汽车设计 第七章 车架设计
汽车的设计 第七章 车架的设计
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
11
《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--车架设计(外文原文及译文)文库
汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计----车架设计车架设计车架设计车架设计车架是汽车最基本的台架，所有的悬架和转向连接部件都安装在车架上面。
如果汽车车架柔性过大，会使汽车既无法转向，也无法进行正常操纵。
而如果汽车车架结构刚性过大，又会引起不必要的震动传递给驾驶员和乘客的座舱室。
汽车车架和悬架的结构设计不仅决定了汽车噪声大小和震动的幅度强度，而且也将影响到汽车的质量和车辆的正常操纵。
汽车制造厂商们在他们生产的汽车上都使用了几种不同的车架结构。
其中，整个七十年代最常使用的是壳体和大梁的分体结构。
目前它仍然在大型货车、小吨位货车和卡车上应用着。
在汽车壳体和大梁的分体结构里，发动机、传动装置、传动齿轮和车壳都是通过绝缘装置固定在车身大梁上。
车架内部的绝缘装置是人造橡胶缓冲垫，能够阻止道路不平和发动机工作引起的噪音和震动传到驾驶员和乘客的座舱里。
第二种是汽车车架的单体结构。
这种设计到目前为止在现代汽车上是最常用。
单体车架按所需的强度来分，设计有轻型结构。
在这种汽车结构中大梁作为车架的一部分被直接焊接到壳体上。
底盘的重量增加了大梁的强度。
传动齿轮和传动装置经由大而软的人造橡胶绝缘垫安装在单体车架上。
绝缘垫减弱了噪声的传动和震动。
若绝缘垫太软，将会引起传动齿轮和传动装置位移。
这种位移称为柔量，它会影响到汽车的操纵性能和控制性能。
若绝缘垫太硬，则不能起到应有的隔绝噪音和减小震动的作用。
汽车制造厂商们精心地设计绝缘垫，把它们装置在汽车适当的地方，以降低噪声，缓冲震动的传送，使汽车便于驾驶，驾驶员和乘客乘坐舒适。
绝缘垫的性能随使用年限发生变化，当汽车变旧时原先的性能也随之改变。
第三种结构是把前两种结构的主要特点结合在一起。
它在汽车前舱使用了短车梁，在汽车后舱使用了单体车架。
单体部分刚性很大，而短的车梁增强了绝缘作用。
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的车架结构。
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。
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。
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。
车架设计
ZONGSHEN R&D -7
脊梁式车架 如图（ 所示车架，脊梁式车架完全省略了托抱发动机的构件。 如图（6）所示车架，脊梁式车架完全省略了托抱发动机的构件。 从转向立管到车架尾部由脊梁型的构件构成， 从转向立管到车架尾部由脊梁型的构件构成，基本上采用的是左右 结构的冲压薄钢板焊接成型，工艺简单， 结构的冲压薄钢板焊接成型，工艺简单，适合于大批量专业化生产 由负荷、振动引起的应力分布主要集中在脊梁部， 。由负荷、振动引起的应力分布主要集中在脊梁部，特别是当摩托 车在运动中受冲击负荷较大时， 车在运动中受冲击负荷较大时，车架的脊梁部分由于产生应力集中 而易断裂，应充分注意断面形状的设计。多用于中小排量摩托车。 而易断裂，应充分注意断面形状的设计。多用于中小排量摩托车。 ● 低跨式车架 如图（ 所示车架，低跨式车架在转向立管和车座之间， 如图（7）所示车架，低跨式车架在转向立管和车座之间，车架的 主梁向下弯曲形成一个适当的空间，油箱安排在车座下面， 主梁向下弯曲形成一个适当的空间，油箱安排在车座下面，用来实 现上下摩托车容易的目的。发动机吊装在车架下部， 现上下摩托车容易的目的。发动机吊装在车架下部，零件布置比较 紧凑，设计相对较困难。一般适用于中小排量的商用车。 紧凑，设计相对较困难。一般适用于中小排量的商用车。 ● 组合摇臂式车架 如图（ 所示车架， 如图（8）所示车架，组合摇臂式车架的发动机不是直接安装在车 架上，而是把发动机、后悬架和驱动装置组合成一个刚性整体， 架上，而是把发动机、后悬架和驱动装置组合成一个刚性整体，在 发动机一设置有铰接点与车架铰接形成一个组合摇臂。 发动机一设置有铰接点与车架铰接形成一个组合摇臂。由于这种形 式的车架没有单独的后摇架， 式的车架没有单独的后摇架，在行驶过程中发动机相对于车架随后 ZONGSHEN R&D -8 减震器的伸缩而摆动。 减震器的伸缩而摆动。
车架结构设计知识
车架宽度需考虑发动机及变速箱的拆装空间是否足够，为保证动力装配可设计 前宽后窄车架。 车架长度主要由整车参数确定。 纵梁截面考虑通用，主要从现有资源中选取。
四、 车架细节设计
4.1 横梁布置 1. 前后悬架处：悬架与车架连接的支点处，需要重点加强。由于整车的重量
全靠这几个支点支撑，因此连接这 几个支点位置的车架受力最大，此处需 要布置横梁。 2. 发动机处：一般发动机加变速箱长度在2m，而横梁布置间隔要求在1m左 右，为了解决内横梁的布置，一般在纵梁下方或上方增加一个弯梁。
➢ 纵梁截面
➢ 车架骨架模板
5.2 车架零件建模 1. 车架总成下插入骨架模型，再继续零件创建。 2. 纵梁建模 左外梁：外部参考选车架骨架左纵梁曲面（通过选择性粘贴），绘制腹 面、翼面上的孔草图，分割曲面，加厚实体。 左内梁：外部参考选择左外纵梁实体加厚前的最后一步曲面（通过选择 性粘贴），这样外纵梁上的孔可以直接体现出来，再将参考面偏移到内纵梁 面上，或者直接加厚曲面生成实体。
4.2 大梁钢选型 大梁是商用车主要的承载部件，其对钢板的强韧性以及疲劳性能要求高。
从成形方式来区分，商用车大梁主要有：冲压大梁、辊压大梁、以及焊接大梁。 冲压及辊压大梁以冷变形为主，对大梁钢板的成形性要求较高；焊接大梁以焊 接加工为主，对大梁钢板的焊接性要求较高。
宝钢大梁钢系列
4.3 车架设计注意事项 1.车架内梁、加强板等零件的端部形状和连接方式应注意，避免刚度突变。 倒角，避免应力集中 U型口
1. 整车参数输入：车架宽度、前/后悬、轴距以及车架重量。通过这些参 数可以确定车架外形，车架重量应始终贯穿在设计中，根据以往经验尽 量轻量化。
2. 车架总成模型设计：三维软件在现代产品设计中发挥了很大的作用，我 们也要充分利用好。车架设计随着整车设计的进行不断细化深入，相关 参数也会发生变化。因此应引入TOP-DOWN设计，提高车架设计效率。
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》课后题答案
第一章汽车总体设计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？答：汽车的主要参数分三类：尺寸参数，质量参数和汽车性能参数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1-4：简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意一些什么问题或如何布置才是合理的？答：在绘总布置图时，按如下顺序：①整车布置基准线零线的确定②确定车轮中心（前、后）至车架上表面——零线的最小布置距离③前轴落差的确定④发动机及传动系统的布置⑤车头、驾驶室的位置⑥悬架的位置⑦车架总成外型及横梁的布置⑧转向系的布置⑨制动系的布置⑩进、排气系统的布置⑪操纵系统的布置⑫车箱的布置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。
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
《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。
浅谈车架的结构设计
浅谈车架的结构设计图1 五菱荣光车架的总体布局参考了五菱之光车架车架的设计是一个受多方面因素影响的过程，基于车架对车身所起的重要作用，在进行车架设计时必须注意到结构的合理性，同时还应考虑到料厚、结构的复杂度以及成本，从而保证汽车的安全性和舒适性。
车架主要起支撑白车身、安装底盘件的作用，中门下导轨附属于车架总成。
车架必须具有足够的强度和刚度才能够满足车辆的各种工作状况。
出于对轻量化和低成本的考虑，车架必须结构简单，料厚合理。
车架起连接车身与底盘零件的作用，因此车架的结构很大程度上依据其相邻件的结构而定。
以上汽通用五菱汽车股份有限公司的五菱荣光汽车为例，该车型为承载式车身结构，车架总体布局参考五菱之光车架，断面结构参考东南菱利。
车架设计时，首先要确定纵梁的走势以及横梁布置位置和数量。
五菱荣光相对于五菱之光整体有所加长、加宽，就车架而言，随着轮距的加长加宽（见图1），纵梁也必须做相应调整。
纵梁是在保证和前后轮胎包络面一定安全距离的最宽位置。
和五菱之光比较，五菱荣光前车架单边加宽36mm，后车架单边加宽36.5mm。
同时，为减少焊接时间和提高车架整体结构强度，将五菱之光的三根纵梁在冲压工艺允许的情况下精简为两根。
除保证和前后轮胎包络线的最小距离10mm外，还应保证和中门下导轨的最小距离也不少于10mm，所以在控制大梁走势的时候还要考虑中门的开启轨迹。
由于五菱荣光的地板高度和五菱之光是相同的，这样五菱荣光的大梁上下表面位置可以完全参考五菱之光。
后大梁拔模角度设置为单边1.2°，将前后大梁连接而成五菱荣光车架纵梁。
五菱荣光的前车架横梁一结构参考五菱鸿途横梁结构，适当加宽并前后平移至大梁最前端。
前车架横梁二为外径42mm 的圆管，在绝对坐标中的位置和五菱之光一致。
前车架横梁三结构参考五菱之光，因为发动机相对地板下移15mm，该横梁可适当加强结构，保证与变速器上离合拉锁摆臂最小距离大于10mm即可。
位置为后地板和座椅框架焊接位置，相对五菱之光位置前移了50mm。
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。
车架结构设计-0
大学生方程式赛车车架结构设计1、方程式赛车车架结构综述1.1 方程式赛车车架的功用与要求1.1.1 车架的功用大学生方程式赛车车架作为赛车的承载基本是赛车的主要承载构件，其功用是支撑车身各主要总成的安装机体，同时承受这些总成的重力以及其传给车架的各种力和力矩，因此，车架应有足够的弯曲强度，以使装在其上的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身变形量较小:车架也应有足够的强度，以保证其具有足够的可靠性和寿命，车架主要零件在使用期内不应有严重变形或者开裂。
同时在保证强度、刚度的前提下车架的自身质量应尽可能小，以较少整车质量从被动安全性考虑车架应具有吸收撞击能力的特点，此外，车架设计时，还要考虑大学生方程式赛车技术规范中的要求。
1.1.2车架的要求(1) 车架应满足中国大学生方程式汽车大赛车规则（2016）的要求。
1) 方程式赛车车架应有足够的强度，保证赛车在比赛期间的转弯、制动等各种工况下赛车的零部件不会因受力过大而失效。
2) 保证赛车车架的刚度，包括扭转刚度和抗弯刚度，车架保证赛车正常使用。
另一方面，车架具有一定的柔度，即但车架弯曲扰度（扭转刚度）不宜过大，避免变形过大影响车架上总成的正常配合和各零部件的过早损坏。
3) 车架的整体质量应尽可能的小，有效的降低赛车的整备质量，同时结构简单，便于制造。
4) 赛车还需要适合从第5 百分位的女性到第95 百分位的男性车手驾驶。
5) 车架要有一定的韧性。
(2) 方程式赛车车架的结构设计要求1) 赛车的车架被主环和前环分成三部分。
2) 从侧视图来看，主环斜撑在主环侧倾的一边，在下端通过三角形结构回到主环底部，从而提高车架的稳定性。
前环斜撑延伸到脚部之前，保护脚部。
3) 车架的最前端是前隔板，设计为平面结构，能够吸能缓冲的结构，纵向安装在平而中部，一起保护脚部和腿部。
4) 赛车的侧面为防撞结构，减少侧面撞击时车手受到的伤害。
1.2 赛车车架的结构形式方程式赛车的车架不同于普通汽车，由于方程式赛车的高负荷和极限工况等工作环境使得方程式赛车的车架要求较高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《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
F1 g ms L 2b me C 2C2 4l
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。
F1 x Mx
2 ms g mg 2 a x e C 1 x 1 4L 4c
纵梁某一断面上的剪力为该断面之前所有力的和
Qx F1 ms g mg x a e C1 1 x 2L 2c
• 7.2.3 车架的设计和计算
• 4. 弯曲应力计算 M d max 纵梁断面的最大弯曲应力为 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：
s
n
• 5. 车架的刚度校核 (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 Fl 3
• 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。
7
《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。
• 3. 纵梁截面特性计算 槽型梁截面系数为
W th h 6b 6
工字梁截面系数为 h W t1h 6bt
6
管状梁截面系数为
πD3 W 32 d 4 1 D
13
《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
5
《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
• 4. 桁架式车架 车架由钢管(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。
6
《汽车设计》电子教案
7.2 车架的结构设计
ymax 48 EJ x
14
《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
根据使用要求和经验，当车架纵梁中间受到1000N集 中载荷作用时，总量的最大挠度不得超过0.085cm，即
1000l 3 ≤ 0.085 48 EJ x
Jx ≥12 l3
要求载货汽车纵梁的值通常在20-30之间，有些重型 载货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。
2
《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
• 1. 梯形车架 梯形车架由左右分开的两根纵梁和若干根横梁组成， 称作非承载式车架。 梯形车架的优点是具有很强的承载能力和抗扭刚度， 结构简单，开发容易，生产工艺的要求也较低，同时，便 于安装车身、车厢和布置其他总成，易于汽车的改装和变 型。其缺点是质量大。
《汽车设计》电子教案
第7章 车架设计
1
《汽车设计》电子教案
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。 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。
3
《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
• 2. 一体式车架 一体式车架的汽车，整个车身的外壳本身就属于车架 的一部分，。一体式车架的优点是适应高度机械化的流水 作业，可以大大降低生产成本；缺点是生产前的配套投资 极其庞大，不适合小批量生产。
4
《汽车设计》电子教案
15
8
《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。
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
M x F1 x ma g 2 a x 4l
(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
Qmax F1 ms g mg l a e C1 2L 2C
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。
M dmax kd M max Qdmax kd Qmax
12
《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
11
《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
x 2CLF 1 aCms g Lme g (l C1) Cms g Lme g
纵梁受到的最大剪力则发生在汽车的后轴附近。当 x l 时，剪应力最大
7.2 车架的结构设计
• 7.2.1 车架的结构形式
• 3. 脊梁式车架 脊梁式车架有一根位于汽车左右对称中心的大断面管 形梁(圆形或箱形断面)，其上固定有横向的托架或连接梁， 使车架呈鱼骨状扭动有很好的抵御作用。但车架的制造 工艺复杂，维修不便。