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1、14座旅游观光车车架设计计算说明书0 前言 电动旅游观光车是一款主要用于旅游景区、大型休闲场地的电动观光车。当今社会面临着资源匮乏、环境污染严重等一系列问题，因此从环保和节能的角度看，发展清洁无污染的电动汽车将是我国汽车工业的一个突破口。电动观光车在行驶的过程中，车架是整个汽车的基体，支撑链接工程车的部件，它不但要要承受蓄电池、电机和其它配件的重量，而且还要承受因场地不平度而产生的随机载荷及各个传动部件的振动载荷。车架结构在各种振动源的激励下会产生振动，如果这些振源的激励频率接近于车架的固有频率，便会引起共振现象，产生剧烈的振动和噪声，甚至造成结构破坏。为了提高工程车的行驶安全性，就必须对车架
2、结构的固有频率进行分析，通过必要的结构设计避开各种振源的激励频率。1、简介 14座电动旅游观光车的总长为4960mm，载客人数为14人，其整备质量为1200kg，最大装载质量为1050kg。车架是汽车的主要承载构件，其功用是承受来自车内外的各种载荷，连接汽车的各大总成及各种车用设备。结构型式主要取决于汽车的总布置要求和对汽车的使用要求。本文对14座电动旅游观光车车架结构进行分析并验算其抗弯强度。车架结构示意图如下：2、车架结构本车架为梁式车架，非承载式车身悬置于车架上，用弹性元件连接。车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除。车架强度和刚度大，车厢变形小，平稳性和安全性好，厢内
3、噪声低。整个车架有两根主梁、两根侧梁以及若干横梁支撑组焊而成，主梁为两根60404的矩形冷弯空心型钢，侧梁为两根40403的热轧等边角钢，电池架板为30303的热轧等边角钢焊接而成，21 纵梁结构 211 纵梁形状 车架纵梁采用抗弯强度较好的矩形冷弯空心型钢，材料为Q235。 22 横梁的布置结构 221车架前部 车架前部装有平头驾驶室和转向机构，为了保证驾驶在汽车行驶当中不致扭坏，转向系统不至于因车架的挠曲变形而影响转向特性和操纵稳定性在前端布置了两根抗弯强度较大的横梁(前横梁和前下横梁)。 222 车架中部 车架前后两段刚性都较大，而大部分车架变形(包括弯曲、扭转)均集中在车架中部，这一段
4、应允许有一定的挠曲变形，以起到缓冲作用，同时也可避免应力集中。在这一段布置了两根与纵梁连接的横梁。此外，考虑到零件的工艺性，在左、右纵梁的外侧加两根角铁侧梁梁，增加纵梁的抗弯强度。侧梁与主纵梁由四根短横梁连接，增加了抗扭强度。 223 车架后部 该车后钢板弹簧为平衡悬架 ，悬架支座只与大梁与侧梁连接短横梁的下翼面连接。为了保证汽车操纵稳定，减少轴转向，提高侧倾的稳定性，这一部份的设计刚性应较大。所以，增加了此处短横梁的截面积，也与平衡悬架组成了一个框架结构，保证车架的刚度和平衡悬架受力的传递。在车架尾部布置了一个槽形梁。 23 横梁的固定及联接 纵梁与横梁的固定一般采用焊接法、铆接法和螺栓连接
5、法将纵梁与横梁连接成坚固的刚性构架。焊接能够保证很高的弯曲强度，且连接牢固，车架采用焊接的方法。铆钉连接的成本低，但不能保证很高的弯曲强度。螺栓连接主要用在某些需要互换或拆卸的部件上，缺点在于长期使用中，容易松动。但目前国外一些先进厂家已采用了预应力螺栓固定。231 横梁的设计 横梁以设计成直线形的效果最好 ，一般做成简单的直槽形。但有时为了提高横梁的刚度，横梁的断面可采用圆管或箱型断面。为了避让传动轴等部件时横梁不能设计成直梁，传动轴安装位置的横梁一般做成拱形，但弯曲处要尽量平缓过渡避免应力集中。对于安装了后拖钩的车架，后横梁要承受拖钩传来的很大的作用力 ，应用角撑进行加强。24 加强板的布
6、置 车架纵梁下翼面中部即前悬后支架到平衡悬架支架之间这一区域所受弯曲、扭曲最大，而且还是水平方向弯曲最大的部位 ，在这一区域应加强。考虑到零件的工艺性 ，在左 、右纵梁的外侧加两根角铁侧梁梁，增加纵梁的抗弯强度。侧梁与主纵梁由四根短横梁连接，增加了抗扭强度。车架后部平衡悬架固定在车架纵梁与侧梁连接的短横梁上，避免了纵梁在平衡悬架处受很大支撑反力。保证该区域抗弯强度和扭转刚度。 3 车架弯曲强度验算 在实际使用中，车架除承受弯曲载荷外还承受扭转载荷和剪切载荷。在车架初步设计时一般只需对车架纵梁进行弯曲强度验算。 31 基本假设 计算弯曲强度时，对纵梁进行如下简化：纵梁是支承在悬架支座上的简支梁，
7、所有作用力均通过车架纵梁断面的弯曲中心，即纵梁只发生纯弯曲。 32 载荷在车架上的分配 为了在初步设计时计算方便作以下简化 ：空车时簧载质量平均分配在左、右纵梁上；各个零部件及总成按其质心位置作用在车架上；车架质量均认为是均布载荷。 （1）纵梁弯曲应力 式中 W截面系数。W10.324cm3弯矩M可以用弯矩差法或力多边形法求得。对于本车，可假设空车簧上重量Gs及载重Ge均布在纵梁全长上，每根梁的均布载荷为： ；式中Gs=12000N Ge=10500N a=992mm、b=1047mm L=2700mm代入数据得：q=2.374N/mm显而易见，在轴距段的纵梁中点处产生的弯矩最大（即x=135
8、0mm），此处的弯矩为：；代入以上数据得 =1857330.949N/mm =89.952Mpa纵梁材料Q235的弯曲许用应力 从计算结果可知 ，该车型车架能够安全地承受载荷。（2）板簧吊耳的强度板簧吊耳处承受着板簧上所传递的力，此处也是强度要求很高的一点，所以对其强度验算也是很重要的。吊耳的材料为Q235，由厚度为8mm的钢板冲压而成，与板簧的连接是通过M12的螺栓连接。材料的许用应力 拉压基本许用应力 取折减系数K=1.2则许用应力 吊耳可承受的最大作用力F=最大载重 m=2605kg可以满足本车的强度要求。（3）前减震固定板的强度前轮的受力通过减震传递到减震固定板，因此此处的强度要求很高，对其强度验算也是很重要的。固定板的材料为Q235，由厚度为5mm的钢板折弯而成。减震器上端盖的外圆直径为130mm，其直接作用于固定板上。材料的许用应力 剪切基本许用应力 取折减系数K=1.2则剪切许用应力 可承受的最大作用力F=最大载重 m=19t可以满足本车的强度要求4、小结通过以上分析与计算，可以看出整个车架在刚度和强度上可以满足本车的总布置要求和使用要求。
