車(chē)架設(shè)計(jì)手冊(cè)1

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Q/ZK.JS04 —2005 鄭州宇通客車(chē)股分有限公司 發(fā)布 --實(shí)施 --發(fā)布 車(chē)架設(shè)計(jì)手冊(cè) Q/ZK.JS04 —2005 Q/ZK 鄭州宇通客車(chē)股分有限企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ICS 1 Q/ZK.JS04 —2005 前 言 本標(biāo)準(zhǔn)由鄭州宇通客車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)架設(shè)計(jì)手冊(cè) 1，范圍 本手冊(cè)適用于客車(chē)底盤(pán)非承載式及半承載式車(chē)架的設(shè)計(jì)。 2 引用標(biāo)準(zhǔn) 下列文件中的條款通過(guò)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(xiàn)照相焊縫質(zhì)量分級(jí) 3 符號(hào)、代號(hào)、術(shù)語(yǔ)及其定義 車(chē)架：汽車(chē)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(chē)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(chē)架總成中主要承載元件，也是車(chē)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(lái)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(chē)架總成，保證車(chē)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(mǎn)足的安全、環(huán)保和其它法規(guī)要求及國(guó)際慣例 車(chē)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(kāi)裂。 4.2 應(yīng)滿(mǎn)足的功能要求及應(yīng)達(dá)到的性能要求 車(chē)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(chē)行駛過(guò)程中保持不變并使車(chē)身的變形量最?。卉?chē)架也應(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(shū)及底盤(pán)總布置圖； 設(shè)計(jì)輸出為車(chē)架總成圖及相關(guān)分總成及零件圖。 4.4設(shè)計(jì)過(guò)程的節(jié)點(diǎn)控制要求 車(chē)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(chē)架縱梁上的安裝孔及牛腿安裝孔； 2） 橫梁位置與底盤(pán)分總成（油箱、電瓶）及車(chē)身結(jié)構(gòu)（前、中、后門(mén)、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(xiàn)束、油路等管線(xiàn)在車(chē)架中的分布及穿線(xiàn)管； 4） 校核底盤(pán)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(chē)車(chē)架在設(shè)計(jì)過(guò)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(mǎn)足車(chē)身對(duì)底盤(pán)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(chē)門(mén)數(shù)量和位置等。對(duì)同樣型號(hào)的客車(chē)底盤(pán), 不同的用戶(hù)對(duì)車(chē)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(shū)及底盤(pán)總布置確定車(chē)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(kāi)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(chē)身總布置確定車(chē)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(chē)架基本框架就已完成，接下來(lái)就是車(chē)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(chē)身的全桁架結(jié)構(gòu)車(chē)架 注： 2，制圖時(shí)可先作出坐標(biāo)網(wǎng)格線(xiàn)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(guò)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)重變薄； 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(guò)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(chē)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(jiàn)圖2a），使主簧支架通過(guò)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(guò)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??； 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(jiàn)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(kāi)裂等問(wèn)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(jiàn)圖2b），或僅在其下方采用一個(gè)連接板。 二、 采鱷魚(yú)式橫梁 鱷魚(yú)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(kāi)下部空間，使某些汽車(chē)的傳動(dòng)軸自由穿過(guò)； c． 可用矩形胚料直接壓制； 鱷魚(yú)式橫梁的不足之處是：其彎曲剛度不如槽形橫梁大，車(chē)架扭轉(zhuǎn)時(shí)縱梁的應(yīng)力偏大。因此，有些車(chē)將翼緣連接改為腹板連接。 鱷魚(yú)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(guò)法蘭盤(pán)與彈簧支架及給縱梁連接在一起（見(jiàn)圖2e），或直接穿過(guò)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(chē)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(wú)此問(wèn)題） 四、 采用帽形截面橫梁 有些車(chē)上采用大截面帽形梁（見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(chē)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(lài)于車(chē)型設(shè)計(jì)、有關(guān)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)與車(chē)架設(shè)計(jì)的良好配合。在有些車(chē)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(kāi)一定距離的情況，仍不少見(jiàn)。 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(guò)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(chē)架扭轉(zhuǎn)時(shí)，該處的應(yīng)力將大大提高。為此有些車(chē)上將翼緣連接改腹板連接（見(jiàn)圖2g），或翼緣腹板綜合連接。大連接板的采用使車(chē)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(jiàn)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(jiàn)的結(jié)構(gòu)如圖2h～圖2j等。 6.2.7設(shè)計(jì)要點(diǎn) 車(chē)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(chē)底盤(pán)車(chē)架, 除通過(guò)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(mǎn)足車(chē)身對(duì)底盤(pán)的要求。 2) 大客車(chē)車(chē)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(chē)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(chē)車(chē)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(chē)車(chē)架與車(chē)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(chē)架剛度, 大客車(chē)車(chē)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(chē)車(chē)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(guò)大的連接負(fù)荷應(yīng)力, 應(yīng)通過(guò)加寬斷面以盡可能增大連接區(qū)。 5) 為提高車(chē)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(chē)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(mǎn)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(mǎn)足客車(chē)車(chē)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(kāi)發(fā)的E12 等大客車(chē)底盤(pán)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(chē)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(chē)底盤(pán)車(chē)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(guò)mm； 2 腹板縱向直線(xiàn)度公差不超過(guò)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(xiàn)度公差不超過(guò)全長(zhǎng)的0.1%； 4 斷面尺寸（見(jiàn)右圖6） a) 幅板面在范圍C內(nèi)的直線(xiàn)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(kāi)口尺寸B的偏差mm； d) 腹板C范圍內(nèi)直線(xiàn)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(guò)200mm，在縱梁其他部位的長(zhǎng)度不超過(guò)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(wú)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(guò)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(lái)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10.5*45゜ 6.3.2 縱梁加強(qiáng)板（見(jiàn)圖6及圖7） 1 腹板縱向直線(xiàn)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(xiàn)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(kāi)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(chē)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(kāi)裂損壞。 9設(shè)計(jì)計(jì)算 客車(chē)具有扭轉(zhuǎn)柔性明顯的承載系統(tǒng)，其車(chē)架的計(jì)算任務(wù)是： 確定汽車(chē)以滿(mǎn)載在不平度很小（對(duì)稱(chēng)加載）的平坦路面上以需考慮動(dòng)載荷的足夠高的車(chē)速行駛時(shí)車(chē)架元件的應(yīng)力。 確定汽車(chē)以滿(mǎn)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(chē)輪滾上30cm高的凸包時(shí)車(chē)架元件的應(yīng)力。 為了不僅評(píng)價(jià)車(chē)架的總?cè)嵝约白饔迷谲?chē)架上的應(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(chē)架長(zhǎng)度的變化情況，則應(yīng)對(duì)通過(guò)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(chē)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(chē)架長(zhǎng)度繪出撓度、轉(zhuǎn)角和應(yīng)力圖表達(dá)出來(lái)。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可將車(chē)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(chē)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(chē)架的計(jì)算，是在對(duì)稱(chēng)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(chēng)載荷（扭轉(zhuǎn)）作用下，由兩根縱梁和若干根橫梁組成的車(chē)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(chē)架的簡(jiǎn)化計(jì)算 設(shè)車(chē)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(chē)架在反對(duì)稱(chēng)載荷作用下的受扭情況簡(jiǎn)圖。作用于車(chē)架上的4個(gè)力R位于前、后輪軸線(xiàn)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(chē)架在反對(duì)稱(chēng)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(chē)架元件所受的扭矩，N ? mm； l—車(chē)架元件的長(zhǎng)度，mm； G—材料的剪切彈性模量，Mpa； Jk—車(chē)架元件橫斷面的極慣性矩，mm4； 因此，作用在車(chē)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(chē)架由對(duì)稱(chēng)面處切開(kāi)（見(jiàn)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(chē)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(jiàn)，車(chē)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(chē)梯形車(chē)架而言，作用在車(chē)架上的彎曲力矩主 要是由車(chē)架縱梁承受。為了計(jì)算彎曲力 矩，假定車(chē)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(chē)架上各 總成、構(gòu)件及裝載質(zhì)量對(duì)車(chē)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(chē) 架和車(chē)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(chē)架前端的距離，mm； lf，lr，—前、后輪距車(chē)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(chē)取小值，越野車(chē)取大值。如果再考慮車(chē)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(chē)架縱梁承受的是均勻分布的載荷（見(jiàn)下圖）時(shí)，車(chē)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(chē)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(chē)可取，為汽車(chē)整備質(zhì)量)；滿(mǎn)載時(shí)有效載荷Ge則均布在車(chē)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)?？捎蒙鲜街械膹澗厍髮?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(chē)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(chē)車(chē)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(mǎn)載時(shí)的撓度在容許值以?xún)?nèi)，則應(yīng)使≥12，或應(yīng)使。大多數(shù)的汽車(chē)的值在20～30間，日本的一些平頭載貨汽車(chē)甚至達(dá)到了58.3。對(duì)車(chē)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(chē)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(chē)架的有限元分析包括有車(chē)架計(jì)算的靜態(tài)有限元法及車(chē)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(chē)架圖紙完成后由底盤(pán)及車(chē)身相關(guān)設(shè)計(jì)人員參加對(duì)車(chē)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(chē)架的結(jié)構(gòu)是否合理，車(chē)架的強(qiáng)度是否能夠滿(mǎn)足； l 發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件在車(chē)架縱梁上的安裝孔及牛腿安裝孔是否合理，有無(wú)削弱車(chē)架強(qiáng)度； l 橫梁位置與底盤(pán)分總成（油箱、電瓶）及車(chē)身結(jié)構(gòu)（前、中、后門(mén)、側(cè)圍立柱）是否匹配； l 制動(dòng)管路、暖風(fēng)管路、電線(xiàn)束、油路等管線(xiàn)在車(chē)架中的走向是否合理及穿線(xiàn)管是否合適； l 底盤(pán)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(mǎn)足車(chē)架的工藝性，方便維修性、可靠性。 11裝車(chē)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(chē)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(chē)架對(duì)角線(xiàn)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(xiàn)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(chē)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(chē)架縱梁腹板對(duì)車(chē)架下平面的垂直度公差不大于1.7mm（在平板上測(cè)量）。 車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)架總成圖、車(chē)架前段總成圖、車(chē)架后段總成圖、車(chē)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