车架总成(半承载)设计规范

Q/WCYG

车架总成（全承载）设计规范

扬州亚星客车股份有限公司发布

前言

本标准是根据国家有关客车方面的法规、标准等要求，结合我公司产品开发流程，并参考高等院校汽车专业教材相关章节制定而成，作为扬州亚星客车股份有限公司车架总成（半承载）设计的主要依据。

本标准由扬州亚星客车股份有限公司提出并归口。

本标准由扬州亚星客车股份有限公司汽车研究院起草。

本标准主要起草人：

本标准由扬州亚星客车股份有限公司汽车研究院负责解释。

前言的内容可包括：(宋体，五号，段落1.5倍行距）

a)任务来源；

b)制定过程及征求意见情况；

c)指明该标准采用国际标准、国外先进标准的程度；

d)该标准导致废止或代替其他标准文件的全部或一部分的说明；

e)实施该标准过渡期的要求；

f)哪些附录是标准的附录，哪些附录是提示的附录的说明；

g)附加说明：

——本标准由汽车研究院提出。

——本标准由汽车研究院归口。

——本标准起草部门。

——本标准主要起草人。

——本标准首次发布、历次修改和复审确认年、月

车架（半承载）总成设计规范

1 范围

本标准规定了半承载式车架总成的术语和定义、设计规范、车架的制造工艺及材料、车架防腐蚀要求、车辆VIN码和产品标牌在车架上的固定（位置）、车架总成的变动、设计评审要求、设计输出图样和文件的明细等基本设计准则。

本标准适用于半承载车架总成设计过程控制，外购底盘车架改制可参照执行。

本标准不适用于全承载车架总成设计过程控制。

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，仅所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 7258-2012 机动车运行安全技术条件

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

Q/WCYG ZT C QY G 25-2012《外购零部件防腐蚀要求》

3 术语和定义

下列术语和定义适用本文件。

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。有的横梁还作为发动机、散热器、传动轴以及悬架系统的

紧固点。

4 设计规范

4．1 车架的结构型式

半承载式汽车，其前后悬架装置，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、刚性和振动特性。设计时在确保车架总成性能的同时，还应对车辆性能和匹配性进行认真的研究。根据纵梁的特点，半承载客车车架主要可分为以下几种型式（见图4.1）。

a） b）

c）

图4.1 半承载客车车架主要型式

a)直通纵梁式车架结构；b)中段桁架式车架结构；c)分段式车架结构；

4.1.1 直通纵梁式车架结构见图4.1 a）

该型式车架纵梁可为槽型或Z字型的直通大梁,横梁一般为槽型，有时也可采用其它特殊形状，如帽形或管形等等，纵梁与横梁之间联接一般采用过渡板铆、焊结构。与车身联接的外横梁（也称牛腿）有槽型和异型钢管式。

4.1.2 中段桁架式车架结构见图4.1 b）

该型式车架中段一般为矩形管的格栅式结构，前后段车架纵梁、横梁的形状一般为槽型，中段与前、后段之间联接一般采用过渡板铆、焊结构。

4.1.3组合式车架结构见图4.1 c）

该型式车架纵梁为分段式，纵梁、横梁的形状一般为槽型、矩形管等形状不一,一般根据车辆用途、安装不同总成的需要来进行自然分段铆、焊接。

4.1.4 三种结构特点分析对比见表1

4.2 车架受力及其应力分析

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）将使车架各部位承受着不同方向、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、菱形倾向以及扭转振动及噪声。有时，某些专用汽车的装置件还可能使车架产生较大的装置载荷。因此，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开裂和严重变形。车架的受力变形见图4.2

图4.2 车架的受力和变形

a)纵向弯曲；b)侧向弯曲；c)纵向受力；d)整体扭转；e)局部扭转

在以上图示载荷作用下，纵梁将产生以下几种应力。

1） 弯曲应力。设计时常假定纵梁在某些集中载荷作用下只产生弯曲，可按材料力学的原理采用弯

矩差法和力多边形法进行分析。

2） 局部扭转应力。开口断面纵梁在偏心载荷作用下往往出现较大的局部扭转，在载荷作用处及其

邻近的翘曲约束处往往双力矩（B ）较大，如图4.3a)和图4.3c)所示，可用薄壁杆件理论加以分析。

3） 整体扭转应力。车架处于整体扭转时，开口断面梁一般在其翘曲约束较强处出现较大的扇性应

力。最好是在产品开发阶段，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做出初步判断，为缩短产品开发周期创造有利条件。

图4.3 车架扭转应力

a)翘曲约束梁偏心扭转时的双力矩图；b)槽形断面的扇形应力图；c)车架整体扭转时纵梁翼缘应力；

4.3 车架的刚度

根据载荷特征和变形特征，可以定义出多种车架刚度。车架模态分析时常注意其垂直弯曲刚度、整体扭转刚度及整车扭转刚度。有时还要分析纵梁的局部扭转刚度（时常和横梁弯曲刚度结合）及车架水平弯曲刚度。

车架的各种刚度，因结构不同，有的相差极大。例如常见的由开口断面梁组成的梯形车架，一般其整体扭转刚度极小，而弯曲刚度较大，纵梁局部扭转刚度在横梁处较大，而在横梁之间的部分则较小。至于整车扭转刚度，往往比车架大好几倍。车架刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘座舒适性、操纵稳定性及可靠性下降（车架的最大弯曲挠度通常小于10mm ），车架刚度又不宜过大，否则将使车架和悬架系统的载荷增大并使汽车轮胎的接地性变差，使通过性变坏。 车架整体扭转时，在车架扭转刚度计算中通常以前、后轴的相对扭角为准。

汽车行驶时，车架将出现整体扭转状态。如汽车以低速通过路面凸包时，车架的轴间扭角

.

b a =)

/(11

s j c c +

式中：b —道路不平度（以轴间扭角表示）;