《車(chē)架設(shè)計(jì)》PPT課件

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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,1,第7章 車(chē)架設(shè)計(jì),哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,2,7.1 概述,車(chē)架是汽車(chē)的裝配基體和承載基體，其功用是支承連接汽車(chē)的各總成零部件，車(chē)架還承受來(lái)自車(chē)內(nèi)外的各種載荷。 評(píng)價(jià)車(chē)架設(shè)計(jì)的好壞，首先應(yīng)該清楚車(chē)輛在行駛時(shí)車(chē)架所要承受的各種力。汽車(chē)的使用條件復(fù)雜，其受力情況也十分復(fù)雜，隨著汽車(chē)行駛條件的變化，車(chē)架上的載荷變化很大。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,3,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.1 車(chē)架的結(jié)構(gòu)形式 1. 梯形車(chē)架 梯形車(chē)架由左右分開(kāi)的兩根縱梁和若干根橫梁組成，稱作非承載式車(chē)架。 梯形車(chē)架的優(yōu)點(diǎn)是具有很強(qiáng)的承載能力和抗扭剛度，結(jié)構(gòu)

2、簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)容易，生產(chǎn)工藝的要求也較低，同時(shí)，便于安裝車(chē)身、車(chē)廂和布置其他總成，易于汽車(chē)的改裝和變型。其缺點(diǎn)是質(zhì)量大。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,4,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.1 車(chē)架的結(jié)構(gòu)形式 2. 一體式車(chē)架 一體式車(chē)架的汽車(chē)，整個(gè)車(chē)身的外殼本身就屬于車(chē)架的一部分，。一體式車(chē)架的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)高度機(jī)械化的流水作業(yè)，可以大大降低生產(chǎn)成本；缺點(diǎn)是生產(chǎn)前的配套投資極其龐大，不適合小批量生產(chǎn)。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,5,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.1 車(chē)架的結(jié)構(gòu)形式 3. 脊梁式車(chē)架 脊梁式車(chē)架有一根位于汽車(chē)左右對(duì)稱中心的大斷面管形梁(圓形或箱形斷面)，其上固定有橫

3、向的托架或連接梁，使車(chē)架呈魚(yú)骨狀 ，又稱中梁式車(chē)架 。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于橫向彎曲及其水平菱形扭動(dòng)有很好的抵御作用。但車(chē)架的制造工藝復(fù)雜，維修不便。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,6,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.1 車(chē)架的結(jié)構(gòu)形式 4. 桁架式車(chē)架 車(chē)架由鋼管(也有的車(chē)輛使用鋁合金管)組合焊接而成，兼有車(chē)架和車(chē)身的作用。它剛度大，質(zhì)量輕，但制造工藝性差。桁架式車(chē)架又稱鋼管式車(chē)架，這種車(chē)架也屬于承載式車(chē)架。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,7,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.1 車(chē)架的結(jié)構(gòu)形式 5. 碳纖維車(chē)架 碳纖維車(chē)架是一種特殊材料一體成形式車(chē)架。在結(jié)構(gòu)上，碳纖維車(chē)架沒(méi)有既定的格局

4、，幾乎每輛車(chē)都根據(jù)自己整體的情況特別設(shè)計(jì)車(chē)架。制造方法是用碳纖維澆鑄成一體化的底板、座艙和發(fā)動(dòng)機(jī)艙結(jié)構(gòu)，再裝上機(jī)械零件和車(chē)身覆蓋件。碳纖維車(chē)架的剛度極高，重量比其他任何車(chē)架都要輕，重心也可以降得很低。但是制造成本太高，目前只用于不計(jì)成本的賽車(chē)和極少數(shù)量產(chǎn)車(chē)上。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,8,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式 縱梁是車(chē)架的主要承載部件，商用車(chē)的車(chē)架縱梁沿全長(zhǎng)應(yīng)盡量平直且截面不變或少變。載貨汽車(chē)的車(chē)架縱梁截面形狀多為槽形，也有Z字形、工字形。 橫梁將左右縱梁連接在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的車(chē)架，并保證車(chē)架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度；橫梁還起著支承某些總成的作用。,

5、哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,9,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.3 車(chē)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算 1. 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的基本假設(shè) (1) 以梯形車(chē)架為例，因?yàn)檐?chē)架結(jié)構(gòu)是左右對(duì)稱的，左、右縱梁的受力相差不大，故認(rèn)為縱梁是支撐在汽車(chē)前后軸上的簡(jiǎn)支梁。 (2) 空車(chē)時(shí)的簧上質(zhì)量(包括車(chē)架質(zhì)量在內(nèi))均勻分布在左右二縱梁的全長(zhǎng)上，其值可根據(jù)汽車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)大致估計(jì)。對(duì)于輕型和中型載貨汽車(chē)來(lái)說(shuō)，簧上質(zhì)量約為空車(chē)質(zhì)量的2/3；汽車(chē)的有效載荷均勻分布在車(chē)廂全長(zhǎng)上。 (3) 所有的作用力均通過(guò)縱梁截面的彎曲中心。實(shí)際上，縱梁的某些部位會(huì)由于安裝外伸部件(如油箱、蓄電池等)而產(chǎn)生局部扭轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)通常在此安裝一

6、根橫梁，使得這種對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)橫梁的彎矩，故這種假定不會(huì)造成明顯的計(jì)算誤差。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,10,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.3 車(chē)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算 2. 縱梁的彎矩計(jì)算 要計(jì)算車(chē)架縱梁的 彎矩，先計(jì)算車(chē)架前支座 反作用力 在計(jì)算縱梁彎矩時(shí)，將縱梁分成兩段區(qū)域，每一區(qū)段的均布載荷可簡(jiǎn)化為作用于區(qū)段中點(diǎn)的集中力。縱梁各端面上的彎矩計(jì)算采用彎矩差法，可使計(jì)算工作量大大減少。彎矩差法認(rèn)為：縱梁上某一端面上的彎矩為該斷面之前所有力對(duì)這點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩之和。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,11,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.3 車(chē)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算 (1) 駕駛室長(zhǎng)度段縱梁的

7、彎矩計(jì)算。 在該區(qū)段內(nèi)，根據(jù)彎矩差法，有 (2) 駕駛室后端(車(chē)廂前端)到后軸段縱梁的彎矩計(jì)算 在該區(qū)段內(nèi)，根據(jù)彎矩差法，縱梁某一斷面的彎矩為 縱梁某一斷面上的剪力為該斷面之前所有力的和,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,12,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.3 車(chē)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算 由上可知，縱梁的最大彎矩一定發(fā)生在該段縱梁內(nèi)。求 對(duì) 的導(dǎo)數(shù)并令其為0,可得 縱梁受到的最大剪力則發(fā)生在汽車(chē)的后軸附近。當(dāng) 時(shí)，剪應(yīng)力最大 由于汽車(chē)高速行駛時(shí)，汽車(chē)受到多種載荷的影響。故應(yīng)乘以一個(gè)系數(shù)。,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,13,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.3 車(chē)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算 3. 縱梁截

8、面特性計(jì)算 槽型梁截面系數(shù)為 工字梁截面系數(shù)為 管狀梁截面系數(shù)為,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,14,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.3 車(chē)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算 4. 彎曲應(yīng)力計(jì)算 縱梁斷面的最大彎曲應(yīng)力為 按上式求得的彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于材料的許用應(yīng)力 。許用應(yīng)力可以用下式進(jìn)行計(jì)算： 5. 車(chē)架的剛度校核 (1) 車(chē)架縱梁抗彎剛度校核 對(duì)于簡(jiǎn)支梁來(lái)說(shuō)，其跨距中間受集中載荷作用時(shí)，梁的撓度最大值為,哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院車(chē)輛工程系,15,7.2 車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.2.3 車(chē)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算 根據(jù)使用要求和經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)車(chē)架縱梁中間受到1000N集中載荷作用時(shí)，總量的最大撓度不得超過(guò)0.085cm，即 要求載貨汽車(chē)縱梁的值通常在20-30之間，有些重型載貨汽車(chē)或平頭貨車(chē)此值要求更高，甚至超過(guò)50。 (2) 車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度 車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度通常是指汽車(chē)前后橋之間的車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度。由于車(chē)架縱梁不是等截面，且橫梁也不是等距離布置，因而車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度沿縱梁長(zhǎng)度上并非常數(shù)。,