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汽车设计汽车设计汽车设计汽车设计----车架设计车架设计车架设计车架设计车架是汽车最基本的台架，所有的悬架和转向连接部件都安装在车架上面。
如果汽车车架柔性过大，会使汽车既无法转向，也无法进行正常操纵。
而如果汽车车架结构刚性过大，又会引起不必要的震动传递给驾驶员和乘客的座舱室。
汽车车架和悬架的结构设计不仅决定了汽车噪声大小和震动的幅度强度，而且也将影响到汽车的质量和车辆的正常操纵。
汽车制造厂商们在他们生产的汽车上都使用了几种不同的车架结构。
其中，整个七十年代最常使用的是壳体和大梁的分体结构。
目前它仍然在大型货车、小吨位货车和卡车上应用着。
在汽车壳体和大梁的分体结构里，发动机、传动装置、传动齿轮和车壳都是通过绝缘装置固定在车身大梁上。
车架内部的绝缘装置是人造橡胶缓冲垫，能够阻止道路不平和发动机工作引起的噪音和震动传到驾驶员和乘客的座舱里。
第二种是汽车车架的单体结构。
这种设计到目前为止在现代汽车上是最常用。
单体车架按所需的强度来分，设计有轻型结构。
在这种汽车结构中大梁作为车架的一部分被直接焊接到壳体上。
底盘的重量增加了大梁的强度。
传动齿轮和传动装置经由大而软的人造橡胶绝缘垫安装在单体车架上。
绝缘垫减弱了噪声的传动和震动。
若绝缘垫太软，将会引起传动齿轮和传动装置位移。
这种位移称为柔量，它会影响到汽车的操纵性能和控制性能。
若绝缘垫太硬，则不能起到应有的隔绝噪音和减小震动的作用。
汽车制造厂商们精心地设计绝缘垫，把它们装置在汽车适当的地方，以降低噪声，缓冲震动的传送，使汽车便于驾驶，驾驶员和乘客乘坐舒适。
绝缘垫的性能随使用年限发生变化，当汽车变旧时原先的性能也随之改变。
第三种结构是把前两种结构的主要特点结合在一起。
它在汽车前舱使用了短车梁，在汽车后舱使用了单体车架。
单体部分刚性很大，而短的车梁增强了绝缘作用。
汽车制造厂家们在汽车上选择那种生产成本低而同时又符合对噪音震动，驾驶操纵性能要求很高的车架结构。
老式的大型的车辆、货车、和卡车通常使用壳体和大梁的分体结构。
车架设计理论一、整车对车架的要求二、车架的受力情况分析三、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。
4.其它载荷4.1汽车加速和减速时,轴荷重新分配引起垂直载荷.4.2汽车转弯时产生的侧向力。
前言本小组程设计的课题是悬架的设计。
在选择车型时我们参考以下几个要求：可靠，巩固，耐用，使用本钱较低，油耗处于国内中等水平，为当前主流技术水平，车型新颖等等。
所以，悬架的设计宜选用成熟技术，零部件，彻底的贯彻“三化〞原那么，较为合理的本钱控制。
选择参考车型为日产NV200。
悬架是现代汽车的重要组成局部之一。
因而悬架设计成功与否，极大的影响汽车的操纵稳定性和平顺性，对整车性能有着重要的影响。
在汽车市场竞争日益加剧的今天，人们对汽车的性能的认识更多的靠更为直接的感观感受，而这种感官感受都是由汽车悬架传递给驾驶者的，人们对汽车悬架的设计也是越来越重视。
因此，对汽车操纵稳定性﹑平顺性的提升成为了各大汽车厂商的共识。
与此关系密切的悬架系统也被不断改良，主动半主动悬架等具有反应的电控系统在高端车辆上的应用日趋广泛。
无论定位高端市场，还是普通家庭的经济型轿车，没有哪个厂家敢无视悬架系统与其在整车中的作用。
这一切，都是因为悬架系统对乘员的主观感受密切联系。
悬架系统的优劣，乘员在车上可以马上感受到。
现在悬架的设计也是国内汽车厂商一个重要提升的方向。
以前对汽车的要求相对较低，国人更注重外观和汽车配置方面的要求，因此对汽车悬架的概念与要求并没有很高的要求。
随着现在人们对汽车操纵稳定性﹑平顺性越来越重视，人们不仅需要一辆好看配置高的车，更需要一辆好开乘坐舒适的车。
因此现在国内出现很多汽车厂商将新汽车的悬架设计与调校交给国外一些有实力汽车厂商，这也实实在在的提升了自身车型的市场竞争力，不过从另一方面也反映出国内悬架设计与调校所存在的问题，也使我们知道悬架设计的重要性，从而让我们对汽车悬架设计更加重视。
悬架从无到有，是人们对汽车稳定性﹑平顺性不断追求下诞生。
悬架从简单到复杂，是人们对更高的汽车稳定性﹑平顺性和操纵稳定性的不断追求。
所以对悬架设计的重视，就能使整车性能得以提升，从而提高车型的竞争力，赢得更好的表现。
而悬架设计涉与到部件与整体的关系。
第7章车架设计教学提示：车架是汽车的骨架，是汽车上重要的受力部件。
本章主要介绍车架的种类与结构，重点讲述车架强度计算方法。
教学要求：了解不同车架的结构形式，掌握车架的强度计算方法。
7.1 概述车架是汽车的装配基体和承载基体，其功用是支承连接汽车的各总成零部件，车架还承受来自车内外的各种载荷。
车架主要为货车、中型以下的客车、中高级以上轿车所采用。
车架是汽车设计的重要部分，它的好坏直接关系到车的一切性能(操控、性能、安全、舒适等等)。
评价车架设计的好坏，首先应该清楚车辆在行驶时车架所要承受的各种力。
汽车的使用条件复杂，其受力情况也十分复杂，随着汽车行驶条件的变化，车架上的载荷变化很大。
车架承受的载荷大致可以分为以下几种：1) 垂直弯曲载荷车架所承受的悬架弹簧以上部分的垂直载荷包括：车架重量、车身重量、安装在车架上的各总成与各附属件的重量以及有效载荷(乘客或货物的总重量)的总和。
因此，要求车架底部的纵梁和横梁具有足够的刚度。
2) 对称的垂直动载荷当汽车在平坦的道路上以较高车速行驶时，会产生对称的垂直动载荷。
其大小与作用在车架上的静载荷及其分布有关，还取决于静载荷作用处的垂直振动加速度大小，路面的反作用力使车架承受对称垂直动载荷，使车架产生弯曲变形。
3) 非水平扭动载荷当前后对角车轮在不平的道路上滚动，车架的梁柱便要承受纵向扭曲应力。
4) 横向弯曲载荷汽车在转弯时，由于惯性作用，使车身产生向外甩的倾向力(即离心力)，而轮胎与路面形成的附着力会形成反作用力，使车架横向扭曲。
这个力在高速行驶时尤为明显。
5) 水平菱形扭动载荷车辆在行驶时，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)而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。
6) 其他载荷汽车加速或制动时，惯性力会引起车架前后部载荷的重新分配。
安装在车架上的各总成(如发动机、转向摇臂及减振器等)工作时产生的力，由于载荷作用线不通过纵梁截面的弯曲中心(如油箱、备胎和悬架等)而使纵梁产生附加的局部转矩。
车架1 车架分类（根据纵梁的特点）1.1梯形式车架特点有两根纵梁和若干根横梁组成，抗弯强度较大，零件安装紧固，方便（货车及中，轻，微型客车常用）。
1.2 周边式车架特点车架中部加宽，不设横梁，降低地板高度，增加客室空间，架构简单，质量小而且易于制造，（大型轿车常用）。
1.3 脊梁式车架特点扭转刚度很大。
（货车和轿车）1.4 衍架式车架特点刚度大，质量小，不易于制造（赛车常用）。
2 主车架的设计2.1 这车架承载状况静载荷是汽车在静止状态下，悬架弹簧以上的载荷。
对称垂直动载荷是汽车在平坦道路上高速行驶时产生的，其大小与垂直振动加速度有关，还与车架上静载荷的大小和分布有关，这种载荷式车架产生弯曲变形。
当汽车在凹凸不平的道路上行驶时，汽车前后轮也不再一个平面，斜对称动载荷使车架连同车身一起歪斜，其大小程度取决于大陆的不平度和车架，悬架的刚度大小，这种载荷使车架产生扭曲变形。
还有其他的载荷，汽车制动或加速时使载荷移动，转弯时会产生侧向惯性力，使安装在车架上不同位置的零部件产生局部的扭曲力。
2.2 主车架设计不同类型的车载荷分布不同，下面就混凝土搅拌运输车承载状况及罐体设计特点，设计主车架形式如图一所示。
该车架设计特点：车架前端到驾驶室后围做成刚性较强的结构形式，以保证悬架和转向器的操纵的稳定性；考虑后悬架附近受弯曲，扭曲作用最大，纵梁内衬梁内设计加强L 板，后桥处设计背靠横梁连接，以保证车架后部足够的刚性和强度；车架后悬架支撑处之前到驾驶室后端面车架横梁在足够强度下尽量减少，以保证该部位具有一定限度的桡曲性。
图一2.3 副车架设计混凝土搅拌运输车副车架与主车架的连接一般采用刚性连接。
副车架在设计中应考虑自身结构、刚性分布等，要尽量符合主车架在承载状况下的变形规律，使副车架顺应主车架的扭曲，达到主、副车架的刚性尽量匹配合理(如图2)。
3 车架强度校核在实际使用状况下车架受力比较复杂，在车架初始设计时，一般对车架强度校核简化为对车架纵梁进行弯曲强度校核。
▲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。
第一章汽车总体设计1-2：发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘用车上得到广泛采用，其原因究竟是什么？而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛采用，其原因又是什么？答：前置前驱优点：前桥轴荷大，有明显不足转向性能，越过障碍能力高，乘坐舒适性高，提高机动性，散热好，足够大行李箱空间，供暖效率高，操纵机构简单，整车m小，低制造难度后置后驱优点：隔离发动机气味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机方便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，大行李箱或低地板高度，传动轴长度短。
1-3：汽车的主要参数分几类？各类又含有哪些参数？各参数是如何定义的？答：汽车的主要参数分三类：尺寸参数，质量参数和汽车性能参数1）尺寸参数：外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。
2）质量参数：整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。
3）性能参数：①动力性参数：最高车速、加速时间、上坡能力、比功率和比转距；②燃油经济性参数；③汽车最小转弯直径；④通过性几何参数；⑤操纵稳定性参数；⑥制动性参数；⑦舒适性1-4：简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意一些什么问题或如何布置才是合理的？答：在绘总布置图时，按如下顺序：①整车布置基准线零线的确定②确定车轮中心（前、后）至车架上表面——零线的最小布置距离③前轴落差的确定④发动机及传动系统的布置⑤车头、驾驶室的位置⑥悬架的位置⑦车架总成外型及横梁的布置⑧转向系的布置⑨制动系的布置⑩进、排气系统的布置⑪操纵系统的布置⑫车箱的布置1-5：总布置设计的一项重要工作是运动校核，运动校核的内容与意义是什么？答：内容：从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对于相对运动的部件或零件进行运动干涉检查意义：由于汽车是由许多总成组装在一起，所以总体设计师应从整车角度出发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的检查；由于汽车是运动着的，这将造成零、部件之间有相对运动，并可能产生运动干涉而造成设计失误，所以，在原则上，有相对运动的地方都要进行运动干涉检查。
