車架設(shè)計(jì)手冊(cè).doc
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Q/ZK.JS04× ××××—2005 —-可編輯修改,可打印—— 別找了你想要的都有! 精品教育資料 ——全冊(cè)教案,,試卷,教學(xué)課件,教學(xué)設(shè)計(jì)等一站式服務(wù)—— 全力滿足教學(xué)需求,真實(shí)規(guī)劃教學(xué)環(huán)節(jié) 最新全面教學(xué)資源,打造完美教學(xué)模式 鄭州宇通客車股分有限公司 發(fā)布 ××××-××-××實(shí)施 ××××-××-××發(fā)布 車架設(shè)計(jì)手冊(cè) Q/ZK.JS04× ××××—2005 Q/ZK 鄭州宇通客車股分有限企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ICS 1 . 前 言 本標(biāo)準(zhǔn)由鄭州宇通客車股份有限公司技術(shù)中心提出; 本標(biāo)準(zhǔn)由鄭州宇通客車股份有限公司技術(shù)中心批準(zhǔn); 本標(biāo)準(zhǔn)由鄭州宇通客車股份有限公司技術(shù)中心歸口; 本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:鄭州宇通客車股份有限公司技術(shù)中心; 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:許志強(qiáng); 本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況。 車架設(shè)計(jì)手冊(cè) 1,范圍 本手冊(cè)適用于客車底盤非承載式及半承載式車架的設(shè)計(jì)。 2 引用標(biāo)準(zhǔn) 下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn),然而,鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 GB1958-80 形狀和位置公差檢測(cè)規(guī)定 GB1184-80 形狀和位置公差 GB3323-87 鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相焊縫質(zhì)量分級(jí) 3 符號(hào)、代號(hào)、術(shù)語及其定義 車架:汽車承載的基體,支撐著發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、轉(zhuǎn)向器、非承載式(或半承載式)車身等所有簧上質(zhì)量的有關(guān)機(jī)件,承受著傳給它的各種力和力矩。 縱梁:車架總成中主要承載元件,也是車架中最大的加工件,其形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單??v梁沿全長(zhǎng)方向多取平直且斷面不變或少變,以簡(jiǎn)化工藝。有時(shí)也采取中間斷面高、兩邊較低來保證縱梁各斷面應(yīng)力接近 橫梁:橫梁將左右縱梁連在一起,構(gòu)成完整的車架總成,保證車架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度,限制其變形和降低某些部位的應(yīng)力。有的橫梁還需作為發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器以及懸架系統(tǒng)的緊固點(diǎn)。 4 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 4.1應(yīng)滿足的安全、環(huán)保和其它法規(guī)要求及國(guó)際慣例 車架總成在正常使用條件下,縱梁等主要零件在使用期內(nèi)不應(yīng)有嚴(yán)重變形和開裂。 4.2 應(yīng)滿足的功能要求及應(yīng)達(dá)到的性能要求 車架應(yīng)有足夠的彎曲剛度,以使裝在其上的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)位置在汽車行駛過程中保持不變并使車身的變形量最?。卉嚰芤矐?yīng)有足夠的強(qiáng)度,以保證其有足夠的可靠性和壽命, 4.3 設(shè)計(jì)輸入、輸出要求 設(shè)計(jì)輸入為設(shè)計(jì)任務(wù)書及底盤總布置圖; 設(shè)計(jì)輸出為車架總成圖及相關(guān)分總成及零件圖。 4.4設(shè)計(jì)過程的節(jié)點(diǎn)控制要求 車架總成要負(fù)責(zé)控制校核如下內(nèi)容: 1) 協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件在車架縱梁上的安裝孔及牛腿安裝孔; 2) 橫梁位置與底盤分總成(油箱、電瓶)及車身結(jié)構(gòu)(前、中、后門、側(cè)圍立柱)的匹配; 3) 協(xié)調(diào)制動(dòng)管路、暖風(fēng)管路、電線束、油路等管線在車架中的分布及穿線管; 4) 校核底盤各總成間的運(yùn)動(dòng)干涉,相關(guān)總成的裝缷空間(如緩速器、傳動(dòng)軸)。 5 布置要求 客車車架在設(shè)計(jì)過程中不但要考慮各總成零部件的合理布置以及其方便維修性、可靠性和工藝性, 還要充分考慮最大限度地滿足車身對(duì)底盤的特殊要求, 如縱梁的結(jié)構(gòu)、橫梁和外支架(牛腿) 的位置及連接方式、行李箱大小、地板高度和通道寬度、駕駛區(qū)及座椅布置、車門數(shù)量和位置等。對(duì)同樣型號(hào)的客車底盤, 不同的用戶對(duì)車架的要求不盡相同, 甚至有較大的差異。 6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 6.1模塊化設(shè)計(jì)要求 1) 由設(shè)計(jì)任務(wù)書及底盤總布置確定車架基本結(jié)構(gòu)(三段式、直大梁1)和基本參數(shù)(軸距、前懸、后懸及前后縱梁開檔、縱梁截面); 2) 由動(dòng)力總成中發(fā)動(dòng)機(jī)布置確定縱梁上發(fā)動(dòng)機(jī)懸置安裝孔位置;由冷卻系總成布置確定水箱牛腿及風(fēng)扇牛腿安裝位置;由進(jìn)氣系總成布置確定空濾器支架安裝位置;由排氣系總成確定消聲器支架安裝位置;由空調(diào)總成確定壓縮機(jī)牛腿安裝位置; 3) 由前、后懸架總成布置確定前、后懸鋼板支架位置、減震器、緩沖塊安裝位置或空氣彈簧支架安裝位置、推力桿支架安裝位置、穩(wěn)定桿支架安裝位置等; 4) 由轉(zhuǎn)向系總成布置確定方向機(jī)安裝位置、 中間垂臂支架安裝位置或角轉(zhuǎn)向器支架安裝位置; 5) 由車身總布置確定車架各牛腿安裝位置; 如上述幾條中安裝位置有干涉,則和相關(guān)設(shè)計(jì)人員勾通并協(xié)商統(tǒng)一解決。至此,車架基本框架就已完成,接下來就是車架各部分總成的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)2。 注: 1,本文不包括全承載式車身的全桁架結(jié)構(gòu)車架 注: 2,制圖時(shí)可先作出坐標(biāo)網(wǎng)格線以方便作圖 6.2標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)、零部件 6.2.1縱梁結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度設(shè)計(jì) 縱梁的形狀及斷面如右圖1示: 縱梁受力極為復(fù)雜,設(shè)計(jì)時(shí)不僅應(yīng)注意降低 各種應(yīng)力,改善其分布情況,還應(yīng)注意使各種應(yīng) 力峰值不出現(xiàn)在同一部位上。例如,縱梁中部彎 曲應(yīng)力較大,則應(yīng)注意降低其扭轉(zhuǎn)以應(yīng)力,減小 應(yīng)力集中并避免失穩(wěn)。而在其前、后端,則應(yīng)著 重控制懸架系統(tǒng)引起的局部扭轉(zhuǎn)。提高縱梁強(qiáng)度 常用的措施如下: 一、 提高彎曲強(qiáng)度 1, 選定較大的斷面尺寸和合理的斷面形 狀(槽形梁斷面高寬比一般為3:1); 2, 將上、下翼緣加厚或在其上貼加強(qiáng)板; 圖1 縱梁形狀及斷面 3, 將受拉力翼緣適當(dāng)加寬; 二、 提高局部扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 1, 注意偏心載荷的布置,使相近的幾個(gè)偏心載荷盡量接近縱梁斷面的彎曲中心,并使合成量較?。? 2, 在偏心載荷較大處設(shè)置橫梁,并根據(jù)載荷大小及分散情況確定連接強(qiáng)度和寬度; 3, 將懸置點(diǎn)布置在橫梁的彎曲中心上; 4, 當(dāng)偏心載荷較大且偏離橫梁較遠(yuǎn)時(shí),可采用K形梁,或?qū)⒃摱慰v梁形成封閉斷面; 5, 當(dāng)偏心載荷較大且分散時(shí),應(yīng)采用封閉斷面梁,橫梁間距也應(yīng)縮??; 6, 選用較大的斷面; 7, 限制制造扭曲度,減小裝配應(yīng)力; 三、 提高整體扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 1, 不使縱梁斷面過大,在縱梁大斷面處、橫梁采用腹板連接; 2, 翼緣連接的橫梁不宜間距太近; 四、 減小應(yīng)力集中及疲勞敏感 1, 盡可能減小翼緣上的孔(特別是高應(yīng)力區(qū)),嚴(yán)禁在翼緣上打大孔; 2, 注意外形的變化,避免出現(xiàn)波紋區(qū)或受拉嚴(yán)重變??; 3, 注意加強(qiáng)端部的形狀及連接,避免剛度突變; 4, 避免在槽形梁的翼緣邊緣處施焊,尤忌短焊縫和“點(diǎn)”焊; 5, 必要時(shí)可采用鉸孔或沖壓邊緣修磨,以提高某些薄弱部位的疲勞強(qiáng)度; 五、 減小失穩(wěn) 1, 在受壓翼緣和厚度的比值不宜過大(常在12左右); 2, 在容易失穩(wěn)處加焊撐板; 3, 在容易出現(xiàn)波紋處限制其平整度; 六、 局部強(qiáng)度加強(qiáng) 1, 采用較大的板厚; 2, 在集中力較大處將縱、橫梁局部貼加強(qiáng)板,必要時(shí)再將加強(qiáng)板壓成肋或翻邊; 3, 加大支架緊固面尺寸,增多緊固件數(shù)量,并盡量使力作用點(diǎn)接近腹板的上、下側(cè)。 6.2.2橫梁結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度設(shè)計(jì) 在車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,處理縱梁局部扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是最為重要的方面。其關(guān)鍵在于足夠的橫梁彎曲剛度、合理的連接設(shè)計(jì),以及橫梁在縱梁上的正確布置。橫梁將左、右縱梁聯(lián)接在一起構(gòu)成一個(gè)完整的框架,以限制其變形和改善某些部位的應(yīng)力,有的橫梁還同時(shí)作為發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器、以及懸架系統(tǒng)等的緊固點(diǎn),這些都是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要依據(jù)。橫梁斷面形狀及連接形式如下圖示: 圖2 橫梁斷面及連接形式 6.2.3后鋼板彈簧前支架及副簧前支架結(jié)縱梁的局部扭轉(zhuǎn) 一、 采用槽形橫梁 采用槽形橫梁及大連接板(見圖2a),使主簧支架通過縱梁和連接板緊固在一起。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是: a. 連接板尺寸大,可以更加接近副簧支架,使其得到一定的支撐,同時(shí)亦可布置較多的緊固件,以提高連接強(qiáng)度; b. 彈簧支架的載荷可通過連接板直接傳到橫梁上,連接板對(duì)縱梁腹板也有較大的加強(qiáng)作用; c. 槽形截面彎曲剛度極大,可使縱梁扭角減至很??; d. 由于兩端有連接板加強(qiáng),橫梁可適當(dāng)減薄; 也有將槽形橫梁的兩端加寬而直接和縱梁上、下翼緣連接的(見圖2c),這樣可以省去連接板,由于材料利用率的制約,連接寬度有限,容易出現(xiàn)緊固件損壞及橫梁開裂等問題,往往不如上述結(jié)構(gòu)可靠。但當(dāng)不用副簧時(shí),則較適用。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕。 為了折衷以上兩個(gè)方案,可以槽形橫梁的上下方各采用一個(gè)連接板(見圖2b),或僅在其下方采用一個(gè)連接板。 二、 采鱷魚式橫梁 鱷魚式橫梁通常由帽形截面在其兩端加接頭構(gòu)成,如下圖3示: 圖3 圖3 (a)翼緣連接 (b)腹板連接 這種橫梁的優(yōu)點(diǎn)是: a. 有較大的連接寬度,使主、副簧支架都可得到支撐; b. 截面高度較低,可以讓開下部空間,使某些汽車的傳動(dòng)軸自由穿過; c. 可用矩形胚料直接壓制; 鱷魚式橫梁的不足之處是:其彎曲剛度不如槽形橫梁大,車架扭轉(zhuǎn)時(shí)縱梁的應(yīng)力偏大。因此,有些車將翼緣連接改為腹板連接。 鱷魚式橫梁也可由兩個(gè)帽形截面組成封閉的箱形截面,其扭轉(zhuǎn)剛度極大,彎曲剛度比上一種也大。 三、 采用圓管橫梁 通過法蘭盤與彈簧支架及給縱梁連接在一起(見圖2e),或直接穿過縱梁腹板和彈簧支架相連。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是: a. 彈簧支架的扭轉(zhuǎn)載荷可以直接傳到橫梁上; b. 對(duì)縱梁的約束小,故在該節(jié)點(diǎn)處車架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力較低; c. 扭轉(zhuǎn)剛度較大。 這種橫梁的不足之處是:橫梁的彎曲剛度不如槽形橫梁;其連接寬度較小,不利于對(duì)副簧支架的支撐(當(dāng)不采用副簧時(shí)即無此問題) 四、 采用帽形截面橫梁 有些車上采用大截面帽形梁(見圖2d),可以得到較大的連接寬度和彎剛度,但用料較多,成本較高。 6.2.4后鋼板彈簧后支架及副長(zhǎng)后支架對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn) 多采用槽形截面橫梁,將兩端加寬,直接和縱梁翼面相連(見圖2c),由于后支架的受力支架,縱梁截面一般也比較小些。尤其當(dāng)彈簧后端采用吊環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí),兩支架通常緊靠在一起,故使用中較少損壞。也有采用帶連接板的槽形橫梁的。 6.2.5前簧前支架對(duì)縱梁的局部扭轉(zhuǎn) 在橫梁設(shè)計(jì)和布置時(shí),還需考慮發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置的設(shè)計(jì)情況。如懸置點(diǎn)支撐在橫梁中部且較低時(shí),采用“Z”形橫梁較易實(shí)現(xiàn)(見圖2f),如懸置點(diǎn)布置在左、右托架上,可優(yōu)先考慮槽形橫梁。 6.2.6前簧后支架對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn) 由于空間限制,橫梁必須有較大的彎度,這只有采用帽形截面才便于制造。但其兩端和縱梁連接的部分一般要復(fù)雜一些,其形式較多,現(xiàn)列出幾種車型所采用的結(jié)構(gòu),如圖k~圖n所示。 此橫梁的設(shè)計(jì)難點(diǎn)還在于如何處理好與發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的關(guān)系,有時(shí)還需處理好與駕駛室懸置的關(guān)系。這有賴于車型設(shè)計(jì)、有關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)與車架設(shè)計(jì)的良好配合。在有些車上把發(fā)動(dòng)機(jī)懸置布置在橫梁上,并使橫梁與彈簧支架對(duì)正,駕駛室懸置則布置上懸臂極小的托架上,或布置在另一橫梁上(如下圖4示)。從縱梁局部扭轉(zhuǎn)看,這的確是比較好的結(jié)構(gòu)方案,但往往難以實(shí)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)懸置和彈簧支架錯(cuò)開一定距離的情況,仍不少見。 圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)及駕駛室懸置橫梁 由于發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸過大或方便維修的需要,有時(shí)該處不設(shè)置橫梁,而另將該段縱梁部分形成封閉截面,或在其后部采用“K”形橫梁,將其沿縱梁向前延伸到彈簧支架處,并使該段縱梁形成封閉截面,以大大提高其抗扭能力。但在制造上是很麻煩的,在大量生產(chǎn)時(shí)較難接受。 平衡懸架結(jié)構(gòu) 在這種情況下,縱梁局部扭轉(zhuǎn)載荷極為集中,約為單軸上鋼板彈簧一端載荷的4倍。故一般都采用由兩根槽形梁組成的“工”字梁,并在其上、下面設(shè)置尺寸很大的連接板和縱梁翼緣連接。這樣的結(jié)構(gòu),其垂直和水平方向的彎曲剛度及強(qiáng)度都很大,不僅可以有效的制約縱梁局部扭轉(zhuǎn),也為推力桿支架提供了可靠的支撐。但車架扭轉(zhuǎn)時(shí),該處的應(yīng)力將大大提高。為此有些車上將翼緣連接改腹板連接(見圖2g),或翼緣腹板綜合連接。大連接板的采用使車架抵抗平行四邊形變形的能力大為增強(qiáng)。 螺旋彈簧獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu) 在這種情況下,縱梁局部扭轉(zhuǎn)載荷也很大,為鋼板彈簧一端載荷的2倍,故橫梁截面也應(yīng)很大。常為箱形(前懸架)、帽形、管形和“Z”形(后懸架)。 其它常見結(jié)構(gòu) 除彈簧支架以外,縱梁其它部位的局部扭轉(zhuǎn)載荷一般較小,橫梁的彎曲剛度和連接剛度都可以小一些,常見的結(jié)構(gòu)如圖2h~圖2j等。 6.2.7設(shè)計(jì)要點(diǎn) 車架受力復(fù)雜,縱梁和橫梁截面形狀和連接方式各式各樣, 要設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、可靠實(shí)用的客車底盤車架, 除通過理論計(jì)算和有限元分析外, 還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面: 1) 充分考慮各總成零部件的總布置要求, 最大限度地滿足車身對(duì)底盤的要求。 2) 大客車車架縱梁和橫梁應(yīng)盡量采用抗彎強(qiáng)度大的槽形截面16MnL 汽車用大梁1, 根據(jù)不同的要求和布置需要,截面尺寸可不盡相同。 3) 橫梁與縱梁的連接結(jié)構(gòu)是大客車車架設(shè)計(jì)考慮的重要方面,包括: ①橫梁與縱梁的上下翼面連接。該型式提高了縱梁的抗扭剛度, 但易產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn), 造成縱梁翼面出現(xiàn)較大的應(yīng)力。由于客車車架與車身共同承載,因此可以采用。②橫梁與縱梁的腹板連接。該型式連接剛度差, 必須相應(yīng)加強(qiáng)車架剛度, 大客車車架不適合使用。③橫梁與縱梁的腹板和下翼面同時(shí)連接。該型式具有前兩種型式柔性抗扭和剛性抗彎的綜合特點(diǎn), 是大客車車架橫梁和縱梁最好的連接型式。 4) 橫梁與縱梁連接時(shí), 橫梁端部具有最大的應(yīng)力, 為避免局部區(qū)域出現(xiàn)過大的連接負(fù)荷應(yīng)力, 應(yīng)通過加寬斷面以盡可能增大連接區(qū)。 5) 為提高車架抗彎曲剛度, 承受更大的載荷, 在直大梁搭接處及三段式的前中后連接處必須焊接加強(qiáng)板。加強(qiáng)板的厚度不能大于縱梁厚度, 且材質(zhì)相同。面積較大時(shí), 應(yīng)采取塞焊、鉚接或者螺栓連接+ 周邊斷續(xù)焊。 6) 懸架為高負(fù)荷區(qū), 在鋼板彈簧支架傳力處應(yīng)有加強(qiáng)橫梁, 或采用用加筋板、箱狀件加強(qiáng)而構(gòu)成的受剪結(jié)構(gòu),且該處縱梁不能對(duì)接。 7) 等高度縱梁的對(duì)焊應(yīng)遠(yuǎn)離高負(fù)荷區(qū),一般采用45°斜焊縫,要打坡口且有材質(zhì)相同厚度不大于縱梁的加強(qiáng)板。 8) 車架縱梁的鉆孔要遠(yuǎn)離焊縫, 一般禁止在翼面上鉆孔, 若特殊需要, 應(yīng)盡量靠近腹面, 禁止在縱梁彎曲區(qū)域內(nèi)孔。鉆孔時(shí)應(yīng)滿足下圖示要求(不包括工藝孔): Amix=3xD(最小為40) Bmix=4xD Cmix=3xD D=鉆孔直徑 9) 為滿足客車車架總布置的要求可合理地在縱梁翼面上切槽,但切槽深度不能大于翼面寬度2/ 3。MANA55、A62 及重汽公司開發(fā)的E12 等大客車底盤均有這樣的設(shè)計(jì)。 10) 橫梁和外支架應(yīng)盡量增加合理的減重孔。 11) 采用封閉型材的剛性抗扭車架, 應(yīng)使用焊接技術(shù)連接, 橫梁可采用管材,插入縱梁中焊接。 圖6 注: 注:1,在城市公交車底盤車架設(shè)計(jì)中也可采用異形鋼管(WL510或16MnL,壁厚4.0~6.0)。 6.3數(shù)據(jù)表達(dá)要求 6.3.1縱梁的加工及公差要求 1 長(zhǎng)度偏差不得超過mm; 2 腹板縱向直線度公差不超過全長(zhǎng)的0.4%, 每1米內(nèi)的偏差不大于2mm; 3 翼緣縱向直線度公差不超過全長(zhǎng)的0.1%; 4 斷面尺寸(見右圖6) a) 幅板面在范圍C內(nèi)的直線度偏差不大于0.3mm; b) 縱梁斷面高度A值的偏差mm; c) 橫梁處測(cè)量開口尺寸B的偏差mm; d) 腹板C范圍內(nèi)直線度公差為0.3mm; e) 縱梁內(nèi)側(cè)圓角半徑R的偏差為±1mm。 5修補(bǔ)要求 a) 縱梁滾軋后,不允許出現(xiàn)裂紋; b) 縱梁沖壓時(shí)產(chǎn)生的裂紋在距離兩端400mm范圍,其長(zhǎng)度不超過200mm,在縱梁其他部位的長(zhǎng)度不超過100mm,且不多于四處,裂紋處允許用電弧補(bǔ)焊,并要打磨平光,焊縫之間的距離不小于300mm(縱向裂紋)。 c) 兩端頭折彎時(shí),如有長(zhǎng)度不大于5mm的裂紋,允許不補(bǔ)焊。 d) 縱梁采用沖壓制造時(shí),應(yīng)無起皺和邊緣沖裁不齊的現(xiàn)象。 6禁止使用手工熱切割方法加工縱梁上的孔,縱梁只允許冷校止。 7裝配組孔的位置度 a) 在同一平面內(nèi),同一組孔的位置度公差為Φ0.3mm。 b) 同一零件裝在縱梁幅板、翼緣兩平面上的兩組孔,其孔邊距(孔至另一邊的距離)偏差為±0.5mm。 8在沖壓成形時(shí),造成的材料局部減薄不得超過材料厚度的10%。 圖7 9當(dāng)鉆孔或沖孔出現(xiàn)毛刺,并因此給鉚接帶來困難時(shí),或者為了避免由毛刺造成的損傷,必須去毛刺。規(guī)定:倒角1±0.5*45゜ 6.3.2 縱梁加強(qiáng)板(見圖6及圖7) 1 腹板縱向直線度公差為6mm(在C范圍內(nèi)測(cè)量); 2 斷面尺寸 a) 腹板C范圍內(nèi)直線度公差為0.4mm; b) 縱梁內(nèi)側(cè)圓角半徑R的偏差為±1mm; c) 當(dāng)采用圖1斷面的加強(qiáng)板開口尺寸B的偏 差為mm;A的偏差為mm 3 裝配孔的位置度,沖壓料厚變薄的要求符合3.1.8和3.1.9條款的要求 6.3.3 橫梁 1當(dāng)橫梁采用鉚接(或螺栓聯(lián)接)方式與縱梁聯(lián)接時(shí),橫梁上分別與左右縱梁鉚接(或螺栓聯(lián)接)的組孔之間尺寸的偏差為±0.5mm; 2當(dāng)橫梁采用焊接方式與縱梁聯(lián)接時(shí),焊縫要求按GB3323-87要求達(dá)到II級(jí)或II級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。 3槽形橫梁斷面尺寸形狀偏差應(yīng)符合6.3.1條第4條中a、c、d的規(guī)定。 4非槽形橫梁不允許有裂紋。 5 槽形橫梁在兩端100mm范圍內(nèi)裂紋長(zhǎng)度不得大于20mm,在其它部位折彎處長(zhǎng)度不得大于50mm,但裂紋不得多于兩處。裂紋外允許用電弧焊補(bǔ)焊,但要打磨平光(縱向裂紋)。 7. 材料選用要求 縱梁如采用槽鋼,則材料為WL510/16MnL;如采用異型鋼管,則材料采用WL510; 縱梁加強(qiáng)板采用與縱梁相同材料,但壁厚不大于縱梁壁厚。 橫梁材料一般采用16MnL、WL510、Q235A 8. 性能設(shè)計(jì)要求 車架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度,在正常使用條件下不允許出現(xiàn)縱梁開裂損壞。 9設(shè)計(jì)計(jì)算 客車具有扭轉(zhuǎn)柔性明顯的承載系統(tǒng),其車架的計(jì)算任務(wù)是: 確定汽車以滿載在不平度很?。▽?duì)稱加載)的平坦路面上以需考慮動(dòng)載荷的足夠高的車速行駛時(shí)車架元件的應(yīng)力。 確定汽車以滿載低速行駛于壞路面且當(dāng)軸荷分配較小載荷的那個(gè)橋的一個(gè)車輪滾上30cm高的凸包時(shí)車架元件的應(yīng)力。 為了不僅評(píng)價(jià)車架的總?cè)嵝约白饔迷谲嚰苌系膽?yīng)力,而且要弄清變形和應(yīng)力突變處的危險(xiǎn)斷面以及它們沿車架長(zhǎng)度的變化情況,則應(yīng)對(duì)通過特征點(diǎn)(橫梁聯(lián)接處、縱梁斷面高及寬的變化處、加載點(diǎn)等)的一系統(tǒng)橫向平面處的車架撓度、扭轉(zhuǎn)角和應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果最好能用沿車架長(zhǎng)度繪出撓度、轉(zhuǎn)角和應(yīng)力圖表達(dá)出來。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算,可將車架看作平面結(jié)構(gòu),而縱、橫梁則以桿件代替,縱橫聯(lián)接處的交角認(rèn)為是剛性的,且認(rèn)為代替車架元件的桿件在兩結(jié)點(diǎn)(或特征點(diǎn))實(shí)間的全長(zhǎng)上的慣性矩不變,并取為該元件慣性矩的平均值。 最簡(jiǎn)單的梯形車架的計(jì)算,是在對(duì)稱載荷(彎曲)作用下求簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單梁的縱梁的撓度和應(yīng)力。 在反對(duì)稱載荷(扭轉(zhuǎn))作用下,由兩根縱梁和若干根橫梁組成的車架是一個(gè)靜不定系統(tǒng)。用材料力學(xué)教程給出的一些方法求解這一靜不定系統(tǒng)各元件的應(yīng)力和變形計(jì)算十分復(fù)雜、工作量很大。然而如果對(duì)系統(tǒng)作某些假設(shè)則可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。 車架的簡(jiǎn)化計(jì)算 設(shè)車架各元件的彎曲變形與其扭轉(zhuǎn)變形相比是很小的,則可按下述方法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算: 下圖為梯形車架在反對(duì)稱載荷作用下的受扭情況簡(jiǎn)圖。作用于車架上的4個(gè)力R位于前、后輪軸線所在的橫梁鉛垂平面內(nèi),這是各橫梁的扭轉(zhuǎn)角相等。此外,縱、橫梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角亦相等。由于扭轉(zhuǎn)角θ與扭矩T、扭轉(zhuǎn)剛度GJk存在下述關(guān)系: 梯形車架在反對(duì)稱載荷作用下受扭情況簡(jiǎn)圖 Ⅰ~Ⅴ—橫梁;1~4—縱梁的區(qū)段 (單位為:rad) (單位為:(°)) (式1) 式中T—車架元件所受的扭矩,N ? mm; l—車架元件的長(zhǎng)度,mm; G—材料的剪切彈性模量,Mpa; Jk—車架元件橫斷面的極慣性矩,mm4; 因此,作用在車架各元件上的扭矩Tk與該元件的扭轉(zhuǎn)剛度GJkk成正比,故有TⅠ ::…:TⅤ :T1 :T2 :…:T4 =JkⅠ:JkⅡ:…:JkⅤ :Jk1 :Jk2:…:Jk4 式(2) 式中TⅠ ,TⅡ ,…—橫梁Ⅰ,Ⅱ,…所受的扭矩; JkⅠ,JkⅡ,…—橫梁Ⅰ,Ⅱ,…橫斷面的極慣性矩; T1,T2,…—縱梁在Ⅰ,Ⅱ和Ⅱ,Ⅲ,…橫梁間所受的力矩; Jk1,Jk2,…—縱梁在Ⅰ,Ⅱ和Ⅱ,Ⅲ,…橫梁間斷面的極慣性矩; 如果將車架由對(duì)稱面處切開(見下圖),則切掉的一半對(duì)尚存的一半的作用相當(dāng)于在切口橫斷面上作用著扭矩TⅠ,TⅡ﹕,…TⅤ﹕和橫向力QⅠ,QⅡ,…QⅤ,對(duì)最右邊的橫梁Ⅰ取力矩的平衡方程式,則有: RL-( TⅠ+ TⅡ+ TⅢ+ TⅣ+ TⅤ)+ QⅡl1- QⅢ(l1 +l2)- QⅣ(l1 +l2+l3)- QⅤ(l1 +l2+l3+l4)=0 式(3) 由式(2)得 … … 式(4) … 將以上各式代入式(3),經(jīng)整理后得: 式(5) 式中 n—橫梁數(shù); m—兩橫梁間的縱梁區(qū)段數(shù) C—車架寬 這樣,已知各橫梁和縱梁各區(qū)段橫斷面的極慣性矩時(shí),便可求出橫梁I所受的扭矩TI,將TI代入式(4)的有關(guān)各項(xiàng),則可進(jìn)而求出其他各橫錄像所受的扭矩TII,TIII,TIV,TV,及縱梁在各橫梁之間所受的扭矩T1,T2,T3,T4。 由上述計(jì)算可見,車架所受的扭轉(zhuǎn)力矩是由縱、橫梁共同承受的。但對(duì)于扭轉(zhuǎn)剛度較小的貨車梯形車架而言,作用在車架上的彎曲力矩主 要是由車架縱梁承受。為了計(jì)算彎曲力 矩,假定車架所支承的全部載荷的一半 由一根縱梁承擔(dān)。先求出裝在車架上各 總成、構(gòu)件及裝載質(zhì)量對(duì)車架產(chǎn)生的集 中載荷及其作用點(diǎn),如圖示。這時(shí)簧下 質(zhì)量除外,而懸架彈簧、傳動(dòng)軸等跨車 架和車橋兩邊的構(gòu)件則其重力的一半。 對(duì)應(yīng)這些載荷,設(shè)前鋼板彈簧的前、后 支點(diǎn)的支承反力為Rff,Rfr;后鋼板彈 簧的支承反力為Rrf,Rrr,則: 式(6) 式中 F1,F(xiàn)2,…Fn—作用在縱梁上集中靜載荷,N; l1,l2,…ln—各載荷F1,F(xiàn)2,…Fn的作用點(diǎn)距車架前端的距離,mm; lf,lr,—前、后輪距車架前端的距離,mm; 由下列二式可求出Rf,Rr: 式(7) 如果前、后輪均裝在其彈簧的正中間,則: 式(8) 求得這些集中靜載荷F1,F(xiàn)2,…Fn,Rf,Rr以及這些力的作用點(diǎn)的位置l1,l2,…ln,則可計(jì)算縱梁在各力作用點(diǎn)的彎矩并繪出縱梁的彎矩圖。例如:在F5力作用點(diǎn)處的彎矩為: 式(9) 考慮到路面不平度引起的沖擊和振動(dòng)等靠造成的動(dòng)載荷,可對(duì)縱梁的最大彎矩Mmax乘以動(dòng)載荷系數(shù)kd并取kd=2.5~4.0,轎車取小值,越野車取大值。如果再考慮車架多為疲勞損傷,且取疲勞安全系數(shù)n=1.15~1.40,則可求得動(dòng)載荷 下的最大彎矩為: 式(10) 則彎曲應(yīng)力可按下式求得: 式(11) 式中W—縱梁在計(jì)算斷面處的彎曲截面系數(shù),對(duì)于槽形斷面的縱梁 式(12) 式中 h—槽形斷面的腹板高; b—翼緣寬; t—梁斷面的厚度; 當(dāng)車架縱梁承受的是均勻分布的載荷(見下圖)時(shí),車架強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算可按下述進(jìn)行 ,但需作一定假設(shè)。即認(rèn)為縱梁為支承在前、后軸上的簡(jiǎn)支梁;空車時(shí)簧上負(fù)荷Gs均勻分布在左、右縱梁的全長(zhǎng)上(對(duì)4X2貨車可取,為汽車整備質(zhì)量);滿載時(shí)有效載荷Ge則均布在車箱范圍內(nèi)的縱梁上;忽略不計(jì)局部扭矩的影響。 在圖中,Rf為一根縱梁的前支承反力,由圖可求得: 式(13) 在駕駛室的長(zhǎng)度范圍內(nèi)這一段縱梁的彎矩為: 式(14) 駕駛室后端至后軸這一段縱梁的彎矩為: 式(15) 顯然,最大彎矩就發(fā)生在這一段梁內(nèi)。可用上式中的彎矩求導(dǎo)數(shù)并令其為零的方法求出最大彎矩發(fā)生的位置x,即: 式(16) 由此求得: 式(17) 將上式代入式(15),即可求出縱梁承受的最大彎矩。如果再考慮到動(dòng)載荷系數(shù)及疲勞安全系數(shù),并將它們代入式(10)及式(11),則可求出縱梁的最大彎曲應(yīng)力。 按式(11)求得的彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于縱梁材料的疲勞極限。對(duì)于16Mn鋼板,=220~260Mpa。 當(dāng)縱梁受力變形時(shí),翼緣可能會(huì)受力破裂,為此可按薄板理論進(jìn)行校核,由于臨界應(yīng)力為: 式(18) 式中 E---材料的彈性模量,對(duì)低碳鋼和16Mn鋼:E=2.06X105Mpa; u---泊松比,對(duì)低碳鋼和16Mn鋼,取u=0.290; t---縱梁斷面的厚度; b---縱梁槽形斷面的翼緣寬度。 將E,u代入式(18),得: b≤16t 為了保證整車及有關(guān)機(jī)件的正常工作,對(duì)縱梁的最大撓度應(yīng)予以限制。這就要對(duì)縱梁的彎曲剛度進(jìn)行校核。如果把縱梁看成是支承跨度為軸距的簡(jiǎn)支梁,根據(jù)材料力學(xué)給出的截面慣性矩為的簡(jiǎn)支梁在其跨度的中間承受集中載荷P時(shí),撓度與剛度的關(guān)系式可知。根據(jù)德國(guó)對(duì)各種汽車車架的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)軸距的單位為m,的單位為cm2,為使縱梁在滿載時(shí)的撓度在容許值以內(nèi),則應(yīng)使≥12,或應(yīng)使。大多數(shù)的汽車的值在20~30間,日本的一些平頭載貨汽車甚至達(dá)到了58.3。對(duì)車架扭轉(zhuǎn)剛度GJ的校核,可按式(1)進(jìn)行。 另外,隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展,車架作為一個(gè)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行有限元分析計(jì)算已廣為應(yīng)用。有限元的基本思路就是將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)視為由簡(jiǎn)單的基本的有限單元所組成,是一種離散化數(shù)值的計(jì)算方法,借助于矩陣方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,可以進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析。 車架的有限元分析包括有車架計(jì)算的靜態(tài)有限元法及車架計(jì)算的動(dòng)態(tài)有限元法,在本手冊(cè)中不具體論述。 10 設(shè)計(jì)評(píng)審要求 10.1評(píng)審的時(shí)機(jī)和方法 在車架圖紙完成后由底盤及車身相關(guān)設(shè)計(jì)人員參加對(duì)車架圖紙的評(píng)審。 10.2評(píng)審的項(xiàng)目和依據(jù) 評(píng)審的項(xiàng)目有以下內(nèi)容: l 車架的結(jié)構(gòu)是否合理,車架的強(qiáng)度是否能夠滿足; l 發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件在車架縱梁上的安裝孔及牛腿安裝孔是否合理,有無削弱車架強(qiáng)度; l 橫梁位置與底盤分總成(油箱、電瓶)及車身結(jié)構(gòu)(前、中、后門、側(cè)圍立柱)是否匹配; l 制動(dòng)管路、暖風(fēng)管路、電線束、油路等管線在車架中的走向是否合理及穿線管是否合適; l 底盤各總成間是否可能有運(yùn)動(dòng)干涉,相關(guān)總成(如緩速器、傳動(dòng)軸)的裝缷空間是否足夠。 l 零部件設(shè)計(jì)是否能滿足車架的工藝性,方便維修性、可靠性。 11裝車質(zhì)量特性 11.1驗(yàn)收的質(zhì)量特性項(xiàng)目和試驗(yàn)規(guī)范 組成車架及支架總成的所有零件,應(yīng)按規(guī)定程序所批準(zhǔn)的圖紙技術(shù)文件制造,并經(jīng)檢查合格后方可裝配。 車架對(duì)角線偏差按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行,在任意X坐標(biāo)2000mm范圍內(nèi)檢查,對(duì)角線長(zhǎng)度之差不大于5mm。 對(duì)應(yīng)的左、右鋼板彈簧支架孔的同軸度公差為Ф1.0mm,按GB1958-80中“5-1”條款檢測(cè)。 車架總成寬度偏差在橫梁處檢查為±1mm,在兩橫梁間檢查為±2mm。 車架縱梁腹板對(duì)車架下平面的垂直度公差不大于1.7mm(在平板上測(cè)量)。 車架左右縱梁下(上)平面應(yīng)在同一平面上,其平面度誤差不大于5mm,在兩橫梁處平面度公差不大于2mm(在平板上測(cè)量)。 11.2接收和拒收的準(zhǔn)則 車架關(guān)鍵部件(前后縱梁等)的加工及安裝尺寸應(yīng)嚴(yán)格符合圖紙要求; 車架橫梁及牛腿的加工及安裝尺寸應(yīng)在圖紙要求的公差范圍內(nèi); 車架總成中橫梁及牛腿連接螺栓擰緊力矩必須達(dá)到圖紙及工藝要求,螺栓強(qiáng)度級(jí)別為10.9級(jí),螺母強(qiáng)度級(jí)別為10級(jí),所有連接用螺栓的擰緊力矩符合標(biāo)準(zhǔn)QC/T518-1999。 車架總成中焊接部件不允許有漏焊、虛焊等焊接缺陷。焊縫質(zhì)量按GB3323-87要求。 12設(shè)計(jì)輸出圖樣和文件的明細(xì) 輸出圖樣包括有:車架總成圖、車架前段總成圖、車架后段總成圖、車架中段總成圖(三段式桁架總成圖)、牛腿安裝總成圖、縱梁零件圖、橫梁零件圖及相關(guān)支架加強(qiáng)板零件圖。 13制圖要求 二維圖紙為采用AutoCAD軟件的*.dwg格式圖紙,三維圖紙為采用CATIA軟件的*.CATPart、*.CATProduct、*.CATDrawing格式圖紙。制圖要求如下: 圖樣清晰,視圖完整,尺寸齊全,公差合適,技術(shù)要求明確。 15 .- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 車架 設(shè)計(jì) 手冊(cè)
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