车架计算

浅谈客车车架静态计算和分析针对四种典型工况，对客车整体车架进行强度和刚度分析计算，进而又对整车的扭转刚度和开口变形进行了分析，对车架各部分的承载和应力分布情况有了深入的了解，为下面的改进设计奠定了基础。

标签：工况载荷边界条件扭转刚度一、工况的选择静态过程中的载荷分布为空载和满载。

客车在运行时就其载荷性质而言，车架所受的主要载荷为弯曲、扭转、侧向载荷和纵向载荷等几种。

弯曲载荷主要产生于乘员、货物、自身质量、设备质量。

扭转载荷产生于路面不平度对车身造成的非对称支撑。

这两种载荷情况也直接关系到车架的结构强度，整车强度分析分为以下九种工况：①垂直载荷；②左转弯；③右转弯；④弯扭；⑤紧急制动；⑥起步；⑦发动机最大扭矩；⑧左转弯+制动；⑨右转弯+制动。

部分工况如：扭转，发动机最大扭矩，起步，左（右）转弯+制动等工况经过应力仿真分析发现这些工况下出现的应力较大部位（危险区域）基本上已经被水平弯曲工况，极限扭转工况，急速转弯工况，紧急制动工况所覆盖。

所以，本文主要针对水平弯曲、极限扭转、急速转弯、紧急制动工况四个典型工况进行了有限元仿真计算来分析车身结构强度和刚度，为进一步进行优化设计提供参考依据。

车身车架水平弯曲工况计算1. 载荷与边界条件水平弯曲工况下，客车车架承受的载荷主要是由乘客、驾驶员、车身、动力总成、备用轮胎、电瓶、油箱、司机座椅、行李箱、贮气筒等的质量在重力加速度作用下而产生的。

本文按照公式R= Ko× FZ来设计弯曲载荷R ，其中：K0为载荷系数，选取K0= 2.5 ，FZ为弯曲载荷，包括乘员、驾驶员、座椅自重、设备重量，其中重力加速度取9.8 /m s2，乘员取65kg / 人，其它设备按实际重量。

水平弯曲工况下，其边界条件为：约束前后轮装配位置处节点的三个平动自由度UX，UY，UZ 及三个转动自由度ROTX，ROTY，ROTZ。

2.刚度分析由于客车后悬较大，最大变形产生在车架后部，大小为6.817mm，计算结果的总体趋势与客车实际情况吻合。

车架受力分析基础一、对车架整车的受力要求二、车架的受力情况具体分析三、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、附表2000年7月1日一、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。

公路车山地车自行车车架与身高尺寸的计算图解车架作为整个车子的骨架，最大程度地决定、影响了你骑行姿势的一：简正确性和舒适性，所以选择一个合适的车架是至关重要的。

寸车需明以确您所的山地尺可图单的示
i二：公式计算1. 测量大腿长度测量时最好穿骑行服，站于水平硬性地面，
并由一人辅助。

身体直立，两脚间隔约十公分。

用书本或其他类似的东西平置于裆部，并向上施加小于坐车座的适当力度，测量书本顶部至地面的距
2. 测量身长t相同，测量锁1离：姿势与步骤i
t
骨之间V字槽底部至书本上端的距离：a测量臂长3. 水平站立，平伸手臂、掌心向前，测量从虎口到肋骨所在平面的距
s宽测量肩4. 离a度宽的处节关肩量测，臂两松放，立直
以上尺寸每个测量三次，取平s值均：车到你所需要的架尺寸以上根据以数据可得i*0.67-＝（（i X 0.67cm）山地车架尺寸公路车架尺寸＝公路/2+x] - et（＝[t+a）把立长度11.0）X 0.394（英寸）
（车架上lengthtop et＝effective tube ；＝山地；＝车x4 x8你所适合的曲柄长度：）”o“的s管有效长度就是第一张图中。

最简单的选择-----品牌车架尺寸与身高对照关系:捷安特GIANT15寸:152-170CM17寸:165-180CM19寸:173-185CM21寸:185CM以上美丽达Merida14寸:150-165CM16寸:160-175CM18寸:170-185CM20寸:185CM以上以下是专业的两种选择方法:教你怎样选择适合自己使用的车架，把立的长度，把横的宽度，以及曲柄的长度（贴图表示）参加自行车运动，最重要的器材莫过于您的坐骑——自行车了。

车架作为整个车子的骨架，最大程度地决定、影响了你骑行姿势的正确性和舒适性，所以选择一个合适的车架是至关重要的。

在Airborne网站上看到了度量身体个部位长度和计算车架尺寸的公式，供大家参考使用。

1. 测量大腿长度i测量时最好穿骑行服，站于水平硬性地面，并由一人辅助。

身体直立，两脚间隔约十公分。

用书本或其他类似的东西平置于裆部，并向上施加小于坐车座的适当力度，测量书本顶部至地面的距离：i2. 测量身长t姿势与步骤1相同，测量锁骨之间V字槽底部至书本上端的距离：t 3. 测量臂长a水平站立，平伸手臂、掌心向前，测量从虎口到肋骨所在平面的距离4. 测量肩宽s直立，放松两臂，测量肩关节处的宽度s以上尺寸每个测量三次，取平均值根据以上数据可以得到你所需要的车架尺寸：公路车架尺寸＝iX0.67（cm）山地车架尺寸＝(iX0.67-11.0)X0.394（英寸）把立长度＝[(t+a)/2+x]=et公路车x＝4；山地x＝8；et＝effective top tube length（车架上管有效长度）你所适合的曲柄长度：腿长范围（cm）曲柄长度65cm - 70cm 165mm71cm - 76cm 170mm79cm - 81cm 172.5mm82cm - 90cm 175mm弯把宽度：（弯把的宽度是指中心至中心的长度）肩宽范围s 把宽cm38cm 38 - 4039cm 4040cm 4041cm 40 – 4242cm 4243cm 42 – 4444cm 4445cm 4446cm 44 - 46-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------另外一篇相关的贴子:车架尺寸的问题，对于我等业余爱好者，想把这个问题搞清楚还是很困难的，这是有位车友的相关探讨,很有实用性,如果有选车架尺寸的疑惑,可以借鉴一下!首先，我简单说下车架尺寸的重要性。

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,生产工艺规范，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。

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。

钢板经冷冲成形后，其疲劳强度要降低,静强度高、延伸率小的材料的降低幅度更大。

常用车架材料在冲压成形后的疲劳强度约为140~160Mpa。

轻型货车冲压纵梁的钢板厚度为5。

0~7.0mm，槽型断面纵梁上下翼缘的宽度尺寸约为其腹板高度尺寸的35％～40％.随着计算机技术的发展，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.当车架纵梁承受的是均匀分布的载荷时，车架强度的简化计算可按下述进行，但须做一定假设。

车架计算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，生产工艺规范，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。

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。

钢板经冷冲成形后，其疲劳强度要降低，静强度高、延伸率小的材料的降低幅度更大。

常用车架材料在冲压成形后的疲劳强度约为140~160Mpa 。

轻型货车冲压纵梁的钢板厚度为5.0~7.0mm ，槽型断面纵梁上下翼缘的宽度尺寸约为其腹板高度尺寸的35%~40%.随着计算机技术的发展，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。

当车架纵梁承受的是均匀分布的载荷时，车架强度的简化计算可按下述进行，但须做一定假设。

2009-5-25 12:02:08 上传
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1. 测量大腿长度i
测量时最好穿骑行服，站于水平硬性地面，并由一人辅助。

身体直立，两脚间隔约十公分。

用书本或其他类似的东西平置于裆部，并向上施加小于坐车座的适当力度，测量书本顶部至地面的距离：i
姿势与步骤1相同，测量锁骨之间V字槽底部至书本上端的距离：t
水平站立，平伸手臂、掌心向前，测量从虎口到肋骨所在平面的距离：a
直立，放松两臂，测量肩关节处的宽度: s
以上尺寸每个测量三次，取平均值根据以上数据可以得到你所需要的车架尺寸：公路车架尺寸＝i*0.67（cm）
山地车架尺寸＝(i*0.67-11.0)*0.394（英寸）
把立长度＝[(t+a)/2+x]-et
公路车x＝4；
山地x＝8；
et＝effective top tube length（车架上管有效长度）
曲柄长度：腿长范围（cm）曲柄长度
65cm - 70cm 165mm
71cm - 76cm 170mm
79cm - 81cm 172.5mm
82cm - 90cm 175mm
弯把宽度：（公路弯把的宽度是指中心至中心的长度）
肩宽范围s 把宽cm
38cm 38 - 40
39cm 40
40cm 40
41cm 40 – 42
42cm 42
43cm 42 – 44
44cm 44
45cm 44
46cm 44 - 46。

通用型半挂车基本高度尺寸的计算方法1、13米直梁式半挂车首先确定牵引车的牵引座上平面的离地高度（基准参数）；一般采用实测方法获得。

再确定半挂车纵梁截面高度（通过技术或用户要求选择）将以上参数确定后即可通过以下公式计算获得半挂车的悬挂高度。

首先这几个参数是不变的：车架前后高度1.（牵引中心至第二桥中心）差40mm（6×4牵引车）2.（牵引中心至第二桥中心）差90mm（6×2牵引车）；钢板弹簧（普通型10片）作用长度内的弧高60mm。

牵引座上平面的离地高度（mm）＋半挂车前鹅颈高度（mm）－半挂车纵梁截面高度（mm）－轮胎半径（mm）－车桥半径（mm）－桥上卡板厚度（mm）－钢板弹簧总厚度（mm）－钢板弹簧的弧高（60mm）－半挂车的前后倾斜高度（40mm）＝悬挂高度（mm）2、13米鹅颈式半挂车前后平台高度的确定首先确定牵引车的牵引座上平面的离地高度（基准参数）；一般采用实测方法获得。

再确定用户选择的轮胎型号将以上参数确定后即可通过以下步骤计算获得半挂车的货台高度。

首先这几个参数是不变的：吊耳（正装）高度130mm；车架前后高度1.（牵引中心至第二桥中心）差40mm（6×4牵引车）2.（牵引中心至第二桥中心）差60mm（6×2牵引车）；钢板弹簧（普通型10片）作用长度内的弧高60mm。

1、前平台高度（mm）＝牵引车的牵引座上平面离地高度（mm）＋前鹅颈高度（mm）。

2、后平台高度（mm）＝轮胎直径（mm）＋150mm（边梁圆弧下平面顶部切点至轮胎圆周顶部切点）＋边梁高度80mm~90mm（边梁圆弧顶部切点至边梁上平面）。

3、确定后平台纵梁高度（mm）＝后平台高度（mm）－（轮胎半径（mm）＋车桥半径75mm＋桥上卡板厚度20mm＋钢板弹簧总厚度130mm＋钢板弹簧的弧高60mm＋悬架吊耳高度130mm）。

4、鹅颈式半挂车前后高度差（6×4牵引车）＝前平台高度－后平台高度－40mm。