|
4.1 车架的结构设计 车架是支撑、连接汽车各总成的零部件，并承受来自车内外的各种载荷的基础构件。尽管承载式车身是轿运车车身的发展趋势。但传统的梯形车架由于其所起到的缓冲、隔振、降低噪声、延长车身使用寿命等特点及生产上的继承性、工艺性等原因仍广泛应用在大型挂车上。挂车车架应具有足够的强度和适当的刚度。同时要求其质量尽可能小。此外，车架应布置得离地面近一些，以降低整车重心位置，有利于提高汽车行驶的稳定性。 paper51.com 4.1.1 车架类型的确定 内容来自www.paper51.com 挂车的车架多为边梁式，即车架由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接或焊接方式将纵梁和横梁连接成坚固的刚性结构，由于装载千里马、远舰、赛拉图等基本乘用车八辆，所以装载上下两层轿车很可能超高，设计时应尽量降低承载面高度，因此，车架采用凹梁式结构如图4-1所示。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 根据一些国内外半挂车的技术参数资料和同行比较，一般取车架长度和半挂车轴距之比为1.3-1.6较为合理。再结合总体设计,车架长度确定为19000mm及为车箱的总长, 宽度为2500mm，这样满足设计要求。 paper51.com paper51.com 图4-1 车架结构示图 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 4.1.2 纵梁形式的确定 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 车架纵梁根据截面形状分有工字梁和槽形梁。由于工字梁具有强度高、工艺简单等特点，因此在载质量大于12 t(包括12 t)的长轴距半挂车设计中选工字梁结构。为防止上下翼面受拉伸和压缩作用而破裂,翼面的宽度一般不超过16d(d为钢板的厚度)我们定翼面的宽度为100mm。这样既可降低纵梁的高度，减轻整车自身重量，降低成本，亦可保证强度。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 纵梁是车架的主要承载部件，在汽车行驶中受较大的弯曲应力。为了满足低平板半挂车使用性能的要求，纵梁采用阶梯形结构。为保证牵引装置和悬架系统有足够的活动空间，其鹅颈处设计成变截面，悬架支座部位高度尽量收缩。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
由于悬架支座部位的纵梁高度尺寸较小，此部位承受的支座反力较大。为了保证该区域具有足够的强度，在这里布置了内、外侧加强板和下加强板。内、外侧加强板与工字钢焊接组成箱形结构，下加强板上开有若干个塞焊孔，通过塞焊和两侧间断焊与工字钢下翼面连接。为了减小应力集中，内、外侧加强板端头设计成u形结构，下加强板端头采用圆弧面，且下加强板端头与内、外侧加强板端头避开，使得悬架支座部位有足够的强度。如图4-2所示： http://www.paper51.com
http://www.paper51.com 图4-2 悬架支座部位加强板 copyright paper51.com 4.1.3 横梁形式的确定 内容来自www.paper51.com
横梁是车架中用来连接左、右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能的好坏及其分布，直接影响着纵梁的内应力大小及其分布合理设计横梁，可以保证车架具有足够的扭转刚度。 http://www.paper51.com 从早期通过试验所得出的一些结论可以看出，若加大横梁的扭转刚度，可以提高整个车架的扭转刚度，但与该横梁连接处的纵梁的扭转应力会加大；如果不加大横梁，而是在两根横梁间再增加横梁，其结果是增加了车架的扭转刚度，同时还降低了与横梁连接处的纵梁扭转应力 http://www.paper51.com 我们设计了十三部分横梁，有前端横梁，牵引板横梁，前踏板横梁，工具箱横梁，车架中间部分横梁，悬挂部分横梁，后踏板横梁及后端横梁。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 4.1.4 纵梁与横梁的连接 http://www.paper51.com 横梁与纵梁的连接方式有分段焊接和整体贯穿式。分段焊接可分为横梁和纵梁上下翼板连接、横梁和纵梁的腹板连接、横梁与纵梁上翼板和腹板连接三种。分段式结构对纵梁的强度影响不大。但由于采用该结构时横梁的长度较小，刚度较大。所以允许车架的变形幅度较小。整体贯穿式结构由于采用了整体横梁，减少了焊缝，使焊接变形减少。同时还具有腹板承载能力大的特点。在偏载较大时，能使车架各处所产生的应力分布较均匀。因此，该车在选用连接方式时，同时采用了横梁与纵梁上翼板和腹板连接的分段焊和如图4-3所示的贯穿式结构。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
内容来自www.paper51.com
图4-3 横梁与纵梁的贯穿式连接 copyright paper51.com 横梁与纵梁连接的节点刚度直接影响到车架的整体刚度，合理设计横梁与纵梁的节点结构，是车架设计的重要问题。 http://www.paper51.com 4.1.5 活动爬梯 http://www.paper51.com
内容来自论文无忧网 www.paper51.com
copyright paper51.com 图4-4 活动爬梯 paper51.com 4.1.6 悬架支座处 copyright paper51.com 该低平板半挂车为单轴结构，采用的是单轴平衡式悬架系统，悬架支座直接与纵梁的下翼面焊接。汽车行驶时，由于车架的悬架部位承受较大的扭转应力，在支座处设置了三个截面尺寸较大的箱形横梁，保证车架有足够的扭转刚度，并能较理想的传递载荷。 内容来自www.paper51.com 4.1.7 车架中部 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 由于牵引销处和后轴处的扭转刚度大，车架中部的变形往往较大。为了允许车架有微量的翘曲，在车架中部布置了十根仅与纵梁腹板焊接的矩形横梁，横梁间距平均为1250mm。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 4.1.8 活动踏板 paper51.com 设计活动踏板作用是在轿车往轿运车上装载时从后端横梁中抽出活动踏板倾斜放于地面让轿车从其上平稳开进车箱。其上同样设计了像车架两边底板一样的带孔钢板。结构如图4-5所示： 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
paper51.com
图4-5 活动踏板 内容来自www.paper51.com 4.1.9 加强梁 copyright paper51.com 为了保证车架应具有足够的强度和适当的刚度，而牵引底板部分承受的支座反力较大，单单几根支撑梁是不够的，我们设计了三种形式的加强梁，材料选择槽形钢材。如图4-6所示： 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
copyright paper51.com 图4-6 牵引部分加强梁 copyright paper51.com
4.2 车架宽度的确定 paper51.com 挂车车架宽度是指左右纵梁腹板外侧面之间的宽度。在总体设计中，整车宽度确定后，车架前后部分宽度就可以根据前轮最大转向角、轮距、钢板弹簧片宽、装在车架内侧的发动机外廓宽度及悬置等尺寸确定。从提高整车的横向稳定性以及减小车架纵梁外侧装置件的悬伸长度来看，车架尽量宽些，同时前后部分宽度应相等。以便简化制造工艺和避免纵梁宽度变化处产生应力集中。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
4.3 车架的选材 paper51.com 车架纵梁根据截面形状分有工字梁和槽形梁。由于工字梁具有强度高、工艺简单等特点，因此在载质量大于12 t的长轴距半挂车设计中选工字梁结构。工字形钢厚度为4mm。 copyright paper51.com 横梁通常采用的结构有圆管形、工字形、槽形和方管形四种。圆管形和方管形具有较高的扭转刚度，但增加了车架的自身质量，成本高，工艺复杂。而槽形梁制造工艺简单，成本低，但扭转刚度较差。考虑到该四种结构所使用的具体情况，我们采用了槽形和方管形相结合的方案。 内容来自www.paper51.com 材料选用16Mn低合金钢，16Mn低合金钢在强度,塑性,可焊性方面能较好地满足刚结构，是应用最广泛的低合金钢，综合机械性能良好,正火可提高塑性，韧性及冷压成型性能，一般在热扎状态下使用，广泛用于制造受动载荷的各种焊接构件。 http://www.paper51.com
车架底板采用优质钢板，厚度为3mm。底板结构设计如图4-7： 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
http://www.paper51.com
图4-7 车架底板 paper51.com 其设计目的减轻车架的重量，材料消耗降低节约了制造成本，获得最佳的经济效益；由于该车架属于专用车车架，是轿运车半挂车，用来装载八辆轿车的，所以设计此车架底板的主要目的是固定轿车轮胎，钢板上的椭圆形又凸起部分增加了钢板的粗糙程度，降低了轿车的移动；当固定轿车轮胎时所用的专用钢钩正好钩在钢板上，又可以随时调节。 内容来自www.paper51.com 4.4 车架的技术要求 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
a.各焊缝均匀呈鱼鳞状，无夹渣、气孔、焊穿、漏焊等缺陷，焊后去焊渣、飞溅等。 http://www.paper51.com b.铰链套同轴度不超过1mm。 paper51.com c.车架整体平正，无扭曲，对角线误差不超过5mm。 copyright paper51.com
内容来自www.paper51.com |