2023年轻型货车车架设计毕业设计.doc

轻型货车车架设计毕业设计 毕业设计(论文) 说明书 题目名称： 轻型货车车架设计 院系名称： 机电学院 班 级： 车辆 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2023年X月 本设计课题是关于轻型载货汽车的车架设计。所设计的车架结构形式是前后等宽的边梁式车架，其中纵梁和横梁的截面形状都采用槽型，纵梁与横梁通过焊接连接。本说明书涉及了现阶段载货汽车技术的开展趋势，以及国内外载货汽车车架的开展状况；说明书还详细说明了轻型载货汽车的方案论证：车架的设计要求、车架结构确实定、车架宽度确实定、车架纵梁形式确实定、车架横梁形式确实定、车架纵梁与横梁连接形式确实定、车架的受载分析以及车架的强度计算。在计算时把车架简化成为一个位于支座上的静定结构，然后，用材料力学的知识对本车架进行强度计算，并且在满足应力要求的条件下，确定车架纵梁的断面尺寸。 关键词：轻型货车、车架、设计 Abstract This design issue is about the frame of light-sized truck. The frame structure designed is the side frame with the beam width, in which the shape of longitudinal and cross-section beams are slot, rails and beams are connected by welding .This paper involves in lately the technology development trend of truck as well as the domestic and foreign truck frame development; This paper also expose in detail the light -sized truck with scheme demonstration :the requirement of frame design、determination of frame structure、determination of frame width 、determination of stringer form 、determination of beams form、the connection form of beams 、analysis of load the frame suffers and the strength calculation .The frame will be simplified as a stable objective when calculating, and then calculate the strength with mechanics materials knowledge and determine the size of the frame rails with the precondition that it meets the requirement of stress. Key words: light-sized trucks, trailers, design 目录 I Abstract II 目录 3 1 绪论 1 1.1 概述 1 1.2 车架的开展 2 2 设计方案论证 4 2.1 参考车型及其参数 4 2.2 车架在实际环境下要面对的4种压力 4 2.3 车架设计的技术要求 5 2.4 车架结构确实定 6 3 车架的设计 10 3.1 车架结构形式的设计 10 3.2 车架的受载分析 14 3.3 弯曲强度计算时的根本假设 14 3.4 纵梁的弯矩和剪力的计算 15 4 车架的制造工艺 22 4.1 车架梁的制造工艺 22 4.2 焊接工艺 25 4.3 涂装工艺 26 5 结论 27 参考文献 28 致谢 29 附录 30 1 绪论 1.1 概述 汽车车架是整个汽车的基体，是将汽车的主要总成和部件连接成汽车整体的金属构架，对于这种金属构架式车架，生产厂家在生产设计时应考虑结构合理，生产工艺标准，要采取一切切实可行的措施消除工艺缺陷，保证它在各种复杂的受力情况下不至于被破坏。 车架作为汽车的承载基体，为货车、中型及以下的客车、中高级和高级轿车所采用，支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的有关机件，承受着传给它的各种力和力矩。为此，车架应有足够的弯曲刚度，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的变形最小；车架也应有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命，纵梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂。车架刚度缺乏会引起振动和噪声，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。 本说明书只是表达非承载式车身结构形式中单独的车架系统。承载式汽车，前、后悬架装置，发动机及变速器等传动系部件施加的作用力均由车架承受，所以，车架总成的刚性、强度及振动特性等几乎完全决定了车辆整体的强度、刚度和振动特性。设计时在确保车架总成性能的同时，还应对车架性能和匹配性进行认真的研究。车架结构很多都是用电弧焊焊接而成，容易产生焊接变形。在设计方面对精度有要求的部位不得出现集中焊接，或者从部件结构方面下工夫，尽量确保各个总成的精度。另外，与其他焊接方法相比照，采用电弧焊的话，后端部容易出现比拟大的缺口，出现应力集中现象。所以，应对接头位置和焊接端部进行处理。 车架受力状态极为复杂。汽车静止时，它在悬架系统的支撑下，承受着汽车各部件及载荷的重力，引起纵梁的弯曲和偏心扭转〔局部扭转〕。如汽车所处的路面不平，车架还将呈现整体扭转。汽车行驶时，载荷和汽车各部件的自身质量及其工作载荷〔如驱动力、制动力和转向力等〕将使车架各部件承受着不同方向、不同程度和随机变化的动载荷，车架的弯曲、偏心扭转和整体扭转将更严重，同时还会出现侧弯、菱形倾向，以及各种弯曲和扭转振动。同时，有些装置件还可能使车架产生较大的装置载荷。 随着计算机技术的开展，在产品开发阶段，对车架静应力、刚度、振动模态以至动应力和碰撞安全等已可进行有限元分析，对其轻量化、使用寿命，以及振动和噪声特性也可以做出初步判断，为缩短产品开发周期创造了有利条件。 1.2 车架的开展 早期汽车所使用的车架，大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的，也就是在两支平行的主梁上，以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体建构在车架之上，至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等钣件，那么是另外再包覆于车体之外，因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。这种设计的最大好处，在于轻量化与刚性得以同时兼顾，因此受到了不少跑车制造商的青睐，早期的法拉利与兰博基尼都是采用的这种设计。 由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁，加之笼状构造也无法腾出较大的空间，因此除了制造上比拟复杂、不利于大量生产之外，也不适合用在强调空间的四门房车上。随后单体结构的车架在车坛上成为主流，笼状的钢骨车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代，这种单体车架一般以“底盘〞称之。 关于单体车架，简单的说就是将引擎室、车厢以及行李厢三个空间合而为一，这样的好处除了便于大量生产，模组化的运用也是其中主要的考虑。通过采取模组化生产的共用策略，车厂可以将同一具车架分别使用在数种不同的车款上，这样也可节省不少研发经费。 除了有利于共用，车体车架也可以通过材料的不同来发挥轻量化的特性，例如本田NSX所使用的铝合金以及法拉利F50、Enzo所使用的碳纤维材料等。铝合金是80年代末期相当热门的一种工业材料，虽然重量比铁轻，但是强度却较差，因此如果要用铝合金制成单体车架，虽然在重量上比起铁制车架更占优势，但是强度却无法到达和铁制车架同样的水准。除非增加更多的铝合金材料，利用更多的用量来弥补强度上的缺乏。不过这样一来，重量必然会相对增加，而原本出于轻量化考量而采用铝合金材料的动机，当然也就失去了意义。也正因为这个原因，铝合金车架在车坛上并未成为主流，少数高性能跑车或是使用了强度更高的碳纤维，或是用碳纤维结合蜂巢状夹层铝合金的复合材料取代了铝合金。但是要用碳纤维制成单体车架，在制作上相当复杂且费时，本钱也相对更高，所以至今仍无法普及到一般市售车上，而仅有少数售价高昂的跑车使用。 尽管铝合金车架鲜有车厂使用，不过用钢铁车架搭配铝合金钣件的方式，近年来却受到不少车厂的重视，这样的结构不仅可以保存车架本身的强度，同时也可以通过钣件的铝合金化来取得轻量化效果，在研发本钱上自然也不像碳纤维制的单体车架那样昂贵。 欧美从90年代开始逐渐提高了撞击事故的安全防护标准，这也是凸现出车架刚性重要的另一原因。许多车厂为了在撞击事故发生时能够确保车内乘员的安全，惟有针对车架以及车体进行全面强化，这也使得除了车架以外的强度有所改善，包括钣件厚度的改变以及各种辅助梁的增设也成为各厂惯用的手法。不过在这样的情况下，伴随而来的是车重相对增加，这也正是欧美日许多市售车的重量比起10年前、20年前增加不少的主要原因。 关于刚性确实保，大多数车厂在新车的设计阶段，都是利用计算出车架的刚性需求，并以此作为设计依据。有些车厂在用完成设计雏形后，还会再由专业的试车人员进行实际测试。 中国第一汽车集团凌源汽车制造汽车车架U型槽合数控冲孔生产线竞标成功。汽车车架U型槽合数控冲孔生产线是我公司继两年前成功设计制造了合肥江淮汽车厂汽车纵梁数控平板冲孔生产线的根底上，在汽车纵梁数控冲孔方面的又一标志性成果，填补了国内设计制造汽车车架U型槽合数控冲孔生产线的空白。汽车车架U型槽合数控冲孔生产线的设计制造成功，在汽车制造行业具有划时代的意义，标志着中国在汽车车架数控冲孔加工的生产设备方面到达了国际先进水平，降低了汽车制造行业购置汽车车架数控冲孔生产线的巨大费用，积极推动了中国汽车制造业的飞速开展，为中国汽车制造业早日与国际接轨奠定了根底。 我国的车架企业根本拥有剪切、冲压、焊接、铆接、油漆、机加工六大工艺能力和完善的检测手段、研究设计中心，具有16吨至3000吨的冷冲压能力，具备了开发、设计、生产各种类型车架。 2 设计方案论证 2.1 参考车型及其参数 参考车型：欧铃ZB5040XXYBSC3S厢式运输车 详细参数：发动机型号：SD4W58-3U 发动机功率：58 kw 发动机排量：2156ML 发动机类型：柴油发动机 外形尺寸〔长×宽×高〕：5150×1695×2660 mm 货箱栏板内尺寸：2390×1585×1700 mm 总质量：3770 Kg 整备质量：1780 Kg 额定载质量：1665 Kg 接近角/离去角：21/16 前悬/后悬：1010/1440 mm 轴距：2700 mm 轴荷：1260/2510 N 最高车速：90 km/h 前轮距：1240 mm 后轮距：1360 mm 底盘型号：ZB5040XXYBSC3S