车架设计说明书

题目：氧传感器演示台设计专业：车辆工程

班级：0902

宿舍：I3-204+201

学生：杨辉宝、张鑫、李峰府

程鹏、刘驹扬、赵崇建

陈怡玲

指导老师：刘成武

目录

1.引言 (3)

2．车架设计和制造的整体思路 (3)

2.1、车架的设计思路 (3)

2.2、车架的制造思路 (3)

3.车架整体设计 (3)

3.1、车架形式的选择 (4)

3.2、车架材料的选择 (4)

3.3、车架用钢管规则选择 (4)

3.4、车架各部分设计 (5)

4.车架制作 (14)

4.1、车架制作的问题与解决方案 (14)

4.2、车架焊接顺序 (15)

4.3、车架受力分析及计算 (15)

5.设计车架的发展趋势 (17)

5.1、材料方面 (17)

5.2、结构方面 (17)

6.课程设计总结 (22)

1．引言

赛车的车架是支撑赛车其他部件，构成赛车主体的重要部件。该报告就是叙述车架从最初设计到最后制成整个过程的，其主要包含四大部分内容：车架外形设计、车架模拟力学分析、车架制作以及缓冲结构数据报告。车架外形设计从车架的形式选择、材料选择、管件规格选择和各部分详细设计等方面进行了叙述。车架模拟力学分析主要运用ANSYS力学分析软件对车架模型进行了计算机模拟分析，完成的主要工作有静载分析、翻车情况分析、运动模态分析和车架扭转刚度分析。车架制作部分详细阐述车架的焊接步骤，并叙述了在车架焊接中遇到的各种问题以及解决方法。由于规则中还明确要求对缓冲结构进行性能试验并给出试验数据报告，所以该报告也给出了缓冲结构试验的报告。除了这三部分工作，在本报告的最后还指出了设计中的缺陷并提出改进方案，为今后的设计提供了重要经验。

2．车架设计和制造的整体思路

2.1、车架设计思路

如果把一辆赛车比作一个充满活力的运动员的话，车架就是他的骨骼。如同骨骼是人的重要组成部分，车架对于赛车来说也是最重要的部分之一。一个运动员要想得到好成绩，他的骨骼就必须要轻并且强劲。对于赛车也是如此，一个轻而结实的车架能够让赛车的的性能得到很大提高。赛车的车架的作用是支撑赛车其他部件，构成赛车主体的，所以车架也应该能够容纳下赛车的所有部件但不能有太多空间浪费。综上所述，车架设计的整体思路是以大赛规则为依据，满足赛车车架强度与刚度的条件下车架重量达到最轻，在满足容纳下赛车所有部件的条件下车架空间达到最小。

2.2、车架制造思路

车架的整体为钢管焊接而成，由于钢材在焊接后会产生较大的热变形，所以如何控制热变形也成了车架制造需要首要考虑的问题。根据这个问题，车架制造的整体思路确定为通过选用合适的工具和采取合适的焊接工艺来保证车架焊接后的热变形影响最小，车架的重要部分的尺寸满足设计要求。

3．车架整体设计

3.1.车架形式的选择

根据规则要求，加上查阅部分资料，我们发现车架的选择方案主要有以下三种：一体式金属车架、一体式复合材料车架和桁架式金属车架。其中桁架式金属车架是由多根金属钢管通过焊接或铆接形成的具有空间三角结构的框架。其加工工艺简单，不需要特殊加工技术和加工专业设备，并且具有良好的刚度和强度，加工成本低廉。因此，我们最终选定车架形式为桁架式车架。

3.2.车架材料的选择

根据2012中国FSC大赛规则（后简称“规则”）第二章3.3.1条规定，车架最低原材料为合金钢和低碳钢

20钢力学性能及特点如下：

抗拉强度σb (MPa)：≥410(42)屈服强度σs (MPa)：≥245(25)伸长率δ5 (％)：≥25断面收缩率ψ (％)：≥5，硬度：未热处理,≤156HB，试样尺寸：试样尺寸25mm。电弧焊和接触焊的焊接性能好，气焊时厚度小。

由于规则中对主环和前环的材料进行了相应的规定，而20号钢管具有焊接性能好，价格便宜等优势，所以我组最终决定整车车架材料为20号钢管。

3.3．车架用钢管规格选择

3.3.1、根据规则第二章3.3.1条规定，赛车基本结构最小尺寸如下：

为便于零件采购、管理和加工，以及减轻车架重量，我组选取钢管规格为25.0mm×1.5mm和25.0mm×2.5mm的两组尺寸。前隔板支撑规格为前者，后者为车架其他部分规格。

3.3.2、车架发动机安装区域

官方提供的发动机尺寸为610mm×568mm×519mm（长×宽×高）。为保证发动机可以正常放置，以及考虑到传动系统的布置，发动机安装区域尺寸设计为长655,mm，宽600mm。

3.3.3、侧防撞结构设计

根据规则要求，桁架式车架的侧边防撞结构必须有车手两侧各至少3个车架单元构成。当车手普通驾驶姿势乘坐时，侧防撞结构必须有至少3根管件位于车手两侧。这三根所需的管件必须由满足规则要求的材料制成。这三根管件的位置如下：

●上部的侧防撞管件必须和主环及前环相连接，当一个77kg的车手以普通姿势乘坐时，该管件的位置必须在离地300mm至350mm之间。上部的车架管件若是满足该高度、直径和厚度的条件，也可以代替使用。

●底部侧防撞结构必须和主环底部及前环底部相连接。如果车架底部钢件车架单元的管件外径和管壁厚度满足要求，也可以代替使用。

●侧面对角防撞结构必须连接位于主环前部、前环后部的上部和下部的侧面防撞单元。

3.4.车架各部分设计

3.4.1、底盘外形设计

设置为梯形底盘可有效地降低赛车重心高度，但要保证车手的坐姿所以不能降低过多。

3.4.2、前隔板设计

规则关于前隔板的要求如下：

●前隔板必须用封闭的管件做成。

●前隔板必须位于所有不可挤压部件之前，如电池、主缸和液压缸。

●安装前隔板后当车手的脚底接触但没有踩踏板时仍能位于隔板“平面”

的后面(该“平面”是指由管件的最前端表面所构成的一个平面。可调

节的踏板必须位于最前端的位置。

●承载结构需要一个合格的SEF以便展示此结构与焊接车架在能量耗散、

屈服强度和极限弯曲扭转、拉伸强度方面具有相同的表现。

根据规则我们可以知道，前隔板应该是位于整个车架的最前端，用于安装

前防撞结构。该车所设计的缓冲结构(蜂窝铝制)的尺寸为300mm×200mm×150mm(长×宽×高)，则要求前隔板的外形至少应该是一个矩形，其尺寸为200mm×150mm。以这个数据为基础，前隔板设计成如下图的形式。

在该图中，前隔板被设计成倒梯形的样子。该梯形的上底长度为390mm，下底长度为310mm，高度为220mm。设计成倒梯形的原因是为了使车架前部结构不至于过复杂。

3.4.3前环设计

有关前环的设计要求有：

●前环必须由封闭的金属管件构成

●禁止前环使用复合材料。

●前环必须从车架单元一侧的最低端，向上绕过车架后再连接到另一侧车架

的最低端

●若是采用合适的节点和三角板结构，允许把前环设计成多段组合的管件

●前环的最高点必须在任何角度下高于方向盘的最高点。

●前环于方向盘前的距离不得超过250毫米9.8英寸。这个距离是沿赛

车的中线，水平的从前环的后部到方向盘放置状态下的最前端量起。

●侧视图时，前环的任何一个部分与垂直方向所成的角度不得超20度。

根据规则，我们设计的赛车的前环由尺寸规格为25mm 2.5mm 的管件制成，

为了保证悬架安装管焊接时位置的精度，我们把前环设计成三段结构。由于斜杆用于保持悬架安装管的尺寸，所以其尺寸与安装形式根据悬架要求进行设计，即斜杆尺寸为222mm，安装时与竖直平面有着10 的夹角。根据赛车待选的方向盘的尺寸，我们把圆弧管的半径取为150mm。综合考虑所有问题，我们设定前环的高度为600mm（管件轴线离底盘高度）。该赛车的前环的三维造型如下图所示。

3.4.4前隔板支架与前环支架

3.4.4.1、前隔板支架

经过讨论，我们确定出前隔板与前环底部之间的距离为790mm。根据这个数据，我们最后可以得到顶管与底管的实际长度。再考虑到规则的要求，我们可最终设计出前隔板支撑如下图

3.4.4.2前环支架

根据规则叙述，前环支架应该完全覆盖住车手的腿部，所以该赛车设计的前环支架如下图所示，其连接了前环与前隔板。我们确定前环支架在前环上的安装位置为：前环支架与前环的连接点距前环顶端45mm。又由于悬架系统中减震器需要安装空间，所以前环支架被设计成“X”的样式，减震器安装所需的附属结构就焊接在该交叉点上，这样就可以满足减震器的安装空间要求。

3.4.5、主环、肩带安装管与主环支架

3.4.5.1、主环与肩带安装管

依据规则的要求，该赛车的主环选用一根同前环材料与规格相同的管件弯曲而成。该赛车主环共有三处弯曲，一处圆弧弯与两处折弯。其中圆弧弯的半径依旧设定为150mm，与前环系统中的圆弧弯半径相同，这样可以在加工前环的圆弧弯后继续加工该圆弧，不用更换模具，可以大大减少加工成本。本赛车车架主环如前环一样与竖直平面有着8 的倾斜，不过方向是向车架后部偏移。经过多个方案讨论，我们最终确定主环的高度为1200mm，这样既可以使主环满足规则的各种要求、使赛车布置有足够空间，又不会因为主环过高而影响赛车的各项性能。

肩带安装管也是赛车车架中十分重要的一个结构，其对于保护赛手安全有很大的作用，所以我们选取该管为一直管，其尺寸规格与底盘所选取的相同。经过讨论，我们最终确定肩带安装管的位置：肩带安装管中心线与底盘管中心线在竖直方向上距离为600mm。

主环与肩带安装管三维造型如下图所示

3.4.5.2、主环支架

根据规则，由于主环向车架后部倾斜，所以主环支架设计在主环的后部，为两根直管。为了满足“主环支架和主环接触点必须与主环顶越近越好，并且与主环最高面距离不超过160 毫米。”的规则要求，我们确定该赛车的主环支架与主环连接点距主环顶端的距离为120mm。又因为“主环和主环支架所构成的角度至少为30 度”和“支架必须能通过适当的三角结构把这些载荷转移回主环底部”这两个要求，我们确定主环支架与车架主体的连接点的位置在发动机安装区的尾部。主环支架最终方案的三维造型如下图所示。

3.4.6、侧防撞结构设计

根据规则，我们选用的侧防撞结构如下图所示：

该结构只由三根管组成，一根是赛车一侧底盘管中座椅安装区的管件，一根满足离地高度要求的横管和一根连接位于主环前部、前环后部的上部和下部的侧面防撞单元对角管。我们最终确定横杆的位置：其中心线与底盘管座椅安装区

轴线在竖直方向上有230mm 的距离。当横管的位置确定后，整个三管式侧防撞结构就确定了，下图显示了该赛车侧防撞结构的三维模型。

3.4.7车架其他部分设计

3.4.7.1、发动机安装区设计

车架的发动机安装区的功能为固定与支撑发动机及其附属结构。本赛车的基本尺寸为：610×568×519(长×宽×高)。这个尺寸为发动机安装区的设计的基础尺寸，安装区至少能够容纳发动机的大小。又由于在此区域还需要布置油箱、水箱及其它附属结构，所以经过多种布置方案的比较，我们最终确定该部分的尺寸为：一侧底盘管上的发动机安装部分管件长655mm，与另一侧的间的发动机安装部分管件平行，轴线距离为600mm。发动机安装区高度为330mm 距底盘管轴线。最终得到的发动机安装区的结构如下图所示。

3.4.7.2、后悬架安装区设计

后悬架安装区的主要功能是为后悬架系统提供安装基础，所以后悬架安装区设计所需的尺寸主要来自于后悬架的设计结果。为了满足后悬架以及差速器的安装要求，我们设定发动机安装区尾部至车架尾部的距离为540mm。后悬架安装区为悬架系统的安装区域，此部分受到的承受载荷较大，并且没有其他管件进行支撑，所以为了保证该部分的刚度，我们在此处加入了几根斜支撑管用来进行支撑。下图显示了后悬架安装区的具体设计。

3.4.7.3、其他斜支撑管的设计

为了保证赛手的胳膊在驾驶时不会伸出车架外，以保护赛手的安全，该赛车的车架应该在赛手的肘部位置安装管件。经过在赛车车架上实际的测量之后，我们最终确定出该管件为斜管，其安装位置在前环与主环之间。斜管和前环的连接点与前悬架上悬臂安装管和前环的连接点相重合，斜管和主环的连接点与底盘管轴线在竖直方向上的距离为400mm。下图显示的是斜管的三维模型。

4．车架制作

4.1、车架制作的问题与解决方案

车架所选用的材料即为普通的20#钢，车架的整体结构就是由不同规格的20#钢钢管组成。20#钢具有良好的焊接性能，焊接工艺简单，通过用普通的手工电弧焊即可完成焊接任务。故选取的车架的焊接方式为手工电弧焊。钢铁在热加工后会出现热变形的现象，这将会导致热加工后零件的尺寸出现很大误差，严重影响零件的功能。焊接即是热加工，故车架焊接面临的一大问题就是如何控制焊接后的车架的热变形，保证车架重要部分尺寸精度。

首先，从设备上来保证焊接加工的精度。需购入了一个焊接平台和设计制造了诸多夹具，整个焊接过程就是把管件用夹具固定在这个平台上来完成。焊接加工时以平台作为基准面，因为其平面度较好，所以焊接位置尺寸的测量的精度会比较高，焊接加工的精度也就随之大大提高。由于平台上的各管件有着夹具的固

定，焊接之后管件出现热变形也无法移动，这对于控制车架焊接后热变形起着极大地作用。

其次，一个合理的焊接顺序对于控制热变形与保证重要部分尺寸精度也起着重要的作用。所以需最终确定出如下的焊接顺序。

最后，对车架进行及时地调整也是十分必要的。为了保证重要部分的尺寸，我们需要边焊边调整，使车架满足设计尺寸要求。当整体车架完成后，还要把车架再静置一段时间。当车架内应力释放完毕后，我们再对车架进行最后的调整，这样才能得到符合设计要求的车架。

4.2、车架焊接顺序

4.2.1．焊接底盘。保证底盘前悬架安装区的尺寸严格满足设计要求，其他部分基本满足设计要求。

4.2.2．焊接前隔板，前隔板支撑，与前环。由于该赛车车架前隔板支撑与前悬架安装管为一体，所以要前悬架安装管有较高的尺寸精度就需要前隔板，前隔板支撑，与前环这三者严格满足设计要求。

4.2.3．焊接前环支撑。“X”形交叉点的位置要严格按照设计要求。

4.2.4．焊接主环。主环部分基本满足设计要求即可

4.2.5．焊接侧防撞结构。侧防撞结构的顶管尺寸需要严格保证按照设计要求。

4.2.6．焊接发动机安装区。尺寸基本满足设计要求即可。

4.2.7．焊接主环支撑。尺寸基本满足设计要求即可

4.2.8．焊接后悬架安装区。由于该区与车架主体独立，所以较容易保证精度。此部分尺寸要严格按设计要求。

4.2.9．后悬架安装系统与车架主体进行对接。对接位置要严格按照设计要求。

4.2.9．焊接肩带安装管与车架其余斜支撑管，这些管在车架主体完成后在主体上直接测量后加工焊接即可。

4.2.10．在重点位置焊接加强板，以加强车架的整体刚度。

4.3、车架受力分析及计算

图中：G ef ,G er 为前、后支架所承受的有效载质量，由上装平衡条件”1计算可

得：

G ef =

)2/2//()2/(n f e d n f G e ++++ )2/2//()2/(n f e d d e ef e er G G G G e ++++=-=; F f ,F r 为前后轴对车架

的支反力，由车架平衡条件计算可得：F f =b n f l b G a L e

s G /)]()2/ [--++-, F r =[l)]/b -n (f G L)-(L/2[e ++G s ;

G s

为空车簧载重质量，取G s =20m g/3z(0m 为汽车整备质量) 车架纵梁弯矩计算

由受力分析和计算结果，可计算每侧车架纵梁各段的弯矩：

21/(2)S M G X L =- 0X a <≤

22/(2)()S f M G X L F X a =-+- a X a c <≤+

223/(2)())s f ef M G X L F X a G X a c =-+---- a c X a c d +<≤++

24/(2)()()s f ef M G X L F X a G X a c d =-+----- a c d X a b ++<≤+

25()()/(2)

er s M G X a b G X a b L =------ a c d X a b l n

++<≤++-226()/(2)()/(2)

S er M G X a b l n L G X a b l n n =----+----+

a b l n X L ++-<≤ 式中：X 为截面至车架前端距离。由此可以求得车架纵梁的最大弯矩max M

5、设计车架的发展趋势

由于车架的设计相对车的其它零部件而言，车架设计是比较简单，设计时一般只考虑的结构和强度要求。在满足车架强度要求前提下，设计者都开始追求车架质量的最小化，车架质量的最小化也成了未来车架发展的趋势。下面就材料与结构方面来减轻车架质量。

5.1.材料方面

随着科技的进步，那些以前只用于飞机和军用材料也慢慢的走入民用市场。例如比钢材的密度小的铝合金，钛合金。特别是高强度钢材的出现大大减轻了车架重量，在一些只能采用钢材的部位，使用高强度钢板，可以降低钢板厚度，从而减重。车架用的热轧钢板，均可以用高强度钢材。欧美重卡使用的钢材都是高强度钢，然而国产重卡才逐步的用高强度钢。现在材料科技者除了在传统的金属合金材料研究外，越来越多人开始去研究非金属材料，为了获得质量更轻，强度更高的材料。

5.2.结构方面

由于高强度的材料出现，车架的结构方面也变的越来越简单。随着设计水平，制造工艺的提高，材料性能的提高，单层车架完全可以胜任标准载荷工况。08北京国际车展，东风，解放，陕汽等国产开始展示车架采用单层结构的重卡牵引车。采用单层车架也将是车架发展的潮流趋势。

有许多不同风格的框架;空间框架，单体，和阶梯是赛车框架的例子。对于FSAE的最流行的风格是管状空间框架。空间框架是一连串的管子是连接起来形成一个结构，连接在一起的必要组成部分。然而，大多数的概念和理论可以应用到其他的机箱设计。

图4

刚度

在悬挂设计上保持与当地所有四个轮胎扁平整个车辆的性能远景目标。一

般来说，悬挂系统设计的假设下，该框架是一个刚体。例如，在曲面和脚趾可能

会出现不良变化框架如果缺乏刚性。一个遭受了扭转加载帧图像叠加在下图

undeflected框架。

图5

UM的罗拉发现，在大多数情况下，机箱，是非常激烈的竞争不会产生足够

的。然而，一些应注意，以确保帧的附着点不屈服时，受到设计载荷。例如，发

动机架应作出足够的硬度，以减少失败的可能性。

抗扭刚度 - 扭转刚度是框架抗扭转负荷[4]。 UM的罗拉采用有限元分析了

1996年的底盘抗扭刚度。作者：简单杆和框架梁单元模型的解表明，大约是2900 抗扭刚度每偏转程度牛顿米。的群众1996帧约27公斤，其中澳门大学，罗拉

认为重量超过了为期两天的系列赛需要。然而，一些额外的结构，增加了框架，

以增加其安全性。另外，动力传动系统坐骑显着加强，使汽车能够作为一个驾驶

员培训工具服务于几个学期。

由于1996年框架的演变，刚度重量比不同的设计进行了比较。底盘可极为

严酷的料，加入大量的框架。然而，这可能会降低其他材料的，因为增加的大众

汽车的性能。显然，扭转刚度并非是分析一个底盘刚度只测量。

抗弯刚度也可以用来分析框架的设计效率。然而，抗弯刚度不如抗扭刚度重

要，因为由于弯曲变形不会影响轮载[4]。由于设计时间在FSAE的严重限制，UM

的罗拉的研究小组利用一个扭转分析，以确定不同的框架设计的相对刚度。

三角网 - 三角可以用来增加一帧抗扭刚度，因为三角形是最简单的形式，始终是一个结构，而不是一种机制。显然，这是一个框架结构比将扭转僵硬的机制[7]。因此，应当努力进行三角底盘尽可能。

作为一个可视化，是由脚关节连接杆可以帮助收集帧帧设计师在设计中的定位机制[8]。设计人员还可以通过检查评估，看看每个引脚接合节点包含至少三杆，以补充他们的负荷路径框架。

UM的罗拉选择使用薄壁钢管材1996年的框架设计。这需要大量的三角框架的薄壁管以来，在表现得非常好张力和压缩，但糟糕的弯曲。其中生产的部件，例如发动机和悬挂大量的力量，被装在三角点的框架。

图6

前UM的罗拉帧具有高负荷部件缺乏足够的三角测量。这些组件被装到具有承重其中在一个单节油管焊接的中点标签帧。正如预期的那样，这就像一个简支梁管弯曲，造成不必要的附加组件的运动。虽然这些设计对于本次比赛的时间工作，他们总是失败的压裂管或打破了标签。为1996年的车，装载组件的高度重视都是三角点。

区转动惯量 - 对惯性面积的时刻已经对结构刚度的影响较大。因此，越远的物质从轴的扭转更严厉的框架将在弯曲和扭转。这个概念是通过加入方舱结构的基本框架。

图7

图7显示了三角一方被用来增加1996架抗扭刚度的豆荚。这种材料还增加了侧面碰撞保护。新增的侧箱结构远离尽可能底盘，增加了前部和后部之间悬架惯性面积时刻中心线。大部分成功FSAE的车侧有安全结构豆荚和抗扭刚度增加。

除了使用的侧箱，以增加刚度的底盘，1996年入境时滚铁环，下管增加帧的刚性。 1997年FSAE的规则规定，从轧辊顶管箍到帧的基础必须是0.049“墙时，从编造4130钢[1]。由于这些管比0.035“壁管更严厉，僵硬的框架可以大大提高妥善放置滚箍管。

朗读荷载路径

在设计过程中，重要的是要考虑如何荷载传递到框架。 A负载路径描述了通过该部队到帧消散路径。例如，图8显示了如何垂直负荷的重量产生的车轮将穿越直立，推杆，摇臂，线圈，并进入了休克的框架结构。当然，要适当调查有关部队，为每个组件弗里博迪图，必须绘制。然而，这个概念可以使用可视化的设计框架应该如何构建。

在安全利益，公式SAE的规则委员会已写得很具体的规则来保护正面，侧面的驱动程序和翻车事故的情况。

在设计1996项，澳罗拉分校研究小组发现，如果FSAE的规则，遵循和框架是为刚度优化无用功碰撞，这是明显的，该车将是最有可能崩溃的情况下足够了。由于一头部碰撞的可能性，更多的结构被放置在该框架是必要的鼻子比1996年的规则。根据以往经验的基础上，研究小组认为，到了坚实的对象，如抑制或装卸码头，运行车辆，概率很高。因此，相当大的想法是考虑到司机的脚正面碰撞时的安全。

《汽车车身结构与设计》基本知识点

《汽车车身结构与设计》 1、车身主要包括哪些部分？答：一般说，车身包括白车身及其附件。白车身通常是指已 经装焊好但未喷涂油漆的白皮车身，主要是车身结构件和覆盖件的焊接总成，并包括前后板制件与车门。但不包括车身附属设备及装饰等 2、车身有哪些承载形式？答：非承载式、半承载式、承载式 3、非承载式（有车架式）车身：货车、采用货车底盘改装的大客车、专用汽车以及大部 分高级轿车都采用非承载式车身，装有单独的车架，车身通过多个橡胶垫安装在车架上，橡胶垫则起到减振作用。非承载车身的优点：①除了轮胎与悬架系统对整车的缓冲吸振作用外，挠性橡胶垫还可以起到辅助缓冲、适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用，既延长了车身的使用寿命，又提高了舒适性。②底盘和车身可以分开装配，然后总装在一起，这样既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。③由于车架作为整车的基础，这样便于汽车上各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途车辆，货车和专用车以及非专业厂生产的大客车之所以保留有车架，其主要原因也基于此。④发生碰撞事故时，车架对车身起到一定的保护作用。非承载车身的缺点： ①由于计算设计时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，从而导致 自重增加。②由于车身和底盘之间装有车架，使整车高度增加。③车架是汽车上最大而且质量最大的零件，所以必须具备有大型的压床以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。 4、什么是承载式车身（无车架式）？答：没有车架，车身直接安装在底盘上，主要是 为了减轻汽车的自重以及使车身结构合理化。承载式车身结构的缺点在于由于没有车架，传动的噪音和振动直接传给车身，降低了乘坐的舒适性，因此必须大量采用防振、隔音材料，成本和重量都会有所增加；改型比较困难。 5、汽车生产的“三化”是指什么？答：汽车生产的“三化”是指汽车产品系列化、零部件通用 化、以及零件设计标准化。 6、什么是工程设计？答：汽车工程设计一般需要 3 年以上，而从生产准备到大量投产时 间更长。其中车身的设计所需的周期最长。车身设计首先是按 1：1 的比例进行内部模型和外部模型的设计及实物制作。其次则是车身试验，包括强度试验、风洞试验、振动噪音试验和撞车试验等。 7、轿车底盘有哪三种布置形式？答：轿车底盘有三种布置形式：a：发动机前置，后轮驱 动；b：发动机前置，前轮驱动；c：发动机后置，后轮驱动。 8、什么是汽车驾驶员眼椭圆？答：汽车驾驶员眼椭圆是驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅 上时其眼睛位置在车身中的统计分布图形。 9、什么是 H 点答： H点是人体身躯与大腿的交接点。

车架系统设计指南-奇瑞

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

悬架设计指南

设计指南（弹簧、稳定杆） 不管悬架的类型如何演变，从结构功能而言，它都是有弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。 一 弹性元件 弹性元件主要作用是传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂直载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。在现用的弹性元件中主要有三种；（1）钢板弹簧，（2）扭杆弹簧，（3）螺旋弹簧。 钢板弹簧设计 板弹簧具有结构简单，制造、维修方便；除作为弹性元件外，还兼起导向和传递侧向、纵向力和力矩的作用；在车架或车身上两点支承，受力合理；可实现变刚度，应用广泛。 (一) 钢板弹簧布置方案 1.1钢板弹簧在整车上布置 (1) 横置；这种布置方式必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂，质量加大，只在少数轻、微车上应用。 (2) 纵置；这种布置方式的钢板弹簧能传递各种力和力矩，结构简单，在汽车上得到广泛应用。 1.2 纵置钢板弹簧布置 (1) 对称式；钢板弹簧中部在车轴（车桥）上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中 心之间的距离相等，多数汽车上采用对称式钢板弹簧。 (2) 非对称式；由于整车布置原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又 要改变轴距或通过变化轴荷分配的目的时，采用非对称式钢板弹簧。 (二)钢板弹簧主要参数确定 初始条件：1G ~满载静止时汽车前轴（桥）负荷 2G ~满载静止时汽车后轴（桥）负荷 1U G ~前簧下部分荷重 2U G ~后簧下部分荷重 1W F =(G 1-G 1U )/2 ~前单个钢板弹簧载荷 2W F =(G 2-G 2U )/2 ~后单个钢板弹簧载荷 c f ～悬架的静挠度； d f －悬架的动挠度

1L ～汽车轴距； 1、 满载弧高a f 满载弧高指钢板弹簧装在车轴（车桥）上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差。a f 用来保证汽车具有给定的高度。当a f =0时，钢板弹簧在对称位置上工作。为在车架高度已确定时得到足够的动挠度，常取a f = 10～20mm 。 2、 钢板弹簧长度L 的确定 L —指弹簧伸直后两卷耳中心间的距离 （1）钢板弹簧长度对整车影响 当L 增加时：能显著降低弹簧应力，提高使用寿命； 降低弹簧刚度，改善汽车平顺性； 在垂直刚度C 给定的条件下，明显增加钢板弹簧纵向角刚度； 减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形； 原则上在总布置可能的条件下，尽可能将钢板弹簧取长些。 （2）钢板弹簧长度确定 钢板弹簧一般跟据经验确定； 轿车： L =(0.40～0.55)轴距 货车前悬架： L =(0.26～0.35)轴距 后悬架： L =(0.35～0.45)轴距 3、断面尺寸及片数确定 （1）宽度b 的确定 有关钢板弹簧的刚度、强度等，可按等截面简支梁的计算公式计算，但需引入挠度增大系数δ加以修正。因此，可根据修正后的简支梁公式计算钢板弹簧所需的总惯性矩J 0。对称式钢板弹簧 0J ＝[（L-ks ）3c δ]/48E (1) s -U 形螺栓中心距； k -U 形螺栓加紧后无效长度系数（刚性加紧，k=0.5，挠性加紧,k=0）; c -钢板弹簧垂直刚度（N/mm ）,c=F W /f c ; δ-挠度增大系数（先确定与主片等长的重叠片数1n ,再估计一个总片数0n ,求得η＝n 1/n 0,然后用δ＝1.5/[1.04（1＋0.5η）]初定δ；

小车车架设计说明书

毕业设计 说明书 题目名称：小车车架设计 院系名称：机械工程系焊接及自动化班级：焊接11.1班 学生姓名： 指导教师：韩天判 2013年6月7日

摘要 本设计课题是关于小型车的车架设计。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。说明书详细阐明了小型汽车的方案论证：车架的设计要求、车架结构的确定、车架宽度的确定、车架纵梁形式的确定、车架横梁形式的确定、车架纵梁与横梁连接形式的确定、车架的受载分析。 关键词：小车、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（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。 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。

整车布置设计规范(修改稿)

整车总布置设计规范 1.范围 本标准规定了整车总布置设计的原则、规定及应满足的有关法规等。 本标准适用于公司新产品开发时的整车总布置设计。 2.引用文件 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。 QC/T490-2000：主图板 QC/T576-1999：轿车尺寸标注编码 GB/T17867-1999：轿车手操纵件、指示器及信号装置的位置 GB14167-1993：安全带固定点 GB11556－1994 ：A、区 GB11565-1989：B区 GB11562-1994：前方视野 GB/T13053-1991：脚踏板 SAEJ 1100：头部空间、上下左方便性 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1整车总布置 明示所有总成的硬点、关键的参数的布置图 3.2设计硬点 轮距、轴距、总长、总宽、造型风格、油泥模型表面或造型面、人体模型尺寸、人机工程校核的控制要求、底盘等与车身相关零部件对车身的控制点线面及控制结构，都称为设计硬点。 4.整车总布置图上应确定的参数 4.1整车的外廓尺寸； 4.2轴距和前、后轮距； 4.3前悬和后悬长度；

4.4发动机、前轮的布置关系； 4.5轮胎型号、静力半径和滚动半径、负载能力； 4.6车箱内长及外廓尺寸； 4.7前轮接地点至前簧座的距离； 4.8前簧中心距； 4.9后簧中心距； 4.10车架前部和后部外宽； 4.11车架纵梁外形尺寸及横梁位置； 4.12前簧作用长度； 4.13后簧作用长度； 5.参数确定原则及设计的一般程序 5.1参数确定原则 以设计任务书和标杆样车为基准，按设计任务书上规定的或标杆样车上测定的参数进行总布置，如确实不能满足的，需提出经上级领导批准后方能更改。 5.2设计的一般程序 1）总布置设计人员在接到新车型的开发任务后，首先要进行整车构思，并参与市场调研和样车分析，在此基础上制定出总的设计原则和明确设计目标； 2）各专业所建立标杆样车的3D数模，并提供给整车布置人员； 3）总布置设计人员将各专业所提供的数模装配好； 4）对各总成的匹配和布置关系等进行分析，明确它们的优点和不足； 5）各专业所建立拟采用的总成的数模，不提供总布置人员； 6）总布置人员对新的数模进行分析，并提出可行性的建议； 7）对方案进行评审； 8）评审后对各总成进行修改或开发； 6.主要尺寸参数的确定

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。

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。

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

车架电泳线线技术要求

车架以及底盘小件以及薄板件电泳线技术要求 甲方(需方)： 乙方(供方): 乙方向甲方提供车架、底盘小件以及薄板件电泳线设备 1 台(台套)，由乙方进行设备的设计、制造、安装、调试，验收合格后一次性交付甲方使用。为确保项目质量，需满足如下要求： 一、技术要求 1、项目总体要求 1.1涂装工件名称：车架以及底盘小件以及薄板件； 1.2零件最大组挂尺寸：长12米*宽1.1米*高1.6米， 1.3最大重量：1500KG 1.4动力来源：电、压缩空气、天然气； 1.3生产纲领： 车架产量50000台/年，底盘小件和薄板件25000挂/年； 1.4工作制度： 工作制度：每年300天，每天工作20个小时，三班制； 生产节拍：4.8分钟/件 1.5工艺过程： 工艺温度：预脱脂、脱脂温度不低于45℃；磷化温度为35～45℃；电泳温度为28～32℃； 电泳烘干工件表面温度为180℃以上，其余工序常温。

（以上处理方式厂家可按照投标方的最优方案来制定）（每个工位有几个工作点根据工艺平面图确定） 1.6输送方式： 空中输送部分单独招标、地面输送包含在电泳线内 1.7作业点：每个工位有几个工作点根据工艺平面图确定 1.8厂房参数：210×18，厂房高度： 13米 1.9能源: 动力电： 380 Ｖ三相 50HZ 照明电： 220 Ｖ单相 50HZ 自来水：2～3 Kg/cm2（以实际情况为准） 压缩空气：5～6 Kg/cm2（以实际情况为准） 加热源：天然气 1.10有在著名工程机械单位或者汽车行业设计和建设大型阴极电泳涂装线的工程案例，且所承制的单个涂装线项目规模不小于1000万（出具合同证明）； 2、项目内容 2.1项目工作流程 1）工件在上件点上件； 2）工件经前处理、电泳； 3）电泳后转挂至地面链，进入电泳烘房进行烘烤、强冷； 2.2分项工程

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

悬置设计指南

1 发动机悬置系统的设计指南

1.1 悬置系统的设计意义及目标简介 现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的，这在汽车行业称之为“悬置”，在力学及振动工程中则是个隔振问题。如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架（底盘）上，则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏；而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。 由此可知，悬置系统的设计目标值： 1) 能在所有工况下承受动、静载荷，并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其它零部件发生干涉； 2) 能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递，降低振动噪声； 3) 能充分地隔离由于地面不平产生的通过悬置而传向发动机的振动，降低振动噪声； 4) 保证发动机机体与飞轮壳的连接弯矩不超过发动机厂家的允许值。

1.2 悬置系统的布置方式选择 每个隔振器（悬置系统）不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成，按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系，悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式： 1) 平置式。这是常用的、传统的布置方式，其特征是布局简单、安装容易。在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。 2) 斜置式。这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是：除一个轴平行于参考坐标外，其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧，但每对之间的夹角可以不同，坐标位置也可任意。这种布置方式的最大优点是：它既有较强的横向刚度，又有足够的横摇柔度，因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性，又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。此外，它还可以通过斜置角度、布置位置以及隔振器两个方向上的刚度比等适当配合来达到横向——横摇解耦的目的，这是平置式较难做到的。 3) 会聚式。这种布置方式的特点是弹性支承的所有隔振器的主要刚度轴均会聚相交于同一点。除了有良好的稳定性外它最大的优点是可以通过调节倾斜角度和布置坐标的关系来获得六种完全独立的

汽车设计-车身前副车架安装点设计规范模板

汽车设计- 车身前副车架安装点设计规范模板XXXX发布

1 范围 本规范规定了车身前副车架安装点设计要点及其判断标准等。 本规范适用于新开发的M1类和N1类汽车车身前副车架安装点设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 《GB 11566-2009 乘用车外部凸出物》 《GB/T19234-2003 乘用车尺寸代码》 《GB/T 709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》 《GB/T 710-2008 优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带》 《GB/T4780-2000 汽车车身术语》 《整车车身设计公差与装配尺寸链分析》 《螺栓连接的装配质量控制》 3 术语和定义 3.1 车身结构 3.1.1车身结构是各个零件的安装载体。 3.2 副车架 3.2.1副车架最早的应用原因是可以降低发动机舱传递到驾驶室的振动和噪音。副车架与车身的连接点就如同发动机悬置一样。通常一个副车架总成需要由四个悬置点与车身连接，这样既能保证其连接刚度，又能有很好的震动隔绝效果。副车架能分5级减小震动的传入，对副车架来说，在性能上主要目的是减小路面震动的传入，以及提高悬挂系统的连接刚度，因此装有副车架的车驾驶起来会感觉底盘非常扎实，非常紧凑。而副车架悬置软硬度的设定也面临着像悬挂调校一样的一个不可规避的矛盾。所以工程师们在设计和匹配副车架时通常会针对车型的定位和用途选择合适刚度的橡胶衬垫。由于来自发动机和悬挂的一部分震动会先到达副车架然后再传到车身，经过副车架的衰减后振动噪声会有明显改善。副车架发展到今天，可以简化多车型的研发步骤。这是因为悬挂、稳定杆、转向机等底盘零件都可以预先安装在一起，形成一个所谓的超级模块，然后再一起安装到车身上。 3.3前副车架安装点 3.3.1前副车架安装点指安装在车身的安装孔中心线与安装面下平面交点的位置(XYZ 坐标)及装配孔公称尺寸。 4 车身前副车架安装点技术要求 4.1车身安装硬点要求公差控制在±1.5mm范围内； 4.2前副车架与车身安装平面间的平度要求控制在±0.5mm范围内； 4.3车身安装硬点所采用的带法兰面的螺母或者螺纹管要求能够承受的扭矩≥160N.m； 4.4车身前副车架安装点强度由CAE部门依据安装点所选材料及车辆工况分析确定； 4.5车身前副车架安装点刚度要求达到5000N/mm—10000N/mm。 5 车身前副车架安装点设计要点

车架轻量化设计

摘要 本田节能赛车车架是赛车的重要组成部分，车架承载着赛车所有的零部件及总成。赛车在进行比赛时，来自赛道的全部载荷将传递给车架，所以强度、刚度在车架的设计、制作过程中扮演着重要角色。利用 solidworks 软件平台对赛车车架进行三维建模，结合有限元原理，在计算机上运用 ANSYS软件组建基于管状单元的车架分析模型，并且对其进行简化；运用有限元分析软件对车架结构进行满载工况下进行下进行强度刚度分析，得到车架结构，并通过试验验证建立的车架结构有限元模型是正确的；利用有限元分析结果，改进车架结构设计，在确保其强度、刚度的前提条件下，减少车架材料的使用，降低车架结构的质量；最后，运用有限元分析软件对改进优化后的最新的车架结构分析，结果显示车架结构改进设计是合理的、安全的，满足设计要求。 关键词：车架；轻量化；优化；仿真 ABSTRACT Honda energy-saving car frame is an important part of the car frame, car carrying all parts and assemblies. The car in the game, all of the load from the track will be passed to the frame, so the strength and stiffness of the frame design, in the production process plays an important role. Three dimensional modeling of car frame using SolidWorks software platform, combined with the principle of finite element method, using the ANSYS software in the computer analysis model on the formation of tubular frame based on the element, and it is simplified; using finite element analysis software of frame structure under the condition of full load stiffness strength analysis, get the frame structure, frame finite element the structure model and verify the correctness; using the finite element analysis results, the improved frame structure design,in order to ensure the strength and stiffness of the premise, to reduce the use of frame materials, reduce the quality of the frame structure; finally, by the analysis of the frame structure of the latest improved finite element analysis software, the results show that the frame structure design is reasonable and safe, meet the requirements of design. Key Words：Frame；lightweight；optimization；Simulation 1 绪论 1.1 背景 当前能源危机已经越来越显现，而与之同时汽车的节能减排已经成为了社会热点问 题之一。 现如今世界石油消耗量逐年增加，全球从1970年的23亿吨提升到了2006年的35亿 吨。虽然从我们得知的消息—所探明的石油储量一直在递增。但以现阶段原油的消耗速度来看，到 21 世纪中叶的时候，地球石油资源就会接近枯竭，这已成为我们不得不面对的一个现实性问题。海外的许多发达国家在 20 世纪中期的时候就已开始进行了战略调整，他们那时已经意识到凭借传统石化资源类似推动经济增长的这种模式已经走到了尽头，我们需要寻求一种新的能源来解决未来这种可

汽车车架设计指南

目录 第三章车架 1 车架的主要功能 (3) 2 车架的类型 (3) 2.1 主要类型 (3) 2.2 车架的主要结构件 (4) 3 车架的功能设计要求 (8) 4 车架的设计和计算 (8) 4.1 车架的主要载荷 (8) 4.2 车架的主要设计内容 (9) 4.3 车架的设计计算举例 (10) 5 车架的工艺介绍 (12) 5.1 副车架的制造 (12) 5.2 总成检验 (13) 5.3 质量保证 (13) 5.4 生产技术新动向 (13) 6 车架常用材料的选择 (14)

第三章车架

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，是整改底盘的骨架。 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。下图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。

悬架用减振器设计指南设计

悬架用减振器设计指南 一、功用、结构： 1、功用 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种. 导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用.在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。 汽车悬架系统中弹性元件的作用是使车辆在行驶时由于不平路面产生的 振动得到缓冲，减少车身的加速度从而减少有关零件的动负荷和动应力。如 果只有弹性元件，则汽车在受到一次冲击后振动会持续下去。但汽车是在连 续不平的路面上行驶的，由于连续不平产生的连续冲击必然使汽车振动加剧， 甚至发生共振，反而使车身的动负荷增加。所以悬架中的阻尼必须与弹性元 件特性相匹配。 2、产品结构定义 ①减振器总成一般由：防尘罩、油封、导向座、阀系、储油缸筒、工作缸筒、活塞杆构成。 ②奇瑞现有的减振器总成形式：

二、设计目的及要求： 1、相关术语 *减振器 利用液体在流经阻尼孔时孔壁与油液间的摩擦和液体分子间的摩擦形成对振动的阻尼力,将振动能量转化为热能,进而达到衰减汽车振动,改善汽车行驶平顺性，提高汽车的操纵性和稳定性的一种装置。 *阻尼特性 减振器在规定的行程和试验频率下，作相对简谐运动，其阻力（F）与位移（S）的关系为阻尼特性。在多种速度下所构成的曲线（F-S）称示功图。 *速度特性 减振器在规定的行程和试验频率下，作相对简谐运动，其阻力（F）与速度（V）的关系为速度特性。在多种速度下所构成的曲线（F-V）称速度特性图。 *温度特性 减振器在规定速度下，并在多种温度的条件下，所测得的阻力（F）随温度（t）的变化关系为温度特性。其所构成的曲线（F-t）称温度特性图。 *耐久特性 减振器在规定的工况下，在规定的运转次数后，其特性的变化称为耐久特性。 *气体反弹力 对于充气减振器，活塞杆从最大极限长度位置下压到减振器行程中心时，气体作用于活塞杆上的力为气体反弹力。 *摩擦力

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。

车架的改造与副车架的设计

车架的改装 主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，改装时受到的影响最大，因此，要特别引起注意。 主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷，为了保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车架上原有的孔。如果安装专用设备或其它附件，不得不在车架上钻孔或焊接时．应避免在高应力区钻孔或焊接。主车架纵梁的高应力区在轴距之间纵梁的下冀面和后悬的上冀面处。因为这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中。 对于主车架纵梁高应力区以外的其余地方需要钻孔或焊接时，应注意以下事项： 1)尽量减小孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和孔径规范，应满足图和表的要求。 主车架钻孔的孔径和孔间 距 2)在纵梁翼面高应力区外的其它部位钻孔，只能在中心处钻一个孔，如图所示。 3)在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接，所示的区域即为不允许钻孔和焊接加的部位。因为在这些部位进行钻孔或焊接，极易引起车架早期开裂。 主车架纵梁禁止钻孔区主车架纵梁禁止焊接区 4)严禁将车架纵梁或横梁的男面加工成缺口形状。 本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用止推连接板形式，故主车架不用考虑钻孔，只需考虑焊接的位置得当。 主车架的加长设计 因专用汽车法布置的需要，对主车架有时要进行加长。例如厢式零担货物运输车和轻泡货物运输车，若用普通汽车底盘改装．则需要将轴距加大，改装长货厢来提高运输效率，此时要将车架在其中部断开后再加长。也有将车架后悬部分加长的改装设计。 车架加长部分应尽量采用与原车架纵梁尺寸规格一样、性能相同的材料。车架的加长部分与车架的连接一般采用焊接。首先在纵梁腹板处，按与纵梁轴线成夹角45。或90。的方向把纵梁断开，然后把切口断面加工成坡口形状，如图3-4所示。最后将加部分与车架纵梁对接起来。为了获得v型焊缝对接接头的最佳强度，防止焊缝起点出现焊接缺陷，应朱用引弧焊法或退弧焊法。焊接时应根据纵梁的材料选择合适的焊条型号、直径及焊接

车架受力分析基础

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。 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。 4.3一前轮撞在凸包上，车架水平方向上产生箭切变形。 4.4装在车架上总成（方向机、发动机、减振器）产生的作用反力。 4.5载荷作用线不通过纵梁的弯曲中心（油箱、悬架）而使纵梁产生局部受扭。 因此车架的受力是一复杂的空间力系，纵梁和横梁截面形状和连接的多变多样，使车架的受载更复杂化。车架CAE分析时一轮悬空这种极限工况，即解除一个车轮的约束，分析车架弯扭组合情况下的最大应力。