1.汽车车架的功能
1.1具有承受悬架作用力的强度和刚度;
1.2受快速冲击时不破坏,并能有效的吸收冲击能;
1.3阻止发动机噪声传入车室和环境中;
2.汽车车架的形式
2.1按承载方式:可以分为有汽车车架的非承载方式和无汽车车架的承载式车前板制零件。
2.1.1非承载式车前板制零件(有汽车车架)一般用于载货汽车;
2.1.2承载式车前板制零件(无汽车车架)应用在轿车或无汽车车架的皮卡车上;
2.1.3半承载式车前板制零件(汽车车架参与承载)主要用微型面包车上,现在部分轿车也增加了副汽车车架。
2.2按材料分类:
汽车车架板制零件分为金属和非金属两种。金属零件均由薄板金件构成,非金属汽车车架板制零件的材料是玻璃纤维强化树脂(玻璃钢)。
3.设计输入
3.1改型设计:需提供相应的数学模型或造型提供的尺寸大小等设计参数。
3.2正向设计:需提供相应造型的尺寸大小、设计目标、竞争车型、希望采用的先进工艺等等。
4.可行性分析(feasibilitystudy)
基于市场调研的结果,同类型竞争车通常采用的何种结构形式、以及它们之间的优劣比较。得出结论。
4.1汽车车架的结构形式
汽车车架主要分为框式、脊梁式、综合式。其中框式又划分为边梁式和周边式。
4.2汽车车架的组成
汽车车架主要由左、右汽车纵梁总成及多条横梁总成组成。
在汽车车架的横梁与汽车纵梁上,主要安装电气与底盘用零部件,如发动机,油箱等。为安装上述成品件,须在汽车车架的梁上设计并焊接必需的支架,支架焊接(或活连接)在梁上,安装点有总体布置。
4.3防撞汽车车架的设计
4.3.1汽车纵梁
在防撞汽车车架的安全性设计中,汽车纵梁是能量传递与吸收的重要零件,汽车纵梁的结构形式、横截面形式、材料在整车发生碰撞时,都是至关重要的参数,同时更应该考虑在整车发生正碰时,整个汽车车架的弱化区、强化区,需要发生变形吸能的位置等。
4.3.1.1汽车纵梁壁厚对碰撞的影响
对于同样模式的变形,变形所吸收的能量与壁厚之间是指数增长的关系。壁厚太小容易变形,但可能不具备足够的吸能能力,而壁后过大又不易变形吸能,必须与实际情况相适应。通过碰撞有限元仿真计算,可得到理想的钣材料厚。
料厚的选择受整车重量、制造工艺等条件的限制,必须在正常的(规定的)壁厚范围之内进行优化选择。
4.3.1.2汽车纵梁的横截面形式对碰撞的影响
汽车纵梁的横截面可以分为多种形式,规则的横截面可以分为:方形、矩形、六边形、圆形、八边形;
方形梁承受碰撞的能力为%;矩形梁承受碰撞的能力为69%(长宽比3);六边形梁承受碰撞的能力为%;圆形梁承受碰撞的能力为%;八边形梁承受碰撞的能力为%。根据碰撞模拟时,汽车纵梁传能或吸能百分比的确认,选择梁的形式。
4.3.1.3汽车纵梁的预变形对碰撞的影响
汽车纵梁在发生碰撞时的变形表现为弯折变形、翘曲变形、皱褶压缩变形,其中皱褶压缩的变形的变形量最大,最利于吸收碰撞能量。
为了使梁在碰撞时发生压溃变形,要预先设定预变形的部位及预变形的方式,通过预先设计使结构的某些部位弱化或强化,从而使结构在碰撞时朝着皱褶压缩的方向发展。
在梁的需要部位增加吸能筋,预变形方式可以为:在梁的棱线处增加三角压痕或在腹板上增加三角形筋。
4.3.1.4汽车纵梁的局部加强对碰撞的影响
汽车纵梁除了吸收能量外,同时应该具有传递能量的功用,必须保证变形部位在A立柱前,局部加强指在梁上需加强部位增加跨越折弯角的加强筋。
4.3.1.5焊点质量对碰撞的影响
焊点断开或焊点处的材料撕裂能够有效得吸收碰撞动能,但是焊点强度过低则会严重影响梁对能量的吸收。最好的结果应该是焊点为开裂,产生从分的皱褶变形。
4.3.2横梁
横梁在整个汽车车架中起到支撑、加强、连接汽车纵梁的作用,横梁将左、右汽车纵梁连接在一起,构成一个完整的框架,以限制其变形和改善某些部位的应力,有的还需作为发动机、散热器、以及悬架系统等的紧固点,故其结构受悬置设计的影响较大。
横梁断面形状多为:槽形断面、工字形断面、Z字形断面;部分使用钢管梁。
横梁作为薄壁件,同汽车纵梁一样,壁厚、横截面、预变形、焊点、局部加强等因素仍然影响零件的强度。但是,为了保证驾驶员及乘员室的安全空间,横梁必须具有足够的强度,不论在正碰还是侧碰中,横梁都不能作为吸能零件存在,而是传能零件。所以在横梁上不能增加使横梁强度变弱的突变结构,如吸能筋等。