车辆工程毕业设计35低速载货汽车车架及悬架系统设计

第1章前言

车架和悬架系统是汽车设计的重要部分，因为它们的好坏直接关系到汽车各个方面（操控、性能、安全、舒适）性能。

现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架。汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的，如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内、外的各种载荷，所以在车辆总体设计中车架要有足够的强度和刚度，以使装在其上面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的变形最小，车架的刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。过去对车辆车架的设计与计算主要考虑静强度。当今，对车辆轻量化和降低成本的要求越来越高，于是对车架的结构形式设计有高的要求。首先要满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多边的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；车架布置的离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。[]1

悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。在进行设计时，要满足以下几点要求：

a．规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理。

b．保证整车良好的平顺性能。

c．工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。

d．尽量使用通用件，以便降低制造成本。

e．在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。

f．其它有关产品技术规范和标准。[]2

目前，农用运输车不能满足“三农”市场需求，突出表现为一般产品生产能力过剩，技术水平低，质量和维修服务水平差，价格较高，而市场急需的高质量经济型产品不能满足需求。结合生产实际，在农用运输车基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。

第2章总体方案论证

2.1 设计选型原则

2.1.1车架的设计方案

根据纵梁的结构特点，车架可分为以下几种方案：

a．周边式车架，用于中级以上的轿车；

b．X形车架，为一些轿车所采用；

c．梯形车架，梯形车架是由两根相互平行的纵梁和若干根横梁组成。其弯曲刚度较大，而当承受扭矩时，各部分同时产生弯曲和扭转。其优点是便于安装车身、车箱和布置其他总成，易于汽车的改装和变型，因此被广泛地用在载货汽车、越野汽车、特种车辆和用货车底盘改装的大客车上；

d．计量式车架；

e．综合式车架；

结合生产实际及设计要求，选用方案c。[]3

2.1.2 悬架的设计方案

a．前轮和后轮均采用非独立悬架；

b．前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；

c．前后轮均采用独立悬架；

非独立悬架的结构特点是，左右车轮用一根整体轴连接再经过悬架与车架（或车身）连接；独立悬架的结构特点是左右车轮通过各自的悬架与车架（车身）连接。

结合生产实际及设计要求，选用方案a。

由于是载货汽车，前后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧，当采用纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置作用。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。[]3

2.1.3整体设计方案

综合上述两方案确定了整体设计方案：梯形车架和前后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧非独立悬架。

2．2 设计内容

a ．参与总体设计；

b ．车架、悬架结构型式分析和主要参数的确定；

c ．车架、悬架结构设计。

第3章 主要尺寸参数的选定

3.1 外廓尺寸

我国对低速载货汽车的限制尺寸是：总高不大于2.05米；总宽不大于2米；总

长不大于6米。

3.2 质量参数

3.2.1 装载质量G m

按要求取G m =1500kg

3.2.2 整备质量0

m 汽车的装载量与整备质量之比G m /0m 称为汽车的整备质量利用系数0m η。它表明

单位汽车整备质量所承受的汽车装载质量。参考国内外同类型同级别的汽车整备质

量利用系数和查《汽车设计》表2-10，所以：

kg m m G 18758.0/15008.0/0===

在轻型载货汽车之列,所以满足设计要求取0m kg 2000

=。[]3 3.2.3满载质量a m

kg m m m G a 35000=+=

3.2.4车架宽度

车架宽度是指左右纵梁腹板外侧面之间的宽度。在总体设计中，整车宽度确定

后，车架前后部分宽度就可以根据前轮最大转向角、轮距、钢板弹簧片宽、装在车

架内侧的发动机外廓宽度及悬置等尺寸确定。从提高整车的横向稳定性以及减小车

架纵梁外侧装置件的悬伸长度来看，车架尽量宽些，同时前后部分宽度应相等。以

便简化制造工艺和避免纵梁宽度变化处产生应力集中。由（汽车设计）表2－25取的

车架宽860mm 。

3.2.5轴距L

由总体设计取轴距2800mm。

第4章车架总成设计

4．1 车架的结构设计

车架是支撑、连接汽车备总成的零部件，并承受来自车内外的各种载荷的基础构件。传统的梯形车架由于其所起到的缓冲、隔振、降低噪声、延长车身使用寿命等特点及生产上的继承性、工艺性等原因仍广泛应用在大型挂车上。货车车架应具有足够的强度和适当的刚度。同时要求其质量尽可能小。此外，车架应布置得离地面近一些，以降低整车重心位置，有利于提高汽车行驶的稳定性。

图4-1 车架结构示意图

4.1.1 纵梁形式的确定

纵梁是车架的主要承载部件，在汽车行驶中受较大的弯曲应力。车架纵梁根据截面形状分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有强度高、工艺简单等特点，因此在载货汽车设计中选用槽形梁结构。另外为了满足低速载货汽车使用性能的要求，纵梁采用直线形结构。这样既可降低纵梁的高度，减轻整车自身重量，降低成本，亦可保证强度。材料选用16Mn低合金钢，16Mn低合金钢在强度,塑性,可焊性方面能较好地满足刚结构，是应用最广泛的低合金钢，综合机械性能良好,正火可提高塑性，韧性及冷压成型性能。