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汽车车身结构与设计课程设计题目轻型货车车架设计班级M11车辆工程姓名刘符利学号 **********指导教师智淑亚2014年12摘要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发展趋势，以及国内外载货汽车车架的发展状。
关键词：轻型货车、车架、设计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。
本说明书只是叙述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，与其他焊接方法相对比，采用电弧焊的话，后端部容易出现比较大的缺口，出现应力集中现象。
第一章车身概论随着国民经济的发展，汽车已成为极为重要的交通运输工具和现代社会的象征，汽车工业在带动其它各行业的发展中，已日益显示出其作为支柱产业的作用。
车身，作为汽车上的三大总成之一，已越来越引起人们的注意，并越来越处于主导地位。
（发动机、底盘、车身）据统计：客车、轿车、专用车——车身质量占整车整备质量的40～60%；货车——车身质量占整车整备质量的16～30%；各类车身的制造成本，则高于上述比例。
车身的定义：运送人、货物或各种生产、生活资料的具有特定形状的结构。
车身的特点：10、是使生产工艺、壳体力学、人体工程学、工业设计、材料学、运输学、心理学、经济学、销售学等众多各不相同的学科紧密地联系在一起的工业产品，是技术与艺术相结合的产物；20、车身的发展取决于科学技术水平和物质技术条件；舒适性30、与人们的生活、生产密切相关货物完整性保护乘员安全40、汽车的更新换代，关键在车身；50、车身是汽车工业中一个最年轻而又发展迅速的分支；60、整车生产能力的发展取决于车身的生产能力，汽车的更新换代在很大程度上决定于车身；70、对销售和用户心理有着极其重要的影响；80、技术密集型和劳动密集型相结合的产品：技术密集型——大量采用最尖端技术，机械化、自动化程度很高——自动加工、装配线、机械手、机器人等；劳动密集型——相当一部分仍需手工完成——车身钣金件的手工打磨、补焊、涂胶、内饰及附件装配等。
可以说，汽车工业发展到现在（支柱产业），其重中之重为车身。
车身代表了一个国家的汽车工业水平，要求高、投资大、技术难度大。
车身技术的开发历来为发达国家所重视。
我国车身技术的发展可以说是近二十年的事，水平十分落后，尚不完全具备设计开发能力，任务十分艰巨。
但近年来，通过技术引进，合资合作，特别是几大轿车基地的建设，已使我国的车身技术有了很大的发展。
§1-1 车身的演变轿子→轿式马车→汽车车身。
早在5000年前的古代，世界上就有轿子出现，成为奴隶主或有一定地位的人的乘坐工具；3000年前，随着动物的训化，牛车、马车开始出现。
摘要汽车的总体设计是汽车设计工作中最重要的一环，它对汽车的设计的质量、使用性能和在市场上的竞争力有着决定性的影响。
因为汽车性能的优劣不仅与相关总成及部件的工作性能有密切关系，而且在很大程度上还取决于有关总成及部件间的协调与参数匹配，取决于汽车的总体布置。
货车的总体设计主要包括货车的参数确定，发动机和轮胎的选择，总体布置和动力性的计算等一系列重要的步骤。
其中参数的确定又包括了汽车的质量参数，主要尺寸和性能参数的计算等。
而本次课程设计同时应用到了EXCEL，AutoCAD等计算机辅助软件，再通过多次校核质心位置和各部分的总成以保证货车的轴荷分配合理。
关键词：货车总体设计；整备质量；动力性；燃油经济性。
第1章汽车的总体设计1.1 汽车总体设计的特点汽车主要在宽度有限的道路上行驶，同时与汽车比较，还有人、自行车、摩托车等弱势群体也在使用同一道路，因此存在交通隐患。
为了在有限的道路上容纳更多的车辆运行，减少交通事故以及从汽车造型和减轻质量等方面考虑，对汽车的外形尺寸需要予以限制。
1.2汽车总体设计的基本要求(1)汽车的各项性能、成本等，要求达到企业在商品计划中所确定的指标。
(2)严格遵守和贯彻有关法规、标准中的规定，注意不要侵犯专利。
(3)尽量大可能地去贯彻三化，即标准化、通用化和系列化。
(4)进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。
(5)拆装与维修方便。
1.3汽车总体设计的一般顺序(1)调查研究与初始决策；其任务是选定设计目标，并制定产品设计工作方针及设计原则，调查研究的内容应包括：老产品在服役中的表现及用户意见；当前本行业与相关行业的技术发展，特别是竞争对手的新产品与新技术；材料、零部件、设备和工具等行业可能提供的条件；本企业在科研、开发及生产方面所取得的新成果等等，它们对新产品设计是很有价值的。
(2)总体方案设计；其任务是根据领导决策所选定的目标及对开发目标制定的工作方针、设计原则等主导思想的设想，因此又称为概念设计或构思设计。
货车的主要组成结构及作用1.引言1.1 概述货车作为一种重要的交通工具，扮演着货物运输的重要角色。
货车的主要组成结构是指构成货车的各个部分，包括车体、车头、底盘等。
这些部分各自担负着不同的作用，在保证货车正常运行的同时，也为货物的安全运输提供了保障。
货车的主要组成结构中，车体是货车的主要部分之一，由车厢、车架和货箱等组成。
车厢部分用于提供乘坐空间和货物储存空间，车架则为车体提供了强大的支撑力，以保证货车的结构稳定性和耐久性。
货箱是装载货物的重要区域，其设计合理与否直接影响货物的安全以及货车的运输效率。
另一个重要的组成结构是车头部分，也称为驾驶室。
车头是货车上面供驾驶员操作的区域，驾驶员在这里对货车进行操控。
车头设计合理与否直接关系到驾驶员的操作便利性以及驾驶安全性。
此外，底盘也是货车的重要组成结构之一，由悬挂系统、制动系统、传动系统、驱动系统等部分组成。
底盘各部分协同工作，为货车提供了可靠的动力以及稳定的行驶性能。
货车的组成结构不仅仅是零部件的集合，更是一种精密的组织。
各个组成部分相互配合，形成了一个复杂而合理的整体。
货车的主要组成结构的作用是为货物运输提供支持、保护和便利。
车体提供舒适的运输环境，保障货物安全。
车头为驾驶员提供操作空间，确保驾驶安全。
底盘则为货车提供动力和行驶性能。
这些组成结构的协调工作，使货车能够高效、安全地完成货物运输的任务。
因此，了解和熟悉货车的主要组成结构及其作用，对于货车的使用和维护具有重要意义。
只有在充分理解和掌握货车的组成结构和作用的基础上，才能更好地利用货车进行货物运输，并确保运输过程的顺利进行。
1.2 文章结构文章结构文章的结构是指文章整体的组织方式和安排顺序。
一个良好的文章结构能使读者更好地理解文章内容，有助于思路清晰、逻辑严谨。
本文按照以下结构进行撰写。
引言部分引言部分是文章的开头，用于引入话题，概述文章内容，并明确文章的目的和意义。
本文将从介绍货车的主要组成结构以及探讨其作用两个方面展开论述。
第4章货车车身结构及其设计§4-1 概述货车即载货汽车，人们也称之为卡车，是指一种主要为载运货物而设计和装备的商用车辆，它能否牵引一挂车均可。
近年来，随着我国高速公路网的加快建设与不断完善，公路运输行业迎来了大变革、大发展的时代，货车已经从载运货物这一单一功能向可代表物流准时化的物流服务的运输工具这一方向发展，成为了一种社会化的服务工具，因此，货车车身的设计也需要紧跟时代的步伐，满足当今社会的需求。
货车车身包括驾驶室和车箱两部分。
在高度追求运输效率的今天，货车通常是昼夜不停地行驶，驾驶员轮换驾驶，驾驶室作为驾驶员和乘员工作和休息的空间，其设计既要满足实用性、耐用性、空气动力性、安全性等基本性能要求，也要具有良好的人机工程环境。
货车车箱根据不同的需要可以设计成多种形式，其结构也各不相同，在设计时需考虑的有车箱结构强度、车箱尺寸及容量、前后轴载荷分配等因素，对于厢式车箱还要考虑空气动力性能。
由此可见，在设计货车车身结构时，需要综合地考虑货车的实用性、耐用性、安全性、舒适性以及其他各方面相关的因素。
4.1.1、货车的分类货车的种类繁多，形式各异，各国的分类标准有所不同，在我国国家标准GB/T 3730.1-2001《汽车和挂车类型的术语和定义》中，将货车分为普通货车、多用途货车、全挂牵引车、越野货车、专用作业车和专用货车六大类，具体形式及定义见表4-1。
货车分类定义示意图普通货车一种在敞开（平板式）或封闭（厢式）载货空间内载运货物的货车。
多用途货车在其设计和结构上主要用于载运货物，但在驾驶员座椅后带有固定或折叠式座椅，可运载3个以上的乘客的货车。
全挂牵引车一种牵引牵引杆式挂车的货车。
它本身可在附属的载运平台上运载货物。
表4-1 货车分类、定义及其示意图此外，人们根据日常生活和工作中的不同需要，还将货车按以下几种形式进行了分类：按驾驶室结构分为长头式货车、短头式货车、平头式货车、双排座货车、卧铺式货车、偏置式货车等。
按车箱结构分为栏板式货车、厢式货车、油罐车、自卸车、汽车列车等。
按载重量分为轻型货车（3.5t 以下）、中型货车（4-8t ）和重型货车（8t 以上）。
4.1.2、货车车身结构特点1. 驾驶室结构特点货车驾驶室按其结构主要分为以下三种形式：(1) 长头式驾驶室，其特点是发动机位于驾驶室的前部，见图4-1a)；(2) 短头式驾驶室，其特点是发动机位于驾驶室的前下部，见图4-1b)；(3) 平头式驾驶室，其特点是发动机位于驾驶室的下部, 见图4-1c)。
此外，还有一种偏置式驾驶室，见图4-2，这种驾驶室偏置于发动机的一侧，它是平头式或长头式驾驶室的一种变型。
越野货车 在其设计上所有车轮同时驱动（包括一个驱动轴可以脱开的车辆）或其几何特性（接近角、离去角、纵向通过角、最小离地间隙）、技术特性（驱动轴数、差速锁止机构或其他型式的机构）和它的性能（爬坡度）允许在非道路上行驶的一种车辆。
专用作业车在其设计和技术特性上用于特殊工作的货车。
例如：消防车、救险车、垃圾车、应急车、街道清洗车、扫雪车、清洁车等。
专用货车 在其设计和技术特性上用于运输特殊物品的货车。
例如：罐式车、乘用车运输车、集装箱运输车等。
a) b) c)图4-1 货车驾驶室的结构类型a) 长头式b) 短头式c) 平头式图4-2 偏置式驾驶室在总布置设计中，当车身总布置尺寸参数（长、宽、高、轴距、轮距等）和质量参数确定之后，对驾驶室采用何种形式可通过以下的优缺点权衡。
在驾驶室空间方面，长头式驾驶室内部要比平头式的宽敞，因此地板可以布置地较低，有利于驾驶员上、下车，各种操纵机构也容易布置，便于驾驶员操纵。
在舒适性方面，长头式驾驶室要比平头式驾驶室好。
长头式驾驶室的发动机与驾驶室分开，发动机的散热、排气、振动和噪声等对驾驶室的影响小，便于隔热、防振和降噪；而短头式驾驶室由于发动机位于驾驶室下方，其所受影响较大，需要采取更加有效的隔热、防振和降噪措施。
在发动机的接近性方面，长头式驾驶室要比平头式好。
平头式驾驶室为改善发动机的接近性，通常设计有驾驶室翻转机构，通过驾驶室的前翻使发动机暴露出来，增加了机构的复杂性。
在碰撞安全性方面，长头式驾驶室也要比平头式好。
当发生正面碰撞事故时，长头式驾驶室的发动机区域能起到较好的缓冲吸能作用。
在视野性方面，长头式驾驶室由于车头的遮挡，视野范围受到限制，没有平头式的宽阔。
在车架利用面积方面，同等轴距下，平头式驾驶室占用的车架有效面积要比长头式的少。
在机动性方面，平头式驾驶室货车的最小转弯半径小，机动性比长头式的好。
短头式驾驶室的发动机有部分位于驾驶室内，经过适当的布置，既可有效提高车架利用面积和视野性，又可充分利用驾驶室的宽度。
因此，当所设计的货车长度有限制，又希望其具有较大的车箱有效面积时，可以采用短头式驾驶室。
偏置式驾驶室既具有平头式轴距短、视野宽的优点，又避免了驾驶室闷热的不足，而且发动机的接近性好，便于维修。
在超宽的汽车上采用这种窄驾驶室，还可以进一步改善驾驶员视野。
因此，偏置式驾驶室主要应用于重型矿用自卸车。
2.车箱的结特点货车车箱主要可分为两大类，一类是通用车箱，另一类是专用车箱。
通用车箱一般可分为平板车箱、低栏板车箱、高栏板车箱和小吨位自卸车箱等，图4-3所示为几种常见的通用车箱。
专用车箱的种类较多，可大致分为厢式车箱、罐式车箱、自卸车车箱和集装箱等，图4-4所示为几种常见的专用车箱。
a) b) c)图4-3 通用车箱a) 平板货车b) 低栏板货车c) 高栏板货车a) b) c)图4-4专用车箱a) 冷藏车b) 油罐车c) 集装箱运输车通用车箱主要用于运输一些装卸方式简单、环境要求不高及周转次数少的货物，如运输木材、煤炭、布料和粮食等。
专用车箱主要用于运输通用车箱不宜运输的货物，比如，易损的日用百货、食品等可采用厢式车箱运输，液态的化学品、燃料等可采用罐式车箱运输，而需要跨国远途运输的货物则采用集装箱最为方便。
§4-2 驾驶室结构及其布置4.2.1、驾驶室的结构1.长头式驾驶室的结构长头式驾驶室的结构在总体上可分为驾驶舱和车前板制件（俗称“车头”）两大部分。
1)驾驶舱驾驶舱由前围板、前围侧板、前围上盖板、前立柱、后立柱、顶盖、顶盖前后横梁、上边梁、后围板、后围横梁、门槛等组成（在承载物件的外面覆以外覆盖件和车门等，在内部装置仪表板、内饰件、地板等构成完整的驾驶室），见图4-5。
图4-5 长头式驾驶室驾驶舱1.前围左侧板2.前围板3.前围上盖板4.前风窗框下横梁5.前风窗框上横梁6.顶盖7.上边梁8.后围上横梁9.后围板10.地板后横梁11.左后立柱12.地板13.左门槛14.左前立柱横梁按驾驶舱的装焊工艺可将驾驶室分为有骨架结构的驾驶室和无骨架结构的驾驶室。
有骨架结构的驾驶室先由地板、前骨架和后骨架等组合件装焊成驾驶室骨架分总成，然后再装焊前围、后围、顶盖、门槛等外覆盖件以构成驾驶室。
无骨架结构的驾驶室是由各种钣金覆盖件和钣金零件先装焊成几个分总成，然后再在装焊台上装焊成整个驾驶室。
2)车前板制件车前板制件是指驾驶室前部覆盖发动机和车轮的零部件的总称，主要由散热器面罩和框架、发动机罩、翼子板及挡泥板等组成，见图4-6所示。
图4-6车前板制件车前板制件连接方法主要有以下两种形式：(1) 托架式连接即车前板制件的各主要覆盖件如翼子板、档泥板、散热器框架等都是独立地用支架或软垫支承在车架纵梁或横梁上。
这种连接方法的优点是各总成或零件只与车架相连接，相互之间不牵连，便于装卸与修理，在坏路上钣金件因车架扭曲引起的撕裂现象较少。
缺点是车头刚性差，容易引起抖振、互相摩擦或挤压，增加了支架、托架和紧固件的数量和质量。
(2) 整体式连接除发动机罩外，其他车前板制件都连接成一个刚性整体，然后通过散热器的支承垫和驾驶室的支承垫支托在车架上。
这种连接方法的优点是整体刚性好，相对位置稳定，间隙均匀，整个车头流线型好，易于适应造型的需要。
缺点是车头装配精度要求高，同时各零件之间牵扯较多，如果受力分析不当或悬置结构布置不妥，往往会出现零部件撕裂现象。
3)前围长头式驾驶室前围是内板式前围，发动机安装在其前面，其上安装有空调装置、刮水器装置，还固定有电气总成、洗涤罐、制动油罐等，并有许多电线束、油管从此通过。
所以，对此板要求有足够的刚性和强度，还要求零件形状尺寸准确，密封性好，板料厚度一般为1.2~1.5mm。
4)发动机罩发动机罩是个大型的冲压件，需要保证隔热隔音、自身质量轻、刚性强等。
可通过设置内加强梁或内加强板增加发动机罩的刚度。
长头式驾驶室的发动机罩有以下几种结构形式：(1) 左右两块式发动机罩由左右两块盖板通过中间纵向铰链拼接而成，见图4-7a)。
发动机从左右两侧接近，必要时可以将发动机罩盖板拆下。
但是，目前的新型货车几乎已淘汰了这种结构形式，因为这种车头难以适应目前外形的整体造型需要。
(2) 整体上掀式发动机罩为一块整体的大型覆盖件，用铰链与驾驶室前围上横梁铰接，开启时整体向上掀开，用专门的平衡机构保持发动机罩停留在任意开度的位置上，见图4-7b)。
发动机从上面接近，接近面广阔，但对发动机下部接近就比较困难。
(3) 整体前翻式车头全部钣金零件焊装成刚性整体，并能通过安装在散热器罩下面的翻转机构向前翻转，见图4-7c)。
其优点是发动机接近性好，但是当车头质量较大时需要安装翻转助力机构，增加了生产成本。
a) b) c)图4-7 长头式驾驶室的发动机罩形式a) 左右两块式b) 整体上掀式c) 整体前翻式5)发动机罩开启机构发动机罩的开启铰链多为带助力弹簧的平衡铰链。
由于要求开启角度达90°以上，必须使用六连杆平衡铰链，见图4-8。
这种发动机罩铰链固定点A及B的位置、发动机罩关闭时的初始位置C0D0和开度最大时的终了位置C1D1都是给定的。
机构中各杆长度和铰链点的位置可按如下方法选取：(1) 初步选取铰链点E，其初始位置在E0，终了位置在E1，因此杆长DE和EB即可确定。
当由E0转到E1时，为保证D0到达D1，必须使C0同时转至C1，因此需另设杆AG和杆CG，CG与EB在F点铰连。
(2) 为求得F点的位置，可将机构作如下处理，即把BE0D0C0视为刚体，并绕B点按图角，使E0B和E1B重合。
与此同时，机构BE0D0C0转至BE1D2C2的位置，如示方向旋转01图中虚线所示。
作C1C2的中垂线C12，F点应在此中垂线上取，是无穷多解。
(3) 为确定AG的杆长，可应用极角定理，即从回转极点P01观察铰链四连杆机构相对的杆，其所对之角分别相等。
因此，应分别作F0F1和C0C1的中垂线F01和C01，得F01和C01的交点（极点P01）。
G点的位置只要满足∠AP01G1=∠BP01F1即可，所以也是无穷多解。
