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车架

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车架是跨接在汽车前后车桥上的框架式结构,俗称大梁,是汽车的基体。一般由两根纵梁和几根横梁组成,经由悬挂装置﹑前桥﹑后桥支承在车轮上。车架必须具有足够的强度和刚度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击。车架的功用是支撑、连接汽车的各总成,使各总成保持相对正确的位置,并承受汽车内外的各种载荷。

现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架。汽车绝大多数部件及总成都是通过车架来固定的,如发动机、传动系、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和相关操作机构。车架起到支撑连接汽车各零部件的作用,并承受来自车内外的各种载荷。

车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求。汽车在复杂的行驶过程中,固定在车架上的各总成和部件之间不应该发生干涉。汽车在崎岖道路上行驶时,车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形;当一边车轮遇到障碍时,还可能使整个车架扭曲成菱形。这些变形将会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置,从而影响其正常工作。因此,车架还应具有足够的强度和适当的刚度。为了提高汽车整车的轻量化水平,要求车架质量尽可能小。此外,车架应布置得离地面近一些,以使汽车重心降低,以利于提高汽车的行驶稳定性。这一点对于客车和轿车来说尤为重要。

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车架早期设计

早期汽车所使用的车架,大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的,也就是在两支平行的主梁上,以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体建构在车架之上,至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等钣件,则是另外再包覆于车体之外,因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。这种设计的最大好处,在于轻量化与刚性得以同时兼顾,因此受到了不少跑车制造商的青睐,早期的法拉利与兰博基尼都是采用的这种设计。

由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁,加之笼状构造也无法腾出较大的空间,因此除了制造上比较复杂、不利于大量生产之外,也不适合用在强调空间感的四门房车上。因此单体结构的车架在车坛上渐渐成为主流,笼状的钢骨车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代(如:货柜车),单体车架一般以“底盘”称之,也就是衍生自英文的“Platform”。

车架目前根据结构形式不同,分为梯形车架、脊梁式车架、周边式车架及桁架式车架。

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车架要承受的4种作用力的形式

1)负载弯曲

从字面上就可以十分容易的理解这个压力,部分汽车的非悬挂重量(unsprung mass)。因此车架底部的纵梁和横梁(member),一般都要求较强的刚度。

2)非水平扭动

当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动,车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力(longltudinal torsion),情况就好像要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。

3)横向弯曲

4)水平菱形扭动

因为车辆在行驶时,每个车轮因为路面和行驶情况的不同,(路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等)每个车轮会承受不同的阻力和牵引力,这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形,这种情况就好像将一个长方形拉扯成一个菱形一样。

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车架断裂或变形的原因

1)汽车行驶在不平路面上,引起的车架垂直冲击载荷,超过车架的许用应力。另外,在汽车上下坡、转弯或装载不均时,也会引起车架局部过载而导致车架断裂。

2)车架设计或附属装置造成局部转矩而使车架断裂。如有的车架纵梁前部横截面较小,同时因发动机和变速器的影响,故横梁分布较少,从而使车架的刚度变差,若在动载作用下,可能导致纵梁前部断裂,即常见在纵梁下翼断裂。另外,车架还受垂宜于纵梁的悬臂载荷(如油箱、悬架和备胎等)所产生的局部扭曲,也是造成车架断裂的原因。

3)汽车行驶时,前轮一侧受到很大阻力,使车架易发生对角线的平面变形。

4)汽车发生撞击事故,严重的撞击会造成车架变形

车架变形是指车架改变了原来的几何形状,并使在车架上安 装的各总成零件相对位置发生变化,引程车辆的技术状况变坏,导致汽车不能正常行驶。车架变形常因作用于车架的力超过其弹性极限,当作用于车架的力消除后,车架不能恢复原状,形成了残余变形。

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