底盤(pán)的設(shè)計(jì)與分析實(shí)習(xí)報(bào)告.doc
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底盤(pán)的設(shè)計(jì)與分析 本章的目的是: ? 介紹了車(chē)輛結(jié)構(gòu)上的載荷; ? 介紹了不同類(lèi)型的車(chē)輛結(jié)構(gòu)及其用途; ? 如何使用計(jì)算機(jī)對(duì)這些載荷簡(jiǎn)便的進(jìn)行分析; ? 完善的車(chē)輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求的建議; ? 給出一個(gè)突出車(chē)輛結(jié)構(gòu)工序簡(jiǎn)單分析的例子; 6.1負(fù)載情況介紹 本章中考慮荷載施加在正常運(yùn)行的轎車(chē)或者輕型商用車(chē)的底盤(pán)或車(chē)身結(jié)構(gòu)上。即,由于車(chē)輛在不平的地面上和司機(jī)執(zhí)行各種動(dòng)作而導(dǎo)致的載荷。 需要考慮五個(gè)基本的負(fù)載情況: 1.彎曲情況 彎曲,即在垂直平面加載,x-z平面由于部件的重量沿車(chē)架分部,從而導(dǎo)致了Y軸彎曲,見(jiàn)圖6.1(a)。 2.扭轉(zhuǎn)情況 車(chē)身的每個(gè)軸承受施加在軸中心向上和向下的載荷的情況,這些負(fù)載導(dǎo)致車(chē)輛的縱向軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)動(dòng)作或扭矩,見(jiàn)圖6.1(b)。 3.彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合情況 在實(shí)際中,扭轉(zhuǎn)是不可能脫離于因?yàn)橹亓Χa(chǎn)生的彎曲單獨(dú)存在的。因此,這兩種情況必須一起考慮才能代表真實(shí)的情況。見(jiàn)圖6.1(c)。 4.橫向載荷 發(fā)生這種情況,車(chē)輛行駛轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角或者緊靠路緣滑動(dòng)時(shí),即載荷沿Y軸,見(jiàn)圖6.1(d)。 5.首尾加載 在加速和制動(dòng)時(shí)縱向力產(chǎn)生(沿x軸)。牽引和制動(dòng)力是質(zhì)量乘以加速度(減速度)產(chǎn)生的慣性力在輪胎和地面的接觸點(diǎn)上的反應(yīng)。見(jiàn)圖6.1(e)。 最重要的情況,即,1(彎曲),2(扭轉(zhuǎn))和3(彎曲和扭轉(zhuǎn))這些來(lái)確定一個(gè)令人滿(mǎn)意的結(jié)構(gòu)(帕羅斯基,1964)。橫向載荷和縱向載荷情況需要注意設(shè)計(jì)時(shí)懸架安裝點(diǎn)的結(jié)構(gòu),作為一個(gè)整體不太明顯的結(jié)構(gòu)。其他局部加載條件如車(chē)門(mén)關(guān)閉一聲引起的荷載,安全帶負(fù)荷等,在這項(xiàng)工作中不考慮。 6.1.1 彎曲情況 彎曲的條件取決于車(chē)輛的主要部件的重量和有效載荷。首先考慮的是車(chē)輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的載荷分布。軸的應(yīng)力通過(guò)力和組件的重量取矩來(lái)解決(即靜力學(xué)方程)該結(jié)構(gòu)可以被視為一個(gè)大致對(duì)稱(chēng)二維梁作為車(chē)輛的縱向軸。一個(gè)典型的中型客車(chē)荷載分布如圖6.2所示。 圖6.2檢查顯示的是車(chē)輛的主要部件的典型列表。分布載荷以車(chē)輛(包括內(nèi)飾細(xì)節(jié))的每單位長(zhǎng)度重量進(jìn)行估算。懸掛質(zhì)量由車(chē)輪,剎車(chē)盤(pán)/鼓和懸架組成,當(dāng)然不包括它們不在結(jié)構(gòu)上施加的載荷。 利用載荷圖(圖6.2),可以以正常的方式創(chuàng)建彎矩圖和剪力圖。圖6.3和圖6.4表示了這些圖以計(jì)算機(jī)電子表格的方式創(chuàng)建。從這些圖中的值可以確定車(chē)底盤(pán)或側(cè)框的應(yīng)力條件。 動(dòng)態(tài)加載必須考慮車(chē)在不平的路面上行駛情況,例如,車(chē)輛可能在一個(gè)高速狀態(tài)下通過(guò)拱橋時(shí),車(chē)輪離開(kāi)了地面。車(chē)輛能返回地面的是由于懸架系統(tǒng)的緩沖造成的,但不可避免的導(dǎo)致在靜態(tài)條件下增加了一個(gè)相當(dāng)大的載荷。由汽車(chē)制造商的經(jīng)驗(yàn)表明,道路上行走的車(chē)輛靜載荷應(yīng)被因素2.5至3.0增加。越野或越野車(chē)輛可以參照因素4設(shè)計(jì)(沃夫,1964)。 6.1.2扭轉(zhuǎn)情況 純扭轉(zhuǎn)的情況可以被簡(jiǎn)單的認(rèn)為應(yīng)用在一個(gè)軸和反應(yīng)在其他軸上。純扭轉(zhuǎn)狀況不能單獨(dú)存在因?yàn)榭偸谴嬖谥亓ψ饔玫拇怪陛d荷,就如同簡(jiǎn)介中提到的。然而,這是為了簡(jiǎn)單的計(jì)算純扭轉(zhuǎn)情況下的假設(shè)。 最大扭矩是基于負(fù)荷較輕的軸上的載荷,并且它的值是車(chē)輪在輕負(fù)荷軸的負(fù)載乘以輪距。到下邊的章節(jié)(6.1.3)會(huì)做進(jìn)一步解釋。車(chē)輪荷載如圖6.1(b)。 扭轉(zhuǎn)力矩: (6.1) 前方和后方的軌道和分別可能會(huì)略有不同。對(duì)于現(xiàn)代轎車(chē)來(lái)說(shuō),即使?jié)M載情況下,后軸載荷通常小于。在這種情況下,為后軸載荷,對(duì)于滿(mǎn)載情況下的將小于相同滿(mǎn)載條件的前軸載荷。 但在這種情況下,公路車(chē)輛的動(dòng)態(tài)因素通常是1.3(羅斯基,1964)??ㄜ?chē)通??梢孕旭偣?.5,越野車(chē)可以使用因素1.8。 6.1.3彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合 如果彎曲和扭轉(zhuǎn)的靜載荷一起組合加載條件如圖6.1(c)所示。這代表了如果一個(gè)輕負(fù)荷軸的車(chē)輪沖擊一個(gè)足夠的高度會(huì)導(dǎo)致那個(gè)軸上的另一個(gè)輪子離開(kāi)地面。(羅斯基,1964)建議,最大有200毫米的沖撞高度的大多數(shù)車(chē)輛都應(yīng)有一個(gè)獨(dú)立懸架來(lái)緩和到200毫米或更小。作者認(rèn)為,200毫米的沖擊高度將會(huì)使同一軸上的另一個(gè)車(chē)輪脫離地面。這種情況下,所有較輕軸上的負(fù)載都被施加到一個(gè)車(chē)輪上。 如果將這個(gè)原理應(yīng)用在圖6.2中的車(chē)輛,假設(shè)前輪輪距=1450毫米,和后輪輪距=1400毫米。 (輕載)后軸上右車(chē)輪上的負(fù)載的總軸重= 6184 N,車(chē)身上的扭矩為4328N-m和為5971N。 前軸車(chē)輪上的荷載為: 右車(chē)輪: (6.2) 左車(chē)輪: (6.3) 如果左前輪已經(jīng)脫離,代替的是右后輪同樣的情況也會(huì)發(fā)生。即左后輪的負(fù)荷將在右前輪之前減少到零。 6.1.4橫向載荷 轉(zhuǎn)彎時(shí),橫向載荷在車(chē)輪與地面接觸處,被離心力所平衡,其中M是車(chē)輛的質(zhì)量。V是速度,r為圓角半徑(參見(jiàn)圖6.1(d))。 最壞的情況可能發(fā)生在車(chē)輪內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)降到零,即車(chē)輛即將側(cè)翻。在這種情況下,主體結(jié)構(gòu)在X-Y平面彎曲。接近翻轉(zhuǎn)的條件在圖6.5中表示出其取決于車(chē)輛重心和軌道的高度。在這種情況下,離心力和重量的合理通過(guò)外部車(chē)輪接觸面(A)。 因此,橫向加速度= (6.4) 因此在重心的側(cè)向力 前輪的側(cè)向力 (6.5) 后輪 (6.6) 該結(jié)構(gòu)可以被認(rèn)為是一個(gè)簡(jiǎn)支梁在X-Y平面通過(guò)重心受橫向載荷。更精確的模型將考慮分部載荷以一個(gè)類(lèi)似的方式描述在6.1.1節(jié)中的X-Z的平面彎曲。正常行駛條件下沒(méi)有這種狀況因?yàn)閺姆匠?.4,現(xiàn)代汽車(chē)的H(以路面為基準(zhǔn)的 重心高度)通常是0.51米和1.45米的軌道。 橫向加速度 即,橫向加速度是重力加速度的1.42倍。這并不會(huì)發(fā)生在當(dāng)傳統(tǒng)道路輪胎側(cè)向力極限側(cè)向加速度約為0.75g。 特殊情況下,路邊的碰撞可能會(huì)導(dǎo)致高負(fù)載和側(cè)翻。高的橫向載荷在X-Y平面造成的彎曲并不重要,車(chē)輛的寬度(或梁)容易提供足夠的彎曲強(qiáng)度和剛度。懸架安裝支架必須,并且被設(shè)計(jì)成能承受高沖擊載荷。出于安全的原因,這些高的橫向沖擊載荷通常被認(rèn)為是隊(duì)車(chē)輪的兩倍的靜態(tài)垂直載荷。 6.1.5縱向載荷 當(dāng)車(chē)輛加速或減速時(shí),產(chǎn)生質(zhì)量乘以加速度的慣性力。當(dāng)車(chē)輛的重心是路面以上的慣性力提供了一種負(fù)載從一個(gè)軸到另一軸上。當(dāng)加速時(shí),重量從前軸傳遞到后軸,剎車(chē)或減速狀態(tài)反。為了得到完整的力作用于車(chē)身的的視圖,需要得到所有組件的重心高度。這些往往是未知的,因此沿車(chē)輛的一塊彎矩不得而知的。一個(gè)簡(jiǎn)化的模型,考慮產(chǎn)生在車(chē)輛重心的一個(gè)慣性力提供了關(guān)于在軸位牽引力和制動(dòng)力的局部加載的有用信息。 圖6.6展示出由于牽引和制動(dòng)產(chǎn)生的(a)前輪驅(qū)動(dòng)加速度,(b)后輪驅(qū)動(dòng)加速度和(c)制動(dòng)。 (a) 前輪驅(qū)動(dòng),反映在驅(qū)動(dòng)輪為: (6.7) (b)后輪驅(qū)動(dòng),反映在驅(qū)動(dòng)輪為: (6.8) (C)制動(dòng)的情況下,軸的反應(yīng): (6.9) 圖6.6荷載傳遞加速度引起的(a)前輪驅(qū)動(dòng);(b)后輪驅(qū)動(dòng);(c)制動(dòng)(減速) (6.10) 限制的牽引和制動(dòng)力被輪胎和路面的附著系數(shù)所控制。這些在路面上的牽引和制動(dòng)力通過(guò)懸架系統(tǒng)施加到附加彎矩到車(chē)輛結(jié)構(gòu)上。同樣地,慣性力通過(guò)車(chē)架的重心由施加一個(gè)附加彎矩。紐科姆和斯布爾(1966)提出制動(dòng)比例和軸載荷傳遞的更多信息細(xì)節(jié)。 6.1.6對(duì)稱(chēng)加載 這種加載條件如圖6.7(a)所示,當(dāng)發(fā)生一個(gè)輪胎撞擊一個(gè)凸起的對(duì)象或者掉進(jìn)一個(gè)凹坑里,它們都有一個(gè)凸起的邊緣。由此產(chǎn)生的載荷垂直和縱向的應(yīng)用在車(chē)輛的一角。這種情況導(dǎo)致了在汽車(chē)結(jié)構(gòu)上非常復(fù)雜的加載。施加在輪子上的力和通過(guò)懸架施加在結(jié)構(gòu)上的力的大小取決于車(chē)輛的速度,懸架剛度,車(chē)輪質(zhì)量,車(chē)體質(zhì)量,等等。作為沖擊力只適用于很短的時(shí)間內(nèi)可以嘉定車(chē)輪繼續(xù)以穩(wěn)定的速度。因此,沖擊力通過(guò)輪胎中心作用。水平分量然后將是 ,垂直分量。的角度大約是。 假設(shè)輪胎不過(guò)分偏離。注意,水平分量會(huì)增加相對(duì)垂直的小半徑的車(chē)輪。 考慮到在自身上的垂直載荷額外導(dǎo)致軸向載荷,慣性力通過(guò)車(chē)輛重心,扭矩在車(chē)輛結(jié)構(gòu)上(見(jiàn)圖6.7(b))。同樣的,考慮到水平載荷在自身上,從圖6.7(c)看出,在垂直平面(X-Z)附加彎矩和一個(gè)在Z軸上施加到結(jié)構(gòu)上的力矩。于是從結(jié)構(gòu)的荷載看,該荷載可有4種載荷狀態(tài)疊加分析。 6.1.7 許用應(yīng)力 在章節(jié)6.1.1到6.1.6討論了導(dǎo)致應(yīng)力發(fā)生在車(chē)輛結(jié)構(gòu)上的載荷條件。非常重要的是,在最壞的負(fù)載條件下,應(yīng)力造成的結(jié)構(gòu)要保持在可接受的范圍內(nèi)。靜態(tài)載荷系數(shù)因素為適當(dāng)?shù)膽?yīng)力需低于區(qū)服應(yīng)力。例如,如果一個(gè)正在彎曲公路上行走的轎車(chē),被認(rèn)為是最大許用應(yīng)力是有限范圍如下: 這意味著即使在最糟糕的動(dòng)態(tài)負(fù)載條件下的應(yīng)力也不應(yīng)超過(guò)67%的屈服應(yīng)力。另外,對(duì)于最壞的負(fù)載條件,安全系數(shù)應(yīng)為1.5。一個(gè)類(lèi)似的準(zhǔn)則應(yīng)用于其他負(fù)載條件下。這個(gè)過(guò)程通常是滿(mǎn)意的抗疲勞設(shè)計(jì)。但是,對(duì)疲勞的檢查是非常必要的。特別是在應(yīng)力集中發(fā)生的懸架安裝點(diǎn)。 6.1.8抗彎剛度 前面的章節(jié)已經(jīng)考慮載荷和應(yīng)力,現(xiàn)在需要確定結(jié)構(gòu)是否有足夠強(qiáng)度。評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的剛度是同樣重要的一個(gè)設(shè)計(jì)要求。事實(shí)上,很多的設(shè)計(jì)師考慮的是剛度比強(qiáng)度更為重要。很有可能設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足足夠的強(qiáng)度但沒(méi)有令人滿(mǎn)意的足夠的剛度??山邮艿淖銐虻膭偠仍O(shè)計(jì)比足夠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)更重要。 對(duì)于客車(chē),彎曲剛度是由對(duì)側(cè)框門(mén)孔徑的可偏轉(zhuǎn)限度確定。如果發(fā)生過(guò)度變形,然后門(mén)關(guān)閉不滿(mǎn)意,即即門(mén)閂鎖的對(duì)準(zhǔn)使門(mén)不能輕松的開(kāi)啟或者關(guān)閉。地板的局部剛度對(duì)于乘客的認(rèn)可度是很重要的。如果地板在乘客的腳下發(fā)生偏轉(zhuǎn)會(huì)使乘客產(chǎn)生不安全感。地板通常使用加筋性砧壓成板增加局部面積從而減少變形板。這樣反而也能減少地板振動(dòng)。一個(gè)扁平的薄金屬板將像一個(gè)鼓皮一樣振動(dòng),頻率取決于面板的大小,厚度,等邊界約束條件。一些豪華的現(xiàn)代汽車(chē)使用由兩個(gè)薄板夾蜂窩材料的夾層從而制造一個(gè)非常安靜的車(chē)輛環(huán)境。需要在結(jié)構(gòu)內(nèi)部許多地方增加局部剛度,例如在門(mén)口,罩/蓋,開(kāi)機(jī)/行李箱蓋鉸鏈安 裝點(diǎn),懸掛連接點(diǎn),座椅安裝點(diǎn)和其他主要部件的安裝點(diǎn)。這是通過(guò)增加加強(qiáng)板和支架本體部分在鉸鏈點(diǎn),門(mén)鎖點(diǎn),懸掛樞軸點(diǎn),等。 可接受的變形(或剛度)可被結(jié)構(gòu)中某些組件決定。門(mén)的鎖存器可接受的偏差將由鎖存器的設(shè)計(jì)特征決定。其他成分如地板的剛度由汽車(chē)制造商或者汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)決定。 6.1.9扭轉(zhuǎn)剛度 具體標(biāo)準(zhǔn)可以評(píng)估可接受的扭轉(zhuǎn)剛度,而對(duì)于其他標(biāo)準(zhǔn)是基于經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展的,在上一節(jié)中有描述。一個(gè)典型的中性轎車(chē)(汽車(chē))完全組裝可以達(dá)到8000到10000 N-m/degree的扭轉(zhuǎn)剛度(韋伯,1984)。即測(cè)量車(chē)輛的輪距。經(jīng)驗(yàn)表明,這就是合格的道路客車(chē)。如果剛度低,司機(jī)的會(huì)感受到車(chē)輛前方與前翼結(jié)構(gòu)要區(qū)域上下移動(dòng)的搖晃。 實(shí)際問(wèn)題當(dāng)車(chē)輛停在不平的地面上車(chē)門(mén)未能正常關(guān)閉時(shí),比如一個(gè)車(chē)輪在路邊。類(lèi)似的問(wèn)題會(huì)發(fā)生在位于車(chē)輛角落的頂升點(diǎn)(允許更換車(chē)輪)。扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度也受背光玻璃和擋風(fēng)玻璃影響。韋伯(1984)的研究表明玻璃降低了約40%的扭轉(zhuǎn)剛度。因此,玻璃承受載荷和應(yīng)力,因此如果過(guò)量會(huì)導(dǎo)致玻璃破裂。這些汽車(chē),車(chē)輛的處理是非常重要的,如果扭轉(zhuǎn)剛度較低,這對(duì)操控性能會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此,應(yīng)注意確保足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。 6.2底盤(pán)類(lèi)型介紹 目前,加載在車(chē)輛結(jié)構(gòu)或底盤(pán)上的情況已經(jīng)被考慮到。應(yīng)當(dāng)使用和研究各種類(lèi)型的結(jié)構(gòu),并對(duì)其所施加的負(fù)荷的適用性進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型將被審查其在承受不同負(fù)載的有效性和如何開(kāi)發(fā)客車(chē)結(jié)構(gòu)。 6.2.1梯形框架 早期的汽車(chē)在包含乘客座位的車(chē)體上建立梯形框架結(jié)構(gòu)。最早的設(shè)計(jì)沒(méi)有車(chē)頂,所以車(chē)身無(wú)法經(jīng)受風(fēng)吹日曬,而后臺(tái)的設(shè)計(jì)提供了這種保護(hù)性車(chē)頂,門(mén),等。即便如此,車(chē)身隊(duì)車(chē)輛結(jié)構(gòu)也沒(méi)有多大貢獻(xiàn)。與底盤(pán)相比,這通常是由剛度很低的木頭制成的。因此,剛度大(彎曲)的梯形框架幾乎承受了所有的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。 梯形框架最大的有點(diǎn)是對(duì)多種車(chē)身形狀與類(lèi)型的適應(yīng)性。它仍然廣泛的使用在輕型商務(wù)車(chē)上。要平坦平臺(tái)的車(chē)體,箱貨車(chē)和油罐車(chē)可拆卸的容器都可以很輕易的連接到梯形框架。之所以叫梯形框架是因?yàn)樗蓄?lèi)似一梯,兩側(cè)導(dǎo)軌和若干橫梁。 多數(shù)以槽型截面?zhèn)溶壓烷_(kāi)火或閉合的截面梁設(shè)計(jì)(圖6.8)。當(dāng)區(qū)域/橫截面積的二次矩課優(yōu)化時(shí)深梁的導(dǎo)軌面就得到良好的彎曲強(qiáng)度和剛度。法蘭有利于區(qū)域上大的第二矩和整個(gè)法蘭面上可承受高應(yīng)力的能力。所以,這是材料的有效利用(圖6.9)。開(kāi)放的通道部分提供了易于安裝托架和部件的接入部分。連接到高強(qiáng)度法蘭孔上的套圈(圖6.10)。通道毒粉的另一個(gè)特點(diǎn)是剪切中心偏離套圈(洛克,1975)。確保支架連接到它們可以防止側(cè)架的局部扭轉(zhuǎn)如圖6.10所示。不幸的是,扭轉(zhuǎn)恒定很小,因此扭轉(zhuǎn)剛度較低。 簡(jiǎn)單的外圍框架,最簡(jiǎn)單的梯形框架如圖6.11。橫梁上的扭轉(zhuǎn)是彎曲的側(cè)架和橫梁在側(cè)框架上的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。所有的組件都扭轉(zhuǎn)加載,由于其較低的扭轉(zhuǎn)常亮姑具有較低的扭轉(zhuǎn)剛度。如果開(kāi)放部分由封閉的箱型截面替換,則扭轉(zhuǎn)剛度會(huì)大大提高。這個(gè)在汽車(chē)上有體現(xiàn),例如路虎。然而,當(dāng)最大彎曲發(fā)生在所有組件的接頭處(圖6.11),則接頭的強(qiáng)度是非常重要的,支架的連接也變得更加復(fù)雜(圖6.12)。 6.2.2十字框架 設(shè)計(jì)一個(gè)受扭轉(zhuǎn)載荷的框架,該框架沒(méi)有構(gòu)件受扭力矩是可能的。十字框架如圖6.13所示,由兩個(gè)直梁和只受彎曲載荷的梁構(gòu)成。 圖6.9通道截面特性 面積的二次矩: 扭轉(zhuǎn)常熟: 剪切中心偏移: 框架的扭轉(zhuǎn)= 扭轉(zhuǎn)常數(shù) 這種類(lèi)型的框架已經(jīng)在接頭中心有了良好的抗扭剛度來(lái)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。應(yīng)該指出的是,最大彎矩發(fā)生在接頭處,因此接頭的設(shè)計(jì)成為了關(guān)鍵。結(jié)合十字框架與梯形框架的特性有助于獲得良好的彎曲和扭轉(zhuǎn)性能。橫梁的前端與后端不僅協(xié)助承載扭矩而且協(xié)助承受懸架安裝點(diǎn)的側(cè)向載荷,如圖6.14。 6.2.3 扭力管主干框架 圖6.12中說(shuō)明,一個(gè)封閉的箱型截面的抗扭剛度比開(kāi)放結(jié)構(gòu)有了很大的改進(jìn)。蓮花型底盤(pán)開(kāi)發(fā)的屬性在圖6.15中示出。其中主要的骨架是封閉截面通過(guò)變速箱和傳動(dòng)裝置之間運(yùn)行的傳動(dòng)軸。八字梁的前部和后部延伸到懸架安裝點(diǎn),而其他的橫向構(gòu)件配合在懸架安裝點(diǎn)一起抵抗側(cè)向載荷。這種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)中,骨架受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。從懸架上傳來(lái)的橫向載荷使八字梁彎曲,使橫向構(gòu)件受壓縮或拉伸。 6.2.4空間框架 前三節(jié)所描述的框架基本都是二維的或者至少它們的深度比起長(zhǎng)度和寬度要小很多。增加深度可以大大的提高框架的抗彎強(qiáng)度和剛度(如桁架式橋梁)。三維空間框架已被用于專(zhuān)用汽車(chē)?yán)珞w育賽車(chē);例如圖6.16所示。這種車(chē)輛設(shè)計(jì)的類(lèi)型可用于G.R.P車(chē)體小批量生產(chǎn)。 這種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)是確保所有的平面都是完全的三角形以使梁?jiǎn)卧抢旎蛘呃?。由于焊接接頭的原因,部分彎曲和扭轉(zhuǎn)約束將發(fā)生在接頭處。但依靠這些約束可使結(jié)構(gòu)不過(guò)于僵硬??紤]圖6.17(a)和(b)的情況。圖(a)中“開(kāi)放式”矩形框架的剛度取決于構(gòu)件的彎曲,而(b)中剛度由斜構(gòu)件直接受拉伸或壓縮提供。實(shí)際的開(kāi)放結(jié)構(gòu)的孔對(duì)于擋風(fēng)玻璃,背光燈,艙門(mén)通道等是必要的,但會(huì)導(dǎo)致這種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)剪切剛度較低。 6.2.5 整體式結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代大量生產(chǎn)的轎車(chē)幾乎完全是用鋼板沖壓點(diǎn)焊在一起形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的。這是一個(gè)一個(gè)結(jié)構(gòu)的部件提供的構(gòu)造性與功能。一個(gè)結(jié)構(gòu)的深度如空間框架,可以提高剛度,在整體結(jié)構(gòu),其深度和頂板整個(gè)邊框都有要利于汽車(chē)的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度。一個(gè)典型的轎車(chē)整體結(jié)構(gòu)如圖6.18所示。 這樣的結(jié)構(gòu)式非常復(fù)雜的幾何形狀,詳細(xì)的應(yīng)力分布只能通過(guò)使用有限元方法確定(見(jiàn)6.4節(jié))。該結(jié)構(gòu)可被描述為一個(gè)“冗余結(jié)構(gòu)”即某些部分可以刪除,結(jié)構(gòu)仍將保持效率較低或更大靈活性的載荷。結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布不僅是載荷的一個(gè)函數(shù),也是多個(gè)組件的相對(duì)剛度。這個(gè)分析的細(xì)節(jié)超出了本章的范圍(洛克,1975)整體結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)。它使彎曲和扭轉(zhuǎn)更具剛性,它使使比使用底盤(pán)和車(chē)身時(shí)更低的重量,它可以降低生產(chǎn)成本,并為乘客提供安靜的環(huán)境。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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