副车架的改装分析及设计要点

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1、专用汽车副车架的改装分析及设计耍点专用汽车的各种专用装置都直接或间接地安装在汽车底盘车架（简称主车架）上,即主车架是专用汽车上专用装置的主要承载构件。设计中，为了防止主车架纵梁的应力集屮，使纵梁载荷均匀分布，一般在专用装置与主车架之间采用副车架过渡。通过近几年对专用汽车使用情况的调斉发现，专用汽车副车架出现裂纹、断裂及焊缝撕裂现象是专用汽车使用中存在的主耍问题，而副车架的载荷分析是否正确、结构设计是否合理，则是产生这些现象的重要原因。2副车架的结构分析专用汽车在使用屮，其副车架纵梁出现的裂纹、断裂及焊缝撕裂现象，以B卸汽车尤为严重。下而以自卸

2、汽车为例，对副车架所受的静载荷、动载荷和疲劳破坏三方面进行分析。2.1静载荷分析副车架所受的静载荷主要有焊接应力和静弯曲应力等。2.1.1焊接应力副车架在焊接加工过程中产生的焊接应力对其焊缝的强度及冲击值都有较大影响，特别是三项应力集中的部位，极易产生裂纹。若焊接尺寸过长、焊缝不均匀，均可使焊接应力增大。焊接应力影响较大的部位，一般出现在纵梁焊有腹板处，如图1中a、b、c、d等处。2.1.2静弯曲应力以自卸汽车为例，设主车架纵梁与副车架纵梁为一整体（简称组合梁），货物重量与车厢自重的合力G均匀作用在组合梁上面，使后桥支点0的两边有向下弯曲的趋

3、势，即载荷P0和P1（参看图2）,支点后边的载荷通过后翻转轴传至副车架。通过下面公式可简略地汁算出组合梁所受弯曲应力o。W板1副车钯简图S輔车架人柒极加乍漱尺梁截面图2静载荷分析Pq9L2厂i•Zi+F，參Z，Fi+Fi尸0=（7-PMmax=组合大梁的形心：z=根据Z可确定hmax和JyCrn.i?V/»，/ir•JlnrnrP0•h，•hntnr贝ija=仙』=JYCJYC式中FbF2——分别为副车架、主车架纵梁截而积（cm2）ZhZ2——分别为副车架、主车架纵梁到组合形心的距离（an）Mmax一—最大弯矩（kg•an）Z——组合形心的

4、坐标尺寸（an）hn.——组合截而距屮性轴最远距离（an）Jvc——组合截而惯性矩由此可知，汽车大梁与副车架纵梁在后桥部位承受较大的弯曲应力，其后悬越长，弯曲应力越大。此外作用在组合大梁的垂直载荷在偏离各自的弯曲中心时，除产生弯曲应力外，还会产生扭转变形。2.2动载荷分析汽车在行驶过程屮，上述的弯曲应力与扭转应力都将变为动载荷，即出现动弯曲应力和扭转应力，其值将比静载荷大3〜4倍。另外，行驶路面的好坏以及载荷分布不均匀，也使副车架纵梁产生严重的扭转变形。一般来说，在副车架纵梁所受的弯曲和扭转复合应力中，扭转应力是主要的，其值将随副车架装置条件

5、的不同而有显著变化。如纵梁在装冇加强腹板的地方扭转应力会减小，但在它们的交界处（刚度变化的地方）扭转应力会增大。2.3疲劳破坏分析疲劳破坏是由于构件外部形状的突变以及材料不均匀等原因，使构件某些局部应力特别高。而汽车是一个复杂的多质量振动系统，振动意味着交变应力长期重复出现，在交变应力的作用下，应力较高的点或材料有缺陷的点逐步形成了裂纹。当裂纹扩展到一定程度时，遇到偶然的超载冲击，构件就会沿薄弱的截面发生突然脆性断裂。由于专用汽车在行驶中其副车架的受力情况比较复杂，结构设计时，必须针对其受力情况进行合理布局。否则副车架即会出现裂纹、断裂及焊缝

6、撕裂等缺陷，严重影响专用汽车的使用寿命。3副车架的结构设计了解了副车架的受力情况，则可在副车架的设计中采取相应措施，最大限度地避免副车架产生上述各种缺陷。副车架的设计应从两方面考虑其结构，一是副车架对主车架强度的影响，二是副车架自身的强度问题。3.1副车架纵梁（简称副梁）的前端形状为避免副梁前端刚度的突然变化对主车架造成的应力集屮，同时为防止汽车制动时和超载后副车架对主车架冲击而产生的附加集中应力，通常在设计中将副梁的前端做成逐步过渡的形式，如图3所示。图3副梁前端形状3.2腹板的采用副车架纵梁多数采用槽形截面，在承受较大载荷部位，采用腹板将

7、槽形盒封闭,以提高副梁的抗弯疲劳强度和抗扭疲劳强度。副梁的截面尺寸取决于专用汽车的种类及所受载荷的大小；腹板的厚度为副梁厚度的70%以上，长度可视所受载荷的大小及受载面长短而定。采用图4所示的腹板形状，可使腹板刚性圆滑过渡，减小应力集中，提高副梁的抗弯及抗扭能力。图4腹板3.3材料的选用专用汽车副车架的材料一般选用低碳钢A3材料的型材（如槽钢、I字钢等）。材料自身强度的不足也是引起副车架各种缺陷的主要原因之一，选用A3材料，必须设置较多的腹板才能满足其强度。如果工艺条件允许，副车架材料可采川疲劳强度高的16Mn钢板冲压成型，以提高其抗疲劳扭转

8、强度及其他机械性能。