车架设计作业指导书

车架设计作业指导书1、车架概述2、车架设计留意事项3、车架改动要求一、车架概述车架是汽车设计的重要工程，由于它的好坏直接关系到车的一切性能〔操控、性能、安全、舒适等等〕。评价车架设计和构造的好坏，首先应当清楚了解的是车辆在行驶时，车架到达良好的操控表现。而车架在实际环境下要面对4负载弯曲从字面上就可以格外简洁的理解这个压力，局部汽车的非悬挂重量〔unsprungmass〕是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个载荷，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁，一般都要求较强的刚度。非水平扭动当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力，状况就似乎要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。横向弯曲〔即离心力会使车身产生向外弯甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。水平菱形扭动〔障碍物及进出弯角等等上产生推拉以至变形，这种状况就似乎将一个长方形拉扯成一个菱形一样。形式照旧存在。车架的主要类型、梯形车架梯形车架是最早消灭的车架形式。顾名思义，梯形车架的样子就似乎一条平躺着的梯子由两条纵向的主梁，结合很多大小〔粗细〕不同的副横梁所构成的，有些状况还会加上斜梁作加固。目前只有商用车才使用梯形车架。越野车使用梯形车架主要是看中它车身和底盘分别的设计，车架和车壳作非固定连接，〔即对抗前方正面撞击力的力量格外的强！所以这款车架仍被越野车普遍的使用。令它的非水平扭曲刚性相对于一体式车架来的低。、一体式金属车架的梯形车架或者管式车架，需要在车架外包裹外壳。事实上，按严格的定义来说，一体式车全部的板件都是由压模机压制出来的整个制作过程短至数分钟便可宣告完成。包裹式构造还可以将吸能区域吸取不完的力量经过骨架分散到车体的其余局部而阔的门槛、防滑动支撑架和大型的传动轴管道等，空间的利用率极高。凡事总有正反两面，一体式车架生产前的配套投资极其浩大，确定不适合小批量生产。强韧度处理，但是在物理构造上的刚度，特别是非水平扭动longitudinaltorsio〕，始体式车架是全部车架中刚性表现最不经济的。、超轻量一体式车架撞击保护力量较强。缺点是车身沉重，初期投入很高，无法做小批量生产。在上世纪八、九/被动借此抑制传统一体式车架重量偏高的缺点。定的出入，尤其在弯角和边缘的位置，在压制后确定是最薄弱的地方。为了弥补这个缺陷，力不均的问题，车架便可以造得更薄了。、一体式碳纤维车架现在世界上有两种物质可以制造碳纤维，其中一种就是人造丝〔Rayon〕。人造丝是一种丝质的人造纤维，由纤维素〔cellulose〕所构成，而纤维素是构成植物主要组成局部的有机化合物。另外一种能制造碳纤维的物质是丙烯酸纤维〔Acrylicfiber〕。制作碳纤维合成树脂。而不同的板件性质就是由于参加不同的合成树脂所造成的。4倍左右，而强度和硬度都是钢材的两倍。但是整体中的某些部位不太能受力。设计车架，碳纤维的铸造主要依靠手工，属于劳动密集型生产二、车架设计留意事项〔一、确定设计条件时需查阅已有的试验分析资料、开展特地的试验工作和使用调查。市场状况拟设计车型的类别、用途、使用条件〔如装载状况、道路条件、运行状况等、需求量状况〔数量、时间、前景预期等、牢靠性要求、以及同类车型〔特别是竞争对象〕的车架使用状况。车型系列化状况同时设计的车型以及预备进展的车型有哪些？这些车型的外形尺寸和载荷级别的状况如何？主要车型是哪些？生产规模及生产方式备等方面的约束条件如何？哪些车型须按批量生产考虑？总布置对车架部件的外形和尺寸的限定状况，各部件同车架的连接尺寸。汽车载荷大小及其分布，各部件的重量和中心位置及其在车架上的悬置位置。各部件的构造特点，刚度状况及主要工作载荷状况，对车架刚度和应力的影响如何？和同类车型相比，将消灭哪些重大变化？〔二、确定设计要求牢靠性及耐久性要求纵梁等主要零件，在使用期内，不得消灭严峻的致命故障，如严峻变形及开裂，致使得低于三保里程。刚度及振动特性要求车架的固有频率不应与车身等的固有频率以及发动机和簧下质量的鼓励频率相耦合，大，横摆严峻，通过性变坏，牢靠性下降。10mm1°。安全性要求改装性及修理性要求尽量使汽车改装便利。避开改装时对车架部件进展较大的改动，如过多的增加孔。〔三、车架受力分析、车架〔整车〕扭转刚度车架〔整车〕扭转刚度指整车状态下的车架扭转刚度。刚度。通常车架〔整车〕扭转刚度比车架扭转刚度要大出几倍。在现代轿车上，车身的3倍。在货车上，车厢在车架上的扭转刚度可达车架刚度的3或接近车架刚度水平。汽车部件的大刚度和车架的低刚度比较广泛的实现了成功的结合。在轿车上车架的自重也比以前有所降低。、车架〔整车〕扭转刚度与扭角、车架〔整车〕静扭转当车架〔整车〕路面上的汽车的车架轴间扭角〔如图3，即可用以下公式就得：C式中：

j)1Csβ表示。C，车架〔整车〕扭转刚度。CjCs，悬架系统〔含车轮〕扭转刚度。由公式可知，车架的静扭角大小，s取决于Cj/CsCj或C将引起α的转变。一般货车Cj/Cs接近于1Cj远大于Cs其车架静扭角较小。明显，车架扭转刚度对车架扭角的影响比车架〔整车〕扭转刚度Cj的影响更小。s3车架〔整车〕扭转当汽车斜越深沟时，一个车轮可能离开地面，车架扭角从而到达极限，曾测得某中型货车的极限扭角为13°，某轻型货车为8°。在坎坷路面上行驶时，车架扭角可1°。车架的单位长度扭角沿其全长是变化的，一般其前部较大，后部较小。、车架〔整车〕扭转刚度与扭矩汽车处于不平路面上，车架受到的扭转载荷可以下式计算M CjCsC Cj sC C j s这意味着该轴的附着重量将较之成倍的下降，故通过性随之变坏。j M随着C、Cj 、车架刚度与振动牢靠性下降。、车架〔整车〕扭转刚度与汽车横向摇摆降低车架〔整车〕扭转刚度，将使汽车的横向摇摆加剧，严峻时，使人产生担忧全感。高速行驶时，操纵稳定性变坏。、车架刚度与本钱提高车架刚度，往往受到经济因素的制约，如制造及装配本钱提高、重量增大等。通过非刚度途径，解决某些刚度问题，有时更为简洁易行。而不消灭损坏。通过悬置点布置〔如移近振型节点、悬置姿势、悬置刚度的选择，有时也可解决一些振动问题。、车架刚度计算纵向冲击刚度计算，推测其变形及碰撞减速度。〔四、纵梁设计留意事项应力特点客车纵梁常为开口截面，其应力主要有以下4种：垂直弯曲力量在汽车自重及载荷作用下，纵梁中部〔驾驶室后〕及后部〔后弹簧后〕消灭弯矩峰值。可用弯矩差法求得〔见日产柴资料。弯曲应力沿断面的分布状况如图4a。水平弯曲力量4b。纵梁局部扭转应力消灭约束扭转应力峰值，这时，其沿该段纵梁长度及截面的分布状况如图5。扭转应力点处常收到翘曲约束，而消灭约束扭转应力峰值。当约束极大时，双力矩〔应力〕的分6。分析。4纵梁弯曲应力图a垂直弯曲b水平弯曲纵梁截面槽形截面抗弯强度好，零件安装紧固便利。承受冲压工艺，可便利的制成变截面梁、有时还可做成双向弯曲的梁，适于大量生产。广泛应用于货车和客车。选用钢厂出产的冷弯型材做胚料，工厂即可不用大型冲压设备和模具。承受翼缘加厚的型材，其比强度较大。箱形截面

5纵梁局部扭转应力图a双力矩b扇性应力6纵梁扭转双力矩图扭转刚度及强度都较大，多用于轿车。在客车和轻型越野车上也有应用。工字型截面常用于超重型货车。4.Z型截面当发动机尺寸较大时，便于整车前部布置。为少数货车承受。纵梁强度弯曲强度选用较大的截面尺寸。选定适宜的截面外形，加高腹板则垂直弯曲强度变大，加宽翼缘则水平弯曲强度3：1左右。翼缘加厚、加宽或在其上贴加强板。局部扭转强度降低以至消退纵梁局部扭转载荷留意偏心载荷的布置，尽量减小偏心距。将发动机、驾驶室的悬置布置在横梁的弯心上。在悬架支架处，设置弯曲刚度较大的横梁并承受刚度较大的连接。d.限制纵梁加工扭曲度。提高纵梁抗扭力量使偏心载荷尽量接近横梁，必要时可承受较大的横梁连接板。b.缩小横梁的间距，并使横梁和纵梁翼缘连接。c.加大纵梁截面尺寸。d.在纵梁局部扭转处的局部长度上，构成封闭截面。扭转强度减小纵梁截面尺寸。在纵梁大截面处，使横梁与其腹板相连。与纵梁翼缘连接的两横梁，不要相距过近。局部强度加大纵梁板厚。局部贴加强板，必要时将加强板翻边或压筋。沿载荷作用方向加大支架的尺寸。增加受拉紧固件的数量。使垂直于腹板的较大力位于其上下侧，而不位于其中部。削减应力集中及其它尽量削减翼缘上的孔数，减小其孔径，制止在其上消灭大孔和空孔，在纵梁高应力区，尤其应重视。制止在槽形纵梁翼缘边上施焊，特别是短焊缝和“点焊纵梁截面高度转折处或横向弯曲处，翼缘可能消灭“波浪以减低波浪使其处于拉应力区或低压应力区，波浪高度应限制在1mm以下。纵梁加强板两端的外形及连接应不引起刚度突变，并不处于横梁四周〔可远离横梁或与横梁重合〕，见图7。纵梁受压翼缘的宽度不能太大〔可12倍。7加强板的连接承受屈服点较低、伸长率较大的材料，在冲压后，其实际疲乏强度往往较大。修磨冲压毛边和修铰冲孔，也可显著提高其实际疲乏强度。以上措施是从不同方面分别考虑的，因而存在诸多冲突。设计时，必需依据使用特点和纵梁具体部位，抓住主要冲突，作出恰当的选择。如纵梁中部，弯矩较大，且常存在刚度突变状况，应留意不在使扭转应力在该处消灭峰值；在弹簧支架处则应着力处理好局部扭转应力。尽量避开各种应力峰值消灭在同一部位。在越野车上，则可选用较小的纵梁截面，以免车架扭转应力过大。〔五、横梁设计留意事项横梁截面槽形截面大的梁，以利于制造。其缺点是，在纵梁截面高度转变时，极难适应。沿翼缘方向弯曲时，刚度和强度将下降很大。帽形截面的连接，通用性较好。3.Z形截面其特性与槽形截面近似，常用于前横梁，便于发动机悬置。工字形截面常由槽形截面组合而成，弯曲强度和刚度都很大。封闭截面常为管形及箱形。其突出的优点是扭转刚度极大。不同截面高度的纵梁腹板上，实现极大的通用。箱形截面通常由帽形截面组合而成，其刚度和强度较大，但本钱过高。横梁连接横梁作用的发挥程度，全在于其连接设计是否恰当。应从以下几个方面考虑：连接宽度截面横梁两端加宽或另加连接板，也可承受鳄鱼式横梁。连接跨度横梁上下方的连接，应保持较大的跨距，以便更好的钳住纵梁，限制其扭转变形。连接强度的强度、紧固件数量多些并保持适当距离。连接刚度转的掌握；连接刚度大时，车架扭转应力又将变大，故应依据具体部位的应力状况，做出选择。连接型式横梁和纵梁翼缘连接，可得到较大的连接跨度和连接刚度，使车架扭转刚度增大，极难发挥其刚度作用。横梁布置其它类似杆件，如其和纵梁的连接与横梁相像，则在构造分析时，也应视同横梁。其间距不宜太大。横梁故障模式横梁故障多消灭于其端部，疲乏裂纹一般由其翼缘边上开头发生，并沿其垂直方向扩展，铆钉剪断状况尤为多见，8。8常见横梁故障〔六、车架通用化和系列化设计留意事项周期较长，因此在设计中必需格外重视车架的系列化，使其能以少数零部件组成多种总成，并可用少数模具制造出来，以满足汽车多品种系列化的需要。度和承载力量。因此各种纵梁的长度、孔位和截面尺寸常常不能保持全都，横梁的构造、数量和长度也会发生变化。在系列化设计中，如将其处理得好，即可使生产大大简化。纵梁长度系列化纵梁，不管其品种多少、长度如何变化，一般用一套组合冲模〔指生产一种车架纵梁所需得冲模数〕即可满足需要。变〔图9、F段，只变化等截面局部得长度〔图9AD、FG段，通过增减或更换各种冲模镶块，即可承受一套组合式冲模将全部不同长度纵梁压制出来。如为等截面纵梁或仅在前部存在变截面局部的纵梁，由于各种纵梁的差异多发生在其后部等截面局部，则组合式冲模比较简洁。9纵梁冲模分块图孔承受大冲孔模生产纵梁时，应留意使全部纵梁的绝大多数孔保持通用，并留意使某些纵梁的专用孔与这些通用孔保持适当的距离，以便使这些孔的冲头和凹模镶块可装在一套通用模上。这样当不生产该纵梁时，只需拔去该块换冲头即可。对于哪些于强度无影响的孔，也可任其冲出。如某纵梁的专用孔和通用孔过近或孔径不同时，通过更换镶块虽可冲出，但较麻烦，最好少用。也可承受补钻、补冲的方法加工出某些专用孔。减小纵梁孔的数量，格外有利于纵梁的生产，最好每一个纵梁的孔数不多于100该系统的其它小附件，有的也可以紧固在该支架上，又如将驾驶室踏板直接不定在驾驶室上等。纵梁的紧固孔径应予以标准化，一般以35种。强度通常实行以下措施，以满足系列化纵梁不同强度的要求。承受不同强度的材料，模具可完全通用。承受不同厚度的材料，转变料厚时纵梁截面内高应保持不变，这样仅须改动局部镶块机壳通用原模具生产。同时，翼缘联接的横梁也可通用。承受不同的翼缘宽度，应结合板厚大小合理确定，模具可大局部通用。承受加强板局部加强，加强板的长度及板厚也可按需要进展多种变化。当车型系列较宽时，可再增加一种截面高度。支架各支架紧固处的壁厚应标准化，以削减紧固件的品种。支架按对称原则设计，以使左右件通用或左右件的工模具通用。左右支架由通用的胚件组焊而成。将某些零件共用一套支架与车架固定，以削减支架数量。留意支架在车型间的通用。在支架转变时，留意保持紧固孔位通用。横梁承受腹板连接构造，可使横梁在同一车架上或不同车架上实现比较广泛的通用。承受腹板及翼缘综合连接的横梁，通用性一般要差些。同一横梁通过两端连接件的转变，亦可实现较大的通用。承受翼缘连接构造的横梁，只要纵梁截面内高保持不变，即可使之通用。尽量保持车架宽度不变，车型系列较宽时，可增加一种宽度尺寸。并留意二者的横梁设计，尽可能使其模具通用。〔七、车架公差纵梁和横梁等主要零件通常用板料冲压而成，由于成形时，材料的某些局部的纤维被拉长或压缩，成形后必定回弹，致使零件尺寸、外形消灭偏差，见图10.这些偏差与零件外形、材料强度和厚度公差、模具设计及精度、工艺及调整状况有关，有时很大，必需依据车架自身装配要求及装置件安装的需要，予以限定。10纵梁外形偏差纵梁腹板纵向直线度〔F〕曲即可较小，但截面负回弹较大，且模具简单，故一般少用。变截面梁常定为总长的0.15%；材料屈服点高时，往往需要放宽到0.3%。等截面梁0.1%以下。每米长度上的直线度一般可小于4mm，截面扭曲〔N〕变截面纵梁在截面转折部位将消灭较大的扭曲两相邻横梁的紧固处，相对扭角应小于1°。等截面直梁的扭曲较小，一般不必限定公差〔按自由公差。截面喇叭口〔A1、A2〕A＝12〔可双向分布。4.压弯半径〔R〕压弯半径过小则易开裂，过大则回弹加大。随着模具磨损，该尺寸将变大，从而使喇叭口和翼缘上的孔边距增大，影响装配，其公差常定为＋1.5，或为＋1/4板厚。腹板横向直线度〔δ〕冲模调整不当，压紧力不够，腹板可能消灭弧形，必需严格掌握。在非压弯区测量，0.3〔从园角切点开头，从腹板内外表或外外表测量。波浪度〔B〕2mm1mm，拉应力区可不限定。车架总成依据装配需要，可注出假设干公差，必要时应对车架实施矫正，加以保证。宽度公差车架宽度一般可保持±5mm以内，但在纵梁截面转折处，相当长的范围内，宽度偏〔如悬架系统及踏板支架紧固处。以便公以上考虑校正措施。悬置孔位公差发动机、驾驶室的悬置孔，最好承受长孔，否则应规定孔位置度公差，可为1mm。对角线公差应在左右纵梁上选用一组对称孔，孔距以1.5~2m为宜，以便检查，该组孔的对角线5mm。〔八、材料选用留意事项性能要求1较大的实际疲乏强度纹。纵横梁通常承受冲压加工，外表质量较差，甚至存在显微裂纹，故零件的实际疲乏的材料，即使标准试样强度较低，其实际疲乏强度却可能搞些。较好的冲压性能冲压工艺，生产率高，本钱低，在车架生产中得到广泛应用。材料的冲压性能不好，如屈服点过高，则零件回弹大，马上消灭较大的弓形、扭曲、喇叭口、直线度、孔位轿车车架外形简单，尤应重视材料的冲压性能。较好的焊接性能不好，焊接后强度必将下降。肯定的耐腐蚀性能闭截面梁时〔如轿车车架，尤应考虑其耐腐蚀性问题。常用材料板料外形较简单的冷冲压件，常承受伸长率较大〔δ＞35，强度较低的低碳钢板或低08、09MnL、09MnReL等。外形比较简洁的冷冲压件，常承受强度稍大的碳钢或低合金高强度钢板，如20、16M