车架系统设计指南-奇瑞
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悬置系统设计指南编制:审核:批准:主题与适用范围1、主题本指南介绍了动力总成悬置系统开发的基本知识和基本过程,以及所涉及到的基本流程文件核技术文件。
2、适用范围本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车动力总成悬置系统的设计。
目录一、悬置系统中的基本概念 (4)1.1 悬置系统设计时的基本概念 (4)1.2动力总成振动激励简介 (6)二、悬置系统的作用 (8)2.1 悬置系统的设计意义及目标简介 (8)2.2 动力总成悬置系统对整车NVH性能的影响 (8)三、悬置系统的概念设计 (10)3.1 悬置系统的布置方式选择 (10)3.2 悬置点的数目及其位置选择 (11)3.3 悬置系统设计的频率参数 (13)四、悬置系统相关设计参数 (14)4.1动力总成参数 (14)4.2 制约条件 (15)五、悬置系统设计过程中的相关技术文件 (16)5.1 悬置系统VTS (16)5.2 悬置系统DFMEA (17)5.3 悬置系统DVP&R (17)5.4 其它技术及流程文件 (17)一、悬置系统中的基本概念1.1 悬置系统设计时的基本概念1:整车坐标系:原点在车身前方,正X方向从前到后,正Y方向指向右侧(从驾驶员到副驾驶),正Z方向朝上如图(1-1)。
(图1-1)整车坐标系2:发动机坐标系:原点在曲轴中心线与发动机和变速箱结合面的交点处;正X方向从变速箱到发动机,沿着曲轴中心线,正Y方向指向右侧如果沿着正X方向看,正Z方向朝下如图(1-2)。
(图1-2)发动机坐标系3:主惯性矩坐标系:原点在动力总成的质心位置,正X方向从变速箱到发动机,沿着最小主惯性矩轴线,正Y方向通常沿着最大主惯性矩轴线,正Z方向朝下并且沿着中等主惯性矩轴线如图(1-3)。
(图1-3)主惯性坐标系4:扭矩旋转轴坐标系:原点在动力总成的质心位置,正X方向从变速箱到发动机,沿着TRA方向,Y方向和Z方向可任意选择只要符合右手法则。
车架设计手册车架是汽车、机器人、航空器等各类交通工具中的重要组成部分。
正确的车架设计可以提高交通工具的稳定性、承重能力和安全性。
本手册将介绍车架设计的基本原理和注意事项。
车架设计的重要性车架是交通工具的骨架,其设计要求必须满足一定的强度、刚度和耐久性。
从强度学角度来说,车架必须能够承受各种力和载荷,同时保证结构的稳定性和安全性。
从使用寿命角度来说,车架必须能够经受住长期使用和环境的变化,而不出现损坏或疲劳裂纹等问题。
因此,车架设计的重要性不言而喻。
车架设计的基本原理车架设计的基本原理包括材料选择、受力分析、刚度计算、几何形状确定等方面。
下面将分别介绍每个方面的设计原则。
材料选择原则车架的材料选择要根据设计要求和客户需求来确定。
通常选择的材料要满足强度高、重量轻、价格合理等条件。
常用的材料有钢、铝、碳纤维等。
不同的材料具有不同的强度和弹性模量,其选用要根据实际情况进行调整。
受力分析原则车架需要承受各种载荷和力,因此设计时需要进行受力分析。
理论上,车架的受力分析应该采用有限元分析等数学模型进行计算。
但在实际设计中,可以采用近似方法,也可以通过经验公式等方法进行计算。
受力分析的结果应该用于判断车架的强度和刚度情况,以便对设计进行调整。
刚度计算原则车架的刚度是其稳定性的关键指标。
刚度的计算要根据车架的整体结构、材料、截面尺寸和安装方式等多个因素进行考虑。
通常情况下,车架的刚度可以通过直接拟合或计算得出。
同时,刚度的计算还要考虑其对车辆操控性和行驶舒适度的影响。
几何形状确定原则车架的几何形状对其强度、刚度和外观等方面的影响非常大。
常见的车架形状有方管式、圆管式、H型钢式等。
不同的形状具有不同的刚度和强度特点。
因此,在进行车架设计时,几何形状的选择要综合考虑材料的特性、受力分析结果和使用要求等因素,以确保车架的性能和稳定性。
车架设计的注意事项在进行车架设计时,还需注意以下事项:安全性车架的安全性是设计的首要考虑因素。
编号:QCX03.002奇瑞APQP 手册版本号:C/0页次:第1 页共51 页实施日期:2016.7.29奇瑞APQP 手册编制/日期:编制负责人:审核/日期:批准/日期:修订页编制/修订原因说明:①公司组织机构变更,更新各部门职责;②打破以往对供应商 APQP 输入、输出内容理解的局限性;对标合资并结合奇瑞实际进行了修订、梳理出适合奇瑞供应商APQP 管理的18 项质量活动;③从监控“节点通过率”转变为监控“完成率并识别风险”,落实“投产预警”持续管理;打破APQP 台阶式管理模式,强调供应商质量工作深入开展的连续性。
原章节号现章节号修订内容说明备注参与编制部门/人采购质量部/刘辉、崔雅心、何煌、许华芳、管仲丽、陈龙编制/修订部门/人采购质量部/刘顶成、岳峰、刘冬平参加评审C/0部门/人修订记录:版本号提出部门/人修订人审核人批准人实施日期备注A/0采购公司B/0质量保证部B/1质量保证部C/0采购质量部目录APQP 手册编制说明 (4)奇瑞与供应商APQP 监控职责 (5)供应商定点前的任务描述 (6)APQP 阶段评审 (7)APQP-18 项任务描述 (9)任务1:项目进度表/问题清单 (9)任务2:设计评审 (11)任务2:制造可行性 (13)任务3:工厂布置图&过程流程图 (14)任务4:DFMEA (15)任务5:检具/工装/设备审查 (17)任务6:试验大纲/DVP&R (20)任务7:PFMEA&防错 (22)任务8:控制计划 (24)任务9:样件质量控制 (26)任务10:设计外观质量 (28)任务11:过程验证 (31)任务12:早期生产遏制 (32)任务13:二级供应商 (34)任务14:PVS 成熟度确认 (35)任务15:2TP (37)任务16:PPAP (39)任务17:经验教训 (41)任务18:VDA6.3 质量体系要求 (43)附件一:项目采购质量管理手册 (45)1、采购质量项目节点状态报告 (45)2、质量唯一性清单 (45)3、风险逐层升级机制 (45)4、投产预警 (46)附件二:术语和定义 (48)APQP 手册编制说明此APQP 手册是奇瑞汽车供应商管理团队集体努力的结晶,致力于建立奇瑞汽车共同的APQP 过程。
车架设计1. 引言车架是汽车的重要组成部分之一,它起到了支撑和连接各个部件的作用。
车架的设计直接影响着汽车的性能和安全性。
本文将介绍车架设计的一些重要考虑因素和基本原则。
2. 车架类型车架的类型可以根据结构和材料的不同进行分类。
常见的车架类型包括钢制车架、铝合金车架和碳纤维车架。
每种车架类型都有自己的优缺点,设计师需要根据具体需求进行选择。
2.1 钢制车架钢制车架是最常见的车架类型之一,具有高强度和稳定性的优点。
钢制车架可以分为钢管车架和钢板车架两种类型。
钢管车架在重量方面相对较轻,适用于轿车等小型车辆。
钢板车架则更加结实,适用于越野车等重型车辆。
2.2 铝合金车架铝合金车架相较于钢制车架,在重量方面更轻,具有良好的抗腐蚀性能。
它们常用于高端轿车和赛车等领域,以提升性能和燃油效率。
2.3 碳纤维车架碳纤维车架是近年来兴起的车架类型,具有极高的强度和轻量化的特点。
虽然成本较高,但碳纤维车架在性能方面远超其他材料。
它们被广泛应用于赛车和高端汽车领域。
3. 车架设计考虑因素3.1 强度和刚性车架的强度和刚性是设计中最关键的考虑因素之一。
车架需要能够承受各种道路条件和外部压力,保证乘客安全。
设计师需要根据车辆类型和用途确定车架的最佳强度和刚性。
3.2 减震和舒适性车架设计还需要考虑减震和提供舒适的驾乘体验。
一辆良好设计的车架应该能够吸收道路震动,降低车内的振动和噪音。
合理的减震系统和车架结构可以有效提高汽车的乘坐舒适性。
3.3 车辆稳定性车架设计对车辆的稳定性影响很大。
优秀的车架设计应能提供出色的操控性能,使车辆在高速行驶和紧急情况下保持稳定。
车架的结构和悬挂系统需要合理配合,确保车辆在各种路况下的稳定性。
3.4 材料的选择车架的材料选择直接决定了其性能和重量。
钢铁在强度和刚性方面表现出色,但重量较重。
铝合金和碳纤维则更轻,但成本较高。
设计师需要根据车辆的需求和成本预算选择合适的材料。
4. 车架设计原则4.1 安全第一车架设计的首要原则是确保乘客的安全。
▲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。
【干货】侧围系统设计基础-奇瑞汽车— 正文 —
车身侧围是白车身中部乘坐室的主要组成部分,在车身整体弯曲刚性中起重要作用。
它由:A 柱、B柱、C柱、上边梁、门槛梁、后轮罩及外覆盖件构成。
(一).在汽车侧围车身构造中,有些重要零件的位置涉及到车辆的整体布置、安全及驾乘舒适性问题。
⑴.汽车侧围的倾斜度(即门槛梁和上边梁之间Y向的距离)在满足乘员所需空间要求及汽车外观的基础外,还应考虑乘员上下车的方便性。
汽车侧围的倾斜度(即门槛梁和上边梁之间Y向的距离)Y向的距离差值在100~150mm合适。
⑵.按《GB11566-1995汽车外部凸出物》标准,车身表面凸出零件的圆角半径不得小于
2.5mm。
(3).A柱按正面碰撞法规要求需承受偏置碰撞位移评估。
按Euro-NCAP(新车评价规程):以64km/h的车速对可变形障碍进行40%偏置碰撞,A柱位移<50mm。
(4). 按汽车强制性标准《 GB11562-1994驾驶员前方视野》,在设计考虑A柱几何形状方案时还必须要考虑到前柱遮挡驾驶者视线的角度问题。
驾驶者通过A柱处的视线,每根A柱双目障碍角不得超过6度。
从驾驶者的舒适性看,双目障碍角越小越好,但这涉及到A柱的刚度,既要有一定的几何尺寸保持前柱的高刚度,又要减少驾驶者的视线遮挡影响,是一个矛盾的问题。
设计者必须尽量使两者平衡以取得最佳效果。
(5).B柱按侧面碰撞法规要求需承受侧面碰撞位移评估。
以50km/h的车速对可变形障碍进行侧面碰撞,B柱位移≦180±20mm。
车架设计手册车架是指用来支撑车子整体的骨架构架,其设计是影响车子整体性能的重要因素。
本手册将介绍车架的设计要点、材料选择、制造工艺以及相关的测试和检测方法。
车架设计要点1.结构强度:车架需要保证足够强度来承受车子的自身重量和外界的荷载。
一些高强度材料如碳纤维、铝合金等可以用来提高车架强度。
2.轻量化设计:车架的质量越轻,则车子的加速和转向性能就越好。
轻量化设计方法包括空心设计、管壁薄化和多稳定设计等。
3.良好的减震性能:车架需要减少来自道路的震动对车子的影响,可以通过增加减震器数量或者改变材料等设计方法来实现。
4.稳定性能优良:车子的稳定性能是指车架在各种行驶状态下都保持平衡和稳定。
保证车子稳定性能可以采用非标准化设计的最佳尺寸,并考虑到车子布局、车底高度等实际因素。
5.美感和个性化:车架设计也需要符合车子整体设计和个性化需求。
车架材料选择1.铝合金:相对于其他金属,铝合金有更好的强度和较轻的质量。
其缺点是比碳纤维容易断裂。
2.碳纤维:碳纤维具有极高的强度和轻盈的质量,几乎不变形和氧化。
其缺点包括比铝合金或钢铁更贵、更易损坏等。
3.钢铁:最常用的车架材料,适用于各种环境和行驶条件。
其缺点包括较重、不适合长期暴露在潮湿地区和容易生锈。
4.钛:高质量钛合金车架与铝合金车架的强度相当,但是相比铝合金车架更为耐用。
其缺点包括相对较贵。
车架制造工艺1.焊接:最常用的方法包括氩弧焊和TIG焊接。
其优点在于效率高,而缺点在于不适合一些高端车架材料的制造工艺。
2.模锻:模锻的优点在于制造出的车架具有一致的形状和强度。
其缺点包括需要一些专业设备和技能。
3.复合材料制造:使用复合材料,通常为碳纤维创建车架。
其制造过程包括设计、剪切、涂覆、压缩和烘干等。
其优点在于可以实现高度个性化的设计,独特的外观和性能优势。
测试和检测方法车架的测试和检测是车架确认性能和质量的必要环节。
1.载荷测试:采用一些成型载荷测量器或开放试验,确定车架的强度和耐受能力。
车架是汽车的骨架,承担着支撑、连接和保护车辆各部件的重要作用。
车架的设计方法通常包括以下几个方面:
1.结构设计:车架结构需考虑车辆的使用条件、总质量和预期性能,如承载能力、刚度和稳定性。
常见的车架结构包括前置驱动、后置驱动和四驱,可选择框架式、单体式或混合式设计。
2.材料选择:车架的材料选择应考虑强度、刚度、重量和经济性。
常见的材料包括钢材、铝合金和纤维复合材料等。
根据车辆的类型和要求,选择适当的材料组合,并进行合理的加工和焊接工艺。
3.结构优化:通过结构优化方法,如有限元分析和拓扑优化,对车架进行强度和刚度分析,并优化构件的形状和布局,以实现最佳结构性能。
优化还可考虑车辆的空气动力学、减震和降噪等方面。
4.耐久性和安全性:车架设计需要满足车辆的长期使用要求,并在碰撞和事故时提供足够的保护。
通过应用刚度、强度和承载能力测试和模拟碰撞试验,确保车架的耐久性和安全性。
5.制造和装配:车架设计要考虑到制造和装配的可行性和效率。
设计结构合理,以便于制造工艺,减少成本和浪费。
同时,增加装配精度和可靠性,提高车架的建造质量。
综合利用上述设计方法,可以实现车架设计的性能、经济性和安全性的综合平衡。
同时,符合国家相关安全标准和法规,确保设计和制造的车架符合政策要求,提高车辆的可靠性和行驶安全性。
车架设计手册汽车车架是支撑车身和承载各种载荷的基本结构,也是汽车设计的重要组成部分。
在车架设计中,需要考虑车架的强度、刚度、重量、成本等因素,以满足安全性、舒适性、性能等要求。
本文为车架设计者提供一份车架设计手册,以帮助他们设计出更加优秀的车架。
车架材料的选择车架的主要材料有钢、铝和碳纤维复合材料等。
钢的强度和刚度较高,适用于承受大载荷和较高速度的车型,但重量也相应较高。
铝的比强度较高,重量较钢轻,但成本较高。
碳纤维复合材料的比强度和比刚度最高,也最轻,但成本更高,且制造难度较大。
在选择材料时,需要综合考虑车架的功能、质量、成本等因素。
一般来说,高性能跑车和超级轻量化车型可采用高强度、轻质的碳纤维复合材料,而普通乘用车则更适合采用钢或铝材料来平衡强度和成本。
车架的设计车架设计的主要目的是使车架能够承受各种载荷,同时保持稳定和灵活性。
以下是车架设计中需要注意的几个方面:车架形状与尺寸车架的形状和尺寸可以根据车辆类型、载荷要求和美学需求进行选择。
一般来说,车架的截面形状应该越圆越好,这样能够提高其承载能力,并降低由于解析的应力而引起的裂纹。
轴距车架的轴距决定了车轮之间的距离,也影响着车辆的稳定性和行驶性能。
轴距越大,车身稳定性越高,但转弯半径也相应增大,加重驾驶难度。
车身高度车身高度是车辆的重要参数之一,影响着车辆的重心高度、空气动力学性能以及视野。
一般来说,车身高度越低,车体重心越低,车辆稳定性越高,但通行性和操作性也相应变差。
骨架结构车架的骨架结构应该平衡强度和轻量化。
对于大型车辆,骨架结构的设计应该较为复杂,以保持其稳定性和承载能力。
车架的生产车架的生产需要采用精确的工艺和设备以满足各种质量标准。
以下是车架生产相关的几个要点:焊接车架中的焊接点对于车辆的稳定性和耐久性至关重要。
焊接质量影响到车架的强度和刚度,因此需要采用高质量的焊接方法,避免焊接缺陷和裂缝。
附属零部件车架包含许多附属零部件,如车轮、传动系统、刹车系统等,这些配件也需要精细加工以确保车架的稳定性和耐久性。
摘要汽车工业技术的发展对汽车的行驶平顺性,操纵稳定性的要求越来越高,汽车行驶平顺性又与悬架密切相关。
因此,对悬架系统的设计具有一定的实际意义。
本次设计主要研究轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计。
前悬架采用目前较流行的麦弗逊式独立悬架系统,后悬架采用多连杆式独立悬架。
前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。
根据给定的车型和悬架形式确定悬架的偏频,计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度。
并以此计算所选弹性元件的尺寸并且进行应力校核。
通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸。
最后进行了导向机构和横向稳定杆的设计。
对该车悬架进行平顺性分析,在车轮和车身垂直方向上建立两自由度的平顺性分析模型,以此分析悬架参数对汽车平顺性的影响。
这种较完善的轿车悬架系统尽管在实验室内已有应用,但在实际的轿车生产中应用的还不够多,因而可以说这次的设计为轿车的悬架系统设计的更新换代作出了一点微薄的贡献,这种悬架系统具有广阔的应用前景。
关键词:悬架系统,独立悬架;平顺性;ABSTRACTThe development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, saver condition of the increasingly demanding, V ehicle Ride performance also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance.In this thesis, the main contents consist of the design of hardware of the front and rear suspension systems. For the front suspension systems, Popular Macpherson front suspension has been chosen. For the backward suspension systems, the oblique and vertical arms Independent suspension was chosen. For the craft of shock absorber, the two ways move tubular object were chosen.According to the models and suspension form of partial suspension frequency, work out the suspension stiffness, static and dynamic deflection. And to calculate the size of the selected spring units to stress checking. By damp coefficient and Maximum load to identify the main dimensions of the shock absorber. Finally, complete the stabilizer anti-roll bar design. Moreover, take a ride performance analysis of suspension of a car, and establish of two degrees of freedom model on the wheels and body of the car in the vertical direction, in order to analyze the impact of the suspension parameter to the ride performance.Although this kind of perfect suspension systems has been used in the laboratory. It has no more application on assembly and manufacture line of the products. So it maybe said that thesis will make a small contribution for the automobile suspension systems and the craft of shock absorber, and will make them get to a new level. This system will have a wide application.Key words:Suspension system;Independent suspension;Ride performance;目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1悬架系统概述 (2)1.1.1悬架的功用 (2)1.1.2悬架的构成和类型 (4)1.2课题研究的目的及意义 (5)1.3课题设计的主要内容 (5)第2章前、后悬架的结构选择 (6)2.1独立悬架结构特点 (6)2.1.1独立悬架的优点 (6)2.1.2独立悬架的种类 (6)2.2独立悬架结构形式分析 (9)2.3前后悬架结构方案 (10)2.3.1独立悬架与非独立悬架的选择 (10)2.3.2前悬架种类的选择 (11)2.3.3后悬架种类的选择 (11)2.4辅助元件 (13)2.4.1横向稳定器 (13)2.4.2导向机构 (14)2.4.3缓冲块 (14)第3章技术参数确定与计算 (15)3.1自振频率 (15)3.2悬架的刚度K (16)3.2.1前悬架刚度kf (16)3.2.2后悬架刚度kr (16)3.3悬架的静挠度fc及动挠度fd (16)3.3.1悬架的静挠度fc (16)3.3.2悬架的静挠度fd (17)3.4悬架的弹性特性曲线 (18)第4章弹性元件的设计计算 (19)4.1弹性元件的种类 (19)4.1.1钢板弹簧 (19)4.1.2螺旋弹簧 (19)4.1.3扭杆弹簧 (19)4.1.4气体弹簧 (20)4.2螺旋弹簧设计 (21)4.2.1前悬架螺旋弹簧 (21)4.2.2后悬架螺旋弹簧 (21)第5章悬架导向机构的设计 (23)5.1导向机构的设计要求 (23)5.1.1对前轮导向机构的要求 (23)5.1.2对后轮导向机构的要求 (23)5.2麦弗逊式独立悬架的示意图 (23)5.3导向机构的受力分析 (24)第6章减振器设计 (26)6.1减振器的概述 (26)6.2减振器的分类 (26)6.3减振器主要性能参数 (27)6.3.1相对阻尼系数 (27)6.3.2减振器阻尼系数 (28)6.3.3最大卸荷力 (29)6.4筒式减振器的工作缸直径 (29)6.4.1前悬架减振器的工作缸直径 (30)6.4.2后悬架减振器的工作缸直径 (30)第7章横向稳定杆的设计 (31)7.1横向稳定杆的作用 (31)7.2横向稳定杆的设计计算 (31)第8章平顺性分析 (32)8.1平顺性概念 (32)8.2汽车的等效振动分析 (32)8.3车身加速度的幅频特性 (33)8.4车身振动相应均方根值 (33)8.5影响平顺性的因数 (34)8.5.1结构参数对平顺性的影响 (34)8.5.2使用因素对平顺性的影响 (35)第9章总结 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录一 (39)外文资料及翻译 (40)前言这次毕业设计的题目是奇瑞A1悬架系统设计。
编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第 1 页共 1 页奇瑞汽车有限公司底盘部设计指南编制:审核:批准:编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第 2 页共 2 页1、车架的主要功能:车架是整个汽车的基体,汽车上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、驾驶室、货箱和有关操纵机构。
车架的功用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。
2、车架的类型:2.1 主要类型目前,汽车车架的结构形式基本上有三种:边梁式车架、中梁式车架(或称脊骨式车架)和综合式车架。
其中以边梁式车架应用最广。
边梁式车架由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成,用铆接法或焊接法将纵梁与横梁连接成坚固的刚性构架。
公司的P11的车架就属于此类型,如下图1。
通常用低合金钢板冲压而成,断面形状一般为槽形,也有的做成Z字形或箱形断面。
其结构特点是便于安装驾驶室、车厢及一些特种装备和布置其它总成,有利于改装变型车和发展多品种汽车。
被广泛采用在载货汽车,皮卡和大多数的越野汽车上。
近代轿车为了保证良好的整车性能,尽量降低中心和有利于前后悬架的布置,把结构需要放在第一位,兼顾车架加工工艺性,所以车架形状设计的比较复杂而实用。
图1 P11车架中梁式车架只有一根位于中央贯穿前后的纵梁,因此亦称为脊骨式车架,中梁的断面可以做成管型或箱型。
编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第 3 页共 3 页这种结构的车架有较大的扭转刚度。
使车轮有较大的运动空间,便于布置等优点因此被采用在某些轿车和货车上。
综合式车架比较复杂,应用比较广,一般轿车上使用。
2.2奇瑞车架的主要结构件车架主要有以下结构形式:1.箱横梁和发动机支撑梁横梁总成支撑发动机、水箱、保证车身的扭转刚度,如图1发动机支撑梁和水箱横梁均有钢板冲压焊接而成,发动机支撑梁为封闭断面。
发动机支撑梁与车身连接处通常装有橡胶缓冲块。
材料:支撑梁上下体材料常采用为SAPH440其它BH340表面处理为电泳。
图2 A11横梁2.副车架副车架带控制臂总成承受前轴载荷、支撑车身、动力总成、转向机、前悬挂、制动器等副车架、控制臂均为钢板冲压焊接而成为封闭断面,如图3。
控制臂与副车架连接处采用橡胶衬套,起到改善行驶性能和舒适性。
材料:副车架上下体材料为常采用SAPH370其它为SPHE、SPHC表面处理为电泳编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第 4 页共 4 页图3 B11前副车架3.框型前副车架框式前副车架通常是由4根管(或封闭梁)结构焊接而成的框式结构,用于公司的微车(S12,S21)和中高档车(B21)上。
车架连接了前摆臂,转向机,发动机冷却模块,以及动力总成等重要的零部件,这样其强度及可靠性就变的尤为重要。
车架通过4点或6点与车身相连。
用管结构的,可以减少焊接,以得到较好的总成尺寸精度,如图4b;用封闭梁焊接而成的可极大的提高承载能力,如图4a。
由于此类型件为复杂的冲压焊接件,应充分考虑好工艺以保证其总成尺寸。
a. B21前副车架b. S21前副车架图4 框式前副车架编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第 5 页共 5 页3、纵梁发动机纵梁总成支撑动力总成,如图51、动机纵梁总成均由钢板冲压焊接而成,为封闭断面。
2、料:支撑梁上下体材料通常采用SAPH370焊接总成表面处理为电泳图54、后副车架后轴总成承受后轴载荷,起到支撑车身、连接后悬架各连杆、装后制动器的作用,如图61、后轴焊接总成均为钢板冲压焊接而成的,主体的断面为封闭断面,如图a,c,有很强的抗弯扭能力;另外有用弯管焊接而成的,管料为合金高强度刚,采用弯管设计,提高了设计的自由性,减少了焊缝数量,可较好的保证总成精度。
2、后轴总成与车身连接处通常装有橡胶缓冲衬套,减缓车轮传递的冲击力,图c。
3、材料:支撑梁上下体材料通常采用SAPH370,图a,c4、在连接后上下控制臂的孔中,设计了偏心螺母调节功能,可很精确的调整四轮定位参数。
焊接总成的表面处理为电泳编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第 6 页共 6 页a. T11后副车架b.B21后副车架c.B11后副车架图6 后副车架5、后轴扭转梁后轴总成支撑车身、后悬架、制动器。
该后轴的结构为:复合双纵臂式,主体结构为冲压焊接件,焊接总成是在一个V(或U)型梁的两端各焊上一个管状纵臂,相交点约在纵臂的前1/3处,为了增加他们之间的联接强度在两端的内侧各焊接了一个楔状加强梁。
后轴连接车身的纽带是后轴铰链,公司的A11,B14,B13后悬就属于这种类型,如图7。
(车架均为受力部件:应进行严格的试验,验证其强度。
除台架寿命试验,可靠性,强化路试外,生产的每批件应抽取一定数量进行型式检验。
其中包括焊接性能检验,以及疲劳寿命试验等)。
编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第7 页共7 页V(或U)型梁同时起着稳定杆的作用,将车体倾斜保持最低的程度,同时省去了稳定杆,减轻重量。
略去了稳定杆以及横向推力杆等件,由于受力程度较大,且很复杂,固在材料的选择上要求较高目前在国类还找不到强度及形状都符合要求的型材,但目前在车架室和材料科的共同努力下,对A11的后扭梁成功进行了国产化替换,由进口型材替换为宝钢板材。
后轴橡胶铰链对于行驶性能及舒适性起着决定性作用它是联接后轴与车身的纽带。
a.B14后轴总成b.B13后轴总成图76.拖臂式后轴后轴总成(含拖曳臂、推力杆)支撑车身、后悬架、后制动器等,如图8编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第8 页共8 页图83、车架的功能设计要求:车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求。
当汽车在复杂多变的行驶过程中,固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。
当汽车在崎岖不平的道路上行驶时,车架在载荷作用下可产生扭转变形及在纵向平面内的弯曲变形,当一边车轮遇到障碍时,还可能使整个车架扭曲成菱形。
这些变形将会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置,而影响其正常工作。
因此车架还应具有足够的强度和适当的刚度。
为了减轻整车质量,要求车架质量尽可能小。
此外,降低车架高度,以使汽车中心位置降低,有利于提高汽车的行驶稳定性。
这对于轿车和客车来说尤为重要。
4.车架的设计和计算:4.1 车架的主要载荷车架是汽车设计的重要课题,它几乎比引擎更重要,因为它的好坏直接关系到车的一切(操控、性能、安全、舒适........)要评价车架设计和结构的好坏,首先应该清楚了解的是车辆在行驶时车架所要承受的各种不同的载荷。
如果车架在某方面的韧性(stiffness )不佳,就算有再好的悬挂系统,也无法达到良好的操控表现。
而车架在实际环境下要面对4种载荷。
1) 负载弯曲(Vertical bending)从字面上就可以十分容易的理解这个载荷,部分汽车的非悬挂重量(unsprung mass),是由车架承受的,通编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第9 页共9 页过轮轴传到地面。
而这个载荷,主要会集中在轴距的中心点。
因此车架底部的纵梁和横梁(member),一般都要求较强的刚度。
2) 非水平扭动(longitudinal torsion)当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动,车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲应力(longltudinal torsion),情况就好象要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
3) 横向弯曲(lateral bending)所谓横向弯曲,就是汽车在入弯时重量的惯性(即离心力)会使车身产生向弯外甩的倾向,而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力,两股相对的压力将车架横向扭曲。
4) 水平菱形扭动(horizontal lozenging)因为车辆在行驶时,每个车轮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)每个车轮会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,这种情况就好象将一个长方形拉扯成一个菱形一样。
4.2 车架的主要设计内容4.2.1.功能和可靠性:车架设计首先要保证的就是产品的功能和可靠性,并且要保证产品有良好的工艺性。
车架设计是一项创造性劳动,新颖的设计要求有新的构思,对此设计人员一方面应大胆的采用新理论和新结构,另一方面也要总结经验采用原有的成功的技术和结构。
车架设计涉及到工程技术的各个领域,主要基本要素有:材料、强度、挠度、刚度、稳定性;摩擦、磨损、润滑;形状、尺寸、表面加工、体积、重量、风格;温度、噪声、腐蚀;可靠性;控制;使用、安全、价格;以及维修等。
4.2.2.强度计算:车架属于整车中的关键件,其中强度不够产生的断裂直接影响着整车可靠性和安全性。
因此在设计车架时强度时零件的基本要求。
设计人员应当尽可能精确地确定作用在零件上载荷地性质、大小、方向和作用点。
由于在设计中一方面很难确定载荷的全部要素;而且即使同一种材料做成的试样对载荷、温度、环境等条件所显示地抵抗能力也会出现差异。
这样,计算的结果就不能准确的表示实际的承载能力。
为此,在车架设计上汽集团奇瑞汽车有限公司车架系统设计开发指南编制日期:05. 11.29 编者:祁殿渠版次:02 第10 页共10 页中常做出各种假设,以便对产品进行力学计算和强度分析。
假设既要反映实际情况,又要便于计算。
一般这种假设都偏于保守,也有考虑不周而失效的。
所以对于车架的设计必须要通过试验和试用,证明该产品的设计是成功的。
1) 载荷:在强度计算中作用于车架上的载荷分为两种一种是静载荷一种是动载荷。
用静载荷的设计方法最简单,至今仍广为采用。
受冲击载荷时,在零件中引起的应力和应变值,都要显著地大于静载荷时的应力和应变值。
在常规设计中,经常采用的是在载荷中乘以大于1的动载系数后,仍用静载荷方法进行计算。
对于能将机器中有关部分简化成简单振动系统的场合,动载系数可用机械振动的方法求得。
通常动载系数是由经验来确定。
新设计的车架,载荷一般是预先给定的。
2) 静强度计算在车架设计中最基本的计算是静强度计算。
在计算中考虑到应力的变化的影响要采用较大的安全系数,或较低的许用应力。
对于此塑性材料的部件可用第三强度理论、第四强度理论求出等效单项应力σ,等效单向应力除以材料的极限应力s σ得安全系数n ,则静强度判据为[]σσ≤或者[]n n ≤式中[]σ―许用应力[]n ―许用安全系数3).疲劳强度计算进行应力幅变化的无限寿命计算时,通常作如下假设:当材料承受高于疲劳极限应力时,每一循环都使材料产生一定量的损伤,该损伤量是能积累的,麦因纳假设损伤累积是线性的,由此可以将应力幅规律变化的循环应力,转化为等幅的当量应力,再与疲劳极限相比得安全系数n ,则疲劳强度判据为[]n n ≤。