基于ProE及ANSYS的轻型载货汽车车架结构设计与静力学分析22291.docx

《基于ProE及ANSYS的轻型载货汽车车架结构设计与静力学分析22291.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ProE及ANSYS的轻型载货汽车车架结构设计与静力学分析22291.docx（52页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、摘 要车架工作状状态比较复复杂，无法法用简单的的数学方法法对其进行行准确的分分析计算，而而采用有限限元方法可可以对车架架的静动态态特性进行行较为准确确的分析，从而使车架设计从经验设计进入到科学设计阶段。首先确定轻轻型货车的的总体布置置形式，在在此基础上上选择各总总成的相关关参数。然然后初选车架横横、纵梁的的尺寸参数数，运用材料料力学对车车架进行强强度与刚度度校核。经过优化完成对对车架的结结构设计。其次，运用用Pro/E软件建立车车架三维模模型。在满满足结构力力学特征的的前提下，对对车架结构构进行了保留主要要承载横梁梁的简化。最后，使用用有限元分分析软件AANSYSS 12.0从弯曲和扭扭转两大

2、方方向对车架架进行强度度、刚度分分析。结合合车架工作作实际，对对其进行了了满载、前前侧偏载、单单侧偏载和和单侧扭转转、双侧扭扭转等工况况的分析及及对比，保保证了车架结构构满足实际际使用要求求。关键词：车车架；Pro/E；ANSYYS；强度；刚度ABSTRRACTIn addditiion, the workk connditiion oof caarrieer caar iss exttremeely bbad, and streess ccondiitionn is alsoo commplexx, itt is unabble tto usse siimplee matthemaatica

3、al meethodd forr acccuratte annalyssis oof thhe caalcullatioon, aand tthe ffinitte ellemennt meethodd cann be usedd to anallyze the stattic aand ddynammic pperfoormannce oof thhe frrame moree acccurattely, so thatt thee dessign of fframee willl goo froom thhe exxperiiencee dessign intoo thee sciient

4、iific desiign sstagee.Firsttly, the overrall layoout oof LGGV iss dettermiined, on thiss bassis, seleectedd parrametters of everry asssembbly. Thenn beaams aand sstrinngerss dimmensiions of tthe fframee aree seleectedd, thhe sttrenggth aand sstifffnesss on the framme arre chheckeed byy Mecchaniics o

5、of Maateriials. Aftter aall, the framme iss dessigneed affter feeddbackk.Seconndly, thee 3D modeel iss creeatedd useed Prro/E. In faitthfull of the struucturres meechannicall chaaractterissticss, itt is neceessarry too simmpliffy thhe geeomettry.Finallly, on ttwo ddirecctionns off thee benndingg and

6、d thee revversee to anallyze the streengthh andd stiiffneess oon thhe frrame usedd ANSSYS 112.0. Witth thhe frrames acctuall worrk chharaccteriisticcs, the framme iss anaalyzeed unnder the fulll, thhe frront sidee of the parttial loadd, thhe unnilatterall parrtiall loaad annd thhe unnilatterall revv

7、ersee, thhe reeversse siides condditioons, guarranteee thhe frrame struucturre meeet tthe mmechaanicaal reequirremennts. Key wwordss：Fraame; Pro/E; ANAASYS ; Sttrenggth; StifffneII目 录摘要IAbstrractII第 1 章章 绪论11.1 研研究的目的的和意义11.2 研研究背景31.3 车车架有限元元法国内外外研究现状状41.4 主主要设计内内容6第 2 章章 车架结结构方案的的选择72.1 车车架的设计计要求7

8、2.2 车车架的结构构型式72.3 横横梁、纵梁梁及其联接接型式112.4 车车架的制造造工艺122.5 本本章小结13第 3 章章 车架的的结构设计计143.1 车车架横、纵纵梁设计143.2 车车架的弯矩矩及弯曲应应力计算153.3 车车架的挠度度计算183.4 纵纵梁钢板弹弹簧跨度计计算193.5 本本章小结20第 4 章章 车架三三维模型的的建立214.11 Proo/E软件件介绍214.2 三三维模型的的建立224.3 本本章小结25第 5 章章 车架静静态有限元元分析265.1 有有限元概述述265.2 AANSYSS Worrkbennch 112.0概概述305.3 车车架有限

9、元元模型的建建立325.4 车车架弯曲工工况分析345.4.11 满载工工况分析345.4.22 前侧偏偏载工况分分析355.4.33 单侧偏偏载工况分分析365.5 局局部分析375.6 车车架扭转工工况分析385.6.11 单侧扭扭转工况分分析385.6.22 双侧扭扭转工况分分析405.7 各各工况分析析结果总结结415.8 本本章小结41结论422参考文献43致谢444附录455附录A445附录B551第 1 章 绪 论论1.1 研究的目目的和意义义在汽车制造造市场竞争争日益激烈烈的今天，汽汽车制造技技术越来越越先进，作作为载货汽汽车主要承承载结构的的车架，它它们的质量量和结构形形式直

10、接影影响车身的的寿命和整整车性能，如如动力性、经经济性、操操纵稳定性性。汽车的的轻量化，就就是在保证证汽车的强强度和安全全性能的前前提下，尽尽可能地降降低汽车的的整备质量量，从而提提高汽车的的动力性，减减少燃料消消耗，降低低排气污染染。实验证证明，汽车车质量降低低一半，燃燃料消耗也也会降低将将近一半。当当前，由于于环保和节节能的需要要，汽车的的轻量化已已经成为世世界汽车发发展的潮流流。轻量化化是21世纪整整车发展趋趋势之一，减减轻汽车质质量意味着着节约了能能源和材料料。车辆设设计中，在在满足载货货汽车运营营中对车架架的刚度、强强度及工艺艺改造等因因素要求的的同时，应应当尽可能能减轻它们们的质量

11、和和降低制造造成本。车架结构设设计的主要要目的在于于确保车架架强度、刚刚度和动态态性能的前前提下，减减轻车架的的质量，由由此不仅可可以减少钢钢材和燃油油的消耗，减减少污染排排放，提高高车速，改改善汽车起起动和制动动性能，而而且可有效效减少振动动和噪声，增增加汽车和和公路使用用寿命。但但我国的汽汽车工业存存在自己的的特殊性：一是引进进国外设计计，国产化化生产；二二是仿制或或改装设计计，自己独独立开发设设计的新产产品很少。国国内许多厂厂家在载货货汽车的设设计、制造造和改进过过程中仍主主要依靠和和沿用传统统的手工设设计方法和和设计理念念，从而造造成产品存存在缺陷或或结构设计计的不合理理，目前国国产载

12、货汽汽车普遍存存在的问题题是整车协协调性较差差；局部材材料强度余余量较大，无无法预先判判断，造成成材料的浪浪费；在车车辆实际使使用过程中中出现局部部强度不足足。所以，产产品国产化化或改装后后，在使用用过程中往往往会出现现强度、寿寿命、振动动、噪声等等方面的问问题。这些些问题影响响了我国载载货汽车产产品质量，造造成了使用用中的安全全隐患。由由于缺乏必必要的理论论分析，我我国载货汽汽车制造厂厂家对有问问题的区域域往往采取取局部加强强的方法，这这不但需要要进行多次次全面的实实车试验才才能确定其其有效性，而而且会导致致整车整备备质量的不不断增加。另外，对一些结构上的改进和优化，由于缺少一定的理论依据，

13、往往得不到很好的实施，因此开展载货汽车车架结构强度的计算工作，在满足结构强度和刚度的前提下，合理地进行结构设计，以达到轻量化的目的、对车架结构设计具有重要意义。此外，为了加速企业的新产品开发，进一步提高产品的性能和科技含量，必须对现有的车型进行结构强度、刚度分析计算和动态特性分析研究工作，为新车型的研制开发提供借鉴和校核方法1。随着经济全球化进程的加快，汽车工业的竞争日益加剧，汽车巨头们都在加紧新车型的设计开发，由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟，新车型便主要体现在电子设备和车架造型的更新上。同时，为减少新车型的开发成本、缩短新车型的开发周期、提高新产品的市场竞争力，全球各大汽车公司普遍实施

14、了“平台战略”，车架的开发便是该战略的主要组成部分。载货汽车车车架是载货货车的基体体，一般由由两根纵梁梁和几根横横梁组成，经经由悬挂装装置。前桥桥、后桥支支承在车轮轮上，具有有足够的强强度和刚度度以承受汽汽车的载荷荷和从车轮轮传来的冲冲击。要评评价车架设设计和结构构的好坏，首首先应该清清楚了解的的是车辆在在行驶时车车架所要承承受的各种种不同的力力。然而对对车架进行行静、动态态性能的研研究，用经经典力学方方法很难得得到精确的的优化解，为为了能够计计算出车架架的刚度和和强度，往往往对车架架结构进行行较多的假假设和简化化，计算模模型只能构构造的比较较简单，与与实际的结结构形状相相差很大。在在计算机和

15、和计算机技技术飞速发发展并广泛泛应用的今今天，采用用近似的数数值解己成成为较为现现实又非常常有效的选选择。实践践和实验证证明，在众众多近似分分析方法中中，有限单单元法是运运用最为成成功、最为为有效的数数值计算方方法。在汽汽车结构设设计中采用用有限元法法进行分析析，是近几几十年来发发展起来的的计算方法法和技术。有有限元法的的独特优点点是能够解解决结构形形状和边界界条件都非非常任意的的力学问题题。早期由由于有限元元法所要求求解的问题题计算规模模都比较大大，而计算算机的速度度和容量有有限，所以以造成有限限元法在使使用上的局局限性。现现在这些问问题已经解解决，只要要注意所建建有限元模模型中各种种支承、

16、连连接关系尽尽量与实际际结构相符符，载荷和和动态分析析中的激励励能反映实实际情况，特特别是动态态载荷的变变化曲线的的精确获得得以及在计计算中如何何加载，行行驶、制动动、转弯工工况的载荷荷和约束如如何正确选选择等问题题，就可以以得到满足足精度要求求的有限元元分析结果果。汽车车车架结构的的静、动态态分析的主主要目的是是查明车架架内部各点点的应力、形形变和相对对位移，找找出其固有有频率及振振型，从静静、动两个个方面检验验车架结构构的合理性性。随着现代汽汽车设计要要求的日益益提高，将将有限元法法运用于车车架设计已已经成为必必然的趋势势，主要体体现在：（）运用用有限元法法对初步设设计的车架架进行辅助助分

17、析将大大大提高车车架开发、设设计、分析析和制造的的效能和车车架的性能能。（）车架架在各种载载荷作用下下，将发生生弯曲、偏偏心扭转和和整体扭转转等变形。传传统的车架架设计方法法很难综合合考虑汽车车的复杂受受力及变形形情况，有有限元法能能够很好的的解决这一一问题。（）利用用有限元法法进行结构构模态分析析，可以得得到车架结结构的动态态特性。从从设计上避避免车架出出现共振的的现象。（）通过过对车架结结构的优化化设计，可可以进一步步降低车架架的重量，在在保证车架架性能的前前提下充分分的节省材材料，对降降低车架的的成本具有有重要的意意义。综上所述，有有限元法已已经成为现现代汽车设设计的重要要工具之一一，在

18、汽车车产品更新新速度快，设设计成本低低、轻量化化和舒适性性要求越来来越高的今今天，对于于提高汽车车产品的质质量、降低低产品开发发与生产制制造成本，提提高汽车产产品在市场场上的竞争争能力具有有重要意义义2-33。1.2 研究背景景汽车问世百百余年来，特特别是从汽汽车产品的的大批量生生产及汽车车工业的大大发展以来来，汽车为为世界经济济的大发展展、为人类类进入现代代生活产生生了无法估估量的巨大大影响。今今天，在发发达国家，汽汽车的普及及已经达到到很高的程程度，在美美国平均每每个家庭拥拥有各种汽汽车23辆；虽然然中国的汽汽车人均拥拥有量远低低于发达国国家水平，但但是由于中中国巨大的的市场和国国际汽车工

19、工业对中国国汽车工业业的影响，中中国汽车工工业经过550年的风风雨历程，已已形成一个个比较完整整的工业体体系。任何问题都都有两面性性，汽车工工业的发展展为人们带带入现代生生活的同时时也带来了了许多问题题4-55。例如，一一、能源问问题，每年年汽车的石石油消耗量量保持在1100亿桶桶，并每年年以一定的的速度增加加，而世界界石油资源源只能开采采几十年，煤煤炭资源也也只够开采采一百来年年，人类面面临着严重重的能源危危机，节能能环保成为为工业领域域不可避免免的课题，汽汽车工业同同样不可避避免。二、环环境问题，汽汽车每年向向大气排放放大约几亿亿吨的有害害气体，占占大气污染染物的60以上，被被认为大气气污

20、染的“头号杀手手”。汽车尾尾气中C002、CO、HC是大气气污染的主主要有害气气体，特别别是C02温室效应应近年来倾倾向日趋明明显。汽车作为现现代化社会会大工业的的产物，在在推动人类类文明向前前跃进并给给人类生活活带来了便便捷舒适的的同时，对对大自然生生态环境的的恶化也有有着难以推推卸的责任任。随着人人们对环境境保护的日日益重视，以以缓解石油油资源紧缺缺所带来的的能源危机机，节能环环保技术越越来越多为为广大汽车车公司所采采用。汽车车轻量化是是汽车节能能环保关键键技术之一一，各国和和相关的汽汽车公司投投入大量资资金和人力力进行相关关研究，研研究涉及汽汽车材料、汽汽车设计思思想和汽车车相关的材材料

21、成型技技术，从而而促进了相相关汽车设设计理念、制制造工艺、汽汽车零部件件成型技术术迅速发展展。汽车自身质质量的大小小是影响燃燃油消耗的的重要因素素之一，所所以汽车设设计轻量化化成为发展展趋势。近近年来，世世界石油资资源紧张，油油价不断上上涨，对汽汽车工业和和汽车运输输业来说，降降低燃油消消耗量成为为关键。随随着中华华人民共和和国道路交交通安全法法、新版版汽车产产业发展政政策以及及在全国国开展车辆辆超载、超超限治理工工作的实施施方案的的出台，这这些都为加加快汽车轻轻量化给予予了政策支支持和动力力。实现汽汽车轻量化化、降低燃燃油消耗、增增加载质量量、提高运运输效率对对约占我国国汽车产量量30的载货

22、汽汽车是至关关重要的，也也是各有关关汽车制造造厂商关注注的焦点。因此开展汽汽车结构的的强度计算算与分析工工作，在满满足结构强强度和刚度度的前提下下，合理地地进行结构构设计，以以达到轻量量化的目标标，对汽车车设计具有有重要的意意义。随着着计算机技技术的发展展，CADD/CAEE/CAMM一体化进进程的加快快，有限元元分析在车车架结构分分析中得到到了广泛的的应用。分分析内容已已从静态向向动态、由由部件到整整车、由粗粗略到精确确、由通用用向专用发发展，其应应用已经进进入实用化化阶段。无无论是在产产品的概念念设计阶段段的方案分分析、在工工程设计阶阶段的校验验分析，还还是对既有有产品实施施精确分析析以实

23、现再再设计，有有限元分析析都有其重重要的作用用。它使得得在设计阶阶段就可以以对载货汽汽车的设计计和制造过过程中的各各种问题进进行预测仿仿真，从而而缩短设计计周期，提提高产品的的性能质量量，节省大大量资金。本课题就是是在上述背背景下提出出的，目的的在于研究究载货汽车车车架结构构使之受力力合理，等等强度及等等寿命设计计。最终达达到保证载载货汽车在在性能和功功能不受影影响或有所所提高的情情况下，实实现载货汽汽车车架结结构的优化化设计，减减轻载货汽汽车车架质质量。为相相关企业提提供一套汽汽车有限元元分析及强强度试验方方案，提高高企业自主主研发能力力，增强企企业竞争力力。1.3 车架有限限元法国内内外研

24、究现现状现代汽车绝绝大多数都都具有作为为整车骨架架的车架，车车架是整个个汽车的基基体。汽车车绝大多数数部件和总总成都是通通过车架固固定其位置置的，如：发动机、传传动系统、悬悬架、转向向系统、驾驾驶室、货货厢和有关关操纵机构构。车架的的功用是支支撑连接汽汽车的各零零部件，并并承受来自自车内外的的各种载荷荷。在有限元法法对汽车车车架结构的的分析中，早早期多采用用梁单元进进行结构离离散化。分分析的初步步结果是令令人满意的的，但由于于梁单元本本身的缺陷陷，例如梁梁单元不能能很好地描描述结构较较为复杂的的车架结构构，不能很很好地反映映车架横梁梁与纵梁头头区域的应应力分布，而而且它还忽忽略了扭转转时截面的

25、的翘曲变形形，因此梁梁单元分析析的结果是是比较粗糙糙的。而板板壳单元克克服了梁单单元在车架架建模和应应力分析时时的局限，基基本上可以以作为一种种完全的强强度预测手手段。近十十年来，由由于计算机机软件与硬硬件的飞速速发展，板板壳单元逐逐渐被应用用到汽车车车架结构分分析中，使使分析精度度大为提高高，由过去去的定性分分析或半定定量的分析析过渡到定定量阶段。随随着计算机机软件、硬硬件技术的的发展，特特别是微机机性能的大大幅提高和和普及，在在微机上进进行有限元元分析已不不再是很难难的事，同同时有限元元分析的应应用得以向向广度和深深度发展。在国外，从从60年代代起就开始始运用有限限元法进行行汽车车架架结构

26、强度度和刚度的的计算。而而我国大约约是在700年代末才才把有限元元法应用于于车架结构构强度设计计分析中。 国外大型汽汽车公司经经过近百年年的汽车设设计制造，在在车架设计计方面积累累了丰富的的试验数据据和理论分分析经验，形形成了实用用的结构设设计数据库库、设计改改正记录和和设计规范范。目前应应用于车架架开发上比比较成熟的的方面主要要有：刚度度、强度分分析(应用于整整车、大小小总成与零零部件分析析以实现轻轻量化设计计)，NVH分析析(各种振动动、噪声，包包括摩擦噪噪声、风噪噪声等)、机构运运动分析等等；建立在在分析和实实验基础上上的各种优优化方法为为车架设计计提供了多多种实用的的选择方案案，使车架

27、架设计从经经验设计到到优化设计计跨出了一一大步。在在关于优化化算法方面面的研究，国国外将遗传传算法引入入到结构形形状优化算算法中并获获得良好的的效果。总总的看来，国国外轻量化化研究主要要有以下几几个方面：（）提出出先进的设设计理念，发发展先进的的制造工艺艺并通过尺尺寸参数优优化而得到到新的轻量量化结构；（）将拓拓扑优化和和形状优化化引入到结结构轻量化化过程中；（）提出出新的现代代优化方法法，并进入入到结构轻轻量化中；（）利用用硬件优势势，大量考考虑动态过过程中的各各种约束，对对尺寸参数数进行优化化而得到轻轻量化结构构。在国内，高高等院校对对基于结构构优化的车车辆轻量化化研究发展展也很多，但但由

28、于没有有完备的结结构设计数数据库和设设计规范，有有时只能按按解剖进口口车结构来来进行参照照性设计。具具体在车架架结构分析析方面，车车架的刚度度分析对结结构分析的的重要性近近些年已受受到广泛的的重视。从从分析类型型上看，仍仍以车架结结构静态分分析为主。虚虚拟试验场场整车分析析正在着手手研究，此此外还有焊焊装模拟分分析、喷涂涂模拟分析析等。其中中，车架刚刚度、强度度分析，碰碰撞模拟分分析，空气气动力特性性分析。金金属板件拉拉延成形特特性分析等等已步入实实用化阶段段，为车架架的全面优优化设计奠奠定了基础础。国内目前的的轻量化研研究主要集集中在汽车车一般零部部件、底盘盘车架结构构等的改形形设计方面面，

29、在产品品设计阶段段引入有限限元法对车车架轻量化化设计的研研究很少。与与国外相比比，国内关关于在轻量量化设计过过程中引入入新的现代代优化算法法的研究比比较匮乏，轻轻量化设计计过程中的的分析规模模较小，CCAD/CCAE一体体化在产品品设计开发发阶段的应应用还不成成熟以至于于汽车生产产厂家很少少采用。概概括起来与与国外轻量量化研究的的主要差距距有：（）汽车车结构开发发工作主要要还是依赖赖经验和解解剖进口结结构进行参参照性设计计的，多用用来解决样样车试验以以后出现的的设计问题题，设计与与分析未能能真正做到到并行。（）由于于软硬件对对计算模型型规模的限限制，模型型的细化程程度不够，因因而结构的的刚度、

30、强强度分析的的结果还比比较粗略。计计算结果多多用来进行行结构的方方案比较，离离虚拟试验验的要求还还有相当大大的差距。（）有限限元分析主主要应用在在结构的强强度和刚度度分析方面面，在碰撞撞、振动、噪噪声、外流流方面的模模拟计算才才刚刚起步步，对车架架结构或部部件的各项项性能指标标进行系统统分析研究究的实例还还未广泛进进行。同时，国内内外不少公公司、科研研机构及高高等院校陆陆续开发了了一些通用用性很强的的大型有限限元结构分分析软件程程序，这些些程序可用用来分析任任意规模的的结构，如如整架飞机机或整个汽汽车的结构构。这些有有限元软件件已发展到到成熟的阶阶段，比较较成熟并且且普及较广广的有美国国加利福

31、尼尼亚大学伯伯克利分校校研制的SSAP、美美国麻省理理工学院研研制的ADDINA、美美国国家航航空与航天天局研制的的NASTTRAN、德德国斯图加加特大学宇宇航结构静静力学研究究所研制的的ASKAA、世界上上最大的有有限元分析析软件公司司之一的美美国ANSSYS开发发的ANSSYS软件件等等。这这些通用程程序的研制制成功，大大大简化了了结构分析析工作，只只要求使用用任意掌握握有限元法法的基本理理论，熟悉悉建立有限限元分析模模型的方法法和通用程程序的使用用方法即可可。这些大大型商业通通用有限元元分析软件件也像CAAD设计软软件一样在在汽车研发发过程中得得到普及，有有实力的汽汽车厂商甚甚至为自己己

32、的产品开开发独立地地从事这些些有限元分分析软件的的二次开发发。1.4 主要设计计内容本设计通过过参考国内内外轻型载载货汽车车车架的结构构及工作原原理的基础础上，对车车架进行设设计计算和和校核，利利用Proo/E建模模并应用AANSYSS软件对车架架进行有限限元分析，主主要设计内内容如下：1、选择车车架结构型型式、材料料和加工工工艺，确定定车架参数数，对车架架结构进行行设计，并并对车架进进行校核。2、建立PPro/EE零件模型型，并完成成正确的装装配。3、将建立立好的Prro/E模模型导入有有限元软件件ANSYYS中，完完成车架在在各种工况况下的静力力分析。第 2 章 车架结构构方案的选择2.1

33、 车架的设设计要求车架作为汽汽车的承载载基体，为为货车、中中型及以下下的客车、中中高级和高高级轿车所所采用，支支承着发动动机、离合合器、变速速器、转向向器、非承承载式车身身和货箱等等所用簧上上质量的有有关机件，承承受着传给给它的各种种力和力矩矩。为此，车车架应有足足够的弯曲曲刚度，以以使装在其其上的有关关机构之间间的相对位位置在汽车车行驶过程程中保持不不变并使车车身的变形形最小；车车架也应有有足够的强强度，以保保证其有足足够的可靠靠性与寿命命，纵梁等等主要零件件在使用期期内不应有有严重的变变形和开裂裂。车架刚刚度不足会会引起振动动和噪声，也也使汽车的的乘坐舒适适性、操纵纵稳定性及及某些机件件的

34、可靠性性下降。货货车车架的的最大弯曲曲挠度通常常应小于110mm。但但车架扭转转刚度又不不宜过大，否否则将使车车架和悬架架系统的载载荷增大并并使汽车轮轮胎的接地地性变差，使使通过性变变坏。通常常在使用中中其轴间扭扭角约为11/m。在在保证强度度、刚度的的前提下车车架的自身身质量应该该尽可能减减小，以减减小车身质质量。货车车车架质量量一般约为为整车整备备质量的11/10。此此外，车架架设计时还还应考虑车车型系列化化及改装车车等方面的的要求。2.2 车架的结结构型式根据纵梁的的结构特点点，车架可可分为以下下几种结构构型式：1、周边式式车架周边式车架架用于中级级以上的轿轿车。如图图2.1（aa）所示

35、，在在俯视图上上车架的中中部宽、两两端窄。中中部宽度取取决于车身身门槛梁的的内壁宽；前端宽度度取决于前前轮距及前前轮最大转转角；后端端宽度则有有后轮距确确定。左右右相关纵梁梁由横梁连连接。其最最大特点是是前后两段段纵梁系经经所谓的缓缓冲臂或抗抗扭盒与中中部纵梁焊焊接相连。前前缓冲臂位位于车厢前前围板下部部倾斜踏板板前方；后后缓冲臂位位于后座下下方。其结结构形状容容许缓冲臂臂有一定的的弹性变形形，可吸收收来自不平平路面的冲冲击和降低低车内噪声声。此外，车车架中部加加宽既有利利于提高汽汽车的横向向稳定性，又又减短了车车架纵梁外外侧装置件件的悬伸长长度。在侧侧视图上，与与其他型式式的轿车车车架类似，

36、在在前方车轮轮处纵梁向向上弯曲以以让出前后后独立悬架架或非断开开式后桥的的运动空间间。采用这这种车架时时车身地板板上的传动动轴通道所所形成的鼓鼓包不大，但门槛较宽，见图2.2（a）。（a）周边边式车架（b）X形形车架（c）梯形形车架图2.1 轿车车架架2、X形车车架如图2.11（b）所所示，这种种车架为一一些轿车所所采用。车车架的中部部为位于汽汽车纵向对对称平面上上的一根矩矩形断面的的空心脊梁梁，其前后后端焊以叉叉形梁，形形成俯视图图上的X形形状。前端的叉形形梁用于支支承动力-传动总成成，而后端端则用于安安装后桥。传传动轴经中中部管梁通通向后方。中中部管梁的的扭转刚度度大。前后后叉形边梁梁由一

37、些横横梁相连，后后者还用于于加强前、后悬架的支支承。管梁梁部分位于于后座乘客客的脚下位位置且在车车宽的中间间，因此不不妨碍在其其两侧的车车身地板的的降低，但但地板中间间会有较大大的纵向鼓鼓包。门槛槛的宽度不不大，见图图2.2（bb），虽然从从被动安全全性考虑，要要求门槛有有足够的强强度和刚度度。3、梯形车车架梯形车架又又称边梁式式车架，是是由两根相相互平行的的纵梁和若若干根横梁梁组成。其其弯曲刚度度较大，而而当承受扭扭矩时，各各部分同时时产生弯曲曲和扭转。其其优点是便便于安装车车身、车厢厢和布置其其他总成，易易于汽车的的改装和变变型，因此此被广泛的的采用在载载货汽车、越越野汽车、特特种车辆和和

38、用货车底底盘改装的的大客车上上。在中、轻轻型客车上上也有所采采用，轿车车则较少采采用。用于于轿车的梯梯形车架，见见图2.1（cc），为了降降低地板高高度，可局局部减小纵纵梁及横梁梁的断面高高度并相应应地加大其其宽度，但但这使纵梁梁的制造工工艺复杂化化且其车身身地板仍比比采用其他他车架时为为高，当然然地板上的的传动轴通通道鼓包也也就不大了了，见图2.2（cc）。如果也包括括固定车身身的支架，则则上述三种种轿车车架架的自身质质量差别不不大。无论论哪一种轿轿车车架，在在前、后桥桥处均要求求有较大的的扭转刚度度，为此，相相关的纵、横横梁可采用用封闭式断断面，这种种封闭式断断面可由相相配的一对对且以垂向

39、向面为开口口的冲压成成型的槽型型梁相互插插入并用电电弧焊焊接接而成。对对于不承受受扭矩的车车架元件、用用于固定动动力总成的的横梁以及及车架两端端位于基本本横梁以外外的纵梁，均均采用冲压压成型且具具有开口的的槽型断面面。载货汽车的的梯形车架架如图2.3所示，由由两根相互互平行且开开口朝内、冲冲压制成的的槽型纵梁梁及一些冲冲压制成的的开口槽型型横梁组合合而成。通通常，纵梁梁的上表面面沿全长不不变或局部部降低，而而两端的下下表面则可可根据应力力情况，适适当地向上上收缩。既既纵梁中部部相当长的的范围内具具有最大高高度和宽度度，而两端端可根据应应力情况相相应的缩小小。车架宽宽度多为全全长等宽。车车架宽度

40、的的标准化有有利于产品品的三化，例例如可使车车架横梁、前前后桥及驾驾驶室、货货箱等进行行互换。车车架等宽也也简化了纵纵梁的冲压压工艺且在在纵梁上不不会产生附附加扭矩。有有时根据设设计要求需需将车架前前、后端的的宽度做得得窄些或宽宽些，但其其尺寸与限限定的汽车车轮廓宽2.5m相适适应。车架架的长度大大致接近整整车长度，约约为轴距的的1.41.7倍倍。4、脊梁式式车架如图2.44所示脊梁梁式车技由由一根位于于汽车左右右对称中心心的大断面面管形梁和和某些悬伸伸托架构成成，犹如一一根脊梁。管管梁将动力力-传动系系连成一体体，传动轴轴从其中间间通过，故故采用这种种结构时驱驱动桥必须须是断开式式的并与独独

41、立悬架相相匹配。与与其他类型型的车架比比较，其扭扭转刚度最最大。容许许车轮有较较大的跳动动空间，使使汽车有较较好的平顺顺性和通过过性。但车车架的制造造工艺复杂杂，维修不不便，仅用用于某些平平顺性、通通过性要求求较高的汽汽车上。5、综合式式车架系综合上述述脊梁式和和边梁式两两种型式而而成，如图图2.5所示示。这时，主主减速器与与脊梁相固固定，该驱驱动桥应为为断开式的的且独立悬悬架相匹配配。其实，图图2.1（bb）所示的的X形车架架也应归于于这一类型型，但该车车架可与非非断开式驱驱动桥及非非独立悬架架相匹配。（a）采用用周边式车车架时；（bb）采用XX形车架时时；（c）采用梯形形车架时1.传动轴轴

42、通道；2.地板；3.门槛；4.车架图2.2 采用不同同车架时的的车身底板板图2.3 载货汽车车的梯形车车架图2.4 具有脊梁梁式车架的的汽车底盘盘图2.5 综合式车车架2.3 横梁、纵纵梁及其联联接型式纵梁是车架架的主要承承载元件，也也是车架中中最大的加加工件，其其形状应力力求简单。载载货汽车的的车架纵梁梁沿全长多多取平直且且断面也不不变或少变变，以简化化工艺；为为使纵梁各各断面的应应力接近，可可通过改变变其断面高高度即使其其中部断面面高、两端端较低来达达到。载货货汽车纵梁梁的断面形形状多为开开口朝内的的槽形，也也有Z形、工工字形的；脊梁式车车架的纵梁梁则多为管管状的；轿轿车车架的的纵梁则为为

43、箱形断面面。槽型断断面梁的扭扭转刚度及及强度均好好。纵梁多多为冲压件件，超重型型汽车的纵纵梁则常采采用焊接结结构或轧制制的成型材材。横梁将左右右纵梁联接接在一起，构构成一完整整的车架，并并保证车架架有足够的的扭转刚度度，限制其其变形和降降低某些部部位的应力力。横梁还还起着支承承某些总成成的作用。汽汽车车架常常有466根横梁，其其分布于有有关总成、驾驾驶室、货货箱或车身身的支承位位置有关。当当发动机的的前支点位位于左右纵纵梁上时，前前横梁则可可减小宽度度并采用槽槽型或Z形形断面。中中横梁常做做成拱形以以留出传动动轴的跳动动空间。货货车在后钢钢板弹簧前前、后支承承附近也分分别设置一一根横梁。横梁的

44、断面面形状与纵纵梁的联接接形式如图图2.6和图图2.7所示示。选择横横梁的断面面形状时既既要考虑其其受载情况况又要考虑虑受其支承承总成的支支承方便。腹腹板直立的的槽形断面面横梁和由由两槽形组组成的工字字形断面横横梁的弯曲曲刚度及强强度均好，常常用于后钢钢板弹簧的的支架处；帽形断面面梁因其断断面高度较较小，较易易做成大弯弯度梁，宜宜于用于需需向下凹的的前横梁和和拱形的中中横梁；封封闭形断面面梁和管梁梁的扭转刚刚度大，宜宜用于需加加强扭转刚刚度处，但但货车多采采用扭转刚刚度不大的的非封闭形形断面的钢钢板冲压横横梁。轿车车架的的纵、横梁梁采用焊接接方式联接接，而货车车则多以铆铆钉联接（见见图2.7）

45、。铆铆钉联接具具有一定弹弹性，有利利于消除峰峰值应力，改改善应力状状况，这对对于要求有有一定扭转转弹性的货货车车架具具有重要意意义。当纵、横梁梁以它们的的上、下翼翼缘均分别别联接时，由由于联接跨跨度大，刚刚度亦较大大，这时其其扭转刚度度及扭转应应力均较大大。当横梁梁与纵梁的的腹板相连连接时则情情况会相反反，这时应应注意不使使其联接跨跨度和联接接刚度太小小，以免影影响对纵梁梁的局部扭扭转的必要要约束。横横梁在与纵纵梁的连接接处往往应应力较高，故故常将其端端部翼缘加加宽或采用用较厚及尺尺寸较大的的联接板；也可使其其中部的断断面尺寸适适当缩小，或或在其腹板板上加设一一些较大的的孔，以降降低横梁连连接

46、处的应应力。图2.6 横梁的断断面形状及及其与纵梁梁的联接1横梁；2纵梁图2.7 纵、横梁梁的铆钉联联接方式2.4 车架的制制造工艺车架纵梁和和其他零件件的制造，多多采用钢板板的冷冲压压工艺在大大型压力机机上冲孔及及成形；也也有采用槽槽型钢、工工字钢、管管料等型材材制造的。轿轿车车架的的组装多采采用二氧化化碳保护焊焊、塞焊和和点焊，设设计时应注注意对焊接接规范、焊焊缝布置及及焊接顺序序的选择；货车车架架的组装多多采用冷铆铆工艺，必必要时也可可采用特制制的放松螺螺栓联接。为为保证车架架的装配尺尺寸，组装装时必须有有可靠的定定位和加紧紧，特别应应保证有关关总成在车车架上的定定位尺寸及及支承点的的相

47、对位置置精度。车架材料应应具有足够够高的屈服服极限和疲疲劳极限，低低的应力集集中敏感性性，良好的的冷冲压性性能和焊接接性能。低低碳和中碳碳合金钢能能满足这些些要求。车车架材料与与所选定的的制造工艺艺密切相关关。拉伸尺尺寸较大或或形状复杂杂的冲压件件需采用冲冲压性能好好的低碳钢钢或低碳合合金钢088、09MMnL、009MnRREL等钢钢板制造；拉伸尺寸寸不大、形形状又不复复杂的冲压压件常采用用强度稍高高的20、225、166Mn、009SiVVL、100TiL等等钢板制造造。强度更更高的钢板板在冷冲时时易开裂且且冲压回弹弹较大，故故不宜采用用。有的重重型货车、自自卸车、越越野车为了了提高车架架强度，减减小质量而而采用中碳碳合金钢板板热压成形形，再经热热处理，例例如采用330Ti钢钢板的纵梁梁经正火后后抗拉强度度即由4550MPaa（HB1156）提提高到48806220MPaa（HB1170）。用用30Tii钢板制造造纵横梁也也可采用冷冷冲压工艺艺。钢板经冷冲冲成形后，其其疲劳强度度要降低，静静强度提高高、延伸率率小的材料料的降低幅幅度更大。常常用车架材材料在冲压压成形后的的疲劳强度度约为14401660MPaa。轿车车架纵纵梁、横梁梁的钢板厚厚度约为33.044.0mmm，货车根据据其装载质质量的不同同，轻、中中型货车冲冲压纵梁的的钢板厚度度为5.007.00mm，