车架结构设计-0

大学生方程式赛车车架结构设计

1、方程式赛车车架结构综述

1.1 方程式赛车车架的功用与要求

1.1.1 车架的功用

大学生方程式赛车车架作为赛车的承载基本是赛车的主要承载构件，其功用是支撑车身各主要总成的安装机体，同时承受这些总成的重力以及其传给车架的各种力和力矩，因此，车架应有足够的弯曲强度，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变形量较小:车架也应有足够的强度，以保证其具有足够的可靠性和寿命，车架主要零件在使用期内不应有严重变形或者开裂。同时在保证强度、刚度的前提下车架的自身质量应尽可能小，以较少整车质量从被动安全性考虑车架应具有吸收撞击能力的特点，此外，车架设计时，还要考虑大学生方程式赛车技术规范中的要求。

1.1.2车架的要求

(1) 车架应满足中国大学生方程式汽车大赛车规则（2016）的要求。

1) 方程式赛车车架应有足够的强度，保证赛车在比赛期间的转弯、制动等各种工况下赛车的零部件不会因受力过大而失效。

2) 保证赛车车架的刚度，包括扭转刚度和抗弯刚度，车架保证赛车正常使用。另一方面，车架具有一定的柔度，即但车架弯曲扰度（扭转刚度）不宜过大，避免变形过大影响车架上总成的正常配合和各零部件的过早损坏。

3) 车架的整体质量应尽可能的小，有效的降低赛车的整备质量，同时结构简单，便于制造。

4) 赛车还需要适合从第5 百分位的女性到第95 百分位的男性车手驾驶。

5) 车架要有一定的韧性。

(2) 方程式赛车车架的结构设计要求

1) 赛车的车架被主环和前环分成三部分。

2) 从侧视图来看，主环斜撑在主环侧倾的一边，在下端通过三角形结构回到主环底部，从而提高车架的稳定性。前环斜撑延伸到脚部之前，保护脚部。

3) 车架的最前端是前隔板，设计为平面结构，能够吸能缓冲的结构，纵向安装在平而中部，一起保护脚部和腿部。

4) 赛车的侧面为防撞结构，减少侧面撞击时车手受到的伤害。

1.2 赛车车架的结构形式

方程式赛车的车架不同于普通汽车，由于方程式赛车的高负荷和极限工况等工作环境使得方程式赛车的车架要求较高。方程式赛车的车架大致可分为三类

(1) 一体式车架

一体式车架是将整个的车身外壳作为车架的一部分，车架的外面要包裹外壳，其材料一般选用金属钢或者选用铝与非金属复合材料，通过焊接等方式连接成整体。一体式车架的板件是由高压压模机压制出来的，并通过机械臂焊接处理，制作仅数分钟便可完成，并且体式车架留有褶皱区域，用于剧烈碰撞时缓冲其所受的压力。

一体式车架先天拥有良好的撞击保护能力，车头及车尾加装副车架有利用吸收冲击力，另一方面对车架行驶刚性也有所帮助，其次一体式车架预留褶皱和包裹式构造用以吸收撞击能量，但一体式车架的资金和技术消耗大，适合大批生产，不适合中小批量生产，所以不适合作为赛车车架。

(2) 单体式复合材料车架

单体式车架的意念是用金属制成坚固的车身，再将悬架等机构零件直接装在车身上，这个车身承受所有的载荷，充当车架，又称为整体式或承载式车架通过钢或者铝冲压焊接而成，它将车架与车身合二为一，使赛车轻量化，可利用空间大，重心低。并且单体式车架将所有部件包括车身，悬架和乘员连成一体，具有较好的操控反应，质量轻并且坚硬，尺寸精确，性能好同时传递振动，噪声都比较少，这是大梁车架不可比拟的。其结构形式与一体式相同，材料一般选用复合材料使其拥有更高的刚度和强度，其车架的总质量与其它类型相比也是最轻的缺点是这种车架不易修理，制造的价格相对较高，加工和制作较为困难。

(3) 桁架式车架

即钢管式车架，桁架式车架是选用很多不同直径的金属管件焊接成一定的空间结构的框架。此种结构在大学生方程式赛车中较为传统、也最常见，质量较为轻便，并且相对其他两种车架而言，价格相对便宜，可以对本同的车型进行不同的焊接，制作过程较为简单，车架的制作方式一般为焊接和铆接，生产工艺相对

简单，并且析架式车架制造成本低，由钢管组合焊接而成的桁架式车架，具有刚

度大，强度也能得到保证，对于大学生方程式赛车较为适合。

综合考虑，本方案中选用第三种桁架式车架，材料选用4130高强度钢。添

4130结构钢具有高的强度和韧性，淬透性较高；钢的热强度性也较好，在500℃

以下具有足够的高温强度，但550℃时其强度显著下降；当合金元素在下限时焊

接相当好，但接近上限时焊接性中等，并在焊前需预热到175℃以上；钢的可切

削性良好，冷变形时塑性中等；热处理时在300～350℃的范围有第一类回火脆

性。

1.3车架材料

(1) 车架技术规范要求

根据技术规范要求，大学生方程式车架的基准钢铁材料的最低较要求，赛车

的基械结构必须为如下材料制作，圆形，低碳钢或合金钢管（含碳量最小1%），

参加比赛车架所使用材料的性能下限不能低于以下值：杨氏模量=200Gpa，屈服

强度=305Mpa，极限强度=365Mpa。直径要求如下表。

表1 基准钢铁材料

部件或用途外径*壁厚

主环和前环、肩带安装杆25.4mm*2.4mm或25.0mm*2.50mm

侧防撞结构、前隔板、防滚架斜撑、安全带安

25.4mm*1.65mm或25mm*1.75mm或25.4mm*1.60mm

装杆及其斜撑、电池动力保护结构

前隔板、主环斜撑支撑，电车：传动系统部件25.4mm*1.20mm或25.0mm*1.5mm或26.0mm*1.2mm 备注：使用的合金钢不允许比低碳钢的薄

规则中除了主环和主环支架必须用钢材外，其它可以使用替代管件和材料，

替代钢管最小壁厚见表2。

表2 最小壁厚要求

材料和用途最小壁厚

钢管，用于主环、前环、肩带安装杆 2.0mm

钢管，用于防滚架斜撑、主环支架斜撑、前隔板

1.2mm

和侧边防撞结构、前隔板支撑钢管、安全带固定

件、高压蓄电池保护、高压驱动系统保护

备注1 ：不允许合金钢管件的壁厚比所用的低碳钢的壁厚更薄。

备注 2 ：为了保持相同的屈服强度和极限拉伸强度，必须保持相同的横截面积。

对于替代的另一种材料-铝管的最小壁厚要求为至少3.0mm 。

方程式赛车车架的材料应具有足够的屈服极限和疲劳极限，低的应力集中和敏感性，良好的冷冲压性和焊接性能。同时车架的设计应尽可能减轻本身的重量，从而改善赛车的加速性、操纵稳定性、最高车速和燃油经济性等。

表3几种材料的特性

材料 屈服强度s δ 抗拉强度b δ 密度g/cm 3 焊接性能 4130# ≧245 ≧410Mpa 7.85 很好 30# ≧295Mpa ≧490Mpa 7.85 一般 45# ≧355Mpa ≧600Mpa 7.85 一般 30CrMo ≧785Mpa ≧930Mpa 7.85 焊后易冷裂 35CrMo ≧835Mpa ≧985Mpa 7.85 焊接性较差

Q235 235Mpa ≧205Mpa 7.85 优良 Q345

345Mpa

≧490Mpa

7.85

良好

对于弯折尺寸较大的主环以及主要支撑车架的主环支架，由于技术规范中要求必须用钢材，通过以上表3几种材较的性能可以看出Q235的塑性和焊接性能能优良，但价格低，比其他和Q345和焊接性能好，但屈服强度低，会导至强度和强度满足不了机械性能，4130的屈服强度大焊接性也较好，因此先用4130高强度钢。同时为了降低车架的质量，在满足技术规范的要求下，应尽可能用小的外径和壁厚，同时必须满足车架的强度。

同时初步选定车架材较尺寸如表4所示，同时选用氩弧焊。

表4 初步选定车架材较尺寸表

部件名称 直径 壁厚 主环、前环 25.4mm 2.4mm 其余管件

25.4mm

1.65mm

1.4车架的研究方法

整车的设计和研发中，车价是基础，其结构的特性、强度、刚度、振动频率等。都会影响整车的性能，例如汽车的动力性、安全性、操控性、共振性等等，因此确保车架的结构稳定性尤为重要。

(1) 理论实验法理论实验法是以理论设计计算为基础，按照试验的数据，公式，图表等进行设计，理论系试验计算复杂，设计周期长，资金消耗大，受人为因素的影响较大，其设计结果与设计意图偏离较大。

(2) 经验法经验法是也长期的设计经验为依据，通过类比近似的数值来对车架的结构进行设计，经验设计法是凭借设计者长期积累的经验来设计方案。因此设计方案受设计者的影响较大，结果常使车架结构不均衡，材料运用不够合理，动力性不足，车架总质量大。

(3) 有限元法

在对车架的研发设计时，通过有限元软件对车架的强度刚度进行分析，通过有限元分析优化，车架是车架结构，布局合理，性能更优，车架材料使用少，质量轻，提高整车的性能。

2、方程式赛车车架设计

2.1 车架整体结构及总体结构要求

2.1.1车架整体结构组成

赛车车架整体设计必须考虑赛车整体结构的布置：驾驶舱的布置、转向系、制动系、悬架的布置，轴距，轮距的大小等。如图1所示为车架基本结构组成。如图1所示，车架总体由前隔板、前隔板技撑系统、前防滚架（也称前环）、侧面防撞结构、主防滚架（也称主环），防滚架斜撑几部分组成。前隔板作为钢管车架最前端，还需安装规定尺寸的碰撞缓冲块，缓冲块，同时车架结构中都需要尽可能多的使用三角结构，点对点，符合力学要求。

图2 为车架总体结构要求

图1 车架基本结构

图 2 为车架总体结构要求，赛车的结构必须包括两个带有支撑的防滚架，

有支撑结构和缓冲结构的前隔板、

以及侧边防撞结构。根据中国大学生方程式汽车大赛规则(2018)，有如下要求：

(1)轴距要求(2.3)：至少1525mm；

(2) 轮距(2.3)：赛车较小的轮距（前轮或后轮）必须不小于较大轮距的75%。

(3) 前环与主环要求：（3.10）

防滚架是赛车对车手安全保护的一个最重要的安全屏障，当赛车发生侧翻或翻滚时必须保护车手的头部和腿部不与地面接触，因此对主环和前环要求如下: 在正常乘坐并系好安全带的情况下，所有车手的头盔和男性第95百分位模板的头部必须符合下列要求：

a)必须与前环顶端与主环顶端的连线至少有50.8mm的距离。

b)如果主环斜撑后置，主环顶端和主环斜撑底端的连线与头盔必须至少有

50.8 mm的距离，如图3a 。

c)如果主环斜撑前置，头盔向后方不得超过主环后平面，如图3b 。

男性第95百分位模板如图4所示，男性第95百分位二维模板的尺寸如下：用直径为200mm的圆代表髋部和臀部。

用直径为200mm的圆代表肩膀及部颈位置区域。

用直径为300mm的圆代表佩戴头盔的头部。

用一条280mm的直线连接位于上方的直径为200mm和300mm的头部圆的圆心。

图3 防滚架位置要求1

图4 男性第95百分位模板位置

(4) 主环及主环斜撑(3.13)

a)主环的尺寸大小在设计时应该考虑到对车手的保护，主环宽度最小不得小于380mm。

b)主环必须由两个在主环两侧并且向前或向后延伸的斜撑支撑。

c)从侧视图上看，主环和主环斜撑禁上布置在过主环顶端垂线的同侧。也就是说，若主环前倾，斜撑必须在主环之前；若主环后倾，斜撑必须在主环之后。

d) 主环斜撑和主环的连接点应尽量接近主环顶端，连接点低于主环顶端距离不得超过160mm以内，主环与垂线夹角10°以内，主环斜撑与主环角度应该在30°以上。

图5 防滚架位置要求2

(5) 前环及前环支撑

a) 车手在操作方向盘的时候，方向盘不能超出前环最顶端，并且方向盘距前环间距水平间距250mm以内；

b) 前环结构构与路面垂直方向的夹角小于20°。如果前环在垂直方向向右倾斜超过10°，在前环后方必须用另外斜撑支撑。

c) 前环必须由丙个位于前环两侧向前延伸的斜撑支撑，前环斜撑必须延伸至车手脚部之前，保护车手腿部。

d) 前环斜撑和前环的连接点应尽量接近前环顶端，连接点低于前环顶端的距离不得超过50.8m m，如图所示5。

(6) 侧边防撞

侧边防撞区域——从座舱底板上表面到座舱内部车架最低点往上240mm到320mm，从前环到主环间的的车输侧面区域。两侧防撞区域必须至少各由三根管件构成，如图6所示，上部的侧边防撞杆距离地面距离为300-500mm之间。

(7) 前隔板及前隔板支撑

赛车的每一侧前，隔板都必须使用至少三个车架单元向后支撑到前环，一个位于顶部，与顶端（前隔板）距离不超过50.8mm，一个位于底部，以及一个用来形成三角结构。

a) 上支撑构件必须连接在距离前隔板顶端50mm范围内。连接到前环上距离上侧边防撞构件以上100mm或以下50mm的区域内。如果上支撑构件连接在高于上侧边防撞构件100mm的区域，那么需要合体的三角结构，把载荷转移到主环，可以通过上侧边防撞杆或者另外增加符合T3.4尺寸的杆件，用来传递前隔板支撑上支撑构件与前环连接点处的载荷。

图6 车架侧面防撞结构要求

b) 支撑构件必须连接前隔板的底板和前环的底部，

c) 斜撑必须上下支撑构件中形成正确的三角结构。

(8) 驾驶舱空间要求

为了保证驾驶员的逃生空间和腿部空间，规则还限定了驾驶舱最小开口和驾驶舱内部横截面的空间要求，如图7所示，驾驶舱长*宽*高最小尺寸为：600mm*550mm*350mm，最小前舱长度不得小于580mm。

2.2 方程式车架整体参数

外形尺寸(mm) 2000*800*1050

轴距(mm) 1525

前轮距(mm) 1150

后轮距(mm) 1155

车架质量(kg) 25-40

2.3 方程式赛车车架结构设计

如图所示，根据大赛规则，初定车架整体结构如图8，9所示，初定两种方案，两方案的区别于驾驶舱高度不一样，方案一驾驶舱高，前舱低，方案二驾驶舱低，前舱高，方案二比方案一高200mm，综合考虑参考各校FSC赛车车架，初选方案二，设计车架尺寸如图10所示：车架总长约2000mm，前隔板高度约300mm，宽度约300mm；前环前度约600，宽度约550；上部侧面防撞杆高度

图7 驾驶舱空间要求

320mm ；主环高度约1050mm，宽度最大处800mm；后舱长度约500mm，基后部高度约300mm，宽度约620mm。出于轻量化考虑，车架的重量应该控制在35kg 以内，根据车架的设计方案大致估算出车架的质量为30kg。

图8 车架结构草图方案一

图9 车架结构草图方案二

(1) 前隔板

前隔板在车架的最前端，前跟隔板的作用一个在于保护车手脚部免受外界冲击而受到伤害，前隔板另一个作用在于可以在前安装防撞块做撞击时的缓冲作用，前隔板一般设计尺寸要小一些，一方面可以减小行驶时的空气阻力，另一方面也可以提高车辆通过性。查阅相关论文资料，前隔板设计长宽高为300mm ～400mm*250mm ～300mm**200mm ～350mm 范围内，根据前隔板蜂窝铝缓冲块尺寸300mm*250mm*200mm ，初步确定前隔板的尺寸为300mm 矩形，材料尺寸选用：外径*壁厚25.4mm*1.65mm 。

(2) 前舱

长度主要根据车手腿长来确定设计，同时为了满足不同身高和腿长的车手的驾驶要求，踏板往往设计成前后可调节的。前舱过程中应该采用点对点的三角结构，保证整个机舱的强度，根据大赛规则规定，前舱的长度不得小于580mm ，

图10车架结构图

故本次设计取前舱长度为650mm，宽度为550mm，材料尺寸选用：外径*壁厚

25.4mm*1.65mm

。

(3) 前环

赛车还需要适合从第5 百分位的女性到第95 百分位的男性车手驾驶，因此需要搭接模型进行数据采集。图6为男性第95百分位模板位置，在搭载模型获取基本参数时，还需好考虑车手的驾驶姿势、驾驶视线、坐姿等人机工程。在性能和舒适性方面需要做出取舍，数据需要不断调整。查阅历届参赛车架，前环的宽度范围：400-600mm，如图8所示，初步确定前环的最大宽度为550mm，底部宽度450mm，保证车手的良好视线，前环高度600mm，半径R100，材料尺寸选用：外径*壁厚25.4mm*2.4mm。

(4) 侧面防撞杆和驾驶室

根据人体标准尺寸以及大赛规则取驾驶室长度为850mm，侧面防撞杆由三根钢管组成，根据大赛技术规范，上部的侧面防撞杆需在240-320mm的区域内，初定上部侧面防撞杆距离底部的侧面防撞杆座舱内最低点高度300mm，材料尺寸选用：外径*壁厚25.4mm*1.65mm。

(5) 主环

查阅历届参车架资料，主环的宽度为550-1000mm之间，高度在1000-1200之间，考虑人体坐姿，初步设计主环草图如图9所示，初步确定主环高度1050 mm ，最大宽度800mm，折弯半径R150mm，采用截面封闭的未切割的，连续的钢管构成，材料尺寸选用：外径*壁厚25.4mm*2.4mm，确保人身安全。

图8 前环草图

(6) 后舱

后舱位于主环后方，本设计采用轮毂电机，后舱用来承载电池和电机，为使电机能够平稳运行，应使后舱机构对电池及电机进行固定。同时在车架整体设计时还先考虑整车平衡性问题。初步选择后舱的长为500mm，宽为620mm.根据大赛技术规范，主环斜撑距离主环距离160mm以下，本次车架初步设计如图7所示，主环斜撑距离主环距离150mm ，材料尺寸选用：外径*壁厚25.4mm*1.65mm。

2.4 方程式赛车车架三维建模

用Pro/E进行三维建模，车架三维模型如图10、11、12所示，建模过程在各草绘面上创建几何点，根据坐标点的位置，运用曲线命令完成。

图9 主环草图

图10 车架三维图1

图11 车架三维图2

为了符合赛事规则要求的车架扭转刚度要求，各车队还需要对设计的车

图12 车架三维图3

3、定位模具和焊接

由于方程式车架的设计比较紧凑，许多零部件的安装位置极限，因此对焊接精度要求比较高，同时还需要注意焊接的时候的热变形。为了提高焊接定位的精度，将车架的设计图纸打印出来，如图13所示，按照1：1的位置进行定位焊接。为了使管件之间更好地接触，保证焊接度，往往需要将钢管时行坡口处理，较为廉价的方法是打印图纸包裹管件，按照图纸轮廓进行切割打磨处理。

为了使误差尽可能小，所采用的定位夹具有两种，一是木夹具，成本较低，另一种是刚板夹具，定位精度较高，但成本较高，不能重复使用。

一般整体式的定位夹具定位精度较高，可以将整个车架搭建起来，再进行误差调整，一般车架的误差范围控制在2mm范围内。采用氩弧焊时行焊接，焊

图13 车架定位焊接

图14 车架焊接打磨处量

接强度比较高。

图15 车架木制夹具定位

图16 车架钢板夹具定位

基于HyperMesh_OptiStruct的汽车零部件结构拓扑优化设计

Equipment Manufactring Technology No.10，2008 优化设计在现代结构设计中占有十分重要的地位，它能使工程设计者从众多的设计方案中获得较为完善的或最为合适的最优设计方案，是虚拟设计和制造的重要环节，并贯穿于设计和制造的整个过程。结构优化设计通常可根据设计变量的类型划分为尺寸优化，形状优化，和拓扑优化三类。目前，尺寸优化的理论和应用已趋于成熟，形状优化的理论已经基本建立，正在着重解决实际应用方面的问题。结构的拓扑优化由于其理论和计算上的复杂性而成为结构优化设计中最富挑战性的研究领域［１］。一方面拓扑优化大大减少了建模方面的工作量，另一方面它可以在改善或保持结构性能的基础上大大减轻结构的质量。近年来，随着汽车工业的快速发展，日益突出的能源问题和为了满足对汽车设计的新要求，对汽车零部件和机械结构开展拓扑优化设计具有重要的意义。 １连续体结构拓扑优化的方法及常用算法 １．１连续体结构拓扑优化的方法 连续体结构拓扑优化是在一定空间区域内寻求材料最合理分布的一种优化方法。在进行连续体结构拓扑优化设计时，其初始设计区域一般采用基结构法进行描述。所谓基结构法，就是把给定的初始设计区域离散成足够多的单元，形成由这些若干单元构成的基结构，再按某种优化策略和准则从这个基结构中删除某些单元，用保留下来的单元描述结构的最优拓扑。基结构法可借用有限元分析时所使用的网格单元，只需在优化初始阶段进行一次网格划分，在整个优化过程中可保持网格划分不变，这使得基结构法较易实现，称为目前结构拓扑优化中应用最为广泛的方法。连续体结构拓扑优化多采用基结构法的拓扑优化方法主要有以下三种［２～３］。 １．１．１均匀化方法 均匀化方法就是以Ｂｅｎｄｓｏｅ、Ｋｉｋｕｃｈｉ提出的均匀化理论为基础引入微结构，将设计区域离散成许多带有孔洞的微结构单胞，对连续体进行拓扑优化，通过优化计算确定其材料密度呈０～１分布，由此得出最优的拓扑结构。它适用连续体基于应力和位移约束或频率约束的拓扑优化分析。１．１．２变密度法 变密度法是从均匀化方法发展而来的一种方法。其基本思想就是引入一种假想的密度值在［０，１］之间的密度可变材料，将连续结构体离散为有限元模型后，以每个单元的密度为设计变量，将结构的拓扑优化问题转化为单元材料的最优分布问题。这种方法主要应用于多工况应力约束下的平面结构、三维连续结构及结构碰撞问题等方面。 １．１．３变厚度法 变厚度法是最早被采用的拓扑优化方法，属于几何（尺寸）描述方式。这种方法将薄板或薄壳可能占据的整个区域划分成有限个单元，假定所有单元的厚度是均匀的，把这一模型作为初始模型进行优化。这样优化求得的最优设计将是一个带孔洞的，厚度均匀的薄板或薄壳。 １．２结构拓扑优化设计的常用算法 合理的优化算法的选择对于结构的拓扑优化设计是非常重要的，我们应该根据我们所要优化的工程结构（如结构拓扑优化数学模型的特点，优化目标函数的性质，约束函数非线性的复杂程度，以及优化要求达到的计算精度等）来选择一个合适的优化算法。目前，工程结构中常用的拓扑优化算法主要有以下三种［３～４］。 １．２．１优化准则法 优化准则法是拓扑优化算法中的分析型算法，在拓扑优化当中应用十分很广。这种方法理解方便，数学推导简单明了，不需要对变量求导数，因此计算量小。缺点是仅仅适用于单目标，单约束问题的优化。因此不适应对复杂问题进行分析求解。常用的优化准则方法一般包括ＯＣ算法，ＣＯＣ（ｃｏｎｔｉｎｕ－ｕｍ－ｂａｓｅｄｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉａ）算法和ＤＯＣ（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉａ）算法以及ＤＣＯＣ（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄｃｏｎｔｉｎｕｕｍｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉ－ａ）算法。 基于HyperMesh/OptiStruct的汽车 零部件结构拓扑优化设计 刘庆，侯献军 （武汉理工大学汽车工程学院，武汉４３００７０） 摘要：基于结构拓扑优化在优化设计中的重要性，介绍了拓扑优化的方法和常用算法，建立了基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ／ＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔ的结构拓扑优化设计流程图，最后在考虑了三种不同载荷工况下，进行了汽车控制臂的拓扑优化，最终使得优化结构质量更轻。 关键词：拓扑优化；汽车控制臂；ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ；ＯｐｔｉＳｔｒｕｃｔ 中图分类号：Ｕ４６３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２００８）１０－００４２－０３ 收稿日期：２００８－０７－１０ 作者简介：刘庆（１９８３—），男，河南新乡人，硕士研究生，研究方向：发动机排放控制与电控技术；侯献军（１９７３—），男，河南新乡人，副教授，研究方向：发动机排放与节能控制、车用动力新型装置。 42

罐式汽车结构与设计

《 铝合金罐体罐式汽车结构与设计 摘要：罐式汽车是指装有专用罐状容器的运货汽车。它具有运输效率高、保证运货质量、利于安全运输、减轻劳动强度、降低运输成本等优点。随着我国各行业对物流运输需求的不断增大，罐式汽车的作用愈加突出，在专用汽车中所占的比例也明显增加。 关键词：罐式汽车结构设计铝合金 1绪论： 研究表明，汽车的燃油消耗与汽车的自身质量成正比，汽车质量每减轻10%，燃油消耗将降低 6%～10%，排放降低4%[2]。在驾驶方面，汽车轻量化后，加速性提高，车辆控制稳定性、噪音、振动方面也均有改善。从安全性考虑，碰撞时惯性小，制动距离减小。节能、环保、安全、舒适是汽车发展的新技术趋势,尤其是节能和环保更是人类可持续发展的重大问题。汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要，是汽车工业发展的方向之一，也是提高汽车的燃油经济性、减少排放的重要技术途径。汽车轻量化技术的具体内容实际上是功能完善、自重轻、性价比高的结合。 2 铝合金罐体罐式汽车 铝合金罐体的优势 a. 降低整车整备质量，减少燃油消耗，缩小运输成本。根据欧洲铝业协会相关研究报告，整车质量与单车燃油消耗成正向变化关系。以45 m3的铝合金液罐式汽车消耗柴油为例，它比碳钢或不锈钢材料罐体的质量约少5 t，从运输成本出发，单车整备质量每减轻1 t，车辆每行驶100 km可节省 L柴油。如果一辆车每年运行里程为12万km，只按该里程的一半计算（空载行驶），则一年至少可节省柴油1 800 L，折合目前市场价约为1万元。 — b. 在相同整车质量下，由于铝合金材料罐体的空载整车质量降低，承载体积变大，从而有效提高了承载经济性。按照我国道路安全法规规定，车辆总质量不得超过55 t。在规定的总质量的前提下，要想提高运输总量，只能从车辆轻量化入手，进而增加其有效承载能力获取更好的经济效益。从增加收益的角度出发，采用铝合金罐体的车辆比碳钢罐体的车辆承载量约多5 t，仍以每年12万km的里程计算，运输费用为元/(km·t)，每车可额外增加收入约15万元，可以看出使用铝合金罐体的经济效益非常可观。 c. 耐氧化，化学性质较稳定，回收循环利用价值高。由于铝合金具有较强的耐腐蚀性，而且这种稳定的化学性质跟使用时间基本不存在关系。所以用户在按国家运输车辆报废有关规定将车辆报废之后，铝合金罐体整体不会出现较大损失，特别是内部不会有很大的损伤。对于按国际标准生产工艺生产的罐体，以目前国际行业出具的回收标准看，回收价值是原铝的85%以上。如一个由5 t成品

车架设计指南

奇瑞汽车有限公司底盘部设计指南 编制： 审核： 批准：

1、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： 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。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和大多数的特种汽车上。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。 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。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。 车架的几种结构 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 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。 2．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。 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（370为抗拉强度）其它为SPHE、SPHC，表面处理为电泳 3、纵梁 发动机纵梁总成支撑动力总成 1、动机纵梁总成均由钢板冲压焊接而成，为封闭断面。

塑料件结构设计要点

产品开发的结构设计原则： a、结构设计要合理：装配间隙合理，所有插入式的结构均应预留间隙；保证有足够的强度和刚度(安规测试)，并适当设计合理的安全系数。 b、塑件的结构设计应综合考虑模具的可制造性，尽量简化模具的制造。 c、塑件的结构要考虑其可塑性，即零件注塑生产效率要高，尽量降低注塑的报废率。 d、考虑便于装配生产(尤其和装配不能冲突)。 e、塑件的结构尽可能采用标准、成熟的结构，所谓模块化设计。 f、能通用/公用的，尽量使用已有的零件，不新开模具。 g、兼顾成本 大略的汇总下结构中常见的问题注意点，期抛砖引玉，共同提高。 1、关于塑料零件的脱模斜度： 一般来说，对模塑产品的任何一个侧面，都需有一定量的脱模斜度，以便产品从模具中顺利脱出。脱模斜度的大小一般以0.5度至1度间居多。具体选择脱模斜度注意以下几点： a、塑件表面是光面的，尺寸精度要求高的，收缩率小的，应选用较小的脱模斜度，如0.5°。 b、较高、较大的尺寸，根据实际计算取较小的脱模斜度，比如双筒洗衣机大桶的筋板，计算后取0.15°~0.2°。 c、塑件的收缩率大的，应选用较大的斜度值。 d、塑件壁厚较厚时，会使成型收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值。 e、透明件脱模斜度应加大，以免引起划伤。一般情况下，PS料脱模斜度应不少于2.5°~3°，ABS及PC料脱模斜度应不小于1.5°~2°。 f、带皮纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应根据具体情况取2°~5°的脱模斜度，视具体的皮纹深度而定。皮纹深度越深，脱模斜度应越大。 g、结构设计成对插时，插穿面斜度一般为1°~3°（见后面的图示意）。 2、关于塑件的壁厚确定以及壁厚处理： 合理的确定塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先决定于塑件的使用要求：包括零件的强度、质量成本、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求，一般壁厚都有经验值，参考类似即可确定(如熨斗一般壁厚2mm，吸尘器大体为2.5mm)，其中注意点如下：

汽车零部件料架设计

汽车零部件料架设计心得 生产包装形态 生产线原则上要求纸包装不能上线，因此适用于总装车间的生产包装可分为周转箱、非标中空板箱、仓储笼、专用产品料架四种形态，在此只介绍专用产品料架的包装形态。 专用产品料架，又可分为周转用产品架和线边固定存放架。这与投料的物流路线与投料方式有关，周转用产品架可满足：对换投料，线边固定存放架一般适用填补投料，但另需要投料容器与之搭配使用。对供应商来说，我们原则要求使用周转用产品架，除非由于零件特性等原因不适用产品架进行周转投料的，可考虑设定固定存放架和投料容器（有的直接是运输包装）的搭配包装方式。 料架材料 产品架的主体材料为金属管材，材质为Q235，一般要求的规格为40*40，30*30，25*25，20*20，40*25。考虑到动态运输，以及一个产品架顺引多个产品架的实际情况，所以框体要求不使用20*20的规格，而内部结构则尽量使用20*20的管材，以减轻重量和方便操作。 产品架的辅材起缓冲、防护作用，辅材材料为帆布、橡胶（脱硫）、尼龙、珍珠棉、PE发泡材料、PVC板材等。更多内容访问汽车物流包装网。 产品架分类 产品架的分类方式有数种之多，比如按结构分类、按运输方式分类、按材料分类、按被包装物性质（是否属于危险品、易碎品等）分类等，但各种分类标准归根结底是在决定产品架的结构，所以我在此处只以产品架的结构为分类标准

产品架按结构分类，主要分为以下几种：1、层掀板结构，2、货格结构，3、固定取放结构，4、货格变形结构，5、悬臂结构，6、箱、笼结构，7、组合结构，8、通用相配结构。 层掀板结构 层掀板结构产品架由多层翻版组成，每层翻版能够绕一端掀起，掀起后用气弹簧、机械弹簧或其他支撑结构支撑起而不会轻松落下，以便取用下一层的零件。每层翻版的面层配有一些限位结构，用于摆放、限位零件；有些产品架的翻版底层（相对面层而言）会固定一些缓冲材或其他限位结构，用于紧固下一层零件（一般这样的结构，产品架还需加做一个翻版顶盖，用于紧固顶层的零件），或者是防止零件向上窜动冲击上层翻版的底层而造成零件的划伤。层掀版结构的产品架，结构紧凑，零件摆放的密度大，空间浪费小，对生产线位置紧张的**来说，是值得推广的。但是，该结构产品架一般是只能在用完上一层的零件后才能打开取用下一层的零件，所以一般用于严格排序的零件，或者是零件品种较少，每个产品架只放一个品种的零件，多个产品架又能在生产线上布开的情况。 另外，对层掀板结构进行变形，将每层一块掀板分开做成两块，每块单独操作，互不干涉，这样就可以摆放两种图号的零件进行排序。这种变形的结构满足严格的类排序零件。所谓严格类排序，是指严格按照车型信息对零件进行排序，但由于零件特性使得限位结构不能适用所有零件，而使得排序的零件分开摆放的排序投料方式。更多内容访问汽车物流包装网。翻版的支撑装置有三种，气弹簧（自由型气弹簧）、机械弹簧（线形弹簧）、机械支撑杆。使用机械弹簧只是利用其拉力，翻版在掀起时要不会落下，平躺时要有力使之不易颠起，这样弹簧的安装位置非常不易确定，并且对弹簧自身的疲劳失效、强度、防锈等方面有很高要求。机械支撑杆滑动槽的表面要求较高，喷漆或生锈以后，掀起或放下翻板不易操作，活动不畅，并且容易受到震动而脱槽致使翻版跌落。

专用汽车设计试卷

山东科技大学2011-2012学年第一学期 《专用汽车设计》考试试卷 一、判断题（每小题1分，共10分） 1.一般来讲，专用汽车的比功率大于家用轿车（×） 2.滚动阻力系数与汽车的速度没有关系（×） 3.大多数集装箱采用的是后门单开式开启方式（×） 4.压缩式垃圾车都可以自动装卸，不需人工干预（×） 5.同样工况下前置直推式自卸汽车的举升油缸比后置式直径大（×） 6.自卸汽车的最大举升角度必须小于货物的安息角（×） 7.栏板起重运输车的栏板运动采用的是四杆机构（√） 8.散装粮食运输车采用的是气力运输方式（√） 9.集装箱运输车属于特种结构汽车的范畴（√） 10.在充满液化石油气时不允许装满罐体（√） 二、单向选择题（每小题2分，共20分） 1.下列不属于箱式箱式货车的是（D） A.保温车 B.冷藏车C、运钞车D、禽畜运输车 2、专用车液压系统的取力最好在（A ） A、发动机端 B、离合器部分 C、传动轴 D、变速箱 3.下列不属于蔬菜的制冷方式（A） A、水冷 B、干冰 C、冷板 D、机械制冷 4、随车起重机装卸木材时采用的结构形式（A ） A、前置 B、中置 C、后置 5、专用汽车改装最多的部分是（D ） A、驾驶室 B、底盘 C、发动机 D、车厢 6.下列不属于粉粒物运输车的结构部件是（C ） A、多孔板 B、流态化元件 C、空气压缩机 D、螺旋叶片 7、下列不属于灌装汽车常用的封头形式是（A） A、方形 B、半球形 C、椭圆形 D、螺形 8.下列专用汽车肯定不需要液压支腿的是（B ） A、高空作业车 B、半挂车 C、随车起重机 D、混凝土搅拌车 9、高空作业车作业平台调平结构不常用的是（A） A、重力式 B、平行四杆式 C、行星齿轮方式 D、等容积液压缸 10、去掉货箱的底盘类型（A） A、一类底盘 B、二类底盘 C、三类底盘 D、四类底盘 三、简答题（每小题5分，共20分） 1、简述压缩式垃圾车的基本工作原理 答：压缩式垃圾车是装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入、转运和倾卸的专用自卸汽车，主要用于收集、转运袋装生活垃圾。 压缩式垃圾车的专用工作装置主要由车厢和装载箱两部分组成。 工作原理：车厢固联于底盘车架上，装载厢位于车厢后端，其上角与车厢铰接，并可由举升液压缸驱动其绕铰接轴转动。垃圾从装载厢后部入口处装入，再经装载厢内的压缩机构进行压缩处理，最后将垃圾向前挤压入车厢内压实。车厢设有

车架设计手册汇总

车架设计手册汇总 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

车架设计手册1，范围 本手册适用于客车底盘非承载式及半承载式车架的设计。 2 引用标准 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB1958-80 形状和位置公差检测规定 GB1184-80 形状和位置公差 GB3323-87 钢熔化焊对接接头射线照相焊缝质量分级 3 符号、代号、术语及其定义 车架：汽车承载的基体，支撑着发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式（或半承载式）车身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。 纵梁：车架总成中主要承载元件，也是车架中最大的加工件，其形状应力求简单。纵梁沿全长方向多取平直且断面不变或少变，以简化工艺。有时也采取中间断面高、两边较低来保 证纵梁各断面应力接近 横梁：横梁将左右纵梁连在一起，构成完整的车架总成，保证车架有足够的扭转刚度，限制其变形和降低某些部位的应力。有的横梁还需作为发动机、散热器以及悬架系统的紧固 点。 4 设计准则 应满足的安全、环保和其它法规要求及国际惯例 车架总成在正常使用条件下，纵梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂。 应满足的功能要求及应达到的性能要求 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量最小；车架也应有足够的强度，以保证其有足够的可靠性和寿命， 设计输入、输出要求 设计输入为设计任务书及底盘总布置图； 设计输出为车架总成图及相关分总成及零件图。 设计过程的节点控制要求 车架总成要负责控制校核如下内容： 1）协调发动机及其附件在车架纵梁上的安装孔及牛腿安装孔； 2）横梁位置与底盘分总成（油箱、电瓶）及车身结构（前、中、后门、侧围立柱）的匹配； 3）协调制动管路、暖风管路、电线束、油路等管线在车架中的分布及穿线管； 4）校核底盘各总成间的运动干涉，相关总成的装缷空间（如缓速器、传动轴）。 5 布置要求

塑料件结构设计加强筋设计

塑料件结构设计-（5）加强筋设计 浏览发布时间15/05/10基本设计守则 加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部份。加强筋有效地如『工』字型，增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积，但没有如『工』字型筋，倒扣结构将难於成型，对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。此外，加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。 加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向，选择加强筋的位置亦受制於一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一致，两端相接产品的外壁，或只占据产品部份的长度，用以局部增加产品某部份的刚性。要是加强筋没有接上产品外壁的话，末端部份亦不应突然终止，应该渐次地将高度减低，直至完结，从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。 加强筋一般的设计 加强筋最简单的形状是一条长方形的柱体附在产品的表面上，不过为了满足一些生产上或结构上的考虑，加强筋的形状及尺寸须要改变成如以下的图一般。 加强筋的两边必须加上出模角以减低脱模顶出时的摩擦力，底部相接产品的位置必须加上圆角以消除应力过分集中的现象，圆角的设计亦给与流道渐变的形状使模腔充填更为流畅。此外，底部的宽度须较相连外壁的厚度为小，产品厚度与加强筋尺寸的关系图a说明这个要求。图中加强筋尺寸的设计虽然已按合理的比例，但当从加强筋底部与外壁相连的位置作一圆圈R1时，图中可见此部分相对外壁的厚度增加大约50%因此，此部份出现缩水纹的机会相当大。如果将加强筋底部的宽度相对产品厚度减少一半(产品厚度与加强筋尺寸的关系图b)，相对位置厚度的增幅即减至大约20%，缩水纹出现的机会亦大为减少。由此引伸出使用两条或多条矮的加强筋比使用单一条高的加强筋较为优胜，但当使用多条加强筋时，加强筋之间的距离必须较相接外壁的厚度大。加强筋的形状一般是细而长，加强筋一般的设计图说明设计加强筋的基本原则。留意过厚的加强筋设计容易产生缩水纹、空穴、变形挠曲及夹水纹等问题，亦会加长生产周期，增加生产成本。（https://www.wendangku.net/doc/3010223080.html,)

车架设计指南

上汽集团奇瑞汽车有限公司 奇瑞汽车有限公司 底盘部设计指南 编制： 审核： 批准：

上汽集团奇瑞汽车有限公司 1、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。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和大多数的特种汽车上。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。 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。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车架的几种结构 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 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。

超声波塑料件的结构设计

精心整理 .1塑料件的结构 塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6kgf/cm2。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。 1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以罐状顶部做如下考虑 ○1加厚塑料件 ○2 ○3 1.3尖角 加R 1.4 ○1 ○2 1.5塑料件孔和间隙 如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减（如图4所示），根据材料类型（尤其是半晶体材料）和孔大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免。 1.6塑料件中薄而弯曲的传递结构

被焊头接触的塑件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传达室递超声波能量的时候，特别对于半晶体材料，超声波震动很难传递到加工面（如图5所示），对这种设计应尽量避免。 1.7 1.8 对称设计。 在焊头表面有损伤纹，或其形状与塑料件配合有少许差异的情况下，焊接时，会在塑料件表面留下伤痕。避免方法是：在焊头与塑料件表面之间垫薄膜（例如PE膜等）。 焊接线的设计 焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式：

○1能量导向 ○2剪切设计 2.1能量导向 能量导向是一种典型的在将被子焊接的一个面注塑出突超三角形柱，能量导向的基本功能是：集中能量，使其快速软化和熔化接触面。能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度，在这种导向中，其材料大部分流向接触面，能量导向是非晶态材料中最常用的方法。 能量导向柱的大小和位置取决于如下几点： ○1材料 ○2 ○3 图70.25mm。 能量导向经常采用（例如手机电池等），如图8所示。 2.2能量导向设计中对位方式的设计

汽车结构设计

汽车结构设计： 汽车的结构设计，是确定汽车整车、部件(总成)和零件的结构。也就是说，设计师需要考虑由哪些部件组合成整车，又由哪些零件组合成部件。零件是构成产品的最基本的、不可再分解的单元。毫无疑问，零件设计是产品设计的根基。零件设计时，首先要考虑这个零件在整个部件中的作用和要求；其次，为了满足这个要求，零件应选用什么材料和设计成什么形状；最后，零件如何与部件中其他零件相互配合和安装。 1.材料选择 按照零件所使用的材料，可分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料又可分为钢铁(黑色金属)材料和有色金属材料两大类。汽车所采用的非金属材料种类繁多。钢铁是汽车上所使用的最重要的材料，占全车重量的大部分。钢铁的主要优点是强度、刚度和硬度高，耐冲击和耐高温，因而用于汽车上载荷大、高温、高速的重要零件。所谓强度高，就是这种材料可承受较大的力而不被破坏；所谓刚度高，就是这种材料可承受较大的力而变形很小。汽车的零件在工作时，有的零件承受拉力而有伸长的趋势；有的零件承受压力而有缩短的趋势；有的零件承受弯曲力矩而趋于弯曲变形；有的零件承受扭转力矩。事实上，许多汽车零件的受力比上述例子复杂得多。如汽车变速器的轴就同时承受了拉、压、弯、扭多种力。汽车零件不仅是承受静载荷，而且，由于汽车的行驶随路况变化，还要承受十分复杂的动载荷。作为设计师，必须充分考虑零件的受力情况，经过周密的计算，确保零件的强度和刚度的数值在允许的范围内。 2.零件的形状 确定汽车零件的形状，也要花费设计师许多心血。例如，发动机气缸体的形状就非常复杂，需要设计气缸和水套，考虑与气缸盖、油底壳的接合，安装曲轴、进气管、排气管和各种各样的附属设备，乃至气缸体内部细长的润滑油通道……，所有这些因素都应考虑周全，每个细节均不能遗漏。汽车车身零件的形状就更特别，既不是常见的平面或圆柱体，也不是简单的双曲面或抛物面，而是造型师根据审美要求而塑造的。在确定零件的形状时，还需要考虑零件的制造方法，例如零件在机床上怎样装夹定位，刀具怎样加工，半成品怎样传送、堆叠等。 3. 汽车布局 一部汽车的布局元素包括发动机、传动系统、座舱、行李舱、排气系统、悬挂系统、油

专用汽车构造与设计

专用汽车构造与设计第一章绪论 第二章专用汽车总体设计 第一节概述 第二节专用汽车的总体布置 第三节专用汽车底盘车架的改装设计 第四节专用汽车主要性能计算 第五节专用汽车整车性能试验 第三章自卸汽车构造与设计 第一节概述 第二节普通自卸汽车 第三节高位自卸汽车的结构与设计 第四节摆臂式自装卸汽车的结构与设计第四章罐式汽车构造与设计 第一节概述 第二节常压液体罐车构造与设计 第三节粉罐汽车的构造与设计” 第四节液化气罐汽车构造与设计 第五节其他罐式汽车构造与设计 第五章厢式汽车构造与设计 第一节概述 第二节冷藏保温汽车构造与设计

第三节运钞车构造与设计 第四节翼开启厢式车构造与设计 第六章起重举升汽车构造与设计 第一节概述 第二节随车起重运输车构造与设计第三节栏板起重运输车构造与设计第四节高空作业车构造与设计 第五节起重吊车构造与设计 第七章仓栅式汽车构造与设计 第一节概述 第二节散装粮食运输车结构与设计第三节散装饲料运输车结构与设计第四节栅栏式运输车结构与设计 第八章环卫车辆构造与设计 第一节概述 第二节后装压缩式垃圾车构造与设计第三节厨余垃圾车构造和设计 第四节道路清扫车构造和设计 第五节高压清洗车 第九章建筑类专用车构造与设计 第一节混凝土搅拌运输车构造与设计第二节混凝土泵车构造与设计

第十章汽车列车构造与设计 第一节概述 第二节挂车构造与设计 第三节牵引联接及支承装置 第四节汽车列车的制动系统 第五节挂车其他部件结构与设计 第十一章消防车构造与设计 第一节消防车的分类和型号编制 第二节水罐消防车的设计 第三节泡沫类消防车的设计 第四节消防车总体设计的内容、特点及其发展趋势第十二章特种结构汽车构造与设计 第一节概述 第二节集装箱运输车结构与设计 第三节除雪车的结构与设计 第四节机场特种车的结构与设计 第五节警用车辆

轻型货车车架设计讲解

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 1121111015 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。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。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

塑料制品的结构设计规范

塑料制品的结构设 计规范 1

双林汽车部件股份有限公司 企业技术规范 塑料制品的结构设计规范 -10-20发布 -10-XX实施双林汽车部件股份有限公司发布

塑料制品的结构设计又称塑料制品的功能特性设计或塑料制品的工艺性。§1 塑料制品设计的一般程序和原则 1.1 塑料制品设计的一般程序 1、详细了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件 2、选定塑料品种 3、制定初步设计方案, 绘制制品草图( 形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等) 4、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验 5、制品设计、绘制正规制品图纸 6、编制文件, 包括塑料制品设计说明书和技术条件等。 1.2 塑料制品设计的一般原则 1、在选料方面需考虑: (1) 塑料的物理机械性能, 如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等; (2) 塑料的成型工艺性, 如流动性、结晶速率, 对成型温度、压力的敏感性等; (3) 塑料制品在成型后的收缩情况, 及各向收缩率的差异。 2、在制品形状方面: 能满足使用要求, 有利于充模、排气、补缩, 同时能适应高效冷却硬化( 热塑性塑料制品) 或快速受热固化( 热固性塑料制品) 等。 3、在模具方面: 应考虑它的总体结构, 特别是抽芯与脱出制品的复杂程度。同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺, 以便使制品具有较好的经济性。 4、在成本方面: 要考虑注射制品的利润率、年产量、原料价格、使用寿

命和更换期限, 尽可能降低成本。 §2 塑料制品的收缩 塑料制品在成型过程中存在尺寸变小的收缩现象, 收缩的大小用收缩率表示。 %1000 0?-= L L L S 式中S ——收缩率; L 0——室温时的模具尺寸; L ——室温时的塑料制品尺寸。 影响收缩率的主要因素有: (1) 成型压力。型腔内的压力越大, 成型后的收缩越小。非结晶型塑料和结晶型塑料的收缩率随内压的增大分别呈直线和曲线形状下降。 (2) 注射温度。温度升高, 塑料的膨胀系数增大, 塑料制品的收缩率增大。但温度升高熔料的密度增大, 收缩率反又减小。两者同时作用的结果一般是, 收缩率随温度的升高而减小。 (3) 模具温度。一般情况是, 模具温度越高, 收缩率增大的趋势越明显。 (4) 成型时间。成型时保压时间一长, 补料充分, 收缩率便小。与此同时, 塑料的冻结取向要加大, 制品的内应力亦大, 收缩率也就增大。成型的冷却时间一长, 塑料的固化便充分, 收缩率亦小。 (5) 制品壁厚。结晶型塑料(聚甲醛除外)的收缩率随壁厚的增加而增加, 而非结晶型塑料中, 收缩率的变化又分下面几种情况: ABS 和聚碳酸酯等的收缩率不受壁厚的影响; 聚乙烯、 丙烯腈—苯乙烯、 丙烯酸类等塑料的收缩率随壁厚的增加而增加; 硬质聚氯乙烯的收缩率随壁厚的增加而减小。

车架结构设计-0

大学生方程式赛车车架结构设计 1、方程式赛车车架结构综述 1.1 方程式赛车车架的功用与要求 1.1.1 车架的功用 大学生方程式赛车车架作为赛车的承载基本是赛车的主要承载构件，其功用是支撑车身各主要总成的安装机体，同时承受这些总成的重力以及其传给车架的各种力和力矩，因此，车架应有足够的弯曲强度，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变形量较小:车架也应有足够的强度，以保证其具有足够的可靠性和寿命，车架主要零件在使用期内不应有严重变形或者开裂。同时在保证强度、刚度的前提下车架的自身质量应尽可能小，以较少整车质量从被动安全性考虑车架应具有吸收撞击能力的特点，此外，车架设计时，还要考虑大学生方程式赛车技术规范中的要求。 1.1.2车架的要求 (1) 车架应满足中国大学生方程式汽车大赛车规则（2016）的要求。 1) 方程式赛车车架应有足够的强度，保证赛车在比赛期间的转弯、制动等各种工况下赛车的零部件不会因受力过大而失效。 2) 保证赛车车架的刚度，包括扭转刚度和抗弯刚度，车架保证赛车正常使用。另一方面，车架具有一定的柔度，即但车架弯曲扰度（扭转刚度）不宜过大，避免变形过大影响车架上总成的正常配合和各零部件的过早损坏。 3) 车架的整体质量应尽可能的小，有效的降低赛车的整备质量，同时结构简单，便于制造。 4) 赛车还需要适合从第5 百分位的女性到第95 百分位的男性车手驾驶。 5) 车架要有一定的韧性。 (2) 方程式赛车车架的结构设计要求 1) 赛车的车架被主环和前环分成三部分。 2) 从侧视图来看，主环斜撑在主环侧倾的一边，在下端通过三角形结构回到主环底部，从而提高车架的稳定性。前环斜撑延伸到脚部之前，保护脚部。 3) 车架的最前端是前隔板，设计为平面结构，能够吸能缓冲的结构，纵向安装在平而中部，一起保护脚部和腿部。

塑料件结构设计详解-精

塑料件结构设计

通用塑胶零件设计 1、术语和定语 1.1 缩水、缩痕 制品表面产生凹陷的现象,由塑胶体积收缩产生，常见于局部内厚区域，如加强肋或 柱位与面交接区域。 1.2 缩孔 制品局部肉厚处在冷却过程中由于体积收缩所产生的真空泡，叫缩孔。 1.3 气泡 塑胶熔体含有空气、水份及挥发性气体时，在注塑成型过程空气、水份及挥发性气体 进入制品内部而残留的空洞叫气泡。 1.4 缺胶、不饱模 塑胶熔体未完全充满型腔。 1.5 毛边、批锋 塑胶熔体流入分模面或镶件配合面将发生锁模力足够，但在主浇道与分 流道会合处产 生薄膜状多余胶料为 1.6 烧焦 一般所谓的烧焦，包括制品表面因塑胶降解导致的变色及制品的填充末端焦黑的现象； 烧焦是指滞留型腔内的空气在塑料熔体填充时未能迅速排出（困气），被压缩而显著升 温，将材料烧焦。

通用塑胶零件设计 1.7 熔接痕、夹水纹 模具采用多浇口进浇方案时，胶料流动前锋相互汇合；孔位和障碍物区域，胶料流动前锋也会被一分为二；壁厚不均匀的情况也会导致熔接痕。 1.8 喷痕、蛇纹 高速通过浇口的塑胶熔体直接进入型腔，然后接触型腔表面而固化，接着被随后的塑 胶熔体推挤，从而残留蛇行痕迹。侧浇口，塑胶经过浇口后无滞料区域或滞料区域不 充足时，容易产生喷痕。 1.9 银丝、银条 制品表面或表面附近，沿塑料流动方向呈现的银白色条纹。 银丝的产生一般是塑胶中的水分或挥发物或附着模具表面的水分等气化所致，注塑机 螺杆卷入空气有时也会产生银条。 1.10破裂、龟裂 制品表面裂痕严重而明显者为破裂，制品表面呈毛发状裂纹，制品尖锐角处常呈现此 现象谓之龟裂，也常称为应力龟裂。 1.11表面光泽不良 制品表面失去材料本来的光泽，形成乳白色层膜、模糊状态等皆可称为表面光泽不 良。

汽车零部件查询系统设计

交通与汽车工程学院 课程设计说明书 课程名称: 计算机应用基础课程设计 课程代码: 6011339 题目: 汽车零部件查询系统设计 年级/专业/班: 学生姓名: 学号: 开始时间: 2012 年 4 月 1 日 完成时间: 2012 年 4 月 12 日 课程设计成绩： 学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际 能力（20） 创新（5） 说明书（计算书、图纸、分析 报告）撰写质量（45） 总分 （100） 指导教师签名：年月日

目录 摘要 (2) 1 引言 (3) 2 本程序主要功能 (3) 3 本程序结构设计 (4) 4 程序设计界面 (4) 5 程序代码 (10) 结论 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32)

摘要 随着计算机的普及程序的应用也越来越受到重视，本次课程设计使用 Visual Basic 作为开发工具，进行了汽车零部件查询系统设计的程序设计，本系统主要完成对汽车零部件的管理，包括库存的添加、删除等。系统可以完成对各类信息的追加、浏览、修改、查询和计算等功能。 汽车零部件查询系统广泛应用于4S店汽车零部件的库存与销售管理工作中，要求其具有实用性强、使用方便、效率高和安全可靠等特点。本管理系统正是围绕以上几个方面进行开发的，在开发过程中充分考虑到本系统的应用特点，并进行了大量的检验，证明其的确达到了设计的要求，是一个已具备了实际应用能力的软件。 关键词：汽车零部件销售库存销售

1 引言 1.1 问题的提出 为适合现代企业发展的需要,汽车零部件管理已经成为困扰销售的一个难题,由于其费时和繁琐性，企业迫切需要一种专门为零部件管理而服务的工具。为此,简单的汽车零部件管理系统为此而制造出来。本简单程序是为汽车零部件管理而设计的,内容简单，使用方便。程序稍加变更可以适合对资源分配方面的杂事加以处理。 作为当代大学生，熟练的操作计算机是一种必备的素质。本次设计会让我们更加熟悉VB编程，把以前学过的一些东西又重新复习了一遍，并与实际结合起来，对我们能力的提升有了很大的帮助，还能促使我们在以后的实际应用中更好的应用VB编程来设计一些数据库管理系统。 2 本程序主要功能 汽车零部件管理系统是典型的信息管理系统，其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。对于前者要求建立起数据一致性和完整性强、数据安全性好的库。而对于后者则要求应用程序功能完备,易使用等特点. 本系统主要完成对汽车零部件信息的管理，包括数据库中零件的入库和出库等。系统可以完成对各类信息的浏览、修改、查询对零件销售价格进行计算等功能。系统的核心是数据库中零件的余量，每一个零件的修改都将联动的影响其它的各项信息，当完成对数据的操作时系统会自动地完成数据库的修改。查询功能也是系统的核心之一，在系统中即有单条件查询和多条件查

汽车骨架结构

汽车骨架结构 汔车设计是一个很大的范畴,希望能够大家一起讨论，共同提高水平。 找了很久只有这些资料。诚请大家能够提供更多的资料。共同提高，谢谢！↑↑ 希望大家能够踊跃发表自己对汔车设计的看法和经验。 ▲对有价值的见解和看法，会视情况而定给予不同分数的加分奖励！！▲ △对提供有价值资料者将给予加分奖励！！△ ◇对于给现有资料和教程有好的想法和见解的给予加分奖励◇ 汔车的框架。 承载式车身和非承载式车身........？ 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力。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种压力。

1．负载弯曲（V ertical bending） 从字面上就可以十分容易的理解这个压力，部分汽车的非悬挂重量（unsprung mass），是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，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压力（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。 其实车架的好坏并非物理指标就可以涵盖，所以即使有超强的新车架出现，最传统的车架形式依然存在. Ladder C hassis（梯形车架） 梯形车架还有一个更为人熟知的名称—阵式车架，是最早出现的车架形式。顾名思义，梯形车架的样子就好象一条平躺着的梯子由两条纵向的主粱（longitudinal side member），结合许多大小（粗细）不同的副横梁（cross member）所构成的，有些情况还会加上斜梁（cross braces）作巩固。直到上世纪60年代，它仍然被大部分汽车所采用。随着不同形式的车架设计的诞生，梯形车架应用到一般小轿车上的情况越来越少见，除了专门的越野车，如Jimmy、Landcrusier或者Trooper 等，现在只有商用车才使用梯形车架。 越野车使用梯形车架主要是看中它车身和底盘分离的设计，车架和车壳作非固定连接，在越野行走的时候，崎岖的大幅路面上下落差环境，会导致车架的大幅扭动，如果是一体式车架的话，很有可能随时扭到连车厂都不认得这是自己造的车！！！梯形车架的非水平扭曲刚性其实并不理想，一样会产生大幅的扭动，分离式车身正好阻止了车壳的扭动。另外这种车架的前向抗曲能力（即对抗前方正面撞击力的能力）非常的强！所以这款车架仍被越野车普遍的使用。 至于商用车由于梯形车架的负载抗曲能力高，而车架先天造就平台造型，无论对营造车厢空间还是栽货空间都有极其正 面的作用。 梯形车架的优点也造就了它的缺点，平面结构令它的非水平扭曲刚性相对于一体式车架来的低，而车架的设计不善于造就重心水平低的汽车（技术上完全可行，但是没有必要）对于以操控性作为出发点的汽车这种特性当然与他们的宗旨背 道而驰。 Monocoque（一体式金属车架）