一種組合式車架的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種組合式車架，包括與牽引裝置連接的前車架，與前車架后端連接的轉(zhuǎn)接梁；與轉(zhuǎn)接梁連接的三維空間桁架式車架；前車架包括兩根邊梁和位于兩根邊梁中的縱梁，在縱梁和邊梁之間通過若干橫梁和斜向連接桿連接，任意兩根相鄰的斜向連接桿以橫梁的一端為頂點對稱安裝；三維空間桁架式車架由位于兩邊的側(cè)邊平面桁架，連接兩個側(cè)邊平面桁架一端的尾部連接梁，位于兩個側(cè)邊平面桁架中的若干中間平面桁架，以及將若干中間平面桁架相互連接，并與側(cè)邊平面桁架和尾部連接梁連接的橫向連接梁、斜向連接梁組成的三維立體結(jié)構(gòu)。本實用新型符合國家標準，設(shè)計合理，強度高，剛度大，自重輕，承載力強，油耗小，成本低、故障率低，使用壽命長。
【專利說明】
一種組合式車架
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種組合式車架，屬于汽車制造技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在貨運類車輛(含改裝車、半掛車及全掛車)的車架設(shè)計中，通常采用“梯形車架” (如圖1);即由左右分開的兩根縱梁和若干根橫梁組成;梯形車架的特點是:在縱向上設(shè)計截面較高大的“工”字形或槽型截面的兩根縱梁和兩根邊梁以承擔垂直載荷(抗彎)，在橫向上(縱梁、邊梁之間)設(shè)計截面較小的橫梁，以連接縱梁和橫梁，并承擔橫向載荷(抗扭)；縱梁、邊梁、橫梁組成橫截面為梯形或矩形的車架。但由于“工”字形或槽型截面的抗扭能力及橫向穩(wěn)定型均較差，無法分擔扭矩;而橫梁由于其截面較小，且與縱梁、橫梁，邊梁與橫梁的連接面積非常有限，也無法高效傳遞載荷，致使橫梁也無法分擔垂直載荷。其設(shè)計結(jié)果必然是，縱梁抗彎，橫梁抗扭，各干各的活兒，彼此互不分擔；未能充分發(fā)揮所有元件的自有能力，造成車架自重大、載荷能力低、質(zhì)量利用系數(shù)低、橫向穩(wěn)定型差，抵抗振動性能差的結(jié)果。
[0003]對于減輕自重，提高質(zhì)量利用系數(shù)問題，目前在經(jīng)典的理論力學和材料力學指導(dǎo)下，無法從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)突破，只能是從材料上入手----利用低密度、高強度、高成本的輕質(zhì)材料鋁合金和碳纖維等替代傳統(tǒng)材料，此方法減重效果雖然明顯，但也存在一定的缺陷:這些輕質(zhì)材料在與傳統(tǒng)材料連接而構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)時，由于無法采用低成本的焊接形式，而不得不采用成本較高的絕緣鉚接、絕緣螺接或粘接等工藝方式，且這些連接方式也很難快速有效的傳遞載荷。這不僅使得車架的原材料成本及制造成本大幅上升，同時還會在異種材料的連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中而造成早期損壞的隱患?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種符合國家相關(guān)標準和法規(guī)要求，設(shè)計合理，強度高，剛度大，自重輕，耗材少，承載能力大，油耗小，同時降低成本、故障率低，使用壽命長的組合式車架。
[0005]為達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種組合式車架，包括與牽引裝置連接的前車架，與前車架后端連接的轉(zhuǎn)接梁;與轉(zhuǎn)接梁連接的三維空間桁架式車架;所述前車架包括兩根邊梁和位于兩根邊梁中的縱梁，在縱梁和邊梁之間通過若干橫梁和斜向連接桿連接，任意兩根相鄰的斜向連接桿以橫梁的一端為頂點對稱安裝;所述三維空間桁架式車架由位于兩邊的側(cè)邊平面桁架，連接兩個側(cè)邊平面桁架一端的尾部連接梁，位于兩個側(cè)邊平面桁架中的若干中間平面桁架，以及將若干中間平面桁架相互連接，并與側(cè)邊平面桁架和尾部連接梁連接的橫向連接梁、斜向連接梁組成的三維立體結(jié)構(gòu)。
[0006]進一步的，所述中間平面桁架由中間平面桁架上弦桿和中間平面桁架前下弦桿、 中間平面桁架后下弦桿以及連接中間平面桁架上弦桿和中間平面桁架前下弦桿的中間平面桁架前腹桿、連接中間平面桁架上弦桿和中間平面桁架后下弦桿的中間平面桁架后腹桿組成;任意兩根相鄰的中間平面桁架前腹桿或中間平面桁架后腹桿呈V字形。
[0007]進一步的，所述側(cè)邊平面桁架由側(cè)邊平面桁架上弦桿、側(cè)邊平面桁架下弦桿和連接兩者的側(cè)邊平面桁架腹桿組成，任意兩根相鄰的側(cè)邊平面桁架腹桿呈V字形。
[0008]進一步的，所述轉(zhuǎn)接梁為直梁、折線梁或曲梁的一種或幾種組合;轉(zhuǎn)接梁的截面為圓形、矩形、方形、三角形、“Z”型、工字型或槽型中的一種。
[0009]進一步的，所述三維空間桁架式車架由桿件或板件組成；桿件截面為圓管形、矩形、方形、工字形或槽型中的一種;所述轉(zhuǎn)接梁與三維空間桁架式車架之間通過焊接、鉚接、 螺接的一種或幾種進行連接。
[0010]進一步的，所述組合式車架形狀為長方形、方形、梯形中的一種；其橫斷面的形狀為長方形、方形、梯形中的一種。
[0011]進一步的，所述斜向連接桿的橫斷面為圓形、矩形、方形、三角形、“z”型、工字型或槽型中的一種。
[0012]本實用新型的有益技術(shù)效果是:1、減輕了自重，提高了質(zhì)量利用系數(shù)，由于在縱梁與橫梁、縱梁與邊梁的交匯節(jié)點處增設(shè)斜向連接桿，在結(jié)構(gòu)上強制縱梁、橫梁、邊梁三者間彼此更多地分擔外載荷，而三維空間桁架式車架剛度大、質(zhì)量小，構(gòu)成三維空間桁架式車架的所有元件均參與承載，充分挖掘各個元件的能力，發(fā)揮各個元件自身的能力，實現(xiàn)整體承載，在同等條件下，提高了材料利用率，降低了各個元件的自重，極大地提升了車架的質(zhì)量利用系數(shù)，從而避免了梯形車架的剛度低、自重大、質(zhì)量利用系數(shù)低的弊病;2、提高了車架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，由于在結(jié)構(gòu)上增加了強制承載元件彼此互相分擔外載荷，極大地提升了承載元件(縱梁、橫梁、邊梁)的承載能力及抵抗變形的能力；車架的穩(wěn)定性大大提升，三維空間桁架式車架受力時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高;通過轉(zhuǎn)接梁將前部的梯形車架與后部三維空間桁架式車架有機的連接在一起，使得前后兩種結(jié)構(gòu)的車架連成完整而牢固的承載整體，實現(xiàn)了整體承載。3、提高了車架的行駛穩(wěn)定性，由于實現(xiàn)了前車架與三維空間桁架式車架的整體承載，外載荷均由所有元件來分擔，使整個車架在應(yīng)對各種工況時變形幅度大為減小，從而提升了行駛穩(wěn)定性。4、由于減輕了自重，減少了原材料消耗，車輛在使用中也降低了燃油消耗；同時，車輛行駛穩(wěn)定性增加也降低了輪胎磨損，延長了輪胎使用壽命。5、整體承載提高了車架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整車的行駛穩(wěn)定性，使得車輛所承運的貨物得到更好的保護?！靖綀D說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的闡述。[0〇14]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖:
[0015]圖2為本實用新型的前車架結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇16]圖3為本實用新型的三維空間桁架式車架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本實用新型的三維空間桁架式車架的中間平面桁架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5為本實用新型的三維空間桁架式車架的側(cè)邊平面桁架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1、前車架，11、斜向連接桿，12、縱梁，13、橫梁，14、邊梁，2、轉(zhuǎn)接梁，3、三維空間桁架式車架，31、中間平面桁架，32、側(cè)邊平面桁架，33、橫向連接梁，34、斜向連接梁，35、 尾部連接梁，311、中間平面桁架上弦桿，312、中間平面桁架前腹桿，313、中間平面桁架前下弦桿，314、中間平面桁架后下弦桿，315、中間平面桁架后腹桿，321、側(cè)邊平面桁架上弦桿，322、側(cè)邊平面桁架下弦桿，323、側(cè)邊平面桁架腹桿?！揪唧w實施方式】
[0020]如圖1、2、3所示的一種組合式車架，包括與牽引裝置連接的前車架1，與前車架后端連接的轉(zhuǎn)接梁2;與轉(zhuǎn)接梁連接的三維空間桁架式車架3;所述前車架1包括兩根邊梁14和位于兩根邊梁中的縱梁12,在縱梁12和邊梁14之間通過若干橫梁13和斜向連接桿11連接， 任意兩根相鄰的斜向連接桿11以橫梁13的一端為頂點對稱安裝;所述三維空間桁架式車架 3由位于兩邊的側(cè)邊平面桁架32,連接兩個側(cè)邊平面桁架32—端的尾部連接梁35,位于兩個側(cè)邊平面桁架32中的若干中間平面桁架31，以及將若干中間平面桁架31相互連接，并與側(cè)邊平面桁架32和尾部連接梁35連接的橫向連接梁33、斜向連接梁34組成的三維立體結(jié)構(gòu)。
[0021]如圖4所示，所述中間平面桁架31由中間平面桁架上弦桿311和中間平面桁架前下弦桿313、中間平面桁架后下弦桿314以及連接中間平面桁架上弦桿311和中間平面桁架前下弦桿313的中間平面桁架前腹桿312、連接中間平面桁架上弦桿311和中間平面桁架后下弦桿314的中間平面桁架后腹桿315組成;任意兩根相鄰的中間平面桁架前腹桿312或中間平面桁架后腹桿315呈V字形。
[0022]如圖5所示，所述側(cè)邊平面桁架32由側(cè)邊平面桁架上弦桿321、側(cè)邊平面桁架下弦桿322和連接兩者的側(cè)邊平面桁架腹桿323組成，任意兩根相鄰的側(cè)邊平面桁架腹桿323呈V 字形。
[0023]所述轉(zhuǎn)接梁2為直梁、折線梁或曲梁的一種或幾種組合;轉(zhuǎn)接梁2的截面為圓形、矩形、方形、三角形、“Z”型、工字型或槽型中的一種。[〇〇24]所述三維空間桁架式車架3由桿件或板件組成;桿件截面為圓管形、矩形、方形、工字形或槽型中的一種;所述轉(zhuǎn)接梁2與三維空間桁架式車架3之間通過焊接、鉚接、螺接的一種或幾種進行連接。
[0025]所述組合式車架形狀為長方形、方形、梯形中的一種;其橫斷面的形狀為長方形、 方形、梯形中的一種。[〇〇26]所述斜向連接桿11的橫斷面為圓形、矩形、方形、三角形、“Z”型、工字型或槽型中的一種。[〇〇27]制作步驟是:首先，在工裝上將縱梁12、橫梁13、邊梁14通過牽引銷連接好，并在縱梁12與橫梁13、橫梁13與邊梁14的交匯節(jié)點處加裝斜向連接桿11;而后，將在工裝上加工完成的兩榀三維空間桁架的中間平面桁架31和同樣在工裝上加工完成的左右各一榀三維空間桁架的側(cè)邊平面桁架32用桿件彼此連接構(gòu)成三維空間桁架式車架3;最后，將前車架1通過兩個轉(zhuǎn)接梁2按設(shè)定間距將三維空間桁架式車架3連接起來，就構(gòu)成了本實用新型的組合式車架。[〇〇28] 在車架承載過程中，車架在垂直載荷作用下，由理論力學和材料力學可知:
[0029]對于前車架1而言:沿縱向布置的車架就相當于簡支于牽引銷和轉(zhuǎn)接梁2之間的梯形框架簡支梁；前車架1承擔著其上的貨物外載荷及牽引銷的支反力和轉(zhuǎn)接梁2處的支反力；按照經(jīng)典的理論力學和材料力學力學理論可知:梯形車架1會按照縱梁12抗彎(產(chǎn)生彎曲正應(yīng)力)、橫梁13抗扭(產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力)的方式來承擔所有外載荷及支反力。由于在各個縱梁12與橫梁13、邊梁14與橫梁13的連接交匯節(jié)點處加裝了斜向連接桿11，使得在前車架1承載過程中，由斜向連接桿11強制地將縱梁12所承受的部分彎矩和橫梁13所承受的部分扭矩分別傳遞到橫梁13和縱梁12上;使得外載荷在梯形車架間的所有元件間有效的傳遞和分擔，實現(xiàn)了元件的全承載。
[0030]另外，前車架1在自身承載的同時，它們會將外載荷(彎曲和扭轉(zhuǎn))等比地傳遞到牽引銷和轉(zhuǎn)接梁2這兩個支點上;牽引銷將分到的載荷傳遞到牽引車，由牽引車承擔;而轉(zhuǎn)接梁2將分到的載荷等效傳遞到后部的三維空間桁架式車架3上，由三維空間桁架式車架承擔;實現(xiàn)了載荷的有效承載和流暢分散。[〇〇31]對于后部的三維空間桁架式車架3而言:整個三維空間桁架作為一個剛性的整體簡支于轉(zhuǎn)接梁2與懸掛之間；首先，三維空間桁架承擔著其上所承載的外載荷;其次，三維空間桁架同時還承擔著來自轉(zhuǎn)接梁2傳遞的外載荷(彎曲和扭轉(zhuǎn))和來自懸掛的垂直向上的支反力和左右不平衡所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩；由結(jié)構(gòu)力學可知:三維空間桁架在承受上述外載荷時，三維空間桁架將所有外載荷(彎曲、扭轉(zhuǎn))均轉(zhuǎn)化為構(gòu)成三維空間桁架的桿件內(nèi)部的軸向力的形式來分擔到每一根桿件上;最終三維空間桁架以全部構(gòu)成桿件來共同承擔全部的外載荷;實現(xiàn)了整體構(gòu)件的全承載。[〇〇32]對于整個半掛車的車架(前車架1+轉(zhuǎn)接梁2+三維空間桁架3)而言，由于對前車架實現(xiàn)了全部元件整體承載的有效改良，并且由于轉(zhuǎn)接梁2的有機連接作用，將前車架1和三維空間桁架3組合成一個承載共同體，在承載方面實現(xiàn)了整體承載的模式。
[0033]故此，在車架的抗彎、抗扭兩個主要問題上，本實用新型均實現(xiàn)了使整個車架的所有部件共同承擔彎矩和扭矩一也就是整體承載。避免了現(xiàn)有技術(shù)中縱梁12和邊梁14單獨承受彎矩而無法分擔扭矩，同時橫梁13也只能承擔扭矩而無法分擔彎矩的弊端;這樣就充分發(fā)揮了所有原件的承載能力;結(jié)果必然是載荷能力不變的前提下，降低了車架自重，同時提高了車價的穩(wěn)定性和使用壽命。
[0034]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其特點在于:
[0035]1、減輕了自重，提高了質(zhì)量利用系數(shù)，由于在縱梁與橫梁、縱梁與邊梁的交匯節(jié)點處增設(shè)斜向連接桿，在結(jié)構(gòu)上強制縱梁、橫梁、邊梁三者間彼此更多地分擔外載荷，而三維空間桁架式車架剛度大、質(zhì)量小，構(gòu)成三維空間桁架式車架的所有元件均參與承載，充分挖掘各個元件的能力，發(fā)揮各個元件自身的能力，實現(xiàn)整體承載，在同等條件下，提高了材料利用率，降低了各個元件的自重，極大地提升了車架的質(zhì)量利用系數(shù)，從而避免了梯形車架的剛度低、自重大、質(zhì)量利用系數(shù)低的弊??；
[0036]2、提高了車架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，由于在結(jié)構(gòu)上增加了強制承載元件彼此互相分擔外載荷，極大地提升了承載元件(縱梁、橫梁、邊梁)的承載能力及抵抗變形的能力；車架的穩(wěn)定性大大提升，三維空間桁架式車架受力時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高;通過轉(zhuǎn)接梁將前部的梯形車架與后部三維空間桁架式車架有機的連接在一起，使得前后兩種結(jié)構(gòu)的車架連成完整而牢固的承載整體，實現(xiàn)了整體承載；
[0037]3、提高了車架的行駛穩(wěn)定性，由于實現(xiàn)了前車架與三維空間桁架式車架的整體承載，外載荷均由所有元件來分擔，使整個車架在應(yīng)對各種工況時變形幅度大為減小，從而提升了行駛穩(wěn)定性；
[0038]4、由于減輕了自重，減少了原材料消耗，車輛在使用中也降低了燃油消耗；同時， 車輛行駛穩(wěn)定性增加也降低了輪胎磨損，延長了輪胎使用壽命；
[0039]5、整體承載提高了車架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整車的行駛穩(wěn)定性，使得車輛所承運的貨物得到更好的保護。
[0040]以上實施例是對本【實用新型內(nèi)容】的解釋，不作為對本【實用新型內(nèi)容】的限定，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本申請所公開基礎(chǔ)上無創(chuàng)造性的變動，均在本申請的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種組合式車架，其特征在于:包括與牽引裝置連接的前車架(1)，與前車架后端連 接的轉(zhuǎn)接梁(2)，與轉(zhuǎn)接梁連接的三維空間桁架式車架(3);所述前車架(1)包括兩根邊梁 (14)和位于兩根邊梁中的縱梁(12)，在縱梁(12)和邊梁(14)之間通過若干橫梁(13)和斜向 連接桿(11)連接，任意兩根相鄰的斜向連接桿(11)以橫梁(13)的一端為頂點對稱安裝;所 述三維空間桁架式車架(3)由位于兩邊的側(cè)邊平面桁架(32)，連接兩個側(cè)邊平面桁架(32) 一端的尾部連接梁(35)，位于兩個側(cè)邊平面桁架(32)中的若干中間平面桁架(31)，以及將 若干中間平面桁架(31)相互連接，并與側(cè)邊平面桁架(32)和尾部連接梁(35)連接的橫向連 接梁(33 )、斜向連接梁(34)組成的三維立體結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式車架，其特征在于:所述中間平面桁架(31)由中間平面 桁架上弦桿(311)和中間平面桁架前下弦桿(313)、中間平面桁架后下弦桿(314)以及連接 中間平面桁架上弦桿(311)和中間平面桁架前下弦桿(313)的中間平面桁架前腹桿(312)、 連接中間平面桁架上弦桿(311)和中間平面桁架后下弦桿(314)的中間平面桁架后腹桿 (315)組成;任意兩根相鄰的中間平面桁架前腹桿(312)或中間平面桁架后腹桿(315)呈V字 形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式車架，其特征在于:所述側(cè)邊平面桁架(32)由側(cè)邊平面 桁架上弦桿(321)、側(cè)邊平面桁架下弦桿(322)和連接兩者的側(cè)邊平面桁架腹桿(323)組成， 任意兩根相鄰的側(cè)邊平面桁架腹桿(323)呈V字形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式車架，其特征在于:所述轉(zhuǎn)接梁(2)為直梁、折線梁或曲 梁的一種或幾種組合;轉(zhuǎn)接梁(2)的截面為圓形、矩形、方形、三角形、“Z”型、工字型或槽型 中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式車架，其特征在于:所述三維空間桁架式車架(3)由桿 件或板件組成;桿件截面為圓管形、矩形、方形、工字形或槽型中的一種;所述轉(zhuǎn)接梁(2)與 三維空間桁架式車架(3)之間通過焊接、鉚接、螺接的一種或幾種進行連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式車架，其特征在于:所述組合式車架形狀為長方形、方 形、梯形中的一種;其橫斷面的形狀為長方形、方形、梯形中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式車架，其特征在于:所述斜向連接桿(11)的橫斷面為圓 形、矩形、方形、三角形、“Z”型、工字型或槽型中的一種。
【文檔編號】B62D21/08GK205601923SQ201620010191
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年1月7日
【發(fā)明人】呂馗, 肖俊梅, 謝飛, 馮建
【申請人】安徽省容大掛車制造有限公司