3 底盘车架的改装.docx

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1、3底盘车架的改装3.1底盘的选择目前.改装专用汽车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些专用汽车设 计的专用底盘。汽车底盘的选择或设计专用底盘主要根据专用汽车的类型、用途、装载质 量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。目前我国对于常规的厢式车、罐式车、自卸车等通常是采用二类汽车底盘改装设汁。 这是目前专用汽车设计中选用底盘型式最多的一种。所谓二类汽车底盘，即在基本型整车 的基础上。去掉货箱。在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的工 作装置或特种车身。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置和工作装 置设计。在设计时若

2、严格控制了整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等，则基本上 能保持原车型的主要性能。但是，还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。对客车、客货两用车、厢式货车等则通常采用三类汽车底盘改装设计。所谓三类汽车 底盘，一般是在基本型车的基础上，去掉货箱和驾驶室。近年来，我国乘用车发展很快， 对乘用车使用性能的要求也在不断提高，再用原来的三类汽车底盘改装的客车已越来越不 受欢迎。因此，各类专用客车底盘应运而生。这些专用客车底盘的基本特点是利用基本型 总成，按客车性能要求更新进行整车布置，更新设计悬架系统。这种底盘不仅在质心位置、 整车性能特别是平顺性方面有很大的变化，而且在传动系统和动力匹配、以及

3、制动系统等 总成方面也有较大的改装设计。目前在用普通汽车底盘作改装设计时.把更换了发动机的底盘，如将汽油发动机改换 成柴油发动机.亦当作三类底盘处理。无论选用二类或三类汽车底盘，很难完全满足某些专用汽车的性能要求。例如用普通 汽车底盘改装厢式货车、存在质心过高，轴荷分配不合理的问题；改装消防车，首先是底 盘车速就达不到要求；改装客厢式专用车，存在平顺性差的问题。因此，可以这样说，若 要使我国的专用汽车上质量、上档次，一定要开发出一些具有特点的专用汽车底盘。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求：1）适用性对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成应适于乘 客的

4、需要.达到乘座安全舒适；对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求， 并以此为主要目标进行改装选型设计，例如各种取力器的输出接口等。2）可靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命，且 同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。3）先进性所选用的底盘或总成.应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺 性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平。而且在专用性能上要满 足国家或行业标准的要求。4）方便性所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合 理的矛盾。在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个

5、很重要的方面：一是 汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本小很大约部分，一定要考虑到用户可以接受。这也 涉及到专用汽车产品能否很快地占有市场、企业能否增加效益等问题。二是汽车底盘供货 要有来源，要同生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧俏， 一定要按时将底盘供货。本文设计的EQ3090自卸车是在EQ1090的基础上改装而成，故其底盘选用EQ1090的 底盘。3.2主车架的改装主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，改装时受到的影响最大，因 此，要特别引起注意。3.2.1主车架的钻孔和焊接主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷， 为了

6、保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车 架上原有的孔。如果安装专用设备或其它附件，不得不在车架上钻孔或焊接时.应避免在 高应力区钻孔或焊接。主车架纵梁的高应力区在轴距之间纵梁的下冀面和后悬的上冀面 处。因为这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中。对于主车架纵梁高应力区以外的其余地方需要钻孔或焊接时，应注意以下事项:尺寸车型重型 车中型 车轻型 车孔间距/mmA706050B504030C504030孑L径/mm中151311表1-3主车架钻孔的尺寸要求图3-1主车架钻孔的孔径和孔间距只能在中心处钻一个孔，如图3-1所示。如图3-2、图3-3所示的区域即为

7、不允许1）尽量减小孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和孔径规范，应满足图3-1和表3-1 的要求。2）在纵梁翼面高应力区外的其它部位钻孔，3）在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接，钻孔和焊接加的部位。因为在这些部位进行钻孔或焊接，极易引起车架早期开裂。图3-2主车架纵梁禁止钻孔区图3-3主车架纵梁禁止焊接区4）严禁将车架纵梁或横梁的男面加工成缺口形状。本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用止推连接板形式，故主车架不用考虑钻 孔，只需考虑焊接的位置得当。3.2.2主车架的加长设计因专用汽车法布置的需要，对主车架有时要进行加长。例如厢式零担货物运输车和轻 泡货物运输车，若用普通汽车底盘改装.则需要将

8、轴距加大，改装长货厢来提高运输效率， 此时要将车架在其中部断开后再加长。也有将车架后悬部分加长的改装设计。车架加长部分应尽量采用与原车架纵梁尺寸规格一样、性能相同的材料。车架的加长 部分与车架的连接一般采用焊接。首先在纵梁腹板处，按与纵梁轴线成夹角45。或90。 的方向把纵梁断开，然后把切口断面加工成坡口形状，如图3-4所示。最后将加部分与车 架纵梁对接起来。为了获得v型焊缝对接接头的最佳强度，防止焊缝起点出现焊接缺陷， 应朱用引弧焊法或退弧焊法。焊接时应根据纵梁的材料选择合适的焊条型号、直径及焊接 规范。可采用手工电孤焊或气体保护焊，并选用磁性焊条，保证在高载荷、变形和振动的 情况下的焊接强

9、度。图3-4纵梁的坡口形状3.2.3主车架加强板的设计1）设主车架纵梁加强板的条件主车架改装时，为了减少车架纵梁的局部应力。或者为了使车架加长后仍能满足强度 和刚度的要求，对装载质量增加；轴距和总长发生变化，使车架采用中部拼接或尾部加长 时；为了使车架高应力区（危险断面）满足强度和刚度的要求，同时又使车架在某一区间的 截面尺寸变化不致太大，这些情况，常常在车架纵梁上采用加强板。2）加强板的形状加强板的截面形状推荐选用L型，其厚度应不小 于车架厚度的40%。L型加强板的冀面应贴合在 车架纵梁翼面受拉伸的一边。加强板的端头形状 应逐步过渡，如切成小于45的斜角，或在端头 中部开光滑槽，如图3-5所

10、示。3）加强板的布置加强板布置的合理，可以有效地减少车架的应 力。若布置不合理，则可能使车架产生应力集中。 为了避免应力集中，加强板的端头位置不应在刚 度变化部位和集中载荷作用的地方。例如，应使 加强板的端头和副车架的端头充分重叠一部分 或使二者相互离开足够的距离，如图3-6所示。4）加强板的控制图3-5加强板的湍头形状1-主车架纵梁；2-加强板图3-6加强板的合理布置1-加强板；2-主车架纵梁；3-副车架加强板和主车架的固定最好采用铆接。加强 板末端和铆钉孔之间的最小距离为25mm，铆钉 的间距为70150 mm。当铆接有困难时，可在 加强板上加工孔塞焊于纵梁胶板上，塞焊孔直径 为2030

11、mm，塞焊孔与加强板端部的最小距离 为25mm，孔间距为100170 mm。3.3副车架的设计在专用汽车设计时，为了改善主车架的承载情况，避免集中载荷，同时也为了不破坏 主车架的结构，一般多采用副车架（副梁）过渡。本车在工作中受较大的弯曲应力。因此， 本车副车架纵梁采用两根抗弯性能较好的平直槽行梁，材料为16MnReL。在增加副车架的同时，为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上的应力集 中，所以对副车架的形状、安装位置及与主车架的连接方式都有一定的要求。3.3.1副车架的截面形状及尺寸专用汽车副车架的截面形状一般和主车架纵梁的截面形状相同，多采用如图3-7所示 的槽形结构，其截面形状尺

12、寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大小。对于随车起重 运输车的副车架来说，在安装起重装置的范围内，应按如图3-8和图3-9所示的方式用一 块腹板将副车架截面封闭起来，以提高副车架的抗扭和抗弯能力。图3-7副车架的截面形状图3-8加强后的副车架截面形状1-副车架；2-腹板图3-9加强腹板的位置参照国内外总质量相近车型的副车架纵梁端面尺寸，确定副车架纵梁端面尺寸为100、 80、6mm。3.3.2加强板的布置车架中部（液压举升机构位置）所受弯曲、扭曲最大，因此在这一区域应加加强板，考虑 到零件的工艺性，由于下翼板所受弯曲应力较大，因此，加强板紧贴下翼板，为了避免下 翼板由于钻孔而导致抗弯强度下降

13、，除与后加强板重叠部位，该加强板主要与腹板连接。在纵梁上加上加强板，加强板端头区域车架容易产生集中应力。为了降低应力集中， 加强板端头形状有三种设计方式，见图3-10。图3-10加强板的三种设计方式本副车架为了批量生产时工艺简单，采用了图3-10（b）角型的端头形状。3.3.3副车架的前端形状及安装位置1）在保证使用可靠的前提下，为了提高挠曲性，减小副车架刚度，应尽量减少副车 架的横梁，以减少对纵梁的扭转约束。2）副车架油缸支承横梁与翻转轴横梁形成框架。油缸支承横梁应尽量靠近后悬架前 支承处的横梁，最好能位于后框架之内。因为这段主车架变形小，所以副车架对其扭转约 束力也相应减弱，同时保证了举升

14、机构的几何特性。3）在副车架结构要求刚性较高时，可在主、副车架中间增加一层橡胶垫，当主车架 变形时以弹性橡胶的变形来减弱副车架对主车架的约束4）副车架与主车架连接如图3-11所示。图3-11副车架与主车架的连接A-A处是截面突变点，在受冲击载荷时，此处出现应力集中，严重时造成主车架断裂。 这就要求副车架的前端结构要设计成渐变截面，以减缓应力集中（见图3-12）图3-12副车架的前端结构副车架前端形状常有三种形状（见图3-13）。对于这三种不同形状的副车架前端，在其与主车架纵梁相接触的翼面上部加工有局部 斜面，其斜而尺寸如图3-13（c）所示：h=1mm ；匕=1520mm。图3-13副车架的三

15、种前端形状（a） U形；3）角形；（c） L形如果加工上述形状困难时，可以采用如图3-14所示的副车架前端简易形状，此时斜面 尺寸较大。对于钢质副车架：h = 5 - 7mm ； l = 200 300mm对于硬本质副车架；h =510 mm； l = H副车架在汽车底盘上布置时，其前端应尽可能地往驾驶室后围靠近。图3-15为某散装水泥运输车的罐体、副车架相对于汽车底盘的安装位置。在满足轴荷 分配的前提下，其中A不宜过大，留足空压机的位置即可；B为副车架的前增离主车架拱 形横粱的距离，一般在100 mm之内；C为固定副车架的前面第一个U型螟栓距拱形横梁 的距离，一般控制在500800 mm的范

16、围内。图3-15副车架的安装位置图3-14副车架前端简易形状（a）刚质副车架；3）硬木质副车架3.3.4纵梁与横梁的连接设计横梁与纵梁的连接方式主要有三种，见图3-16图3-16横梁与纵梁的连接1-纵梁；2-连接板；3横梁图3-16（a）横梁与纵梁上下翼板连接，该种连接方式优点是利于提高纵梁的抗扭刚度。 缺点是当车架产生较大扭转变形时，纵梁上下翼面应力将大幅度增加，易引起纵梁上下翼 面的早期损坏。由于车架前后两端扭转变形较小，因此本车架前后两端采用了该种连接方 式，为了提高纵梁的扭转刚度采用了纵向连接尺寸较大的连接板。横梁仅固定在腹板上 图3-16（b）横梁仅固定在腹板上，这种连接形式连接刚度

17、较差，允许曲，可以在车架下翼面变形较大区域采用，以避免纵梁上下翼面早期损坏。图3-16（c）横梁同时与纵梁的腹板及上或下翼板相连，此种连接方式兼有以上两种方 式连接的特点，但作用在纵梁上的力直接传递到横梁上，对横梁的强度要求较高。由于该 车平衡悬架的推力杆与平衡悬架支架上的两根横梁连接，因此，这两根横梁与纵梁共同承 受平衡悬架传递过来的垂直力（反）和纵向力（牵引力、制动力）。综合以上考虑，本副车架的纵梁与横梁的连接采用第3种方式，即横梁同时与纵梁的 腹板及上或下翼板相连，同时为了降低成本和适于批量生产，本车架纵梁和横梁的连接方 式采用铆接。3.3.5副车架与主车架的连接设计副车架与主车架的连接

18、常采用如下几种形式。1）止推连接板图3-17是斯泰尔重型专用汽车所采用 的止推连接板的结构形状及其安装方式。 连接板上端通过焊接与副车架固定，而下 端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接。 止推板的优点在于可以承受较大的水平载 荷，防止副车架与主车架纵梁产生相对水 平位移。相邻两个推止推连接板之间的距 离在5001000 mm范围内。2）连接支架连接支架由相互独立的上、下托架组 成，上、下托架均通过螺栓分别与副车架 和主车架纵梁的腹板相固定，然后再用螺 栓将上、下托架相连接，见图3-18所示。 由于上、下托架之间留有间隙，因此连接 支架所能承受的水平载荷较小，所以连接 支架应和止推连接板配合使用。

19、一般布置 是在后悬架前支座前用连接支架连接，在 后悬架前支座后用止推连接板连接。3）U型夹紧螺栓当选用其它连接装置有困难时，可采 用U型夹紧螺栓。但在车架受扭转载荷最 大的范围内不允许采用U型螺栓。当采用 U型螺栓固定时，为防止主车架纵梁翼面 变形，应在其内侧衬以木块，坦在消声器 附近，必须使用角铁等作内衬。图3-17止推连接板的结构1-副车架；2-止推连接板；3-主车架纵梁图3-18连接支架1-上托架；2-下托架；3螺栓综合考虑三种连接方式的特点，以及装配工艺性，本文设计的EQ3090主副车架之间 采用止推连接板式。3.3.6副车架的强度校核如果已知车架在危险工况下，危险截面的弯矩为M,则可

20、计算出副车架在危险截面的弯矩M2max，即：maxMmax = J2Mmax + 2 ）副车架最大弯曲应力。 满足以下强度条件：2maxb =尸 max、击 2max2 J1 + J 2 ）式中:H一副车架截面高度；一许用弯曲应力（可查有关于册）。以上所得出的副车架弯矩计算和强度校核公式完全可以用于设计计算和指 导副车架的结构设计。自卸汽车车厢在举升过程中，举升力随着举升角度的变化和货物下卸量的变 化而变化。为了确定油缸最大举升力和其他支承件的结构强度，必须了解车厢在 整个举升过程中力的变化规律，可以用解析法或作图法求得。一般情况下，用作 图法比较方便。从静止开始，每隔5求一次举升力。作图方法

21、如下：车厢举升时，整个系统匀速运动，是一个力平衡系统。可根据平衡体三力汇 交原则作出力图（见图3-18a）。已知条件:货厢与货物总质量以及质心作用点A;油缸支承点以及BB方向;车 厢翻转轴对翻转轴套的作用点C;假设车厢；满载不卸货，即G为定值。作图步骤:第一，取力的比例尺度;第二，作出重力AA;第三，作BB平行线 交于A点;第四，作CA平行线过A点交于创点;第五，得力平衡三角形人创， 按力的比例量出力的大小和方向。A C为翻转轴对车厢翻转轴套的反力，CA为 油缸对车厢支承点的推力，方向如图3-18所示。第六，车厢举升每隔5重复以 上步骤，将数据填入表格，即可得到举升力的变化规律。这种方法简单、快速、 较准确，能够指导设计。图3-18举升力的作图法经过计算，得出:max=4.35Rg / mm2去疲劳系数为1.4,考虑到自卸汽车的使用条件较差，取动荷系数为4.7，则 最大动应力为：q= 4.35x1.4 x 4.7 = 28.623kg / mm2纵梁材料额16MnReL的屈服极限需用应力：q= 36kg / mm2从计算结果可知，本车架能够安全的承受载荷。