汽车的设计 第七章 车架的设计
汽车设计
汽车设计——车架设计车架是汽车最基本的框架，所有的悬架和转向连接部分都连锁在上面。
一辆汽车如果车架太过柔性化，会影响汽车的正常操纵。
而如果汽车车架结构刚性过大，会使不必要的振动传到驾驶舱。
所以车架的设计将直接影响到驾驶质量。
生产商运用几种不同类型的车架在他们的车辆中。
其中,分开的身体和框架结构是七十年代年最常见的。
它到现在仍然用于大型货车,小卡车、货车中。
这种结构是发动机、传动链,运用齿轮,和身体绝缘体。
绝缘体是合成橡胶垫,能够减小道路不平和发动机工作引起的噪音和振动进入车内室。
第二种类型结构是车架单体结构。
这个设计是到目前为止最受欢迎的。
单体车架按所需的强度来分，设计有轻型结构。
这种类型的设计是框架焊接到车身的一部分。
车身钣金件强加入框架。
传动齿轮和传动装置通过加装合成橡胶绝缘体安装在车架上。
让其绝缘性能减少噪音和振动。
如果绝缘体太软将允许太多传动齿轮和传动装置发生直线位移，影响汽车操纵和控制。
如果绝缘体太硬,则他们不会隔离噪音和振动。
制造商精心设计其绝缘性能，把它们安装在汽车以降低噪音和振动。
如果车辆年数过多，绝缘子性能随着年数的变化,改变其原有特点。
第三种结构是把前两种结构的特点结合到一起。
它在汽车前舱使用了短车梁，统一化的部分是非常严格的，而存根框架提供了一个良好的绝缘环境。
汽车制造厂家们在汽车上选择那种生产成本低而同时又符合对噪音震动，驾驶操纵性能要求很高车架结构。
老式的大型的车辆、货车、和卡车通常使用壳体和大梁的分体结构。
较新的，较小型的车辆通常使用单体结构的车架。
发动机活塞连杆组是由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成的。
功用：活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部。
工作条件：活塞在高温，高压，润滑不良条件下工作。
活塞直接接触热空气，在某一瞬间温度可达2500k以上。
所以当活塞工作时温度很高，应对达到600—700k，而且温度分布不均匀，活塞受到很大压力。
车架设计步骤
FSAE中国联盟's ArchiverFSAE中国联盟» FSAE资料库»图文区» 车架设计步骤tianmars发表于 2009-9-29 09:21车架设计步骤车架设计步骤应一些朋友要求特发此帖。
本文内容只涉及桁架式车架（空间管阵式车架），单体壳结构的研制不在本文讨论范畴。
文中内容仅代表个人观点，欢迎各位拍砖。
1 研究规则对车架设计的要求。
这是FSAE车架乃至其他一切FSAE设计工作的基础，请大家给予足够的重视。
否则即使后期工作做的再优秀，最终也不会有满意的结果。
虽然现在尚无官方的中文版规则，但我建议大家现在就开始使用同济中文翻译版规则和英文原版规则开展工作。
如果对规则的某些条款有疑惑，可以在论坛上发帖，我会尽快回复。
2 确定车架的设计重量和所使用的材料优秀的FSAE车架应该将重量控制在25kg以下（包括焊接在车架上的所有用来安装其他零部件的支架）。
在缺乏重量控制工作经验的情况下，较难准确合理的预计整车和各个总成的重量。
所以新车队可以酌情开展这项工作。
材料方面，虽然规则允许使用多种金属材料。
但是我仍然建议使用钢材。
考虑到材料的焊接性能，建议使用低碳含量的钢材。
3 车架初步设计方案的确定FSAE车架的基本功能是提供整车的结构刚强度，保护车手和为绝大部分的零部件提供安装位置，而且驾驶舱的内部空间也基本由车架来确定。
所以FSAE车架初步设计方案的制定应该在满足规则的前提下，先综合考虑其他零部件的安装和车手人机工程的需要，再使设计能够提供基本的结构刚度。
减轻重量的概念要贯穿车架设计工作的始终，但是减轻重量不能牺牲基本的安全要求。
在初步设计方案完成后，可以使用木材或者PVC管材制作1:1的车架模型。
模型主要作来验证人机工程设计的合理性。
为最终设计提供参考。
4 车架最终方案的确定理想状态下，车架应该在其他所有设计工作结束后再确定最终方案。
实际工程中应该至少在悬架、转向、发动机等主要部分的设计方案确定后，再确定车架的最终设计方案。
《汽车设计》pdf
《汽车设计》核心考点整理：庄市府品精是必品出庄老2017年11月品精是必品出庄老1-2：发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘用车上得到广泛采用，其原因究竟是什么？而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛采用，其原因又是什么？答：前置前驱优点：前桥轴荷大，有明显不足转向性能，越过障碍能力高，乘坐舒适性高，提高机动性，散热好，足够大行李箱空间，供暖效率高，操纵机构简单，整车m 小，低制造难度后置后驱优点：隔离发动机气味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机方便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，大行李箱或低地板高度，传动轴长度短。
1-3：汽车的主要参数分几类？各类又含有哪些参数？各参数是如何定义的？1）尺寸参数：外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。
2）质量参数：整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。
3）性能参数：①动力性参数：最高车速、加速时间、上坡能力、比功率和比转距；②燃油经济性参数；③汽车最小转弯直径；④通过性几何参数；⑤操纵稳定性参数；⑥制动性参数；⑦舒适性 1-5：总布置设计的一项重要工作是运动校核，运动校核的内容与意义是什么？答：内容：从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对于相对运动的部件或零件进行运动干涉检查 意义：由于汽车是由许多总成组装在一起，所以总体设计师应从整车角度出发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的检查；由于汽车是运动着的，这将造成零、部件之间有相对运动，并可能产生运动干涉而造成设计失误，所以，在原则上，有相对运动的地方都要进行运动干涉检查。
《汽车设计》 核心考点老庄出品必是精品2接合平顺；3分离要迅速彻底；4从动部分转动惯量小，减轻换档冲击；5吸热和散热能力好，防止温度过高；6应避免和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、减噪能力；7操纵轻便；8作用在摩擦片上的总压力和摩擦系数在使用中变化要小；9强度足，动平衡好；10结构好，拆装、维修、调整方便1踏板力2踏板行程一般在80~150mm ，最大不超过180mm ；3应有踏板行程调整装置；4应有踏板行程限位装置；5应有足够的刚度； 6传动效率要高；7发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作；8工作可靠、寿命长，维修保养方便2-3：何谓离合器的后备系数？影响其取值大小的因素有哪些？ 答： 后备系数β：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，反映离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。
汽车总布置设计(37页)PPT课件
3、转向装置布置
转向盘的位置－保证驾驶员能舒适 地进行转向操作
转向器的位置－转向器布置在前钢 板弹簧跳动中心附近
转向器用万向节和转向传动轴将它 们连接起来
转向轴在水平面内与汽车中心线之 间的夹角不得大于５°
转向摇臂与纵拉杆和转向节臂与纵 拉杆之间的夹角，在中间位置时应尽 可能布置成接近直角。
11
Z αF
前轮中心线 前轮垂直线
O
O1
r0 rr
a
车架上平面线
后轮中心线
αF（0.5°～1.5°）
r0
Байду номын сангаас
后轮垂直线
X
O2
rr
b
A
L
B
6
总布置基准线－坐标系
Z
前轮 中心线
αF
前轮垂直线
后轮中心线 后轮垂直线
O
车架上平面线
XY
Y 前轴中心线
αF
地面线
后轴中心线
汽车中心线
Z
汽车中心线
7
二、各部件的布置
1、动力总成（发动机-离合器-变速器）布置
初期）、1:2和1:1。
21
（2）人体样板（续） 布置人体样板时，首先要确定其踵点与胯点的位置；
人体样板上的胯点要与初选的座椅上的“胯”点重合； 人体样板的踵点应安放在油门踏板处的地板上的踵点。
然后根据选定的坐姿角α、β、γ及δ在图样上进行布置， 检查初选的b值等是否合适。
驾驶时，人体各部分的夹角应符合人体工程学的要求。
αE
γ1
αr
γ2
车架上平面线
主减速器主动轴线位置－与车架上平面有一个夹角αr(４°～７°)，即向上 翘起，以减小传动轴夹角，并使万向节传动轴两端夹角相等。轿车常将传 动轴布置成Ｕ形方案（图1-19），可降低传动轴轴线的高度，有利于客厢 地板和后排中间座椅的布置（减小地板凸包）；
汽车设计(悬架部分)
前言本小组程设计的课题是悬架的设计。
在选择车型时我们参考以下几个要求：可靠，巩固，耐用，使用本钱较低，油耗处于国内中等水平，为当前主流技术水平，车型新颖等等。
所以，悬架的设计宜选用成熟技术，零部件，彻底的贯彻“三化〞原那么，较为合理的本钱控制。
选择参考车型为日产NV200。
悬架是现代汽车的重要组成局部之一。
因而悬架设计成功与否，极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性，对整车性能有着重要的影响。
在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受，而这种感官感受都是由汽车悬架传递给驾驶者的，人们对汽车悬架的设计也是越来越重视。
因此，对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。
与此关系密切的悬架系统也被不断改良，主动半主动悬架等具有反应的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。
无论定位高端市场，还是普通家庭的经济型轿车，没有哪个厂家敢无视悬架系统与其在整车中的作用。
这一切，都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。
悬架系统的优劣，乘员在车上可以马上感受到。
现在悬架的设计也是国内汽车厂商一个重要提升的方向。
以前对汽车的要求相对较低，国人更注重外观和汽车配置方面的要求，因此对汽车悬架的概念与要求并没有很高的要求。
随着现在人们对汽车操纵稳定性﹑平顺性越来越重视，人们不仅需要一辆好看配置高的车，更需要一辆好开乘坐舒适的车。
因此现在国内出现很多汽车厂商将新汽车的悬架设计与调校交给国外一些有实力汽车厂商，这也实实在在的提升了自身车型的市场竞争力，不过从另一方面也反映出国内悬架设计与调校所存在的问题，也使我们知道悬架设计的重要性，从而让我们对汽车悬架设计更加重视。
悬架从无到有，是人们对汽车稳定性﹑平顺性不断追求下诞生。
悬架从简单到复杂，是人们对更高的汽车稳定性﹑平顺性和操纵稳定性的不断追求。
所以对悬架设计的重视，就能使整车性能得以提升，从而提高车型的竞争力，赢得更好的表现。
而悬架设计涉与到部件与整体的关系。
汽车总体设计—第七章
第7章车架设计教学提示：车架是汽车的骨架，是汽车上重要的受力部件。
本章主要介绍车架的种类与结构，重点讲述车架强度计算方法。
教学要求：了解不同车架的结构形式，掌握车架的强度计算方法。
7.1 概述车架是汽车的装配基体和承载基体，其功用是支承连接汽车的各总成零部件，车架还承受来自车内外的各种载荷。
车架主要为货车、中型以下的客车、中高级以上轿车所采用。
车架是汽车设计的重要部分，它的好坏直接关系到车的一切性能(操控、性能、安全、舒适等等)。
评价车架设计的好坏，首先应该清楚车辆在行驶时车架所要承受的各种力。
汽车的使用条件复杂，其受力情况也十分复杂，随着汽车行驶条件的变化，车架上的载荷变化很大。
车架承受的载荷大致可以分为以下几种：1) 垂直弯曲载荷车架所承受的悬架弹簧以上部分的垂直载荷包括：车架重量、车身重量、安装在车架上的各总成与各附属件的重量以及有效载荷(乘客或货物的总重量)的总和。
因此，要求车架底部的纵梁和横梁具有足够的刚度。
2) 对称的垂直动载荷当汽车在平坦的道路上以较高车速行驶时，会产生对称的垂直动载荷。
其大小与作用在车架上的静载荷及其分布有关，还取决于静载荷作用处的垂直振动加速度大小，路面的反作用力使车架承受对称垂直动载荷，使车架产生弯曲变形。
3) 非水平扭动载荷当前后对角车轮在不平的道路上滚动，车架的梁柱便要承受纵向扭曲应力。
4) 横向弯曲载荷汽车在转弯时，由于惯性作用，使车身产生向外甩的倾向力(即离心力)，而轮胎与路面形成的附着力会形成反作用力，使车架横向扭曲。
这个力在高速行驶时尤为明显。
5) 水平菱形扭动载荷车辆在行驶时，因为路面和行驶情况的不同(路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等)而承受不同的阻力和牵引力，这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形。
6) 其他载荷汽车加速或制动时，惯性力会引起车架前后部载荷的重新分配。
安装在车架上的各总成(如发动机、转向摇臂及减振器等)工作时产生的力，由于载荷作用线不通过纵梁截面的弯曲中心(如油箱、备胎和悬架等)而使纵梁产生附加的局部转矩。
车架分类及设计
车架1 车架分类（根据纵梁的特点）1.1梯形式车架特点有两根纵梁和若干根横梁组成，抗弯强度较大，零件安装紧固，方便（货车及中，轻，微型客车常用）。
1.2 周边式车架特点车架中部加宽，不设横梁，降低地板高度，增加客室空间，架构简单，质量小而且易于制造，（大型轿车常用）。
1.3 脊梁式车架特点扭转刚度很大。
（货车和轿车）1.4 衍架式车架特点刚度大，质量小，不易于制造（赛车常用）。
2 主车架的设计2.1 这车架承载状况静载荷是汽车在静止状态下，悬架弹簧以上的载荷。
对称垂直动载荷是汽车在平坦道路上高速行驶时产生的，其大小与垂直振动加速度有关，还与车架上静载荷的大小和分布有关，这种载荷式车架产生弯曲变形。
当汽车在凹凸不平的道路上行驶时，汽车前后轮也不再一个平面，斜对称动载荷使车架连同车身一起歪斜，其大小程度取决于大陆的不平度和车架，悬架的刚度大小，这种载荷使车架产生扭曲变形。
还有其他的载荷，汽车制动或加速时使载荷移动，转弯时会产生侧向惯性力，使安装在车架上不同位置的零部件产生局部的扭曲力。
2.2 主车架设计不同类型的车载荷分布不同，下面就混凝土搅拌运输车承载状况及罐体设计特点，设计主车架形式如图一所示。
该车架设计特点：车架前端到驾驶室后围做成刚性较强的结构形式，以保证悬架和转向器的操纵的稳定性；考虑后悬架附近受弯曲，扭曲作用最大，纵梁内衬梁内设计加强L 板，后桥处设计背靠横梁连接，以保证车架后部足够的刚性和强度；车架后悬架支撑处之前到驾驶室后端面车架横梁在足够强度下尽量减少，以保证该部位具有一定限度的桡曲性。
图一2.3 副车架设计混凝土搅拌运输车副车架与主车架的连接一般采用刚性连接。
副车架在设计中应考虑自身结构、刚性分布等，要尽量符合主车架在承载状况下的变形规律，使副车架顺应主车架的扭曲，达到主、副车架的刚性尽量匹配合理(如图2)。
3 车架强度校核在实际使用状况下车架受力比较复杂，在车架初始设计时，一般对车架强度校核简化为对车架纵梁进行弯曲强度校核。
(整理)车架设计
▲车架的功用及要求一、车架的功用车架是汽车各总成的安装基体，它将发动机、底盘和车身等总成连成一个整体，即将各总成组成为一辆完整的汽车。
同时，车架还承受汽车各总成的质量和有效载荷，并承受汽车行驶时所产生的各种力和力矩，即车架要承受各种静载荷和动载荷。
二、对车架的要求为了使车架完成上述功能，通常对车架有如下的要求：①有足够的强度。
保证在各种复杂受力的情况下车架不受破坏。
要求有足够的疲劳强度，保证在汽车大修里程内，车架不致有严重的疲劳损伤。
②有足够的弯曲刚度。
保证汽车在各种复杂受力的使用条件下，固定在车架上的各总成不致因为车架的变形而早期损坏或失去正常的工作能力。
载货汽车车架的最大弯曲挠度应小于10mm。
③有适当的扭转刚度。
当汽车行驶于不平路面时，为了保证汽车对路面不平的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力，要求车架具有合适的扭转刚度。
通常要求车架两端的扭转刚度大些，而中间部分的扭转刚度适当小些。
④尽量减轻质量。
由于车架较重，对于钢板的消耗量相当大。
因此，车架应按等强度的原则进行设计，以减轻汽车的自重和降低材料消耗量。
在保证强度的条件下，尽量减轻车架的质量。
通常，要求车架的质量应小于整车整备质量的10%。
▲轿车车身设计概述轿车车身是轿车整车的重要组成部分，主要包括车身本体、外装件、内饰及内装件、附件及附属设备等。
由于它是轿车上载人的容器，因此,要求轿车车身应具有良好的舒适性和安全性能。
此外，轿车车身又是包容整车的壳体，能够最直观地反映轿车外观现象的特点，从而决定了现代轿车车身设计非常注重外观造型以符合人们对轿车外形的审美要求，开创好的轿车市场。
而汽车人体工程学、汽车空气动力学、汽车造型及审美艺术、汽车车身新材料研究及开发、汽车车身结构强度分析、汽车车身设计方法及技术等方面的研究和应用，正是设计出具有良好性能的轿车车身的必要基础。
一、轿车分类及车身特点一般地，轿车可按标准，整车结构型式，车身型式及使用性能，车身外形等方面来分类。
汽车设计 第七章 车架设计_OK
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《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.3 车架的设计和计算
• 1. 弯曲强度计算的基本假设
(1) 以梯形车架为例，因为车架结构是左右对称的，左、右纵梁的受力 相差不大，故认为纵梁是支撑在汽车前后轴上的简支梁。 (2) 空车时的簧上质量(包括车架质量在内)均匀分布在左右二纵梁的全 长上，其值可根据汽车底盘结构的统计数据大致估计。对于轻型和中 型载货汽车来说，簧上质量约为空车质量的2/3；汽车的有效载荷均 匀分布在车厢全长上。 (3) 所有的作用力均通过纵梁截面的弯曲中心。实际上，纵梁的某些部 位会由于安装外伸部件(如油箱、蓄电池等)而产生局部扭转，在设计 时通常在此安装一根横梁，使得这种对纵梁的扭转变为对横梁的弯矩， 故这种假定不会造成明显的计算误差。
• 7.2.3 车架的设计和计算
• 4. 弯曲应力计算
纵梁断面的最大弯曲应力为 Mdmax
W
按上式求得的弯曲应力不应大于材料的许用应力 。 许
用应力可以用下式进行计算：
• 5. 车架的刚度校核
s
n
(1) 车架纵梁抗弯刚度校核
对于简支梁来说，其跨距中间受集中载荷作用时，梁的
挠度最大值为
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汽车或平头货车此值要求更高，甚至超过50。
(2) 车架的扭转刚度
车架的扭转刚度通常是指汽车前后桥之间的车架的扭 转刚度。由于车架纵梁不是等截面，且横梁也不是等距离
布置，因而车架的扭转刚度沿纵梁长度上并非常数。
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在该区段内，根据弯矩差法，纵梁某一断面的弯矩为
M x
F1x
ms g 4L
a
x2
me g 4c
车体结构设计 汽车设计
3、承载车身骨架的截面
承载式轿车车身骨架截面示例。为了提高扭转刚度，全部采用 闭口截面。而大客车车身的主要构件，则通常采用异型钢管。
4、接头的连接方式
1、从提高扭转刚度来看，纵梁与横梁应以翼缘相连，但一般翼缘的弯曲应力和 约束扭转正应力都最大。因此，必须认真设计接头的形状和连接强度。可用角板 等各种连接方式，以扩大连接的面积，减小应力集中。 2、还需指出，过分地加强接头，也可能由于接头刚度太大而使接头边缘的被加 强梁上产生应力集中，或者由于接头约束程度过大致使约束扭转正应力加大而损 坏。因此，接头的铆钉数量和布置、焊缝长短和布置都应恰当。 3、此外，理论上，各杆截面的弯曲中心的轨迹最好相交于一点，以免产生附加 载荷。
二、设计精度和制造精度
设计覆盖件时，其轮廓尺寸是在主图板上精确确定的。零件图标注尺寸时要准确 反映主图板上的图形，其偏差应控制在0．25mm之内。
保证装配质量，减少装焊误差
1)为了保证其尺寸和形状，除尽量采取整体结构、用尽可能少的零件装焊 而成外，若孔洞部位为双层结构，则至少要有一层为整体结构。 2)要合理地选择车身零件的装焊接头形式，同时在车身设计时尽量不采用 封闭式接头。
设计加强肋应注意如下几点： ①在平的或稍鼓起的零件上，加 强肋应沿着零件的对角线布置。 最好不用交叉肋。如果采用交叉 肋，则应避免交叉处因应力集中 而丧失刚性，为此，在交叉处用 半径大于2倍肋宽度的圆弧来过渡。 ②为减轻弯曲零件的回弹，可以 在弯曲部位局部压出三角肋；对 弯曲半径很大的零件应垂直于零 件的弯曲轴线方向布置条形肋。 ③加强肋的轴线宜直，否则在运 动时会引起扭转。 ④加强肋应沿支撑之间的最短距 离布置。 ⑤肋的刚性主要取决于它的深度， 但为防止破裂，深度不宜过大， 原则上应满足板料拉延成型所允
第七章 特种结构汽车的结构与设计
。
国际标准化组织(ISO)多次修订了集 装箱标准，现行的国际标准为第一 系列共十三种标准规格的集装箱。
第一系列共十三种标准规格的集装箱
图 钢制集装箱箱体组成部件图 1—箱底部件；2—前端壁部件； 3—后端框架部件；4—侧壁部件； 5—箱顶部件；6—箱门部件
1、箱体结构特点和设计要求 ① 集装箱的外形是箱形六面体，其外廓尺寸必须符合我国集装箱的国家标准(GB) 或国际标准(ISO)。 ② 六面体形状的集装箱可分为固定式和折叠式两种。折叠式集装箱的箱顶、侧壁 和端壁能方便地折叠或拆卸，使用时可以重新组合。其优点是在空回和保管时能缩小 积。提高运输效率。但是由于各主要部件是用铰链联接的，其强度将会受到影响。 ③ 按集装箱的侧桂或端壁柱是否外露，可分为内柱式和外柱式两种。内柱式集装 箱的优点是：集装箱的侧柱和端壁柱位于侧壁和端壁之内，外表平整，空气动力阻力 减小，印刷标志也较方便，外壁板与内壁板之间的空隙还有隔热、隔潮的作用。外柱 式集装箱的侧柱和端壁柱在侧壁和端壁之外，外柱有保护外壁板的作用，有时还可省 去内壁板。
图 集装箱角件定位图
⑥ 集装箱箱底由下侧梁和底横梁焊接成箱底架，上面铺设底板，组装时要用填料 粘缝密封，确保水密性。箱底与前端框架及后端框架相连接，并且直接承受载 荷，箱底下面可以直接设置叉槽，以便用叉车进行装卸。
箱内货物紧固件
由于货物在集装箱内往往不能充满空间，在运输途中车船的摇摆、震动和 冲击，会使货物产生移动，造成损坏。因此，货物装入集装箱后应能很好地紧 固。 常用的紧固件有如下几种： （1）固货栓 为带孔的钢条，用于固定货物时栓绳子或带子。要求沿集装箱 长度方向在侧壁板或内蒙皮上近于均匀布置，上下对应，左右对称。设置数量 根据集装箱内部尺寸和固货要求而定。每组间隔不大于1.5m。对于不能堆码、 怕压的货物，也可在固货栓上铺设塑料板，把货物分层推装，加以保护。 （2）有棘轮的尼龙带 尼龙带两端设有勾头，可勾住索环，借助棘轮绑紧货 物。索环置于集装箱内的箱底上。 （3）软垫 实际上是一种空气囊。当箱内货物未装满而留有空间时，把软垫 放入空位，软垫充气而膨胀，就挤紧货物，软垫放气后即可卸货。 （4）带棘轮的钢丝绳 钢丝绳两端有挂钩，使用时将绳一端挂在需要紧固的 货物上，另一端挂在集装箱底的索环上，然后操作棘轮把钢丝绳张紧。
《汽车设计》课后题及答案解析
《汽车设计》课后题及答案解析WORD 格式整理版第一章汽车总体设计1．汽车的主要参数分几类？各类又含有哪些参数？各质量参数是如何定义的？答：汽车的主要参数有尺寸参数、质量参数和性能参数。
尺寸参数包括外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车箱尺寸。
质量参数包括整车整备质量 m、载质量、质量参数、汽车总质量和轴荷分配。
性能参数包括动力性参数、燃油经济性参数、最小转弯直径、通过性几何参数、稳定操作性参数、舒适性。
参数的确定：①整车整备质量 m：车上带有全部装备(包括备胎等)，加满燃料、水，但没有装货和载人的整车质量。
②汽车的载客量：乘用车的载客量包括驾驶员在内不超过 9 座。
③汽车的载质量：在硬质良好路面上行驶时，允许的额定载质量。
④质量系数：载质量与整车整备质量之比，⑤汽车总质量：装备齐全，且按规定满客、满载时的质量。
⑥轴荷分配：汽车在空载或者满载静止时，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可用占空载或者满载总质量的百分比表示。
2.发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘用车上得到广泛采用，其原因究竟是什么？而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛采用，其原因又是什么？答：前置前驱优点：前桥轴荷大，有明显不足转向性能，越过障碍能力高，乘坐舒适性高，提高机动性，散热好，足够大行李箱空间，供暖效率高，控制机构简单，整车 m 小，低创造难度后置后驱优点：隔离发动机气味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机方便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，大行李箱或者低地板高度，传动轴长度短。
3．何为轮胎的负荷系数，其确定原则是什么？答：汽车轮胎所承受的最大静负荷值与轮胎额定负荷值之比称为轮胎负荷系数。
确定原则：对乘用车，可控制在 0.85-1.00 这个范围的上下限；对商用车，为了充分利用轮胎的负荷能力，轮胎负荷系数可控制在接近上限处。
前轮的轮胎负荷系数普通应低于后轮的负荷系数。
4.在绘总布置图时，首先要确定画图的基准线，问为什么要有五条基准线缺一不可？各基准线是如何确定的？如果设计时没有统一的基准线，结果会怎样？答：在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认各总成的外形尺寸、结构、布置形式、连接方式、各总成之间的相互关系、控制机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管路线的布置与固定、装调的方便性等。
第七章 车架与车桥
学生活动内容
时间
对比找出两者的异 5 分 同点
看视频结合示意 图，认识主销后倾， 15 分 并思考为何要外倾
认识前束
10 分
回答问题
10 分
主销、前梁之间有一定的相对位置关系，称为转向轮定位。
二、主要参数
▪ 主销后倾 ▪ 主销内倾
▪ 车轮外倾 ▪ 前轮前束
三、功用
1、主销后倾
1) 定义：主销上部向后倾斜一个角度（γ）。 2) 作用：保持汽车直线行驶稳定，使偏转的车轮自动回正。 3) 原理 ：一般γ<3°，γ太大会导致转向沉重。 4) 形成：由钢板弹簧、车桥、车架装配时保证。 ▪ ※一般不可调。
学生活动内容
时间
回答问题
5 分钟
了解车架的作用及 10 分 要求
15 分
掌握行驶系的 主要组成部分，并 了解各部分的公用 （看示意图）
15 分
行驶系的受力 分析
了解不同类型 20 分 的行驶系（看视频）
教与学互动设计
四、维修
教师活动内容
1、变形的检修 2、裂纹的焊修 3、补块的使用 4、腹板的使用 5、车架的重铆
教学点
学 能力 对知识的分类、整理与理解能力
目 培养点
标
德育 工作过程中培养学生 5S 理念，同时遵守职业道德养成吃苦耐劳的精神
渗透点
教学 重点 难点
重点 转向车轮定位的内容、作用 难点 转向车轮定位的作用原理
学法引导
举例、分组讨论、问答与练习
教学内容 更新、 无删节
补充、删节
参考资料
《汽车底盘构造与维修》周林福 主编 《汽车底盘常见维修项目实训教材》朱军 主编
学法引导
举例、分组讨论、问答与练习
汽车底盘车架结构设计分析
汽车底盘车架结构设计分析摘要：随着汽车技术的进步，人们对汽车乘坐舒适性的要求也越来越高。
汽车车架作为汽车的底盘重要承载件，与车身、悬架系统及发动机悬置相连，在提升汽车乘坐舒适性、底盘刚、强度和操控性的同时，也提高了装配便利性及设计通用性。
本文从汽车车架功能、结构类型特点出发，讨论车架主要尺寸的设计原则研究，以及车架三维模型主要依据，为同类型设计提供参考。
关键词：汽车；底盘；副车架；设计前言：车架——汽车各部件的安装基体，将汽车的各总成组合在一起成为一辆完整的汽车，即汽车发动机、底盘和车身等总成。
作为汽车行驶系统主要组成部分的汽车车架，它在行驶系统中的主要功用是：1）传递并承受着路面作用于车轮上的各种反力及各种反力所形成的力矩；2）尽可能地缓和不平路面对车身所造成的冲击和振动，以保证汽车行驶的平顺性。
汽车车架，整个汽车的基体，俗称“大梁”。
它除了要具有上述的功用外，在它的上面还要装汽车绝大多数部件和总成，支撑着簧上所有有关零件的重量，如发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等，并承受着传给它的各种力和力矩。
所以汽车车架的设计应具有足够的强度和合适的刚度。
同时，还应尽量降低汽车的重心、获得较大的前轮转向角，保证汽车行驶时的稳定性和转向的灵活性，即保证汽车能有足够的弯曲强度和扭转刚度。
汽车车架在设计时之所以应具有足够的强度、弯曲刚度、扭转刚度及尽量减轻重量, 汽车拥有足够的强度可以保证：在各种复杂受力情况下车架不会被损坏；可以有足够的抗疲劳强度，保证汽车在大修的里程里，车架不至于严重的疲劳损坏。
拥有足够的弯曲刚度可以保证汽车在各种复杂受力的使用条件下，固定在车架上的各种总成不至于因为车架的受损而遭到损坏或失去正常的工作能力。
商用货车车架的最大弯曲挠度应小于10mm。
适当的扭转刚度可以让汽车行驶于不平路面时，保证汽车对路面不平度的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力，所以要求车架具有合适的扭转刚度。
车架设计课程设计
车架设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解车架的基本结构及其在汽车中的作用；2. 掌握车架设计的基本原理，包括材料选择、力学分析和安全性能要求；3. 了解车架设计的发展趋势和现代设计方法。
技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行车架三维建模的能力；2. 培养学生运用力学分析软件对车架进行强度、刚度分析的能力；3. 提高学生团队协作能力和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对汽车工程技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生关注交通安全，认识到车架设计在汽车安全中的重要性；3. 培养学生具备良好的职业道德，注重环保和可持续发展。
课程性质：本课程为高二年级汽车工程兴趣小组的选修课程，结合实际工程案例，以项目式教学为主。
学生特点：学生对汽车有一定了解，具备基本的物理知识，对动手实践有浓厚兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力，培养学生解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 车架基本概念与结构- 车架的定义、分类及作用- 车架主要组成部分及相互关系2. 车架设计原理- 材料选择与应用：介绍车架常用材料及其性能- 力学分析：强度、刚度、稳定性分析的基本方法- 安全性能要求：碰撞安全、疲劳寿命等方面的考虑3. 车架设计方法- 传统设计方法：经验法、试算法等- 现代设计方法：CAD/CAE技术、优化设计、有限元分析等4. 车架设计实践- CAD软件应用：学习使用CAD软件进行车架三维建模- 力学分析软件应用：使用力学分析软件进行车架强度、刚度分析- 案例分析：分析实际车架设计案例，了解设计过程中的问题和解决方案5. 车架设计发展趋势与挑战- 新材料、新工艺在车架设计中的应用- 车架轻量化、环保、安全性能提升等挑战教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
教学大纲明确教学内容的安排和进度，与课本章节相对应，以便学生能够系统地掌握车架设计的相关知识。
《汽车构造课件》车架车桥车轮与轮胎
项目十四 车桥 任务一 车桥类型
1、车桥的功用
车桥位于悬架与车轮之间，其两端安装 车轮，通过悬架与车架（或车身）相连，其 功用是传递车架（或车身）与车轮之间各种 载荷的作用。
2、车桥的分类
(1)按结构的不同：整体式a 和断开式b
(2)按功能的不同：转向桥、转向驱动桥、驱动桥 和支持桥。 下面只介绍转向桥和转向驱动桥。
耳与拳部之间有调整垫片。 左上耳装有转向节臂，下耳装有
转向梯形臂。 轮毂通过两个圆锥滚子轴承支承
在转向节轴上。
转向桥
3. 主销
圆柱形 圆锥形 阶梯形
转向桥
转向桥
4. 轮毂
轮毂通过两个圆锥滚 子轴承支承在转向节 轴径上。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 轴承预紧度可通过调 整螺母进行调整。
任务三 转向驱动桥
1. 转向驱动桥的基本组成
二、轮胎的结构
1. 有内胎轮胎
1－外胎 2－内胎 3－垫带
19.3 轮轮胎胎
2. 无内胎轮胎 无内胎轮胎俗称真空胎。
1－橡胶密封层 2－自粘层 3－槽纹 4－轮辋 5－气门嘴
19.3 轮轮胎胎
3. 外胎的结构
1) 基本结构
胎面：胎冠、胎肩、胎侧 帘布层：外胎的骨架 缓冲层：连接胎面和帘布层 胎圈：使外胎牢固地安装在 轮辋上
19.3 轮轮胎胎
19.3 轮轮胎胎
2) 子午线胎和斜交胎
子午线胎B：帘布层帘线排列方向与轮胎横断面一致 斜交胎A：帘布层的帘线按一定角度交叉排列，帘线
与轮胎横断面的交角通常为50°
三、常见轮胎品牌和轮胎规格的表示方法 1. 常见轮胎品牌 Bridgestone石桥（普利斯通）（日） Dunlop 邓禄普（英） Firestone 凡世通（日） Goodyear 固特异（美） Hankook 韩泰（韩） Kumho 锦湖（韩） Michelin 米其林（法） Pirelli 倍耐力（意）
车架设计理论
车架设计理论一、整车对车架的要求二、车架的受力情况分析三、车架的结构分析1.车架的基本结构形式2.车架宽度的确定3.纵梁的形式、主参数的选择4.车架的横梁及结构形式5.车架的连接方式及特点6.载货车辆采用铆接车架的优点四、车架的计算1.简单强度计算分析2.简单刚度计算分析3.CAE综合分析五、附一、整车对车架的要求车架是整车各总成的安装基体，对它有以下要求：1.有足够的强度。
要求受复杂的各种载荷而不破坏。
要有足够的疲劳强度，在大修里程内不发生疲劳破坏.2.要有足够的弯曲刚度.保证整车在复杂的受力条件下，固定在车架上的各总成不会因车架的变形而早期损坏或失去正常工作能力。
3.要有足够的扭转刚度。
当汽车行使在不平的路面上时，为了保证汽车对路面不平度的适应性,提高汽车的平顺性和通过能力,要求车架具有合适的扭转刚度。
对载货汽车，具体要求如下:3。
1车架前端到驾驶室后围这一段车架的扭转刚度较高，因为这一段装有前悬架和方向机,如刚度弱而使车架产生扭转变形，势必会影响转向几何特性而导致操纵稳定性变坏。
对独立悬架的车型这一点很重要.3.2包括后悬架在内的车架后部一段的扭转刚度也应较高，防止由于车架产生变形而影响轴转向，侧倾稳定性等。
3.3驾驶室后围到驾驶室前吊耳以前部分车架的刚度应低一些，前后的刚度较高，而大部分的变形都集中在车架中部，还可防止因应力集中而造成局部损坏现象.4.尽量减轻质量，按等强度要求设计。
二、车架的受力情况分析1.垂直静载荷:车身、车架的自重、装在车架上个总成的载重和有效载荷（乘员和货物)，该载荷使车架产生弯曲变形。
2.对称垂直动载荷：车辆在水平道路上高速行使时产生,其值取决于垂直静载荷和加速度，使车架产生弯曲变形。
3.斜对称动载荷在不平道路上行使时产生的.前后车轮不在同一平面上，车架和车身一起歪斜，使车架发生扭转变形.其大小与道路情况，车身、车架及车架的刚度有关。
4.其它载荷4.1汽车加速和减速时,轴荷重新分配引起垂直载荷.4.2汽车转弯时产生的侧向力。
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纵梁断面的最大弯曲应力为 Mdmax
W
按上式求得的弯曲应力不应大于材料的许用应力 。许
用应力可以用下式进行计算：
• 5. 车架的刚度校核
s
n
(1) 车架纵梁抗弯刚度校核
对于简支梁来说，其跨距中间受集中载荷作用时，梁
的挠度最大值为
ymax
Fl3 48EJx
14
瑞典语:Tack
6
《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.1 车架的结构形式
• 5. 碳纤维车架 碳纤维车架是一种特殊材料一体成形式车架。在结构
上，碳纤维车架没有既定的格局，几乎每辆车都根据自己 整体的情况特别设计车架。制造方法是用碳纤维浇铸成一 体化的底板、座舱和发动机舱结构，再装上机械零件和车 身覆盖件。碳纤维车架的刚度极高，重量比其他任何车架 都要轻，重心也可以降得很低。但是制造成本太高，目前 只用于不计成本的赛车和极少数量产车上。
10
《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.3 车架的设计和计算
(1) 驾驶室长度段纵梁的弯矩计算。 在该区段内，根据弯矩差法，有
MxF1xm 4algax2
(2) 驾驶室后端(车厢前端)到后轴段纵梁的弯矩计算 在该区段内，根据弯矩差法，纵梁某一断面的弯矩为
M x F 1 x m 4 s L g a x 2 m 4 e c g C 1 1 x 2
纵梁某一断面上的剪力为该断面之前所有力的和
Q x F 1 m 2 s L g x a m 2 e c g C 1 1 x
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《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.3 车架的设计和计算
由上可知，纵梁的最大弯矩一定发生在该段纵梁内。 求 M x 对x 的导数并令其为0,可得
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
•管(也有的车辆使用铝合金管)组合焊接而成，
兼有车架和车身的作用。它刚度大，质量轻，但制造工艺 性差。桁架式车架又称钢管式车架，这种车架也属于承载 式车架。
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《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.2 车架的结构设计形式
纵梁是车架的主要承载部件，商用车的车架纵梁沿全 长应尽量平直且截面不变或少变。载货汽车的车架纵梁截
面形状多为槽形，也有Z字形、工字形。
横梁将左右纵梁连接在一起，构成一个完整的车架， 并保证车架有足够的扭转刚度；横梁还起着支承某些总成 的作用。
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《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.3 车架的设计和计算
• 3. 纵梁截面特性计算
槽型梁截面系数为
W th h6b
6
工字梁截面系数为
W6ht1h6bt
管状梁截面系数为
W
πD3 32
1
d 4
D
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《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.3 车架的设计和计算
• 4. 弯曲应力计算
(3) 所有的作用力均通过纵梁截面的弯曲中心。实际上，纵梁的某 些部位会由于安装外伸部件(如油箱、蓄电池等)而产生局部扭转，在 设计时通常在此安装一根横梁，使得这种对纵梁的扭转变为对横梁的 弯矩，故这种假定不会造成明显的计算误差。
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《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.3 车架的设计和计算
• 2. 纵梁的弯矩计算 要计算车架纵梁的
弯矩，先计算车架前支座 反作用力
F 14 g l m sL2 bm eC 2 C 2
在计算纵梁弯矩时，将纵梁分成两段区域，每一区段的 均布载荷可简化为作用于区段中点的集中力。纵梁各端面 上的弯矩计算采用弯矩差法，可使计算工作量大大减少。 弯矩差法认为：纵梁上某一端面上的弯矩为该断面之前所 有力对这点的转矩之和。
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《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
• 7.2.3 车架的设计和计算
• 1. 弯曲强度计算的基本假设
(1) 以梯形车架为例，因为车架结构是左右对称的，左、右纵梁的 受力相差不大，故认为纵梁是支撑在汽车前后轴上的简支梁。
(2) 空车时的簧上质量(包括车架质量在内)均匀分布在左右二纵梁 的全长上，其值可根据汽车底盘结构的统计数据大致估计。对于轻型 和中型载货汽车来说，簧上质量约为空车质量的2/3；汽车的有效载 荷均匀分布在车厢全长上。
x2C L F 1aC m sgL m eg(lC 1)
纵梁受到的最大剪C 力m sg则L 发m eg 生在汽车的后轴附近。当 xl时，剪应力最大
Q m axF 1m 2sL glam 2e C gC 1
由于汽车高速行驶时，汽车受到多种载荷的影响。故 应乘以一个系数。
Mdmax kdMmax Qdmax kdQmax