东风尖头140自卸汽车改装设计 (8)

第5章 副车架与车厢及其附件的设计

5.1 选用的底盘主车架的主要尺寸

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。本车选用的EQ3092FJ底盘。

5.2副车架的结构设计

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。

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。 5.2.1副车架的外形

在设计自卸车车时，所选取的二类底盘只有主车架，为了增加车架的强度刚度，延长车架的使用寿命，在原有主车架的基础上增加了副车架。其形状同主车架，在主副车架之间加一定厚度的松质木条。其长度同副车架的长度，宽度同副车架的厚度。主副车架进行加固连接。副车架示意简图见图5.1。

图5.1 副车架示意简图

5.2.2副车架的选材

在汽车制造工艺中，钢板冲压成型工艺占有十分重要的位置。冲压成形的零件具

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有互换性好、能保证装配的稳定性、生产效率高和生产成本低等优点。

载重汽车用中板数量较多，受力的车架纵梁和横梁、车厢的纵梁和横梁均采用中板冲制且多以低合金高强度钢板冲压生产，也是适应提高汽车承载能力、延长使用寿命、降低汽车自重和节能节材以及安全行驶等要求的发展趋势。

目前，我国载重汽车车架的纵梁和横梁已经全部采用低合金高强度钢钢板制造。纵梁可以用抗拉强度为510MPa的16MnL和09SiVL（必须是用往复式扎机生产的）10TiL和B510L钢板生产，横梁可以用抗拉强度为390MPa的08TiL和B420L钢板来生产[。

由以上，副车架材料选用载重汽车横纵梁的一般选用材料，纵梁采用16MnL，横梁采用08TiL生产。

5.2.3 副车架的截面形状

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5.2所示的槽形结构，其截面形状尺寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大小。图5.3和图5.4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。

1- 副车架；2-腹板

图5.2副车架的截面形状

图5.3 加强后的副车架截面形状

图5.4 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80、205、6.5mm。

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5.2.4 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，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5.5。

图5.5 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5.5（b）角型的端头形状。 5.2.5 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5.6所示：

图5.6 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5.7）。

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图5.7 副车架的前端结构

副车架前端形状常有三种形状（见图5.8）。

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5.8（c）所示：

h0?1mm；

l0?15~20mm。

（a）U形；（b）角形；（c）L形 图5.8 副车架的三种前端形状

如果加工上述形状困难时，可以采用如图5.9所示的副车架前端简易形状，此时斜面尺寸较大。本设计采取简易形状。

对于钢质副车架：

h0?5~7mm；

l0?200~300mm

对于硬本质副车架；

h0?5~10mm；

l0?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5.10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型螺栓距拱形横梁的距离，一般控制在500～800 mm的范围内。

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（a）刚质副车架；（b）硬木质副车架

图5.9 副车架前端简易形状

5.2.6 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5.11

图5.10副车架的安装位置

1-纵梁；2-连接板；3横梁 图5.11 横梁与纵梁的连接

图5.11（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，横梁仅固定在腹板上。

图5.11（b）横梁仅固定在腹板上，这种连接形式连接刚度较差，允许截面产生自由跷曲，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5.11（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） [19]。

综合以上考虑，本副车架的纵梁与横梁的连接采用第1种方式。

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