中原工学院毕业设计说明书
(3-6)
(3-7)
当X=1010
Q=2001.21N M=-1374738.97N·mm 当X=2415 Q=230.49N
M=-5094492.47N·mm
3.4.2 驾驶室后端到后轴段纵梁的弯矩计算
在该区段内，根据弯矩差法，纵梁某一断面的弯矩为：
式中：Mx-纵梁上某一截面的弯矩N*mm；
x-截面到前轮中心的距离，mm； C1-车厢前端到后轮中心的距离，mm。 纵梁某一断面上的剪力为该断面之前所以力之和。
（3-9）
式中：Qx-纵梁某一断面上的剪力，N。
由上可知，纵梁的最大弯矩一定发生在该段纵梁内。其位置可采用求Mx对x的导数并令其为零的办法得到。
（3-8）
) （3-10）
可得：x=1323.89
由上式计算求得纵梁发生最大弯矩的位置，将该值代入弯矩计算公式，则可求得纵梁受到的最大弯矩
。
=518597.21 N·mm
纵梁受到的最大剪力则发生在汽车后轴附近。当x=l时，剪力最大，其最大剪
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力为：可得
=-6612.42N
(3-11)
（1） （2415≤X≤3710）EC段的剪力和弯矩：
(3-12)
(3-13)
当X=2415
Q=230.49N M=-1556060.51N·mm 当X=3710 Q=-4347.13N M=-12599698N·mm
（2） （3710≤X≤4815）CD段的剪力和弯矩：
(3-14) (3-15)
当X=3710
Q=2917.2N M=-3223506N·mm 当x=4815 Q=0 N M=0 N·mm
得剪力图和弯矩图为下图：
18
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图3-2 剪力图
图3-3 弯矩图
以上仅考虑汽车静载工况下，纵梁断面弯矩和剪力的计算。实际上，汽车行驶时还受到各种动载荷的作用。因此，汽车行驶时实际受到的最大弯矩剪力
为：
和最大
(3-16) (3-17)
式中：—动载系数，对于轿车，客车
=1.75，载货汽车
19
=2.5，越野汽车=3.0。
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则有：
=1296493.02 N·mm =16531.05N
3.4.3 车架材料的确定
车架材料应具有足够高的屈服极限和疲劳极限，低的应力集中敏感性，良好的冷冲压性能和焊接性能。低碳和中碳低合金钢能满足这些要求。车架材料与所选定的制造工艺密切相关。拉伸尺寸较大或形状复杂的冲压件需采用冲压性能好的低碳钢或低碳合金钢08、09MnL、09MnREL等钢板制造；拉伸尺寸不大、形状又不复杂的冲压件采用强度稍高的20、25、16Mn、09SiVL、10TiL等钢板制造。强度更高的钢板在冷冲压时易开裂且冲压回弹较大，故不宜采用。
轿车车架纵梁、横梁的钢板厚度约为3.0～4.0mm；货车根据其装载质量的不同，轻、中型货车冲压纵梁的钢板为5.0～7.0mm，重型货车冲压纵梁的钢板厚度约7.0～9.0mm。
这次设计，采用16Mn钢板制造车架，循环疲劳强度σ-1＝220～260MPa。 3.4.4 纵梁截面特性的计算
车架纵梁和横梁截面系数W按材料力学的方法计算。 对于槽形断面（如图3-4），断面系数W为
(3-18)
取h=80mm, b=43mm, t=5mm,
=25300mm3
图3-4 槽形断面
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3.4.5 弯曲应力计算与校核
纵梁断面的最大弯曲应力δ为： δ=
/W (3-19)
/W=249Mpa
则最大应力为：δ=
按照上式求得的弯曲应力应不大于材料的许用应力[δ]。许用应力可以按照以下公式计算：
[δ]=δs/n (3-20) 式中：δs——材料的疲劳极限，对于16Mn材料，δs=350MPa;
n——安全系数，一般取安全系数n=1.15—1.40。 则许用应力为：[δ]=δs/n=350/1.15=304.35MPa 所以δ=249Mpa小于[δ]范围内 上述计算符合应力要求δ≤[δ]， 最终确定纵梁槽形断面的尺寸为： h=80mm
b=43mm
t=5+4mm （根据经验：纵梁还须在弯矩大的区域布置加强板，加强板厚为4mm,加强板布置在EC段和CD段） 3.4.6 临界弯曲应力δc计算和校核
当纵梁受弯变形时，上下翼缘分别受到压缩和拉伸的作用，可能会造成翼缘的破裂。因此应按薄板理论进行校核。对于槽型截面纵梁来说，其临界弯曲应力δc 为：
≤350 (3-21)
式中：E—材料的弹性模量，E=2.06 U——泊松比。对16Mn，u=0.3。 由上式可得
b≤16t 取b=43mm，t=5mm 则有43≤80
因此，车架满足临界弯曲应力的要求。 小结：
21
MPa；