重型汽车的车架总成设计探讨

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学兔兔www.xuetutu.com汽车实用技术2014年第6期设计研究AUTOMOBILEAPPLIEDTECHNOL0GY2014N0．6重型汽车的车架总成设计探讨李焕，程秀华(陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200)摘要：车架的功用是支承连接汽车各零部件，并承受来自车内、外的各种载荷，本文主要概述了重型汽车的车架总成从外形尺寸确定、纵梁孔位确定、横梁位置布置、强度计算等几个方面进行了探讨。关键词：车架；总体设计，n孔位设计；横梁布置、强度计算中图分类号：U463．32文献标识码：A文章编号：1671—7988(2014)06—78—04Researchontheframeassemblydesignforheavy-dutyvehicleLiHuan，ChengXiuhua(ShaanxiHeavyDutyAutomobileCo．，Ltd，ShaanxiXian710200)Abstract：Theflamenotonlyactsasconnectandsupportallcomponentsofvehiclebutalsobearallloadsfrominsideandoutsideofvehicle，thispaperdescribestheresearchofflameassemblyaboutdeterminationofoveralldimensionsandholesiteofmainsill，arrangementofcrossbeamsite，calculationofstrengthforheavy-dutyvehicle．Keyword：flame；integrateddesign；holesitedesign；arrangementofcrossbeam；calculationofstrengthCLCNO．：U463．32DocumentCode：AArticleID：1671-7988(2014)06-78-04碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形。这些变形将前言会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置，从现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车而影响其正常工作。因此，车架还应具有足够的强架，车架是整个汽车的基体。汽车绝大多数部件和度和适当的刚度。为了提高整车的轻量化，要求车架质量尽可能小。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、货箱和有关操车架设计尤其显得非常重要，车架总体结构设纵机构。车架的功用是支承连接汽车的各零部件，计要求如下：1)满足设计任务书中提出的整车总体布置设计并承受来自车内、外的各种载荷。车架的结构形式首先应满足总布置的要求。汽要求。车在复杂多变的行驶过程[}1，固定在车架上的各总2)结合各公司现有车架，尽可能采用现有车架成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道资源，或在现有车架资源基础上进行局部改进设计。路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形依据设计任务书中整车总体尺寸参数、货箱尺寸参数、轴距布置尺寸、整车前后悬尺寸、整车最以及在纵向平面内的弯曲变形；当一边车轮遇到障大承载量、车辆使用条件、车辆使用环境等因素进作者简介：李焕，工程师，主要从事整车设计。 学兔兔www.xuetutu.com汽车实用技术2014年第6期行综合分析，结合平台规划设计来确定车架总体尺货箱长度、前后悬、轴距布置、车辆实际使用情况寸。等来确定，一般情况下，车型总布置确定后，根据车架总体尺寸设计主要指车架总成外廓形状和整车设计任务书的要求车架长度也就确定了，设计尺寸的确定、车架纵梁最大断面尺寸的确定、车架时应遵循表1中所列原则。纵梁断面厚度尺寸的确定等。4、车架纵梁孔位的确定1、车架最大外宽尺寸确定车架是汽车上各大总成部件的载体，各大总成车架最大外宽尺寸是指车架上由横梁所固定的是通过车架上的连接孔来进行铆接或螺栓连接来实左右纵梁腹板间的最大宽度。整车宽度确定后，车现的。车架设计过程中，当车型总布置确定后，车架宽度就可以根据车桥轮距、转向桥最大转向角、架上主要总成的孔位也就确定了。车架纵梁上的孔悬架板簧中心跨距、发动机外廓尺寸等确定。位除了主要总成部件安装孔外，更多的是一些电器、制动、转向、变速操纵等支架的安装孔，电、气管2、车架纵梁最大断面尺寸的确定路固定孔、过线孔，和一些车架加工工艺孔如冲压中重型卡车车架纵梁均采用槽形断面结构，其工艺孔、涂装吊挂工艺孔、铆接工艺孔等。孔位布特点是容易成型，抗弯抗扭性能好。纵梁断面尺寸置的合理与否、孔径的大小规范与否直接影响到整确定应依据车型的最大承载量、用途和使用工况来车管线布置的合理性、影响到车架的强度、影响到确定。一般，承载量越大使用工况越差，则需要车加工过程工艺性的好坏。架断面尺寸越大，车架断面尺寸分为腹面高度、翼为保证车架纵梁在钻孔后具有足够的强度，在面宽度和断面厚度等三方面。重载工况下不发生断裂等损坏，车架纵梁上的孔位应满足如图1、图2所示的要求：3、车架长度尺寸的确定卜———表1车架长度设计遵循的原则序号影响车架长设计时应遵循原则度变化因素l前悬同一平台之间当驾驶室不变时车架前悬不变当轴距变化而整车长度不a)相邻两孑最小中心距的要求变时，车架总长不变2轴距当轴距变化而整车长度变L≥1．5(dl—d2)化不大且现有车架能够满图1足整车布置要求时，车架总长不变当货箱长度变化较大而引起整车长度变化时，在现有车架能够满足整车布置3货箱长度要求时，车架总长不变当货箱长度变化而不引起整车长度变化，车架长度b)孔位中心距上下翼面的最小距离不变L25ram，孔不得破坏圆角整车长度变化不大，在现有豳24整车长度车架满足整车布置要求时车架总长不变纵梁上的孔位尽量呈现有规律排列，横向间隔整车长度确定后，车架长度可依据驾驶室长度、为5O、75、100，为25的倍数。可使得如油箱、储 学兔兔www.xuetutu.com2014年第6期李焕等：重型汽车的车架总成设计探讨8O气简等总成位置发生变化时车架也不需要做更改，7、纵梁的强度计算这样比较容易实现通用化、模块化。设计时，如果在车架设计的开始阶段，应对车架纵梁进行简总成安装孔位不能满足上述要求，此时应尽量采用化的弯曲强度计算，以初步确定纵梁的截面尺寸，这跟上述布置要求接近的方式布置，孔间距尽量采用时可作以下几点假设：25的倍数，孔径尽量采用同一规格。(1)纵梁为支承在前后轴上的简支梁；5、车架横梁的布置设计(2)空车时的簧载质量均布在左、右二纵梁的全长上，满载时的有效载荷Ge则均布在车箱全长车架横梁和车架纵梁一样是车架的重要组成部上：分，车架横梁承担着车架所承受足够的扭转刚度、(3)所有作用力均通过截面的弯曲中心(忽略纵向和横向载荷。在车架设计中，应保证车架中后不计局部扭转所产生的影响)。如图3所示：部能承担最大抗扭能力，并由中部至两端逐渐减小，构成等强度梁，这样的横梁布置显得十分重要。为L1L!规范平台车架设计，减少架品种，在车架设计中lClllllG。IlllIIlIl横梁的布置位置和横梁规格的选用在同系列车架中ⅥIl—呷．I『I⋯II川⋯川川『I川⋯川川『II．厂l，_尽可能一致。i}_‘‘通常，载货车车架装有5～6根横梁，对于不同J。I1{。Rb轴距的车型，横梁数量根据需要增减，对于在前轴————IL与后桥间的横梁、长后悬巾的横梁相互间距应尽量接近，一般工程车为800mm~1000mm，公路车型圈3为10001200mm。通过力矩平衡计算得前轴支反力为：12a)a,+(一2C~)ae]6、轴距变化时车架的设计驾驶室后端至后桥这一段纵梁的弯矩和剪力在车架设计时常常会旧设计车型轴距的变化而为：需重新设计车架。设计时后在基础车架某一部位断开后将其拉长或缩短。断肝点位置选取应满足基础(一2a)as+(一2C~)ae]车架变化最小、基础车型市II关子组影响最小为原则，=一车架断开点的选择应满足2中的要求：乏(+)一_L6；rc～(／一瑚表2车架变化断开点选择注意事项：=(2／71一半+)／(+断开点在最后一根带有传动轴吊可求得静载荷情况下的最大弯矩值Mmax最大剪力1架的横梁后部，以保证部分传动轴的绝对值则产生在后轴线附近处，其值为：的通用性断开点在主要总成部件如油箱、蓄=一一筹2电池箱、消声器等总成支架孔后部，以保证这部分总成子组不变经验表明，汽车在实际使用条件下(动载荷情断开点在平衡轴横梁及平衡轴连接况下)，最大弯矩和剪力约为静载下的1．55倍。同板前部，将平衡轴连接板、平衡轴横时，考虑到在动载下，车架处于疲劳状态，一般取3梁随平衡轴线一同移至需要的疲劳系数为1．4，故得动载荷下的最大弯矩为：轴距位置，以保征车架与平衡轴相关：1．4×1．55Mm=2．17的零部件不变而最大剪力为： 学兔兔www.xuetutu.com81汽车实用技术2014年第6期=1．4x⋯345MPa。由于当纵梁变形时，上下翼面分别受到压缩和8、纵梁截面尺寸的确定拉伸的作用而可能导致翼面断裂。因此，应按薄板对于常见的槽形截面梁(如图4所示)，可按下理论进行校核，此时临界弯曲应力为：式求得其弯曲应力：。cMd、0=——因此，车架设计非常重要，其是用来连接发动在选定板料厚度为t的情况下，纵梁翼面的最机、驾驶室、动力总成、悬架系统、转向系统、前大宽度应为：轴、后桥、油箱等各大总成，保证整车正常行驶性0．4E能，以上仅是笔者对重型车车架的初步设计探讨。，车架设计过程中，车架总成强度是否能够满足整车一泊松比，一般取=O．3可靠性要求，需要进行CAE分析和对车架进行台架E一弹性模量，E=2．1×10N／mm试验或通过整车试验来验证车架的可靠性，保证最终能满足整车性能。参考文献[1]吉林工业大学汽车教研室．《汽车设计》．机械工业出版社．1983．[2]《汽车工程手册》编辑委员会．《汽车_丁程手册·设计篇》．图4人民交通出版社．2001．按上式求得的弯曲应力不应超过纵梁材料的屈[3]陈家瑞．《汽车构造》．机械工业出版社．2008．服极限OS，纵梁材料一般采用5IOL，其os≥【4】王霄峰．《汽车底盘设计》．清华大学出版社．2010．特斯拉共享专利旨在促进电动车发展Teslaelectriccarsharingaimedatpromotingthedevelopmentofpatent特斯拉CEO埃隆马斯克近日宣布，为了促进电动车汽车产业的发展，将共享其全部相关技术专利。在一份特斯拉公司官方博客中，马斯克提到：“我们不会对任何采用我们专利技术的厂商追求法律责任。”他认为，所谓“专利”只是为那些拒绝进步、希望保持地位的行业巨头、法律专家而服务的，并不能为真正的发明家带来收益。这项计划的首个举措就是特斯拉将其“超级充电站”快充标准向竞争车企和电网公司开放，允许其今后采用这项标准。此外，马斯克此前还表示特斯拉的商业模式也可以进行共享，带来的收益就是可降低超级充电站的成本以及允许用户免费使用充电站。同时，根据路透社消息，特斯拉或许已经与宝马达成协议合作开发电动车。当然，在宝马之前，特斯拉已经为丰田RAV4电动车以及奔驰的电动车开发过动力总成。马斯克认为这项决定会促进电车行业的发展，不仅没有损害特斯拉的利益，还可以帮助特斯拉吸引世界顸尖技术人才，市场是有足够的潜力供大家发展，投资者完全不用担心这项决定会触碰到特斯拉的底线。