低速载货汽车车架及悬架系统设计样本Word下载.docx
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e.在保证功能和强度规定下,尽量减小整备质量。
f.其他关于产品技术规范和原则。
当前,农用运送车不能满足“三农”市场需求,突出体现为普通产品生产能力过剩,技术水平低,质量和维修服务水平差,价格较高,而市场急需高质量经济型产品不能满足需求。
结合生产实际,在农用运送车基本上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。
第2章总体方案论证
2.1设计选型原则
2.1.1车架设计方案
依照纵梁构造特点,车架可分为如下几种方案:
a.周边式车架,用于中级以上轿车;
b.X形车架,为某些轿车所采用;
c.梯形车架,梯形车架是由两根互相平行纵梁和若干根横梁构成。
其弯曲刚度较大,而当承受扭矩时,各某些同步产生弯曲和扭转。
其长处是便于安装车身、车箱和布置其她总成,易于汽车改装和变型,因而被广泛地用在载货汽车、越野汽车、特种车辆和用货车底盘改装大客车上;
d.计量式车架;
e.综合式车架;
结合生产实际及设计规定,选用方案c。
2.1.2悬架设计方案
a.前轮和后轮均采用非独立悬架;
b.前轮采用独立悬架,后轮采用非独立悬架;
c.先后轮均采用独立悬架;
非独立悬架构造特点是,左右车轮用一根整体轴连接再通过悬架与车架(或车身)连接;
独立悬架构造特点是左右车轮通过各自悬架与车架(车身)连接。
结合生产实际及设计规定,选用方案a。
由于是载货汽车,先后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧,当采用纵置钢板弹簧作弹性元件时,它兼起导向装置作用。
缓冲块用来减轻车轴对车架(或车身)直接冲撞,防止弹性元件产生过大变形。
装有横向稳定器汽车,能减少转弯行驶时车身侧倾角和横向角振动。
2.1.3整体设计方案
综合上述两方案拟定了整体设计方案:
梯形车架和先后悬架均采用纵置半椭圆形钢板弹簧非独立悬架。
2.2设计内容
a.参加总体设计;
b.车架、悬架构造型式分析和重要参数拟定;
c.车架、悬架构造设计。
第3章重要尺寸参数选定
3.1外廓尺寸
国内对低速载货汽车限制尺寸是:
总高不不不大于2.05米;
总宽不不不大于2米;
总长不不不大于6米。
3.2质量参数
3.2.1装载质量
按规定取
=1500kg
3.2.2整备质量
汽车装载量与整备质量之比
/
称为汽车整备质量运用系数
。
它表白单位汽车整备质量所承受汽车装载质量。
参照国内外同类型同级别汽车整备质量运用系数和查《汽车设计》表2-10,因此:
在轻型载货汽车之列,因此满足设计规定取
3.2.3满载质量
3.2.4车架宽度
车架宽度是指左右纵梁腹板外侧面之间宽度。
在总体设计中,整车宽度拟定后,车架先后某些宽度就可以依照前轮最大转向角、轮距、钢板弹簧片宽、装在车架内侧发动机外廓宽度及悬置等尺寸拟定。
从提高整车横向稳定性以及减小车架纵梁外侧装置件悬伸长度来看,车架尽量宽些,同步先后某些宽度应相等。
以便简化制造工艺和避免纵梁宽度变化处产生应力集中。
由(汽车设计)表2-25取车架宽860mm。
3.2.5轴距L
由总体设计取轴距2800mm。
第4章车架总成设计
4.1车架构造设计
车架是支撑、连接汽车备总成零部件,并承受来自车内外各种载荷基本构件。
老式梯形车架由于其所起到缓冲、隔振、减少噪声、延长车身使用寿命等特点及生产上继承性、工艺性等因素仍广泛应用在大型挂车上。
货车车架应具备足够强度和恰当刚度。
同步规定其质量尽量小。
此外,车架应布置得离地面近某些,以减少整车重心位置,有助于提高汽车行驶稳定性。
图4-1车架构造示意图
4.1.1纵梁形式拟定
纵梁是车架重要承载部件,在汽车行驶中受较大弯曲应力。
车架纵梁依照截面形状分有工字梁和槽形梁。
由于槽形梁具备强度高、工艺简朴等特点,因而在载货汽车设计中选用槽形梁构造。
此外为了满足低速载货汽车使用性能规定,纵梁采用直线形构造。
这样既可减少纵梁高度,减轻整车自身重量,减少成本,亦可保证强度。
材料选用16Mn低合金钢,16Mn低合金钢在强度,塑性,可焊性方面能较好地满足刚构造,是应用最广泛低合金钢,综合机械性能良好,正火可提高塑性,韧性及冷压成型性能。
4.1.2横梁形式拟定
横梁是车架中用来连接左、右纵梁,构成车架重要构件。
横梁自身抗扭性能好坏及其分布,直接影响着纵梁内应力大小及其分布合理设计横梁,可以保证车架具备足够扭转刚度。
从初期通过实验所得出某些结论可以看出,若加大横梁扭转刚度,可以提高整个车架扭转刚度,但与该横梁连接处纵梁扭转应力会加大;
如果不加大横梁,而是在两根横梁间再增长横梁,其成果是增长了车架扭转刚度,同步还减少了与横梁连接处纵梁扭转应力
在横梁上往往要安装汽车上某些重要部件和总成,因此横梁形状以及在纵梁上位置应满足安装上需要。
横、纵梁断面形状、横梁数量以及两者之间连接方式,对车机架扭转刚度有大影响。
纵、横梁材料选用有如下三种:
车架A:
箱型纵梁、管型横梁,横、纵梁间采用焊接连接,扭转刚度最大。
车架B:
槽型纵梁、槽型横梁,横、纵梁间采用铆接连接,扭转刚度适中。
车架C:
槽型纵梁、工字型横梁,横、纵梁间采用铆接连接,扭转刚度最小。
从以上三种车架对比可以看出:
低速载货汽车应当选用车架B。
本设计共有六根横梁,有前横梁,第二横梁,第三横梁,第四横梁,第五横梁,第六横梁。
4.1.3纵梁与横梁连接
轿车车架纵、横梁采用焊接方式连接,而货车则多以铆钉连接(见下图)。
铆钉连接具备一定弹性,有助于消除峰值应力,改进应力状况,这对于规定有一定扭转弹性货车车架有重要意义。
图4-2车架铆接示意图
铆接设计注意事项:
a.尽量使铆钉中心线与构件端面重心线重叠;
b.铆接厚度普通不不不大于5d;
c.在同一构造上铆钉种类不益太多;
d.尽量减少在同一截面上铆钉孔数,将铆钉交错排列;
4.2车架技术规定
a.车架左右纵梁间距离为860
,而在车架前横梁及转向器范畴内应为860
b.车架总成左右纵梁上表面应在同一平面内,其不平度在全长上不不不大于3.0,且在转向器固定处,该表面与纵梁侧面垂直度应不不不大于0.5。
c.车架总成驾驶室先后固定点相对位置尺寸应符总装图规定,驾驶室后支点与前支点高度差为10
d.在车架总成上,左右对称先后钢板弹簧支架及吊耳支架其销孔中心线应在同始终线上,且与车架中心线垂直,偏差不不不大于1000:
1.5,左右对称支架相对位置尺寸应符合规定。
e.车架总成铆接零件接合面必要紧固无缝隙,紧接面直径应不不大于铆钉直径1.5倍,且具备对的形状不容许有倾斜,呲牙等缺陷,铆接后铆钉头和铆钉中心线不同轴度应不不不大于1.0。
f.车架所有铆接某些应仔细检查,铆后零件上不得有裂缝,若有裂缝须更换重铆。
g.车架总成车架第二横梁连接螺母应装置于车架内部。
第5章车架设计计算
5.1车架计算:
5.1.1纵梁弯曲应力
弯矩M可用弯矩差法或多边形法求得。
对于载重汽车,可假定空车簧上重量Gs均布在纵梁全长上,载重Ge均布在车箱中,空车时簧上负荷
(对4X2货车可取
=2
)
整备质量。
图5-1纵梁弯曲应力
由上图得:
(5-1)
(5-2)
(5-3)
a=625mm,b=800mm,
=2800mm,L=4225mm,
,
将已知量代入上式得:
=6744.4N
=1.24m
=7352.03N.m
5.1.2局部扭转应力
相邻两横梁如果都同纵梁翼缘连接,扭矩T作用于该段纵梁中点,则在开口断面梁中扇性应力可按下式计算:
(5-4)
式中Iw—扇性惯性矩;
W—扇性坐标;
对于槽形断面
(5-5)
由材料力学表B-4热轧槽钢(GB/T-707-1988)查得
h=80mm,b=43mm,d=5.0mm,t=8.0mm
则
mm
对于工字形断面
5.1.3车架扭转时纵梁应力
如横梁同纵梁翼缘相连,则在节点附近,纵梁扇性应力:
(5-6)
式中E—弹性模量,对低碳钢和16Mn钢:
E=2.06
;
—车架轴间扭角;
L—轴距;
节点间距;
a系数,当kL=0时,a=6;
kL=1~2时,a=5.25。
车架扭转时,纵梁还将浮现弯曲应力,须和
相加。
5.2车架载荷分析
汽车静止时,车架上只承受弹簧以上某些载荷称为静载荷。
汽车在行驶过程中,随行驶条件(车速和路面状况)变化,车架将重要承受对称垂直动载荷和斜对称动载荷。
5.2.1对称垂直动载荷
这种载荷是当汽车在平坦道路上以较高车速行驶时产生,其值取决于作用在车架上静载荷及其在车架上分布,还取决于静载荷作用处垂直加速度之值。
这种动载荷会使车架产生弯曲变形。
5.2.2斜对称动载荷
当汽车在不平道路上行驶时,汽车先后几种车轮也许不在同一平面上,从而使车架连同车身一起歪斜,其值取决于道路不平坦限度以及车身、车架和悬架刚度。
这种动载荷将会使车架产生扭转变形。
由于汽车构造复杂,使用工况多变,除了上述两种重要载荷作用外,汽车车架上还承受其她某些载荷。
如汽车加速或制动时会导致车架先后载荷重新分派;
汽车转向时,惯性力将使车架受到侧向力作用。
普通来说,车架重要损坏疲劳裂纹来源于纵梁和横梁边沿处,然后向垂直于边沿方向扩展。
在纵梁上裂纹将迅速发展乃至所有断裂,而横梁上浮现裂纹则往往不再继续发展或扩展得很缓慢。
依照记录资料可知,车架使用寿命重要取决于纵梁抗疲劳损伤强度。
因而,在评价车架载荷性能时,重要应着眼于纵梁。
5.3车架弯曲强度计算
由于构造限制,车架必要满足强度规定和构造设计规定。
5.3.1受力分析
为简化计算,设计时做如下几点假设:
a.纵梁为支撑在先后轴上简支梁
b.空车时簧载质量均布在左、右纵梁全长上.
c.所有作用力均通过截面弯心(局部扭转影响忽视不计)
其中
=413mm,
=910mm,
=906mm,
=885mm,
=835mm,
因此
5.3.2弯矩计算
总体设计中又知:
车载质量为
=1500kg,簧上整备质量
kg。
A.因此均布载荷集度q为:
图5-2
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