车架设计

车架设计 ▲车架的功用及要求 一、车架的功用 车架是汽车各总成的安装基体，它将发动机、底盘和车身等总成连成一个整体，即将各总成组成为一辆完整的汽车。同时，车架还承受汽车各总成的质量和有效载荷，并承受汽车行驶时所产生的各种力和力矩，即车架要承受各种静载荷和动载荷。 二、对车架的要求 为了使车架完成上述功能，通常对车架有如下的要求： ①有足够的强度。保证在各种复杂受力的情况下车架不受破坏。要求有足够的疲劳强度，保证在汽车大修里程内，车架不致有严重的疲劳损伤。 ②有足够的弯曲刚度。保证汽车在各种复杂受力的使用条件下，固定在车架上的各总成不致因为车架的变形而早期损坏或失去正常的工作能力。载货汽车车架的最大弯曲挠度应小于10mm。 ③有适当的扭转刚度。当汽车行驶于不平路面时，为了保证汽车对路面不平的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力，要求车架具有合适的扭转刚度。通常要求车架两端的扭转刚度大些，而中间部分的扭转刚度适当小些。 ④尽量减轻质量。由于车架较重，对于钢板的消耗量相当大。因此，车架应按等强度的原则进行设计，以减轻汽车的自重和降低材料消耗量。在保证强度的条件下，尽量减轻车架的质量。通常，要求车架的质量应小于整车整备质量的10%。 ▲轿车车身设计概述 轿车车身是轿车整车的重要组成部分，主要包括车身本体、外装件、内饰及内装件、附件及附属设备等。由于它是轿车上载人的容器，因此,要求轿车车身应具有良好的舒适性和安全性能。此外，轿车车身又是包容整车的壳体，能够最直观地反映轿车外观现象的特点，从而决定了现代轿车车身设计非常注重外观造型以符合人们对轿车外形的审美要求，开创好的轿车市场。而汽车人体工程学、汽车空气动力学、汽车造型及审美艺术、汽车车身新材料研究及开发、汽车车身结构强度、汽车车身设计方法及技术等方面的研究和应用，正是设计出具有良好性能的轿车车身的必要基础。 一、轿车分类及车身特点 一般地，轿车可按标准，整车结构型式，车身型式及使用性能，车身外形等方面来分类。 ㈠按标准分类 根据中国汽车分类标准（GB9417—89），轿车按其发动机排量的大小分为5类，见下表。 轿车分类标准 单位：升（L） 发动机排量 V≤1 1＜V≤1.6 1.6＜V≤2.5 2.5＜V≤4 V＞4 种 类 微型轿车 普通级轿车 中级轿车 中高级轿车 高级轿车 此外,世界各国的轿车分类标准不尽相同.如德国大众公司和美国福特公司按发动机排量、轴距、整备质量和总长将轿车分为6类，见下表。 大众公司和福特公司的轿车分类标准 分类方法 大众公司 A00 A0 A B C D 福特公司 A B C D E F 分类标准 发动机排量（L） ＜1.0 1.0～1.3 1.3～1.6 1.6～2.0 2.0～2.5 ＞2.5 轴 距 （m） 2.0～2.2 2.2～2.3 2.3～2.45 2.45～2.6 2.6～2.8 2.8～3.0 整备质量 （kg） ＜680 680～800 800～970 970～1150 1150～1380 1380～1620 总 长 （m） 3.3～3.7 3.7～4.0 4.0～4.2 4.2～4.45 4.45～4.8 4.8～5.2 代表车型 夏利 马球 高尔夫 桑塔纳 奥迪100 奥迪200 日本分为3类，即轻四轮轿车，发动机排量小于660mL；小型轿车，发动机排量为660mL～2000mL；普通轿车，发动机排量大于2000mL。 ㈡按整车结构型式分类 1.按整车构成方式 a.发动机前置、后轮驱动（FR）； b.发动机前置、前轮驱动（FF）； c.发动机后置、后轮驱动（RR）。 2.按有无车架分类 ㈢按车身型式及使用性能分类 1.普通轿车; 2.大型高级轿车; 3.轻型轿车; 4.篷顶轿车; 5.硬顶轿车; 6.旅行轿车. ㈣按车身外形分类 轿车按其车身外形特征,一般可分为厢型、流线型和敞篷型。另一方面，从轿车的外形和空间利用率来考虑，又可分为一厢式轿车，二厢式轿车和三厢式轿车。 ▲轿车车身结构简述 一、轿车车身总体组成 轿车车身是一个较为刚硬的壳体，但却具有一个柔性内饰的空间舱壁结构。实际上从保证撞车时车室空间具有一定的完整性和减小车身减速度来看，又要求车身壳体的部分结构具有有限的柔性。此外，车身结构上应满足视野、乘坐、美观、安全、可靠、耐用等功能要求。 ㈠车身本体（白车身） 车身本体是指车身结构件及覆盖件的焊接总成，包括前翼子板、车门、发动机和行李舱盖在内的未涂漆的车身，形成车身的封闭刚性结构。 ㈡外装件 外装件是指车身外部具有对车身起保护或装饰作用的部件，以及具有独立功能的车外附件。主要有：前、后保险杠，车门防撞装饰条；散热器面罩，外饰件；玻璃，车门机构及附件，密封条和车外后视镜等。 ㈢内装件 内装件是指车身室内对人体起保护作用或装饰作用的部件，以及具有独立功能的车内附件。主要有：仪表板；座椅，安全带；车门、车顶、地板及侧壁的内饰；遮阳板，扶手，车内后视镜等。 ㈣电气附件 主要包括：刮雨器，洗涤器，空调装置；收放机；仪表，开关；前灯，尾灯和各种指示、照明灯等。 ▲车身开口部分的变形 轿车车身存在着车门、车窗、发动机舱和行李箱等易于变形的大开口部分。开口部分的变形对车身的性能有影响，如车门开闭困难、密封性下降、噪声等，在焊装中应予以控制。 车身开口部分的变形测量位置一般是发动机舱、左右车门门框、行李箱或后门的开口对角线位置，以及铰链与门锁之间的位置。 ▲有关白车身结构尺寸的控制 综上所述车身结构尺寸的准确与否，将直接地反映产品的质量优劣，那么车身结构尺寸的控制在焊装中尤为重要。 在焊接装配过程中主要有焊装夹具来控制结构尺寸。 手段主要有：检验模具，坐标测量等。 △在大批量生产中，由于生产节奏等因素的控制其检测主要用检验模具来检查焊装件正确性。其特点是重复性好，稳定性及工作效率高，但一次性投入成本较大；而且较为单一。 △另外，由于一些大总成其结构较复杂用检具检测受到一定的限制，为了达到结构尺寸控制的目的，而采用坐标测量机进行检测。其特点是便于复杂结构的检测；利于调整；测量柔性强。但其工作程度较为复杂，时效低。 ▲白车身结构尺寸的控制点 上面提到的有关车身易于变形的大开口如：车门、车窗、发动机舱和行李箱等。这些部位就是我们在焊装过程中所要严格控制的结构尺寸点。 根据现有德国大众的有关资料表明，车身结构尺寸的控制主要是在长度、高度、宽度、高度偏移、宽度偏移等。