【轻型货车车架结构的整体设计案例2500字】

轻型货车车架结构的整体设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u252271.2车架纵梁截面形状设计 166351.3车架横梁部署方式设计 4234581.4横、纵梁连接方式选择 433711.5车架材料的选择 4189331.6车架长度设计 51.1车架整体结构设计方案本次设计首先对车架的整体初步设计，确定车架的形式及横、纵梁的布置形式。在确定车架形式后，确定横、纵梁的根数及布置形式。对横梁及纵梁的截面形状及参数、车架横、纵梁连接方式进行设计，再对横梁纵梁的材料进行选取。是主要对于欧铃轻型货车车架的整体设计。首先初步确定轻型货车的总体布置形式，通过对比初步确定为梯形车架；其次在确定梯形车架的基础上，对横梁及纵梁的截面形状及参数、车架横、纵梁连接方式进行设计，再对横梁纵梁的材料进行选取，最后对纵梁的刚度、纵梁的强度进行公式校核，验证设计是否满足刚度、强度需要，在ANSYS软通过满载静态工况、满载转弯工况多个工况条件下的应力分布图来验证车架能否符合设计要求。1.2车架纵梁截面形状设计车架纵梁要尽量简单，重量过大会增加断面急剧过度及弯曲应力，而发生汽车甩尾减少应力集中。一般情况下纵梁形状包含上翼部分平直和上翼部分弯曲两种类型，前者具有结构简单、制造方便，上翼部分处于平直状态时，货厢的底部平整，为方便安装及布置发动机及传动系统零部件，车架纵梁的上翼部分一般设计为弯曲形状。纵梁中的位置相对会低一些，这有助于降低汽车货箱底部的高度，而增加货箱的空间，从而达到降低汽车重心，提高汽车稳定性的目的。由于欧铃货车属于轻型货车，本设计采用上下翼面平直等高的纵梁形式。槽型梁机构的设计要注意纵梁高宽比的确定，通常范围为2.8-1.5之间，纵梁截面分为槽型、工字型、箱型、Z字型等等多种类型，为降低力的聚集程度，增加欧铃货车载重能力，最大限度的提高减震效果，选择纵梁抗弯曲强度和工艺性都比较好的槽型截面，截面形状如下，如图3-1所示。ARAR图3-1纵梁截面形状槽形断面形状的纵梁弯曲应力如下，：其中：本设计中梁的材料选取为16Mn低合金钢，这种材料的弯曲极限为以σe=340~360N/mm2。通过计算本设计纵梁弯曲应力为300N/mm2。低于16Mn低合金钢屈服极限σe。车架在复杂多变的行驶过程当中会受到各种载荷及应力。在这个过程当中车架会发生变形，从而导致纵梁也会产生变形，如果变形梁超过上翼边缘和下翼边缘的极限值，则会导致翼缘损坏，所以为保证纵梁不发现变形，弯曲作用力必须满足设计要求，计算过程如下：车架纵梁翼的宽度边缘与纵梁整体厚度为t及许用应力有关，其计算过程为：取σ=340N/mm2，则通过计算得：选取t=5钢车架纵梁的剪切力大于最大容许剪切时，纵梁上的腹板部分就会出现断裂或变形。所以对纵梁的剪切力进行计算，其计算过程如下：（取）根据前面计算可得：为保证车架在运行过程中不发生弯曲变形，则必须采用同等强度的纵梁，纵梁前端高度不能设计的太高，因为设计的太高，会出现车架纵梁处受到集中应力的情况，纵梁后端也不能设计太高，同样是为了避免集中应力出现的问题。纵梁后端及前端高度设计减小的前提是需要保证足够的强度。这样即避免了集中应力的问题，又能让车架自身重量变轻，从而达到设计要求。

1.3车架横梁部署方式设计汽车车架一般由两根纵梁以及间隔固连于两纵梁之间的多根横梁构成，其中，横梁对于车架的扭转刚度及模态水平具有重要影响，同时横梁也常作为汽车零部件的安装基础。现有技术中的横梁由于结构设计不合理，其通常搭接固连于纵梁外表面上，或贯穿纵梁设置并于纵梁两侧面直接固连，易导致横梁与纵梁之间的连接效果较差，从而大大降低了车架的强度、刚度进而扭转模态性能。横梁按照位置可以分为前、中、后横梁。为了便于欧铃货车前端安装驾驶室，后端安装货箱。本设计采用五根横梁的布置方式。具体布置方案如下：第一根横梁：汽车前梁是保险杠后的第一根横梁，本设计为前纵梁在发动机下，元宝梁在上，断面形状为槽形，在横梁中间每隔300mm布置一个圆孔，达到帮助发动机散热及汽车底部空气流通的目的。第二根横梁：和前梁以及重量共同支撑驾驶室，所以布置在驾驶室后面，断面形状同第一根横梁。第三及第四根根横梁：横梁断面通常选择使用开口断面，这两根梁是承受货物的最主要的部分，其上安装货箱以及传动轴等部件。为满足欧玲货车造价低的条件，故选择开口断面，开口断面由于工艺简单故造价较低，为了确保有充足的跳动空间和安装空间提供给传动轴。横梁将结构设计成上拱形。第五根横梁：为后横梁，它与中梁结构相同。这根横梁上一般会布置拖钩，所以要求这根横梁的抗变形能力要较强，采用斜面支撑的形式能够使车架这部分局部加强。而本设计采用斜面支撑的形式为k字形结构。1.4横、纵梁连接方式选择汽车车架横纵梁的连接方式有很多种。有的车架采用腹板连接，有的车架采用翼缘连接。也可以采用腹板和横梁及纵梁的任一翼缘相连的形式。纵梁的腹板及任一翼缘相连接方式是车架两端的横梁与纵梁常见连接方式。这种连接方式制作工艺比较复杂，但是在转矩超载时，能够保证纵梁截面不发生弯曲翘曲的现象。纵梁的翼缘外侧不容易因为受压而发生翘曲，所以能够起到较好的支撑作用，此种连接方式增加了具有较高刚性的角撑，使整个车架的刚度都有一定提升。本设计选取这种方式。1.5车架材料的选择轻型货车一般不需要选择强度高的材料，如20、25、16Mn，钢板抗拉强度过大。往往碳含量比较高，使钢材的塑性下降，容易出现开裂的情况，本设计的车架的材料采用的是普通碳钢材料，它的优点就是结实造价低，通过热处理可以得到更高的硬度以及更好的耐磨性。在退火状态下硬度适中，具有较好的可切削性，但是缺点是重量大，热硬性会很差。刀具工作温度大于200℃时，硬度和耐磨性急剧下降，淬透性非常低，容易变形及开裂。1.6车架长度设计设计车架总体尺寸要根据轴距计算，计算公式如下：L=λD=1.5X2700=4050车架的纵梁长度选取要根据汽车的轴距进行选取，汽车的轴距记前轮中心到后轮中心的距离。一般为轴距的1.4~1.7倍。如果货车满足运输要求，这个只可以选择的相对小一些。以便减少汽车的车架长度。从而减小汽车的惯性及整体重量。根据欧铃汽车实际的需要，设计选取1.5的长度。通过计算最终确定欧铃汽车车架的长度为4050m