浅谈金杯之星卡车车架的设计

陈巍

摘 要 本文主要介绍了金杯之星微型卡车的车架结构设计。包括车架的主要结构，车架的纵梁、横梁以及加强部件的连接方式、位置的确定以及车架在不同情况下的受力分析等等。

关键词 车架 纵梁 横梁 设计

中图分类号：U463.32 文献标识码：A

货车的车架作为整车的骨架，是整车的一个基础载体，车上的绝大部分部件和总成都是通过它来固定其位置的，其不仅连接各个部件，还承受着来自于车内外的各种载荷。

1车架结构的选择和确定

车架的基本形式有三种：边梁式车架、中梁式车架和综合式车架。由于边梁式车架的普遍性和结构的稳定性，所以金杯之星就采用这种结构，由两个纵梁和九根不同形式的横梁所组成，其优点在便于安装车身，货箱和其它总成。（详见图1）

2车架的结构设计

2.1车架的宽度确定

车架的宽度是指左、右纵梁的外侧腹面之间的宽度。通常情况下，车架的宽度是根据汽车的总体布置的参数来确定，它的宽度最大值受到前轮在最大转角时的限制，最小值受到发动机及其连接件的外廓的限制，前后是否等宽则取决于整车在布局上结构限制。

2.2车架纵梁结构形式的确定

纵梁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。纵梁上表面应尽量做成平直的，中部断面一般较大、两端较小，与所受弯矩相适应。也有全长或仅中部及后部为等断面的。为了使纵梁在每个断面处的应力接近，可改变断面的形状，高低等等，而槽形断面则有比较好的抗弯强度，连接紧固方便，加工工艺性更好。

2.3车架横梁结构形式的确定

横梁不仅是用来保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且还可以支撑汽车上的主要部件。横梁一般也采用钢板冲压成槽形，以增加车架的抗扭强度，横梁也有设计成管梁形式。金杯之星采用了九根横梁来连接左右纵梁，使车架围成了一个框，能保证车架足够的抗弯和抗扭。

2.4车架加强部件的布置和形式的确定

车架的加强部件主要是指加强板。在车架的前部，由于受到的弯曲、扭曲较小，一般不加加强板。而在车架中部，由于所受弯曲、扭曲最大，而且在此处还是水平方向弯曲最大的部位，因此加装加强板。而加强板的形式应和纵梁板形状相同，紧紧贴合在纵梁板内腹面上，以达到加强的作用。

2.5车架纵梁、横梁、加强板之间连接形式的确定

（1）纵梁的腹板和横梁相连接：这种连接的形式制造的工艺比较简单，但刚度比较差。

（2）纵梁的腹板及任一翼面（上或下）和横梁相连接：这种连接的形式应用的比较多，因为它的制造工艺不复杂，连接的刚度也比前者好。

（3）纵梁的上下翼面同时与横梁相连接：这种连接形式的刚性较好，横梁和纵梁的上下翼面均有连接，可使整个车架的刚度明显增加，但这种方式制造复杂。

2.6车架的承载受力分析

对于车架来说，必须要有足够的强度保证，使它在各种复杂的受力使用情况下不受到破坏。因为汽车的受力情况复杂，其承载的载荷也是不尽相同，大致分为以下几种：

（1）静载荷：是指车架在汽车静止时，减震器悬架以上的载荷，没有任何的外力，即为车架、车身以及安装在车架上的各个附属件和总成的质量以及有效载荷的总和，其中，有效载荷包括货车所承载的货物。

（2）动载荷：①斜对称的动载荷：这种载荷是当汽车行驶在崎岖不平的道路上产生的。这时汽车的前后几个车轮有可能不在同一平面上，这样会使车架连同车身一同倾斜，倾斜的程度与道路不平的程度以及车身、车架和悬架的刚度有关。②对称的垂直动载荷：这种载荷是当汽车在平坦的道路上以比较高车速行驶时产生的。其动载荷的大小与垂直振动加速度有关，与作用在车架上的静载荷及其分布有关，路面的作用力使车架承受对称的垂直动载荷，而这种动载荷使车架产生弯曲变形。

（3）其他载荷：例如在汽车转弯行驶时，向外的离心力将使车架受到侧向力的作用；例如在汽车加速或制动时，惯性力会导致车架前后部载荷的重新分配；当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形。

综上所述，车架结构形式的选择应先满足整车在布置上的要求以及生产加工的工艺水平和制造能力，这样才能合理的选择纵梁和横梁的形式、结构以及它们的连接方式等，最大程度上保证车架应有的强度和刚度，达到设计及使用要求。

参考文献

[1] 王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2000，5.

[2] 王秉刚.汽车可靠性工程方法[M].北京：机械工业出版社，1991，11.

[3] 陈家瑞.汽车构造（下册）[M].北京：机械工业出版社，2008.