发动机构造第20章

第二十章车现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体。汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的，如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架的功用是支承连接汽车的各零部件，并承受来自车内、外的各种载荷。车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多变的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形;当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形。这些变形将会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置，从而影响其正常工作。因此，车架还应具有足够的强度和适当的刚度。为了提高整车的轻量化，要求车架质量尽可能小。此外，车架应布置得离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。这一点对轿车和客车来说尤为重要。目前，汽车车架的结构形式基本上有三种:边梁式车架、中梁式车架（或称脊骨式车架）和综合式车架。其中，以边梁式车架应用最广。第一节边梁式车架边梁式车架由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接法或焊接法将纵梁与横梁连接成坚固的刚性构架。纵梁通常用低合金钢板冲压而成，断面形状一般为槽形，也有的做成Z字形或箱形断面。根据汽车形式不同和结构布置的要求，纵梁可以在水平面内或纵向平面内做成弯曲的，以及等断面或非等断面的。横梁不仅用来保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且还可以支承汽车上的主要部件。通常载货车有5-6根横梁，有时会更多。边梁式车架的结构特点是便于安装驾驶室、车厢及一些特种装备和布置其他总成，有利于改装变型车和发展多品种汽车，因此被广泛用在载货汽车和大多数的特种汽车上。图20-1，为东风EQ1090E型汽车车架，它主要由两根纵梁和8根横梁铆接而成。纵梁6为槽形不等高断面梁，由于其中部受到的弯曲力矩最大，故中部断面高度最大，由此向两端断面高度则逐渐减小。这样，可使应力分布较均匀，同时又减小了质量。在左右纵梁上各有100多个装置用孔，用以安装转向器、钢板弹簧、燃油箱、储气罐、蓄电池等的支架。横梁一般也用钢板冲压成槽形，为增强车架的抗扭强度，有时采用管形或箱形断面的横梁。东风EQ1090E型汽车的前横梁3上装置散热器，横梁4作为发动机的前悬置支座。由于该车是长头汽车，发动机位置应尽可能低些，以改善驾驶员的视野，因此横梁4制成了凹形。在横梁7的上面装置驾驶室的后悬置横梁，在其下面装置传动轴中间轴承支架。由于传动轴安装位置的需要，横梁7做成拱形，其余横梁都做成简单的直槽形。后横梁12上装有拖带挂车用的拖钩部件13,因后横梁要承受拖钩传来的很大的作用力，故用角撑加强。某些越野汽车在车架纵梁前端两侧装有加长梁，以便在加长梁前端安装绞盘装置和专用的保险杠。在未装有加长梁的纵梁上，其前端两侧备有一组冲孔，以便需要加装绞盘等装置时，可以紧固左、右加长梁。有些汽车车架为加强纵梁和横梁的连接，并使车架具有较大的刚度，用钢板制成的盖板焊在或铆在连接处。

图20-1东风EQ1090E型汽车车架a）车架总成b）拖钩部件2一挂钩3—前横梁4一发动机前悬置横梁5—发动机后悬置右（左）支架和横梁7-驾驶室后悬置横梁8—第四横梁9一后钢板弹簧前支架横梁10—后钢板弹簧后支架横梁11一角撑横梁组件12-后横梁13—拖钩部件14一蓄电池托架15—螺母16、19—村套17—弹簧18—拖钩20—锁块21—锁扣在货车车架的前端、轿车车架的前后两端，有横梁式的缓冲件一一保险杠。当汽车在纵向突然受到障碍物的冲撞时，它可以保护车身、翼子板和散热器，使之不受损坏。对于轿车来说，保险杠同时还起着装饰的作用。货车车架前端还装有简单的挂钩2（图20-1幻，以便汽车发生故障或陷入地面下时，可以用其他车辆拖拽出它。有时货车和部分大型客车要拖带挂车，故应有与挂车的车架相连接的拖钩部件13，安装在车架后横梁中部。东风EQ1090E型汽车的拖钩部件构造如图20-lb所示。拖钩18的尾部支承在两个衬套16与19上。在两个衬套的凸缘间装有弹簧17,而在拖钩尾部的端部旋有螺母15,并用开口销锁住。弹簧17用以缓和汽车行驶时所受到的冲击力，此冲击力可能由主车传到挂车，也可能由挂车传到主车。为保持挂车拖架的挂环与拖钩的衔接，拖钩具有可掀转的锁扣21，其上有带弹簧的锁块20，锁扣可用平头销及开口销固定在闭合位置，此时平头销穿过锁扣和锁块上相重合的小孔。有的汽车车架采用了z形断面纵梁，如图20-2所示。其优点是使车架前后等宽，并能保证车架前部容下柴油机飞轮壳及装在壳上的起动机。若采用一般的槽形断面纵梁，由于钢板弹簧布置的需要，则它的车架势必做成前宽后窄，以侣证安置下体积偏大的柴油机。采

图20-2具有Z形断面纵梁车架的汽车（后视图）用前后车架等宽的结构形式：可以提高车架的使用寿命。前后不等宽的车架，在过渡区琳冲压过程中会产生皱纹，易形成应力集中。采用图20-2具有Z形断面纵梁车架的汽车（后视图）装有汽油机的解放CA1091型汽车的车架，与东风EQ10gOE型汽车车架在构造上基本相似;而装有柴油机的解放CA1091K型汽车车架是前窄后宽的，前部宽度缩小是为了给2转向轮和转向纵拉杆让出足够的空间，从而保证最大的车轮偏转角度。解放CA1091K2型汽车车架如图20-3所示。近代轿车车架的设计应从保证汽车有良好的整车性能出发来考虑。图20-4所示为丰田皇冠（Crown）轿车车架和车身。由图不难看出，该车架的中部较平低，以降低汽车的重心，满足高速轿车行驶稳定性和乘坐舒适的要求。由于车架位置的降低，车架前端做得较窄，以允许转向轮有较大的偏转角度。车架后端向上弯曲，保证了悬架变形时车轮的跳动空间。因此，轿车车架形状设计得比较复杂，但很实用。采用X形高断面的横梁，可以提高车架的扭转刚度，特别对于短而宽的车架，这个效果尤为显著，故X形横梁一般只用于轿车车架，如图20-5所示。各种不同类型汽车车架的结构形式如图20-6所示。图20-6a为中型货车车架，图20-6b为中、大型客车车架，图20-6c为轿车车架，图20-6d为轻型货车车架。大、中型客车的车架，在前后车桥上面有较大弯曲度（图20-6b），因此保证了汽车重心和底板都较低，既提高了行驶稳定性，又方便了乘客的上下车。车架纵梁一般是槽钢制成的，大型货车的两根纵梁如两根平行线一样布置。中、轻型货车、轿车和大客车的纵梁，大多数如图20-6所示。车架纵梁剖面形状如图20-7所示。在工作应力较大的地方，常采用图20-7b、c所示剖面形状来加强。在有些汽车车架进行局部加强时，可装上加强板，或在某处槽形断面内加嵌板件。32图20-3解放CA1091K2型汽车车架1一角撑2-拖拽钩螺母3—后拖钩支承座4一弹簧座片5—衬套6-角撑横梁7—拖

拽钩弹簧8—后横梁9一拖拽钩锁扣轴10—链索总成11一拖拽钩锁片12—拖拽钩锁扣

13一拖拽钩14一前保险杠15—前横梁16—发动机前悬置托架17—拖钩18—拖钩弹簧

锁片19一前减振器上支架20—发动机后悬置横梁21一发动机后悬置横梁支架22—车架

纵梁23—驾驶室后悬置横梁24—车箱前悬置下支架25—中横梁26—后簧前支架垫板

27一后簧前横梁28-辅助钢板弹簧支架垫板29—后簧软垫支架30—后桥31一后簧后

横梁总成32—拖拽钩总成图20.5轿车（X形高断面横梁）车架图20・4丰田皇冠（Crown）图20.5轿车（X形高断面横梁）车架图20-7车架纵梁的剖面形状a）槽形b）图20-7车架纵梁的剖面形状a）槽形b）叠槽形Ic）叠槽形IId）礼帽箱形e）对接箱形f）管形b）中'大型客车车架c）轿车车架d）第二节中梁式车架中梁式车架只有一根位于中央贯穿前后的纵梁，因此亦称为脊骨式车架，如图20-4所示。中梁的断面可以做成管形或箱形。这种结构的车架有较大的扭转刚度，便车轮有较大的运动空间，因此被采用在某些轿车和货车上。图20-9所示为具有申梁式车架的汽车发动机及底盘。中梁是管式的，传动轴装在管内。主减速器壳通常固定在中梁的尾端，而形成断开式驱动桥。中梁前端做成伸出的支架，以固定发动机。太脱拉138型和148型越野汽车的中梁式车架是由一根纵梁和若干根横梁组成的，如图20-10所示。其纵梁由前桥壳2、前脊梁4、分动器壳7、中央脊梁8、中桥壳13、后桥壳11及中后桥之间的连接梁9所组成。上述各部分的连接均通过其凸缘用螺栓紧固而成一体。在前桥壳2的前端有托架1（即横梁，下同），用以支承发动机前部、驾驶室前部及转向器，同时用来安装前悬架的扭杆弹簧。托架6用于支承驾驶室后部及货箱前部。在托架6、14、10上安装连接货箱的副梁，在副梁上安装货箱（图上未示出），因此托架6、14、10承受货箱的重力。在连接梁9图20-9具有中梁式车架的汽车发动机及底盘示意图的两侧，装有托架用来安装后悬架的钢板弹簧12。采用这种脊骨式车架的优点是:能便车轮有较大的运动空间，便于采用独立悬架，从而可提高汽车的越野性;与同吨位货车相比，其车架较轻，减少了整车质量;同时重心较低，因此行驶稳定性好;车架的强度和刚度较大;脊梁还能起封闭传动轴的防尘套作用。但这种车架的制造工艺复杂，精度要求高，给保养和修理造成诸多不便。图20-10太脱拉138型汽车车架示意图1一发动机前部托架2-前桥壳3一发动机后部及驾驶室前部托架4一前脊梁5-前悬架的扭杆弹簧6—驾驶室后部及货箱副梁前部托架7一分动器壳8—中央脊梁9一连接梁10—连接货箱副梁的托架11一后桥壳12—后悬架的钢板弹簧13一中桥壳14一连接货箱副梁的托架第三节综合式车架和承载式车身图20-11所示车架的前都是边梁式，而后都是中梁式的。这种车架称为综合式车架，也称复合式车架。它同时具有中梁式和边梁式车架的特点。该车架的边梁用以安装发动机，悬伸出来的支架可以固定车身。这种车架实际上属于中梁式车架的变型。随着汽车工业的发展，近年来车架结构形式也呈现出多样化和复杂化。图20-12所示为衍架式车架。这种立体结构式车架主要用于竞赛汽车及特种汽车，由钢管组合焊接而成，兼有车架和车身的作用。图20-13为平台式车架。它是一种将底板从车身中分出来，而与车架组成一个整体的结构，车身通过螺栓与车架相联接。从图20-13中可以看出，它是以中梁式车架为基体，在脊骨车架两侧连接车身底板而成为一个复合式车架，也是中梁式车架的一种变型。座椅的金属骨架焊接在车架上，具有较高的刚度。

图20-13平台式车架图20-14ISR型车架图20-15半车架目前，在某些高级轿车上采用了一种ISR型车架，如图20-14所示。后部车架与前部车架用活动铰链连接，后驱动桥总成（主减速器、差速器）安装在后车架上，半轴与驱动轮之间用万向节连接。后独立悬架连接在后车架图20-13平台式车架图20-14ISR型车架图20-15半车架有些轿车为了减轻车架质量，尽量做到轻量化而采用了半车架，如图20-15所示。在车身前部有一部分车架称为半车架（或短车架），发动机和前悬架安装在车架上，这样可使车身局部得到加强。部分轿车和一些大型客车取消了车架，而以车身兼起车架的作用，即将所有部件固定在车身上，所有的力也由车身来承受。这种车身称为承载式车身。目前，大多数轿车都是采用承载式车身，如上海桑塔纳轿车、一汽大众的捷达和奥迪100以及一汽的红旗CA7220型轿车等，车身均为这种结构形式。图20-16为轿车承载式车身壳体。图20-17为大客车整体承载式车身骨架。承载式车身由于无车架，可以减轻整车质量，使地板高度降低，使上、下车方便。但是，传动系统和悬架的振动和噪声会直接传人车内。为此，应采取隔声和防振措施。

图20-16轿车承载式车身壳体1图20-16轿车承载式车身壳体1—顶盖2—前风窗框上部3—加强撑4一前围外板5—前挡泥板6—散热器框架7-底板前纵梁8一底板部件9一行李箱后板10—侧门框部件11-后围板12-后风窗框上部图20-17大客车整体承载式车身骨架20-1为什么说车架是整个汽车的基体?其功用和结构特点是什么?2