車架作用及布置要求

現(xiàn)代汽車絕大多數(shù)都具有作為整車骨架的車架。汽車絕大多數(shù)部件及總成都是通過車架來固定的，如發(fā)動機(jī)、傳動系、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室、貨箱和相關(guān)操作機(jī)構(gòu)。車架起到支撐連接汽車各零部件的作用，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)雜的行駛過程中，固定在車架上的各總成和部件之間不應(yīng)該發(fā)生干涉。汽車在崎嶇道路上行駛時，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(dāng)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(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠取榱颂岣咂囌嚨妮p量化水平，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，以使汽車重心降低，以利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性。這一點(diǎn)對于客車和轎車來說尤為重要。[1]

2早期設(shè)計(jì)

早期汽車所使用的車架，大多都是由籠狀的鋼骨梁柱所構(gòu)成的，也就是在兩支平行的主梁上，以類似階梯的方式加上許多左右相連的副梁制造而成。車體建構(gòu)在車架之上，至于車門、沙板、引擎蓋、行李廂蓋等鈑件，則是另外再包覆于車體之外，因此車體與車架其實(shí)是屬于兩個獨(dú)立的構(gòu)造。這種設(shè)計(jì)的最大好處，在于輕量化與剛性得以同時兼顧，因此受到了不少跑車制造商的青睞，早期的法拉利與蘭博基尼都是采用的這種設(shè)計(jì)。

由于鋼骨設(shè)計(jì)的車架必須通過許多接點(diǎn)來連結(jié)主梁和副梁，加之籠狀構(gòu)造也無法騰出較大的空間，因此除了制造上比較復(fù)雜、不利于大量生產(chǎn)之外，也不適合用在強(qiáng)調(diào)空間感的四門房車上。因此單體結(jié)構(gòu)的車架在車壇上漸漸成為主流，籠狀的鋼骨車架也逐漸改由這種將車體與車架合二為一的單體車架所取代（如：貨柜車），單體車架一般以“底盤”稱之，也就是衍生自英文的“Platform”。[2]

3車架分類

車架目前根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，分為梯形車架、脊梁式車架、周邊式車架及桁架式車架。

梯形車架

由兩根縱梁和若干橫梁組成。縱梁斷面形狀為槽形、Z字形或箱形等。縱梁在水平面內(nèi)或縱向平面內(nèi)可以做成彎曲的、等斷面或變斷面的。

梯形車架因抗彎強(qiáng)度大，零件安裝緊固、方便，在商用貨車及部分客車上得到廣泛應(yīng)用。在乘用車上極少應(yīng)用。

脊梁式車架

脊梁式車架只有一根位于中央且貫穿汽車前后的縱梁。縱梁斷面形狀可以是圓管形或箱形。

脊梁式車架的車架質(zhì)量小、強(qiáng)度、剛度較大，與獨(dú)立懸架配合使用能提高汽車的通過能力。車架的制造精度要求高、保養(yǎng)維修困難是它的缺點(diǎn)。

周邊式車架

車架中部加寬，不設(shè)橫梁，其主要件常用封閉形斷面。

周邊式車架因地板高度低、乘客艙容積大、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、易于制造等原因，在排量大的乘用車上得到應(yīng)用。

桁架式車架

桁架式車架由鋼管組合焊接而成。具有剛度大、質(zhì)量小的特點(diǎn)，但制造困難，主要用于賽車。

此外，還有一些其他類型的車架。目前，在某些高級轎車上采用了一種ISR型車架。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)動車輪之間用萬向節(jié)連接。后獨(dú)立懸架連接在后車架上。這樣，不僅由于獨(dú)立懸架可使汽車獲得良好的駕駛平順性，而且活動鉸鏈處的橡膠襯套也使整車獲得一定的緩沖，從而進(jìn)一步提高了汽車的駕駛平順性。

有的轎車為了減輕整車質(zhì)量，盡量做到輕量化而采用了半車架。半車架就是在車身前部有一部分車架，發(fā)動機(jī)和前懸架安裝在車架上，這樣可使車身局部得到加強(qiáng)。

部分轎車和一些大客車車取消了車架，而以車身兼起車架的作用，即將所有部件部件固定在車身上，所有的力也由車身來承受。這種車身稱為承載式車身[1]。

4車架發(fā)展

大梁式和承載式車架是占絕大多數(shù)的主流車架形式，但它們都分別有著顯著的缺點(diǎn)，即笨重和剛度不足。出現(xiàn)了融合這兩者優(yōu)點(diǎn)和車架設(shè)計(jì)方案，三菱PAJEROIO的獨(dú)創(chuàng)車架，在承載式結(jié)構(gòu)的車廂底部增加了獨(dú)立的鋼框架，可以認(rèn)為是簡化的大梁結(jié)構(gòu)，從而在保證剛度的同時，重量和重心又比大梁式結(jié)構(gòu)大為下降。另一個例子是本田S2000，由于對性能要求很高，而敞篷車身的剛度不足，于是在承載式車架的底部加焊了類似大型橫梁的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)了剛度。今后這種“雜交”車架的形式肯定會更層出不窮。

5受力形式

要承受的4種作用力的形式

1）負(fù)載彎曲

從字面上就可以十分容易的理解這個壓力，部分汽車的非懸掛重量（unsprung mass）。因此車架底部的縱梁和橫梁（member），一般都要求較強(qiáng)的剛度。

2）非水平扭動

當(dāng)前后對角車輪遇到道路上的不平而滾動，車架的梁柱便要承受這個縱向扭曲壓力（longltudinal torsion），情況就好像要你將一塊塑料片扭曲成螺旋形一樣。

3）橫向彎曲

4）水平菱形扭動

因?yàn)檐囕v在行駛時，每個車輪因?yàn)槁访婧托旭偳闆r的不同，（路面的鋪設(shè)情況、凹凸起伏、障礙物及進(jìn)出彎角等等）每個車輪會承受不同的阻力和牽引力，這可以使車架在水平方向上產(chǎn)生推拉以至變形，這種情況就好像將一個長方形拉扯成一個菱形一樣。

6翻新辨別

檢查車架識別事故車，我們在選擇舊車時，對于車架號的檢查可以說是最為重要的一項(xiàng)，當(dāng)我們消費(fèi)者沒有準(zhǔn)確的把握經(jīng)驗(yàn)，必須要找一個懂得維修的人來進(jìn)行幫忙，對于我們消費(fèi)者來說，檢查車架可以識別出是否為事故車。

我們先來看表面，由于在經(jīng)過試車以后，大部分的事故車會在車架號上留下一定的痕跡，這必須要我們進(jìn)行詳細(xì)的觀察才可以進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。特別是在轎車一般車架號都可以采用整體車身的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行構(gòu)架，所以車身以及車架的整體設(shè)計(jì)上來說，很多的貨車或是說SUV型的車都會采取單獨(dú)的車身處理，車架式在設(shè)計(jì)上也以單獨(dú)的方式進(jìn)行處理，對于公路型或是城市型的SUV型車也會采取整體的車身設(shè)計(jì)，也就是我們通常所說的轎車底盤設(shè)計(jì)的車型。如果當(dāng)車架受到一定的損傷以后，車輛在行駛的過程中會發(fā)生一些不良的影響，如果在轉(zhuǎn)向的過程中存在不穩(wěn)定的情況時，由于直行車輛的車輪會有一定的聲音，輪胎會存在一定的磨損痕跡，轉(zhuǎn)向是側(cè)面時會產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象或是存在跑偏等問題，這都是與車架的彎曲度有很大的關(guān)系，如果是這樣就說明已經(jīng)出現(xiàn)過相應(yīng)的交通事故，這車就不能購買。我們在進(jìn)行現(xiàn)場勘察的過程中，可以對前后輪進(jìn)行直線檢查，如果左前后輪與右兩側(cè)的前后輪都不是一條線就說明車架整體已經(jīng)變形了。如果車輪后側(cè)與輪罩之間的間隙長短不一，就說明整車的車身有了一定的彎曲現(xiàn)象，以上這種車不能購買。

7影響壽命

斷裂或變形的原因

1)汽車行駛在不平路面上，引起的車架垂直沖擊載荷，超過車架的許用應(yīng)力。另外，在汽車上下坡、轉(zhuǎn)彎或裝載不均時，也會引起車架局部過載而導(dǎo)致車架斷裂。

2）車架設(shè)計(jì)或附屬裝置造成局部轉(zhuǎn)矩而使車架斷裂。如有的車架縱梁前部橫截面較小，同時因發(fā)動機(jī)和變速器的影響，故橫梁分布較少，從而使車架的剛度變差，若在動載作用下，可能導(dǎo)致縱梁前部斷裂，即常見在縱梁下翼斷裂。另外，車架還受垂宜于縱梁的懸臂載荷（如油箱、懸架和備胎等）所產(chǎn)生的局部扭曲，也是造成車架斷裂的原因。

3）汽車行駛時，前輪一側(cè)受到很大阻力，使車架易發(fā)生對角線的平面變形。

4）汽車發(fā)生撞擊事故，嚴(yán)重的撞擊會造成車架變形

車架變形是指車架改變了原來的幾何形狀，并使在車架上安 裝的各總成零件相對位置發(fā)生變化，引程車輛的技術(shù)狀況變壞，導(dǎo)致汽車不能正常行駛。車架變形常因作用于車架的力超過其彈性極限，當(dāng)作用于車架的力消除后，車架不能恢復(fù)原狀，形成了殘余變形。