越野汽车柔性抗扭转车架研究

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1、第8卷第3期中国工程机械学报Vo1．8NO．32010年9月CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERYSep．2010越野汽车柔性抗扭转车架研究岳惊涛，丁玉兰，李新耀(1．同济大学机械工程学院，上海201804；2军事交通运输研究所，天津300161)摘要：为了减少驶过程中地面扭矩通过车架的传递，提高越野行驶汽车上装的可靠性，对柔性抗扭转车架的计算与设计进行了研究．在进行车架受力分析的基础上，设计了两种不同的柔性车架方案．应用有限元方法分析车架扭转应力，对两种连接方案进行了对比分析，并对原理样机进行了实车试验，验证了方案的可行性．关键词：车辆；车架；柔性；抗扭中

2、图分类号：U464．1A文献标识码：A文章编号：1672—5581(2010)03—0329—06Studyonanti·-torsionframeforcross--countryvehiclesYUEJing-tao，DINGYu—lan，LIXin—yao(1．CollegeofMechanicalEngineeringTongjiUniversity，Shanghai201804，China2．InstituteofMilitaryTransportation，Tianjin300161，China)Abstract：Inordertoreducedrivingtorquestrans

3、mittedfromroadsurfacetoframe，theflexibleanti—torsionframeisdesignedandcalculatedSOastoenhancethereliabilityoncross—countryvehicles．Basedonthefameloading，twoflexibleframeoptionsareacquired．ByapplyingtheFEMforframetensions，acomparativeanalysisisconducted．Meanwhile，anon—sitetestingiscompletedtoverifyth

4、eprototypefeasibility．Keywords：vehicle；frame；flexibility；anti—torsion车架是一个承受空间力系的平面框架结构，其承受载荷情况极为复杂．在汽车静止时，车架只承受悬架以上部分的载荷，包括车架和车身的自重、装在车架上的各总成与附件的质量以及有效载荷(乘员和货物的质量)．在汽车行驶过程中，随着汽车行驶条件的变化，车架将承受多种载荷，其中主要有对称的垂直载荷和斜对称的动载荷，以及由于加速和制动引起的车架前后部载荷的重新分配．如车身与车架为刚性连接，则车身的反应最为直接，受载变化也很大；如为柔性连接，则车身承受载荷变化反应相对较小．因此，本

5、文对一种车架与车身间的连接方式进行研究，以通过计算与合理的设计，使车架与车身之间实现柔性连接，从而降低车身或上装(尤其是需要在坏路无路地区行驶的越野底盘汽车)的扭曲变形．主要原理与纵梁应力计算1．1主要原理当汽车处于不平路面上，前、后两侧车轮的垂直载荷交叉增减，形成互相平衡的两个扭矩，整个车架即处于扭转状态．采用柔性车架的主要原理是，在车架与上装之间采用连接装置，隔断或减少上述由地面向车架所传递的载荷．选择扭转变形最小的位置，连接上装与车架，而在扭转变形最大的位置设置主支撑机构，在车辆底盘发生扭转变形后，车架将以主支撑机构轴线为旋转中心产生一定量的相对转动，从而减小作者简介：岳惊涛(1971一

6、)，男，高级工程师．E．mail：20082008@vip．sina．corn中国工程机械学报第8卷由车辆底盘逐次向上传递的扭转变形，释放掉上装与车架之间的扭矩，由此有效降低传递到车辆上装的扭转力矩，以达到减少上装部分损坏的目的．1．2纵梁扭转应力计算[]车架由2根纵梁与连接其间的数根横梁组成，所有的横梁在其两端都受到纵梁的扭转，纵梁则在节点处受到横梁的扭转，横梁和纵梁全部呈现扭转状态．车架任何两截面之间，都存在相对扭转变形．作用于纵梁上的扭转载荷通常数量较多，因开口截面杆件的扭转刚度比其弯曲刚度低得多，故假定车架扭转时，其弯曲变形相对甚小，因而可忽略不计，认为车架力学模型中的纵梁和横梁在扭转

7、前后始终保持直线状态．横梁对纵梁为翼缘连接方式，端面翘曲约束较大，可视为翘曲固定端．设汽车轴距为L，车架宽度为A，前后轴处车架相对扭角为a，如图1所示，横梁两端的相对扭角全等于左右纵梁问的夹角；纵梁按节点分段，每段两端的相对扭角等于其两端横梁的倾角之差，即各横梁两端的总扭角为：7～-a，i∈[i，](1)用相邻横梁的序号做下角标，来表示各段纵梁的长度f及其两端相对总扭角，由式(1)得+1=d，∈[