电动汽车车架设计规范

电动汽车车架设计规范内容摘要：

从纵梁的侧视图看，纵梁的形状可分为上翼面是平直的和弯曲的两种。 优点：结构简单，工艺性好；当上翼面为平直时，可使货厢底板平整，纵梁制造方便，大多数载货汽车车架纵梁都采用这种型式。 当上翼面弯曲时，纵梁部分区段降低，地板高度相应降低，改善了整车的稳定性，且有利于上、下车，此种结构在轿车、微型汽车、公共汽车和部分轻型 载货汽车上采用，其制造工艺复杂。 纵梁上表面应尽量做成平直的，中部断面一般较大、两端较小，与所受弯矩相适应。 也有全长或仅中部及后部为等断面的。 根据整车布置要求，有时采用前端或后端或前后端均弯曲的纵梁。 8 纵梁的断面形状有槽形、工字形、箱形、管形和 Z形等几种。 为了使纵梁各断面处的应力接近，可改变梁的高度，使中部断面高、两端断面低。 槽形断面的纵梁有较好的抗弯强度，工艺性好，紧固方便，又便于安装各种汽车部件，故采用得最为广泛，但此种断面的抗扭性能差。 从降低车架纵梁抗弯应力方面考虑的话，增大槽形断面的高度最有利，但使 汽车的质心高度增加。 增大上、下翼面的宽度，也可以提高纵梁的抗弯强度，但其值的增加又受到发动机、传动系统部件布置的限制。 因此需综合考虑上述因素的影响，通常取高与宽的比值为—。 由于重型载货汽车的发动机外型尺寸大，后轴负荷大，为了使车架做成前、后等宽，有的车架纵梁就采用 Z形断面，我国黄河牌载货汽车的车架就是采用此种断面。 这种纵梁和横梁的连接结构复杂，燃油箱的安装也不方便。 重型载货汽车和超重型载货汽车的车架纵梁一般多采用工字形截面的型材或焊接成的箱形结构。 箱形断面梁抗扭强度大，多用于轿车和轻型越野车。 超 重型越野车及矿用自卸车的纵梁形式多用钣料焊接而成，常为箱形或工字形断面。 采用封闭断面纵梁构成的车架，其抗弯刚度大，通常客车的车架也是采用此种断面。 纵梁的长度一般接近汽车长度，其值约为 — 倍汽车轮距。 多品种生产时，常使不同轴距、不同装载质量的系列车型采用内高相同的槽形断面纵梁，通过变化钣料厚度或翼缘宽度获得不同强度。 根据本设计的要求，再考虑纵梁截面的特点，本方案设计的纵梁采用上、下翼面是平直等高的槽形钢。 纵梁总长为 4315mm。 优点：有较好的抗弯强度，便于安装汽车部件。 车架横梁形 式的确定 车架横梁将左、右纵梁连接在一起，构成一个框架，使车架有足够的抗弯刚度。 汽车主要总成通过横梁来支承。 载货汽车的横梁一般有多根横梁组成，其结构和用途不一样。 (1) 前横梁 通常用来支承水箱。 当发动机前支点安排在左右纵梁上时，可用较小槽型和Z型断面横梁。 对于前部采用独立悬架的轿车，为了改善汽车的视野，希望汽车头部高度降低，固需要将水箱安装得低些，可将前横梁做成宽而下凹的形状。 当发动机前支点和水箱相距很近时，前横梁常用来支承水箱和发动机前端，此时需采用断面大的横梁。 (2) 中横梁 通常用来作传动轴的中间支承。 为 了保证传动轴有足够的跳动空间，将其结 9 构做成上拱形。 在后钢板弹簧前、后支架附近所受到的力或转矩大，则要设置一根抗扭刚度大、连接宽度大的横梁。 (3) 后横梁 后横梁采用中横梁形式。 本设计课题是关于轻型车车架结构设计，所以采用开口断面比较合适。 本次设计一共采用大小共 8 根横梁，各根横梁的结构及用途如下： 第一根横梁断面形状为槽型，用来支撑水箱，其中间设有多个圆形孔，目的是让空气可以流到发动机底部，也有助于发动机的散热。 第二根横梁为发动机托架，为防止其与前轴发生碰撞几干涉，故将其安排放在发动机前端，其形状就是近似元宝的 元宝梁，此种形状有较好的刚度。 第三根横梁为驾驶室的安装梁。 用于驾驶室后部的安装，断面形状为槽形。 第四根横梁用作传动轴的支承，其断面形状为槽形，为了保证传动轴有足够的跳动空间和安装空间，将其结构做成上拱形。 第五、七根横梁分别在后钢板弹簧前、后支架附近，它们所受到的力或转矩都很大。 它们的断面形状也是采用槽形。 第六、七根横梁不仅要承受各种力和力矩的作用，还要作为安装备胎的的安置机构。 它们的断面形状为槽型。 第八横梁为后横梁，其将左、右纵梁连接在一起，构成一个框架，使车架有足够的抗弯刚度。 其断面形状为槽形。 车架纵梁与横梁连接型式的确定 纵梁和横梁的连接方式对车架的受力有很大的影响。 大致可分有以下几种： (1) 横梁和纵梁的腹板相连接 这种连接型式制造工艺简单，连接刚度较差，但不会使纵梁出现大的应力，一般车架的中部横梁采用此种连接方式。 (2) 横梁同时和纵梁的腹板及任一翼缘（上或下）相连接 这种连接方式制造工艺不很复杂，连接刚度增强，故得到广泛应用。 但后钢板弹簧托架上的力会通过纵梁传给后钢板弹簧的前横梁，使其承受较大载荷。 因此在设计钢板弹簧托架时应尽可能减少悬架伸长度，使载荷作用点靠近纵梁弯曲中心。 当偏心 载荷较大时，可将该处纵梁做成局部闭口断面；也可将横梁穿过纵梁向外延伸，将载荷直接传给横梁。 (3) 横梁同时和上、下翼缘相连接 这种连接形式具有刚性较好的加强角撑，可产生良好的斜支撑作用，使整个 10 车架的刚度增加，且其翼缘外边不致因受压而产生翘曲。 车架两端的横梁常采用这种形式和纵梁相连接。 但此种连接方式制造复杂，当转矩过大时，纵梁翼缘上会出现应力过大的现象，这是由于纵梁截面不能自由翘曲所致。 横梁和纵梁的固定方法可分为铆接、焊接和螺栓连接等方式。 大多数车架用搭铁板通过铆钉连接。 这种方法成本低，适合大批量生产，其刚度 与铆钉的数目及其分布有关。 焊接能使其连接牢固，不致产生松动，能保证有大的刚度。 但焊接容易变形并产生较大的内应力，故要求焊接质量要高，主要在小批量生产或修理时采用。 螺栓连接主要在某些为了适用于各种特殊使用条件的汽车车架上采用，以使装在汽车车架上的某些部件易于拆卸或互换。 但此种连接方式在长期使用时，容易松动，甚至发生严重事故。 一般汽车车架横梁与纵梁的固定不采用此种方法。 紧固件的尺寸和数量要和横梁大小相适应，铆钉分布不要太近。 当利用连接板的翻边紧固时，应加大连接板的宽度和厚度，紧固孔应尽可能靠近翻边处，以防 连接损坏。 本设计方案中，横梁与纵梁的连接形式大体都使用焊接连接。 总之，车架结构的设计要充分考虑到整车布置对车架的要求及企业的工艺制造能力，合理选择纵梁截面高度、横梁的结构形式、横梁与纵梁的联接方式，使车架结构满足汽车使用要求。 以达到较好的经济效益和社会效益。 车架的受载分析 汽车的使用条件复杂，其受力情况十分复杂，因此车架上的载荷变化也很大，其承受的载荷大致可分为下面几类： 静载荷 车架所承受的静载荷是指汽车静止时，悬架弹簧以上部分的载荷。 即为车架质量、车身质量、安装在车架的各 总成与附属件的质量以及有效载荷（客车或货物的总质量）的总和。 对称的垂直动载荷 这种载荷是当汽车在平坦的道路上以较高车速行驶时产生的。 其大小与垂直振动加速度有关，与作用在车架上的静载荷及其分布有关，路面的作用力使车架承受对称的垂直动载荷。 这种动载使车架产生弯曲变形。 11 斜对称的动载荷 这种载荷是当汽车在崎岖不平的道路上行驶时产生的。 此时汽车的前后几个车轮可能不在同一平面上，。