汽車設(shè)計(jì) 全系列傳動(dòng)
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CK6980型客車底盤車架的設(shè)計(jì) 劉 兆 賢 【交通部重慶公路科學(xué)研究所 重慶 400067】 摘 要：本文介紹了CK6980型前置前開門客車底盤車架的設(shè)計(jì)過程，著重介紹了該車架的結(jié)構(gòu) 形式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 述了縱梁和橫向聯(lián)合梁之間的連接形式， 給出了主要構(gòu)件的材料截面尺寸。 關(guān)鍵字：客車底盤 車架 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 了滿足客運(yùn)市場對客運(yùn)車輛越來越高的要求，現(xiàn)代客車的設(shè)計(jì)大都針對車輛的使用要求 開發(fā)相應(yīng)類型的客車專用底盤，以滿足其使用要求。而在底盤的設(shè)計(jì)中，車架總成作 整車的 基礎(chǔ)件，其設(shè)計(jì)的成功與否將直接影響到整車總布置的方便性，并對整車的安全性能起到至關(guān) 重要的作用。 １ 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書及底盤總布置對各總成的布置情況，車架設(shè)計(jì)必須滿足下列要求： (1)發(fā)動(dòng)機(jī)前置； (2)前、后均采用鋼板彈簧懸架； (3)前開門寬 880mm； (4)前橋中心處車架上平面離地高870mm，后橋中心處車架上平面離地高890mm。 2 方案確定 圖1 3 車架設(shè)計(jì) 3.1 車架總體尺寸的確定 3.1.1 高度的確定 根據(jù)總布置提出的車架上平面在前橋中心處離地高 870mm，在后橋中心處離地高 890mm 的要求，同時(shí)要滿足前、后懸架總成的安裝要求，確定車架的縱梁截面高度 180mm 。 在駕駛區(qū)， 橫梁與縱梁對接，不高出縱梁上平面；而在乘客區(qū)采用通橫梁的形式，橫梁上平面高出縱梁上 平面40mm，以滿足乘客區(qū)座椅安裝的要求。 3.1.2 寬度的確定 設(shè)計(jì)車架時(shí)，一般必須根據(jù)整車總布置的要求(總寬、前后輪距、前輪轉(zhuǎn)向角、發(fā)動(dòng)機(jī)的外 形尺寸等)來確定車架的寬度。車架前段的寬度受前輪最大轉(zhuǎn)向角的限制，最小值取決于發(fā)動(dòng)機(jī) 的外廓寬度，車架后段的寬度受后輪距及懸掛安裝方式的影響。 由于車架縱梁采用異形鋼管，這就給懸掛的安裝提出了一定的要求。 保證縱梁的強(qiáng)度， 前、后懸掛的支座均采用在縱梁下平面與縱梁焊接，因此，車架的寬度首先必須滿足懸掛的安 裝要求。根據(jù)總布置給出的前鋼板彈簧中心距 900mm，后鋼板彈簧 中心距 1 030mm，結(jié)合 其他部成的安裝要求，確定車架前段的寬度 965mm，車架后段的寬度 1 095mm。 車架總寬的確定主要取決于整車的寬度，根據(jù)整車身提出的寬度要求，確定車架的總寬 2 350mm。 3.1.3 長度的確定 車架的長度主要取決于整車的長度，根據(jù)整車車身的設(shè)計(jì)要求及底盤各總成的布置情況， 確定車架的總長 9 515mm，其中車架前段的長度 (4 585+360)mm，車架后段的長度 (360+4 570)mm，其中360mm 兩段縱梁的重疊部分。 3.2 橫梁及外伸橫梁的設(shè)置 對于車架總成來說，縱梁的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足整車的強(qiáng)度要求，而合理的橫梁設(shè)置則是保證 車架具有足夠扭轉(zhuǎn)剛度的必要條件，同時(shí)，車架橫梁往往又是底盤一些總成的安裝基體，因此， 在確定各橫梁的位置前必須充分考慮到整車各總成的布置情況。合理布局，在確保車架具有足 夠的強(qiáng)度和剛度的同時(shí)，保證其他總成的安裝方便性。 在前懸部分，由于發(fā)動(dòng)機(jī)前置， 保證發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器及傳動(dòng)系的安裝要求，因此只能在 車架的前端設(shè)置中間橫梁?？紤]到前開乘客門的要求，在車架右側(cè)設(shè)置兩根外伸橫梁，并使其 凈寬 880mm以滿足乘客門的安裝要求。而第一外伸梁的位置可根據(jù)車身第一立柱的位置來確 定。 前、后軸間段的橫梁設(shè)置，除考慮蓄電池及油箱總成的安裝要求外，主要還要考慮傳動(dòng)軸 各支座的安裝要求，并避免與懸架支座的安裝發(fā)生干涉。 后懸部分的橫梁設(shè)置，除滿足備胎總成的安裝要求外，還要根據(jù)車身末立柱的位置來確定 末橫梁的位置。 3.3 車架的連接 3.3.1 車架前段縱梁和車架后段縱梁的連接 了滿足總布置提出的前、后懸掛以及其他各總成的安裝要求，因此把車架設(shè)計(jì)成前、后 不等寬的兩段組成。其中前段車架的寬度 965mm，后段車架的寬度 1 095mm。 便于兩段之 間的連接，選用斷面尺寸 180×65×4.5的異形鋼管作 車架縱梁的材料，這樣前、后兩段縱 梁可通過重疊焊接并加設(shè)連接加強(qiáng)板而成 一牢固的整體，如圖2。 圖 2 車架前段縱梁和車架后段縱梁的連接 車架前段縱梁 2.車架后段縱梁 3.縱梁上平面連接板 3.3.2 前、后側(cè)面縱梁重疊處的橫梁與縱梁的連接 了在乘客區(qū)形成一高出車架上平面40mm的地板安裝平面，我們把乘客區(qū)的所有橫梁均設(shè) 計(jì)成通橫梁的形式，并使其上平面高出縱梁上平面40mm。 達(dá)到這一要求，把通橫梁設(shè)計(jì)成槽 形斷面，并在縱梁寬度位置開口。 在前、后段縱梁重疊處，由于縱梁寬度 (65+65)mm，這就要求橫梁的開口較大 。 保證連 接強(qiáng)度，把橫梁開口與縱梁焊接并磨平下平面焊縫后，在縱梁下平面再加一連接板、并在橫梁 腹板側(cè)加兩塊連接角鐵，如圖3。 圖 3 前后段縱梁重疊處的橫梁與縱梁的連接 1.車架前段縱梁 2.車架后段縱梁 3.縱梁上平面連接板 4.下平面連接板 5橫梁 6.連接角鐵 3.3.3 前橋后的橫梁及后橋前后的橫梁與縱梁的連接 由于前橋后的橫梁及后橋前后的橫梁位置與前、后懸掛支座的安裝位置接近， 保證懸掛 支座的安裝不至與橫梁發(fā)生干涉，故在這些橫梁的下平面不設(shè)加強(qiáng)板，而在橫梁的槽形開口端 先加一連接板，并在縱梁寬度處開口。在橫梁開口與縱梁焊接并磨平下平面焊縫后，再在4個(gè) 角加連接角鐵，如圖4。 圖 4前橋后的橫梁及后橋前后的橫梁與縱梁的連接 車架縱梁 2.橫梁 3.橫梁連接板 4.連接角鐵 3.3.4 其他部位各橫梁與縱梁的連接 其他部位各橫梁與縱梁的連接如圖5所示。橫梁在縱梁寬度處開口，在橫梁開口與縱梁焊 接并磨平下平面焊縫后，在下平面再加一連接板，并在橫梁腹板側(cè)加兩塊連接角鐵。 圖 5 其他部位各橫梁與縱梁的連接 1.車架縱梁 2.橫梁 3.連接角鐵 4.下平面連接板 3.3.5 外伸橫梁與縱梁的連接 由于在乘客區(qū)采用通橫梁的形式，故在乘客區(qū)不再設(shè)置外伸橫梁。而在前懸部位，由于發(fā) 動(dòng)機(jī)、變速器及傳動(dòng)系的安裝要求，無法在此設(shè)置通橫梁，只能在縱梁外側(cè)設(shè)置外伸梁。外伸 梁與縱梁的連接如圖6所示。在外伸梁與縱梁對接焊后磨平，再在上、下平面加兩塊加強(qiáng)板。 圖 6 外伸橫梁與縱梁的連接 車架縱梁 2.橫梁 3.連接板 3.4 車架主要構(gòu)件的材料及截面參數(shù) 縱梁 16MnL 異形鋼管180mm65mm ×4.5mm 通橫梁 16MnL 槽形鋼220mm×60mm×5mm 外伸橫梁 16MnL 槽形鋼180mm×60mm×5mm 加強(qiáng)連接板 Q235 鋼板厚4mm 4 結(jié)束語 車架作 底盤的基礎(chǔ)件，其結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直接影響著底盤各總成的布置和安裝的方 便性；同時(shí)，作 底盤及整車的主要承載件，車架對底盤乃至整車的性能及安全性起著至關(guān)重 要的作用。因此，在車架設(shè)計(jì)中，除考慮自身的強(qiáng)度和鋼度要求外，還要考慮到底盤其他總成 的安裝方便性，并兼顧生 廠家的生 工藝條件。同時(shí)，車架作 底盤與車身連接的橋梁，在 設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮未來車身設(shè)計(jì)對車架的要求，以提高整車的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
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