發(fā)動機構(gòu)造第20章

第二十章車現(xiàn)代汽車絕大多數(shù)都具有作為整車骨架的車架，車架是整個汽車的基體。汽車絕大多數(shù)部件和總成都是通過車架來固定其位置的，如發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室、貨箱和有關(guān)操縱機構(gòu)。車架的功用是支承連接汽車的各零部件，并承受來自車內(nèi)、外的各種載荷。車架的結(jié)構(gòu)形式首先應(yīng)滿足汽車總布置的要求。汽車在復(fù)雜多變的行駛過程中，固定在車架上的各總成和部件之間不應(yīng)發(fā)生干涉。汽車在崎嶇不平的道路上行駛時，車架在載荷作用下可能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形以及在縱向平面內(nèi)的彎曲變形;當一邊車輪遇到障礙時，還可能使整個車架扭曲成菱形。這些變形將會改變安裝在車架上的各部件之間的相對位置，從而影響其正常工作。因此，車架還應(yīng)具有足夠的強度和適當?shù)膭偠?。為了提高整車的輕量化，要求車架質(zhì)量盡可能小。此外，車架應(yīng)布置得離地面近一些，以使汽車重心位置降低，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性。這一點對轎車和客車來說尤為重要。目前，汽車車架的結(jié)構(gòu)形式基本上有三種:邊梁式車架、中梁式車架（或稱脊骨式車架）和綜合式車架。其中，以邊梁式車架應(yīng)用最廣。第一節(jié)邊梁式車架邊梁式車架由兩根位于兩邊的縱梁和若干根橫梁組成，用鉚接法或焊接法將縱梁與橫梁連接成堅固的剛性構(gòu)架。縱梁通常用低合金鋼板沖壓而成，斷面形狀一般為槽形，也有的做成Z字形或箱形斷面。根據(jù)汽車形式不同和結(jié)構(gòu)布置的要求，縱梁可以在水平面內(nèi)或縱向平面內(nèi)做成彎曲的，以及等斷面或非等斷面的。橫梁不僅用來保證車架的扭轉(zhuǎn)剛度和承受縱向載荷，而且還可以支承汽車上的主要部件。通常載貨車有5-6根橫梁，有時會更多。邊梁式車架的結(jié)構(gòu)特點是便于安裝駕駛室、車廂及一些特種裝備和布置其他總成，有利于改裝變型車和發(fā)展多品種汽車，因此被廣泛用在載貨汽車和大多數(shù)的特種汽車上。圖20-1，為東風(fēng)EQ1090E型汽車車架，它主要由兩根縱梁和8根橫梁鉚接而成?？v梁6為槽形不等高斷面梁，由于其中部受到的彎曲力矩最大，故中部斷面高度最大，由此向兩端斷面高度則逐漸減小。這樣，可使應(yīng)力分布較均勻，同時又減小了質(zhì)量。在左右縱梁上各有100多個裝置用孔，用以安裝轉(zhuǎn)向器、鋼板彈簧、燃油箱、儲氣罐、蓄電池等的支架。橫梁一般也用鋼板沖壓成槽形，為增強車架的抗扭強度，有時采用管形或箱形斷面的橫梁。東風(fēng)EQ1090E型汽車的前橫梁3上裝置散熱器，橫梁4作為發(fā)動機的前懸置支座。由于該車是長頭汽車，發(fā)動機位置應(yīng)盡可能低些，以改善駕駛員的視野，因此橫梁4制成了凹形。在橫梁7的上面裝置駕駛室的后懸置橫梁，在其下面裝置傳動軸中間軸承支架。由于傳動軸安裝位置的需要，橫梁7做成拱形，其余橫梁都做成簡單的直槽形。后橫梁12上裝有拖帶掛車用的拖鉤部件13,因后橫梁要承受拖鉤傳來的很大的作用力，故用角撐加強。某些越野汽車在車架縱梁前端兩側(cè)裝有加長梁，以便在加長梁前端安裝絞盤裝置和專用的保險杠。在未裝有加長梁的縱梁上，其前端兩側(cè)備有一組沖孔，以便需要加裝絞盤等裝置時，可以緊固左、右加長梁。有些汽車車架為加強縱梁和橫梁的連接，并使車架具有較大的剛度，用鋼板制成的蓋板焊在或鉚在連接處。

圖20-1東風(fēng)EQ1090E型汽車車架a）車架總成b）拖鉤部件2一掛鉤3—前橫梁4一發(fā)動機前懸置橫梁5—發(fā)動機后懸置右（左）支架和橫梁7-駕駛室后懸置橫梁8—第四橫梁9一后鋼板彈簧前支架橫梁10—后鋼板彈簧后支架橫梁11一角撐橫梁組件12-后橫梁13—拖鉤部件14一蓄電池托架15—螺母16、19—村套17—彈簧18—拖鉤20—鎖塊21—鎖扣在貨車車架的前端、轎車車架的前后兩端，有橫梁式的緩沖件一一保險杠。當汽車在縱向突然受到障礙物的沖撞時，它可以保護車身、翼子板和散熱器，使之不受損壞。對于轎車來說，保險杠同時還起著裝飾的作用。貨車車架前端還裝有簡單的掛鉤2（圖20-1幻，以便汽車發(fā)生故障或陷入地面下時，可以用其他車輛拖拽出它。有時貨車和部分大型客車要拖帶掛車，故應(yīng)有與掛車的車架相連接的拖鉤部件13，安裝在車架后橫梁中部。東風(fēng)EQ1090E型汽車的拖鉤部件構(gòu)造如圖20-lb所示。拖鉤18的尾部支承在兩個襯套16與19上。在兩個襯套的凸緣間裝有彈簧17,而在拖鉤尾部的端部旋有螺母15,并用開口銷鎖住。彈簧17用以緩和汽車行駛時所受到的沖擊力，此沖擊力可能由主車傳到掛車，也可能由掛車傳到主車。為保持掛車拖架的掛環(huán)與拖鉤的銜接，拖鉤具有可掀轉(zhuǎn)的鎖扣21，其上有帶彈簧的鎖塊20，鎖扣可用平頭銷及開口銷固定在閉合位置，此時平頭銷穿過鎖扣和鎖塊上相重合的小孔。有的汽車車架采用了z形斷面縱梁，如圖20-2所示。其優(yōu)點是使車架前后等寬，并能保證車架前部容下柴油機飛輪殼及裝在殼上的起動機。若采用一般的槽形斷面縱梁，由于鋼板彈簧布置的需要，則它的車架勢必做成前寬后窄，以侶證安置下體積偏大的柴油機。采

圖20-2具有Z形斷面縱梁車架的汽車（后視圖）用前后車架等寬的結(jié)構(gòu)形式：可以提高車架的使用壽命。前后不等寬的車架，在過渡區(qū)琳沖壓過程中會產(chǎn)生皺紋，易形成應(yīng)力集中。采用圖20-2具有Z形斷面縱梁車架的汽車（后視圖）裝有汽油機的解放CA1091型汽車的車架，與東風(fēng)EQ10gOE型汽車車架在構(gòu)造上基本相似;而裝有柴油機的解放CA1091K型汽車車架是前窄后寬的，前部寬度縮小是為了給2轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向縱拉桿讓出足夠的空間，從而保證最大的車輪偏轉(zhuǎn)角度。解放CA1091K2型汽車車架如圖20-3所示。近代轎車車架的設(shè)計應(yīng)從保證汽車有良好的整車性能出發(fā)來考慮。圖20-4所示為豐田皇冠（Crown）轎車車架和車身。由圖不難看出，該車架的中部較平低，以降低汽車的重心，滿足高速轎車行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適的要求。由于車架位置的降低，車架前端做得較窄，以允許轉(zhuǎn)向輪有較大的偏轉(zhuǎn)角度。車架后端向上彎曲，保證了懸架變形時車輪的跳動空間。因此，轎車車架形狀設(shè)計得比較復(fù)雜，但很實用。采用X形高斷面的橫梁，可以提高車架的扭轉(zhuǎn)剛度，特別對于短而寬的車架，這個效果尤為顯著，故X形橫梁一般只用于轎車車架，如圖20-5所示。各種不同類型汽車車架的結(jié)構(gòu)形式如圖20-6所示。圖20-6a為中型貨車車架，圖20-6b為中、大型客車車架，圖20-6c為轎車車架，圖20-6d為輕型貨車車架。大、中型客車的車架，在前后車橋上面有較大彎曲度（圖20-6b），因此保證了汽車重心和底板都較低，既提高了行駛穩(wěn)定性，又方便了乘客的上下車。車架縱梁一般是槽鋼制成的，大型貨車的兩根縱梁如兩根平行線一樣布置。中、輕型貨車、轎車和大客車的縱梁，大多數(shù)如圖20-6所示。車架縱梁剖面形狀如圖20-7所示。在工作應(yīng)力較大的地方，常采用圖20-7b、c所示剖面形狀來加強。在有些汽車車架進行局部加強時，可裝上加強板，或在某處槽形斷面內(nèi)加嵌板件。32圖20-3解放CA1091K2型汽車車架1一角撐2-拖拽鉤螺母3—后拖鉤支承座4一彈簧座片5—襯套6-角撐橫梁7—拖

拽鉤彈簧8—后橫梁9一拖拽鉤鎖扣軸10—鏈索總成11一拖拽鉤鎖片12—拖拽鉤鎖扣

13一拖拽鉤14一前保險杠15—前橫梁16—發(fā)動機前懸置托架17—拖鉤18—拖鉤彈簧

鎖片19一前減振器上支架20—發(fā)動機后懸置橫梁21一發(fā)動機后懸置橫梁支架22—車架

縱梁23—駕駛室后懸置橫梁24—車箱前懸置下支架25—中橫梁26—后簧前支架墊板

27一后簧前橫梁28-輔助鋼板彈簧支架墊板29—后簧軟墊支架30—后橋31一后簧后

橫梁總成32—拖拽鉤總成圖20.5轎車（X形高斷面橫梁）車架圖20?4豐田皇冠（Crown）圖20.5轎車（X形高斷面橫梁）車架圖20-7車架縱梁的剖面形狀a）槽形b）圖20-7車架縱梁的剖面形狀a）槽形b）疊槽形Ic）疊槽形IId）禮帽箱形e）對接箱形f）管形b）中'大型客車車架c）轎車車架d）第二節(jié)中梁式車架中梁式車架只有一根位于中央貫穿前后的縱梁，因此亦稱為脊骨式車架，如圖20-4所示。中梁的斷面可以做成管形或箱形。這種結(jié)構(gòu)的車架有較大的扭轉(zhuǎn)剛度，便車輪有較大的運動空間，因此被采用在某些轎車和貨車上。圖20-9所示為具有申梁式車架的汽車發(fā)動機及底盤。中梁是管式的，傳動軸裝在管內(nèi)。主減速器殼通常固定在中梁的尾端，而形成斷開式驅(qū)動橋。中梁前端做成伸出的支架，以固定發(fā)動機。太脫拉138型和148型越野汽車的中梁式車架是由一根縱梁和若干根橫梁組成的，如圖20-10所示。其縱梁由前橋殼2、前脊梁4、分動器殼7、中央脊梁8、中橋殼13、后橋殼11及中后橋之間的連接梁9所組成。上述各部分的連接均通過其凸緣用螺栓緊固而成一體。在前橋殼2的前端有托架1（即橫梁，下同），用以支承發(fā)動機前部、駕駛室前部及轉(zhuǎn)向器，同時用來安裝前懸架的扭桿彈簧。托架6用于支承駕駛室后部及貨箱前部。在托架6、14、10上安裝連接貨箱的副梁，在副梁上安裝貨箱（圖上未示出），因此托架6、14、10承受貨箱的重力。在連接梁9圖20-9具有中梁式車架的汽車發(fā)動機及底盤示意圖的兩側(cè)，裝有托架用來安裝后懸架的鋼板彈簧12。采用這種脊骨式車架的優(yōu)點是:能便車輪有較大的運動空間，便于采用獨立懸架，從而可提高汽車的越野性;與同噸位貨車相比，其車架較輕，減少了整車質(zhì)量;同時重心較低，因此行駛穩(wěn)定性好;車架的強度和剛度較大;脊梁還能起封閉傳動軸的防塵套作用。但這種車架的制造工藝復(fù)雜，精度要求高，給保養(yǎng)和修理造成諸多不便。圖20-10太脫拉138型汽車車架示意圖1一發(fā)動機前部托架2-前橋殼3一發(fā)動機后部及駕駛室前部托架4一前脊梁5-前懸架的扭桿彈簧6—駕駛室后部及貨箱副梁前部托架7一分動器殼8—中央脊梁9一連接梁10—連接貨箱副梁的托架11一后橋殼12—后懸架的鋼板彈簧13一中橋殼14一連接貨箱副梁的托架第三節(jié)綜合式車架和承載式車身圖20-11所示車架的前都是邊梁式，而后都是中梁式的。這種車架稱為綜合式車架，也稱復(fù)合式車架。它同時具有中梁式和邊梁式車架的特點。該車架的邊梁用以安裝發(fā)動機，懸伸出來的支架可以固定車身。這種車架實際上屬于中梁式車架的變型。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，近年來車架結(jié)構(gòu)形式也呈現(xiàn)出多樣化和復(fù)雜化。圖20-12所示為衍架式車架。這種立體結(jié)構(gòu)式車架主要用于競賽汽車及特種汽車，由鋼管組合焊接而成，兼有車架和車身的作用。圖20-13為平臺式車架。它是一種將底板從車身中分出來，而與車架組成一個整體的結(jié)構(gòu)，車身通過螺栓與車架相聯(lián)接。從圖20-13中可以看出，它是以中梁式車架為基體，在脊骨車架兩側(cè)連接車身底板而成為一個復(fù)合式車架，也是中梁式車架的一種變型。座椅的金屬骨架焊接在車架上，具有較高的剛度。

圖20-13平臺式車架圖20-14ISR型車架圖20-15半車架目前，在某些高級轎車上采用了一種ISR型車架，如圖20-14所示。后部車架與前部車架用活動鉸鏈連接，后驅(qū)動橋總成（主減速器、差速器）安裝在后車架上，半軸與驅(qū)動輪之間用萬向節(jié)連接。后獨立懸架連接在后車架圖20-13平臺式車架圖20-14ISR型車架圖20-15半車架有些轎車為了減輕車架質(zhì)量，盡量做到輕量化而采用了半車架，如圖20-15所示。在車身前部有一部分車架稱為半車架（或短車架），發(fā)動機和前懸架安裝在車架上，這樣可使車身局部得到加強。部分轎車和一些大型客車取消了車架，而以車身兼起車架的作用，即將所有部件固定在車身上，所有的力也由車身來承受。這種車身稱為承載式車身。目前，大多數(shù)轎車都是采用承載式車身，如上海桑塔納轎車、一汽大眾的捷達和奧迪100以及一汽的紅旗CA7220型轎車等，車身均為這種結(jié)構(gòu)形式。圖20-16為轎車承載式車身殼體。圖20-17為大客車整體承載式車身骨架。承載式車身由于無車架，可以減輕整車質(zhì)量，使地板高度降低，使上、下車方便。但是，傳動系統(tǒng)和懸架的振動和噪聲會直接傳人車內(nèi)。為此，應(yīng)采取隔聲和防振措施。

圖20-16轎車承載式車身殼體1圖20-16轎車承載式車身殼體1—頂蓋2—前風(fēng)窗框上部3—加強撐4一前圍外板5—前擋泥板6—散熱器框架7-底板前縱梁8一底板部件9一行李箱后板10—側(cè)門框部件11-后圍板12-后風(fēng)窗框上部圖20-17大客車整體承載式車身骨架20-1為什么說車架是整個汽車的基體?其功用和結(jié)構(gòu)特點是什么?2