摘要：随着汽车技术的进步，人们对汽车乘坐舒适性的要求也越来越高。汽车车架作为汽车的底盘重要承载件，与车身、悬架系统及发动机悬置相连，在提升汽车乘坐舒适性、底盘刚、强度和操控性的同时，也提高了装配便利性及设计通用性。本文从汽车车架功能、结构类型特点出发，讨论车架主要尺寸的设计原则研究，以及车架三维模型主要依据，为同类型设计提供参考。
关键词：汽车；底盘；副车架；设计
前言：
车架——汽车各部件的安装基体，将汽车的各总成组合在一起成为一辆完整的汽车，即汽车发动机、底盘和车身等总成。作为汽车行驶系统主要组成部分的汽车车架，它在行驶系统中的主要功用是：
1）传递并承受着路面作用于车轮上的各种反力及各种反力所形成的力矩；
2）尽可能地缓和不平路面对车身所造成的冲击和振动，以保证汽车行驶的平顺性。
汽车车架，整个汽车的基体，俗称“大梁”。它除了要具有上述的功用外，在它的上面还要装汽车绝大多数部件和总成，支撑着簧上所有有关零件的重量，如发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等，并承受着传给它的各种力和力矩。所以汽车车架的设计应具有足够的强度和合适的刚度。同时，还应尽量降低汽车的重心、获得较大的前轮转向角，保证汽车行驶时的稳定性和转向的灵活性，即保证汽车能有足够的弯曲强度和扭转刚度。
汽车车架在设计时之所以应具有足够的强度、弯曲刚度、扭转刚度及尽量减轻重量, 汽车拥有足够的强度可以保证：在各种复杂受力情况下车架不会被损坏；可以有足够的抗疲劳强度，保证汽车在大修的里程里，车架不至于严重的疲劳损坏。拥有足够的弯曲刚度可以保证汽车在各种复杂受力的使用条件下，固定在车架上的各种总成不至于因为车架的受损而遭到损坏或失去正常的工作能力。商用货车车架的最大弯曲挠度应小于10mm。适当的扭转刚度可以让汽车行驶于不平路面时，保证汽车对路面不平度的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力，所以要求车架具有合适的扭转刚度。通常要求车架两端的扭转刚度大些，而中间部分的扭转刚度适当小些。尽量减轻重量是因为车架比较重，对于钢板的消耗量相当大，车架应按等强度的原则进行设计，以减轻汽车的质量和降低材料的消耗量，在保证
强度的条件下，尽量减轻车价的质量。通常要求车架的质量应小于整车整备质量的10%。
车架的结构类型
汽车可以分为承载式汽车和非承载式汽车两种。承载式汽车没有刚性的车架，只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位，发动机、前后悬架、传动系统的一部分等总成部件装配在车身上设计要求的位置，车身负载通过悬架装置传递给车轮。非承载式汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。
采用车架结构的汽车与无车架结构即承载式车身的汽车相比有以下优点：
（1）动力-传动系统和路面引起的振动和噪声可通过车架与车身间的橡胶垫减振，降低车身的振动和噪声；
（2）当发生撞车事故时，车架对车身起到一定的保护作用；
（3）生产过程中，可以分别装配底盘和车身，最后再总装到一起，简化了装配工艺；
（4）由于用车架作为整车的基础，这样就方便了底盘各总成和部件的安装，可以形成比较
完整、独立的汽车底盘，车身的变型和改装也更容易些。
采用车架结构的汽车当然也有它的不足，它的缺点主要有：
（1）由于车身基本上不参与承载，车架在设计的时候就必须要具有足够大的强度和刚度，从而增大了整车的自重；
（2）车架位于车身、底盘之间，而车身底板一般位于车架平面之上，从而使整车高度增加；
（3）生产车架的纵梁必须要用大型压床以及专门的检验、焊接模具和夹具，设备的投资和基础建设费用较高。
车架的结构型式
根据纵梁的结构特点，车架的结构型式主要五种形式，具体如下：
1）周边式车架
周边式车架用于中级以上的轿车，在俯视图上车架的中部宽、两端窄。
2）X 型车架
X型车架为一些轿车所采用。车架的中部为位于汽车纵向对称平面上的一根矩阵断面的空心脊梁，其前后端焊以叉形梁，形成俯视图上的X形状。
3）梯形车架
梯形车架又称边梁式车架，是由两根相互平行的纵梁和若干根横梁组成的。其弯曲刚度较大，而当承受扭矩时，各部分同时产生弯曲和扭转。其优点是便于安装车身、车厢和布置其他总成，易于汽车的改装和变型，因此被广泛的用在载货汽车、越野汽车、特种车辆和货车底盘改装的大客车上。在中、轻型客车上也有所采用，轿车则较少采用。
4）脊梁式车架
脊梁式车架是由一根位于汽车左右对称中心的断面管形梁和某些悬伸托架构成，犹如一根脊梁。
5）综合式车架
综合式车架综合上述脊梁式和边梁式两种型式而成。
车架主要尺寸的设计确定原则
1）车架宽度的设计确定原则
深圳越野车改装车架的宽度是指左、右纵梁腹板外侧面之间的宽度。车架前部宽度的最小值主要是由发动机外廓的宽度所决定，其最大值受到前轮最大转角的限制；车架后部宽度的最大值主要是由车架外侧轮胎和钢板弹的宽度等尺寸来确定。为了提高汽车横向的稳定性，可增大车架的宽度。为了简化制造的工艺，车架前后最好等宽。车架的宽度是根据汽车总体布置的参数来确定，整车的宽度不得超过 2.5m。
2）车架纵梁形式的确定原则
车架纵梁的设计要保证一定的刚度和强度，既要满足整车布置的要求，同时又要制造工艺简单。纵梁的断面形状有槽形、工字形、箱形、管形和 Z 形等。槽形断面的纵梁有较好的抗弯强度，便于安装各种汽车部件，因此应用最为广泛，但此种截面的抗扭转的性能比较差。
3）车架横梁形式的确定原则
车架的横梁将车架的左、右纵梁连接在一起构成一个框架，从而使车架拥有足够的抗扭转刚度。汽车的主要总成是通过横梁来支撑的（前横梁通常用来支撑散热器；中横梁通常用作传动轴的中间支撑；后横梁上常设有拖曳装置，装有拖钩，一般采用 K 形结构，利用斜撑来减少横梁跨局，使之局部加强）。横梁的截面有开口截面与闭口截面之分：开口截面梁的制造工艺比较简单，闭口截面梁的制造工艺相对复杂一些，但是其抗扭转的刚度比较强。
在对车架纵横梁截面厚度进行设计时，轿车车架纵横梁所用钢板的厚度一般为3.0~4.0mm；而对于货车来说则是根据它所承载的质量的不同，轻、中型货车冲压的纵梁钢板的厚度一般为 5.0~7.0mm，重型货车所冲压的纵梁的钢板的厚度一般为7.0~9.0mm。槽型断面纵梁上、下两翼缘的宽度尺寸约为腹板高度尺寸的 35%~40%。
车架三维模型的设计依据的主要是：
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