1、汽車設計電子教案第第7 7章章 車架設計車架設計汽車設計電子教案7.1 7.1 概述概述 車架是汽車的裝配基體和承載基體，其功用是支承連接汽車的各總成零部件，車架還承受來自車內外的各種載荷。 評價車架設計的好壞，首先應該清楚車輛在行駛時車架所要承受的各種力。汽車的使用條件復雜，其受力情況也十分復雜，隨著汽車行駛條件的變化，車架上的載荷變化很大。 汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.1 車架的結構形式 1. 梯形車架 梯形車架由左右分開的兩根縱梁和若干根橫梁組成，稱作非承載式車架。 梯形車架的優點是具有很強的承載能力和抗扭剛度，結構簡單，開發容易，生產工藝的要求

2、也較低，同時，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。其缺點是質量大。 汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.1 車架的結構形式 2. 一體式車架 一體式車架的汽車，整個車身的外殼本身就屬于車架的一部分，。一體式車架的優點是適應高度機械化的流水作業，可以大大降低生產成本；缺點是生產前的配套投資極其龐大，不適合小批量生產。 汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.1 車架的結構形式 3. 脊梁式車架 脊梁式車架有一根位于汽車左右對稱中心的大斷面管形梁(圓形或箱形斷面)，其上固定有橫向的托架或連接梁，使車架呈魚骨狀 ，又

3、稱中梁式車架 。這種結構對于橫向彎曲及其水平菱形扭動有很好的抵御作用。但車架的制造工藝復雜，維修不便。汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.1 車架的結構形式 4. 桁架式車架 車架由鋼管(也有的車輛使用鋁合金管)組合焊接而成，兼有車架和車身的作用。它剛度大，質量輕，但制造工藝性差。桁架式車架又稱鋼管式車架，這種車架也屬于承載式車架。汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.1 車架的結構形式 5. 碳纖維車架 碳纖維車架是一種特殊材料一體成形式車架。在結構上，碳纖維車架沒有既定的格局，幾乎每輛車都根據自己整體的情況特別設計車架。制造

4、方法是用碳纖維澆鑄成一體化的底板、座艙和發動機艙結構，再裝上機械零件和車身覆蓋件。碳纖維車架的剛度極高，重量比其他任何車架都要輕，重心也可以降得很低。但是制造成本太高，目前只用于不計成本的賽車和極少數量產車上。汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.2 車架的結構設計形式 縱梁是車架的主要承載部件，商用車的車架縱梁沿全長應盡量平直且截面不變或少變。載貨汽車的車架縱梁截面形狀多為槽形，也有Z字形、工字形。 橫梁將左右縱梁連接在一起，構成一個完整的車架，并保證車架有足夠的扭轉剛度；橫梁還起著支承某些總成的作用。 汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構

5、設計 7.2.3 車架的設計和計算 1. 彎曲強度計算的基本假設 (1) 以梯形車架為例，因為車架結構是左右對稱的，左、右縱梁的受力相差不大，故認為縱梁是支撐在汽車前后軸上的簡支梁。 (2) 空車時的簧上質量(包括車架質量在內)均勻分布在左右二縱梁的全長上，其值可根據汽車底盤結構的統計數據大致估計。對于輕型和中型載貨汽車來說，簧上質量約為空車質量的2/3；汽車的有效載荷均勻分布在車廂全長上。 (3) 所有的作用力均通過縱梁截面的彎曲中心。實際上，縱梁的某些部位會由于安裝外伸部件(如油箱、蓄電池等)而產生局部扭轉，在設計時通常在此安裝一根橫梁，使得這種對縱梁的扭轉變為對橫梁的彎矩，故這種假定不會

6、造成明顯的計算誤差。汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.3 車架的設計和計算 2. 縱梁的彎矩計算 要計算車架縱梁的 彎矩，先計算車架前支座 反作用力 在計算縱梁彎矩時，將縱梁分成兩段區域，每一區段的均布載荷可簡化為作用于區段中點的集中力?？v梁各端面上的彎矩計算采用彎矩差法，可使計算工作量大大減少。彎矩差法認為：縱梁上某一端面上的彎矩為該斷面之前所有力對這點的轉矩之和。1se2224gFmLbmCCl汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.3 車架的設計和計算 (1) 駕駛室長度段縱梁的彎矩計算。 在該區段內，根據彎矩差法，有 (

7、2) 駕駛室后端(車廂前端)到后軸段縱梁的彎矩計算 在該區段內，根據彎矩差法，縱梁某一斷面的彎矩為 縱梁某一斷面上的剪力為該斷面之前所有力的和 2ax14m gMF xaxl22sex11144m gm gMF xaxCxLc sex11122m gm gQFxaCxLc汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.3 車架的設計和計算 由上可知，縱梁的最大彎矩一定發生在該段縱梁內。求 對 的導數并令其為0,可得 縱梁受到的最大剪力則發生在汽車的后軸附近。當 時，剪應力最大 由于汽車高速行駛時，汽車受到多種載荷的影響。故應乘以一個系數。xMx11sese2(C )CLF

8、aCm gLm glxCm gLm glx semax1122m gm gQFlaCLCdmaxdmaxdmaxdmaxMk MQk Q汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.3 車架的設計和計算 3. 縱梁截面特性計算 槽型梁截面系數為 工字梁截面系數為 管狀梁截面系數為 66thWhb1t66hWhbt43132DdWD汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.3 車架的設計和計算 4. 彎曲應力計算 縱梁斷面的最大彎曲應力為 按上式求得的彎曲應力不應大于材料的許用應力 。許用應力可以用下式進行計算： 5. 車架的剛度校核 (1) 車架縱梁抗彎剛度校核 對于簡支梁來說，其跨距中間受集中載荷作用時，梁的撓度最大值為dmaxMW sn3maxx48FlyEJ汽車設計電子教案7.2 7.2 車架的結構設計車架的結構設計 7.2.3 車架的設計和計算 根據使用要求和經驗，當車架縱梁中間受到1000N集中載荷作用時，總量的最大撓度不得超過0.085cm，即 要求載貨汽車縱梁的值通常在20-30之間