摘 要

本文旨在设计一款轻型载货汽车所适用的边梁式车架。首先介绍了车架在国内外的应用情况，然后从汽车的总体布置设计开始逐步确定所设计轻型货车的轴数、驱动形式、驾驶室和发动机的相对位置。参考同类型载货汽车，根据相关法规要求，确定了轴距、汽车的外廓尺寸、汽车的货箱栏板尺寸等主要参数。确定汽车的主要参数之后，本文也简单介绍了汽车主要系统的布置情况。

根据设计要求，本文最后重点对货车的车架进行了设计。首先，我们按照相关标准对车架宽度进行了设计，确定了纵梁和各横梁的形式。随后确定了纵梁与横梁的连接方式、车架所用材料、车架的基本参数和铆钉的型号。最后我们对车架的强度和刚度进行了计算校核，保证所设计的车架符合使用要求。通过此次车架的设计，我们更加熟悉了设计的一般流程，加强了查阅资料的能力，做到规范设计。

关键词：车架；布置；纵梁；横梁

Abstract

The purpose of this paper is to design a side-beam frame for a light truck. First introduced the application of the frame at home and abroad, and then from the overall layout of the car began to gradually determine the design of light trucks axle number, drive the form, the relative position of the cab and the engine. Reference to the same type of truck, according to the relevant regulatory requirements, to determine the wheelbase, the car's external dimensions, the size of the car's chassis and other major parameters. After determining the main parameters of the car, this article also briefly describes the layout of the main vehicle system.

According to the design requirements, this article focuses on the design of the truck's frame. First of all, we in accordance with the relevant standards on the width of the frame was designed to determine the string and the beam form. Then determine the longitudinal beam and beam connection, the frame used materials, the basic parameters of the frame and rivet models. Finally, we have the calculation of the strength and stiffness of the frame to ensure that the design of the frame to meet the requirements. Through the design of the frame, we are more familiar with the design of the general process, to strengthen the ability to access information, to standardize the design.

Key Words：Frame; Arrangement; Stringer; Beam

目 录

第1章 绪论 1

1.1目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1

1.1.1国内外研究现状分析 1

1.1.2目的与意义 2

1.2研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 2

1.2.1研究内容 2

1.2.2研究目标 2

1.3拟采用的技术方案 2

第2章 轻型货车的总体布置设计 4

2.1轻型货车总布置概述 4

2.2总布置设计要求 4

2.3汽车形式的选择 4

2.3.1汽车轴数的确定 4

2.3.2汽车驱动形式的选择 5

2.3.3汽车的布置形式的确定 5

2.4汽车主要参数的选择 6

2.4.1参考车型 6

2.4.2汽车主要尺寸参数的确定 7

2.4.3汽车质量参数的确定 8

2.4.4汽车发动机的选择和轮胎的选定 8

2.5主要子系统的布置 9

第3章 轻型货车的车架设计 11

3.1轻型货车的结构选型 11

3.1.1车架宽度设计 11

3.1.2纵梁形式的确定 11

3.1.3横梁形式的确定 11

3.1.4纵梁与横梁的连接方式 12

3.1.5车架材料的确定 12

3.2车架基本参数的确定 13

3.2.1车架宽度的确定 13

3.2.2车架纵梁参数的确定 13

3.2.3铆钉的选择 14

3.3轻型货车车架的分析计算 14

3.3.1车架强度的计算分析 14

3.3.2车架刚度的计算分析 18

3.3.3铆钉连接计算分析 19

第4章 车架的三维建模 21

4.1纵梁的建模 21

4.2横梁总成的建模 21

4.3.1后横梁的建模 21

4.3.2后悬架安装梁总成的建模 22

4.3.3第三横梁总成的建模 22

4.2.4驾驶室安装梁总成的建模 23

4.2.5前横梁总成的建模 24

4.3车架的装配 24

第5章 车架的有限元分析 25

5.1 车架模型的前处理 25

5.1.1Hypermesh软件简介 25

5.1.2车架的前处理 25

5.2车架的应力分析 25

5.2.1ABAQUS软件介绍 25

5.2.2指定状态下车架的应分析 26

5.3车架的模态分析 28

5.3.1 模态分析的边界条件设置 28

5.3.2 模态分析的频率提取范围 29

5.3.3 车架模态分析计算 29

结论 33

参考文献 34

附录 35

附录A 35

致谢 36

第1章 绪论

1.1目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1.1国内外研究现状分析

汽车车架作为整个汽车重要的承重部件，被广泛应用于货车、越野车、客车和部分豪华轿车。汽车车架承载着发动机、传动系统各部件和汽车簧上质量，承受着来自它们的力和力矩。车架的刚度、强度与动态特性能够直接影响货车的整体性能，货车的承载能力、使用寿命、稳定性和舒适性都与车架的强度和刚度直接相关 ^[1]。所以，汽车车架应该具有足够的强度和刚度。从安全的角度考虑，汽车车架还应该具有吸收冲击的功能。除此之外，我们在对车架进行设计时，还必须考虑车型系列化的问题，便于在车架上装备各种设备，提高底盘的通用性。

从车架设计角度来说，汽车发展初期，对车架进行设计采用实验和设计同步进行的方法。在车架最终定型以前需要对其进行多重改进，需要经过样品制造、实验、改进等过程，如此不断循环。这样会导致设计周期较长，大量的人力物力被浪费。随着科学技术的迅速发展，汽车设计方法渐渐系统化、成熟化。早期对车架结构的性能计算和分析是将车架结构简化，认为车架两根纵梁受力近似相同。然后将车架简化成一根纵梁，随后对其进行强度和刚度的校核分析。目前，这种设计方法仍然在用，但这种方法已经远远不能满足现代汽车车架结构性能计算的要求。早期车架的设计方法不能很好的考虑汽车的实际工况，这种方法渐渐满足不了设计人员的需求。随着人们对汽车性能要求的不断提高，需要更加贴近实际工况的分析方法。经过一代代汽车人的不断探索，国外设计人员首先将计算机技术应用于汽车设计当中。将计算机技术应用到车架的分析与设计当中，大大缩短了设计所用的时间，节约了设计成本。早期轻型货车车架主要采用的是笼状的钢骨梁柱结构，也就是将两根互相平行的主梁和一些副梁组合在一起，组成车架总成。钢骨梁柱式车架也有一些难以避免的缺点，它的主梁和副梁之间需要通过很多节点来连接，并且笼状结构也无法提供较大的空间。除了制造工艺复杂不适合大批量生产之外，笼状结构的车架对于汽车的空间也有很大的限制。后来单体结构的车架渐渐被设计人员所认可，笼状钢骨车架也逐渐被单体车架所取代。在制造工艺方面，纵梁纵剪技术、数控冲孔技术和折弯技术、总成电泳技术在车架的生产中得到了广泛应用^[2]。