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 (10)

4 车架的设计和计算 (11)

4.1 车架的主要载荷 (11)

4.2 车架的主要设计内容 (12)

4.3 车架的设计计算举例 (14)

5 车架的工艺介绍 (16)

5.1 副车架的制造 (16)

5.2 总成检验 (18)

5.3 质量保证 (19)

5.4 生产技术新动向 (19)

6 车架常用材料的选择 (19)

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、车厢与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。

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 车架的主要结构件

车架主要有以下结构形式：

1.水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。

图3前副车架

3.框型前副车架

框式前副车架通常是由4根管（或封闭梁）结构焊接而成的框式结构，用于的微车和中高档车上。车架连接了前摆臂，转向机，发动机冷却模块，以与动力总成等重要的零部件，这样其强度与可靠性就变的尤为重要。车架通过4点或6点与车身相连。用管结构的，可以减少焊接，以得到较好的总成尺寸精度，如图4b；用封闭梁焊接而成的可极大的提高承载能力,如图4a。由于此类型件为复杂的冲压焊接件，应充分考虑好工艺以保证其总成尺寸。

a. 前副车架

b. 前副车架

图4 框式前副车架

4．纵梁

发动机纵梁总成支撑动力总成，如图5

1）发动机纵梁总成均由钢板冲压焊接而成，为封闭断面。

2）材料：支撑梁上下体材料通常采用SAPH370

焊接总成表面处理为电泳

图5

5．后副车架

后轴总成承受后轴载荷，起到支撑车身、连接后悬架各连杆、装后制动器的作用，如图6

1）轴焊接总成均为钢板冲压焊接而成的，主体的断面为封闭断面，如图6，

有很强的抗弯扭能力；另外有用弯管焊接而成的，管料为合金高强度刚，

采用弯管设计，提高了设计的自由性，减少了焊缝数量，可较好的保证总

成精度。

2）后轴总成与车身连接处通常装有橡胶缓冲衬套，减缓车轮传递的冲击力，

图6。

3）材料：支撑梁上下体材料通常采用SAPH370,图6

在连接后上下控制臂的孔中，设计了偏心螺母调节功能，可很精确的调整四轮定位参数。

焊接总成的表面处理为电泳

图6 后副车架

6．后轴扭转梁

后轴总成支撑车身、后悬架、制动器。

该后轴的结构为：复合双纵臂式，主体结构为冲压焊接件，焊接总成是在一个V(或U)型梁的两端各焊上一个管状纵臂，相交点约在纵臂的前1/3处，为了增加他们之间的联接强度在两端的内侧各焊接了一个楔状加强梁。后轴连接车身的纽带是后轴铰链，如图7。

（车架均为受力部件：应进行严格的试验，验证其强度。除台架寿命试验，可靠性，强化路试外，生产的每批件应抽取一定数量进行型式检验。其中包括焊接性能检验，以与疲劳寿命试验等）。

V(或U)型梁同时起着稳定杆的作用，将车体倾斜保持最低的程度，同时省去了稳定杆，减轻重量。略去了稳定杆以与横向推力杆等件，由于受力程度较大，且很复杂，固在材料的选择上要求较高目前在国类还找不到强度与形状都符合要求的型材，后轴橡胶铰链对于行驶性能与舒适性起着决定性作用它是联接后轴与车身的纽带。

图7后轴总成

7．拖臂式后轴

后轴总成（含拖曳臂、推力杆）支撑车身、后悬架、后制动器等，如图8

图8

3 车架的功能设计要求

车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求。当汽车在复杂多变的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。当汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可产生扭转变形与在纵向平面内的弯曲变形，当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形。这些变形将会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置，而影响其正常工作。因此车架还应具有足够的强度和适当的刚度。为了减轻整车质量，要求车架质量尽可能小。此外，降低车架高度，以使汽车中心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。这对于轿车和客车来说尤为重要。