣方法與