[发明专利]一种仿生车架

说明书

技术领域

本发明涉及一种车架，尤其涉及一种仿生车架，属于载货类汽车及改装车的设计与制造领域。

背景技术

在货运类车辆（含改装车、半挂车及全挂车）中，车架的强度设计主要从抗弯、抗扭两个问题入手；在车辆承载运营过程中，车架承担全部的载荷，而其自身重量占到整车自身重量的70%左右，目前车架通常的设计方法是：在纵向上设计截面较高大的“工”字形或槽型截面的两根纵梁和两根边梁以承担垂直载荷（抗弯），在横向上（纵梁、边梁之间）设计截面较小的横梁，以连接纵梁和横梁，并承担横向载荷（抗扭）；纵梁、边梁、横梁组成横截面为梯形或矩形的车架。但由于“工”字形或槽型截面的抗扭能力及横向稳定型均较差，无法分担扭矩；而横梁由于其截面较小，且与纵梁、横梁的连接面积有限，也无法有效分担垂直载荷。其设计结果必然是，纵梁抗弯，横梁抗扭，各干各的活儿，彼此互不分担；未能充分发挥所有元件的自有能力，造成车架自重大、载荷能力低、质量利用系数低;横向稳定型差，抵抗振动性能差的结果。

对于减轻自重，提高质量利用系数问题，目前在经典的理论力学和材料力学指导下，无法从结构上实现突破，只能是从材料上入手----利用低密度、高强度、高成本的轻质材料铝合金和碳纤维等替代传统材料，（此方法减重效果虽然明显，但也存在一定的缺陷：这些轻质材料在与传统材料连接而构成承载结构时，由于无法采用低成本的焊接形式，而不得不采用成本较高的绝缘铆接、绝缘螺接或粘接等工艺方式，且这些连接方式也很难快速有效的传递载荷。）这不仅使得车架的原材料（成本）及制造成本大幅上升，同时还会在异种材料的连接处产生应力集中而造成早期损坏的隐患。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种设计合理，强度高，刚度好，自重轻，耗材少，承载能力大，油耗少，制造和使用成本低、故障率低，使用寿命长的仿生车架。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种仿生车架，由脊骨管状梁，一端与脊骨管状梁咬合连接并对称设置在脊骨管状梁两侧的若干根变截面横梁，用于将位于脊骨管状梁两侧的若干根变截面横梁另一端连接的边梁，位于脊骨管状梁两端，将脊骨管状梁、边梁连成一体的变截面贯通横梁共同组成。

进一步的，仿生车架的框架结构是长方形、方形、梯形或三角形中的一种。

进一步的，仿生车架的框架结构横断面的形状是长方形、方形、梯形或三角形中的一种。

进一步的，所述脊骨管状梁、变截面横梁、边梁、变截面贯通横梁的结构是直梁、折线梁或曲梁中的一种。

进一步的，所述变截面横梁与脊骨管状梁的连接关系为垂直或倾斜。

进一步的，所述若干根变截面横梁在车架上为彼此平行、交错或交叉。

进一步的，所述脊骨管状梁的截面为空心圆管。

进一步的，所述变截面横梁的截面是圆形、矩形、方形、工字型或槽型中的一种；所述边梁的截面是圆形、矩形、方形、工字型或槽型中的一种；所述变截面贯通横梁的截面是圆形、矩形、方形、工字型或槽型中的一种。

进一步的，所述脊骨管状梁与变截面横梁之间是焊接、铆接、螺接中的一种；所述脊骨管状梁与变截面贯通横梁之间是焊接、铆接、螺接中的一种；所述边梁与变截面横梁之间是焊接、铆接、螺接中的一种；所述边梁与变截面贯通横梁之间是焊接、铆接、螺接中的一种。

本发明的有益技术效果是：由于在结构上各个元件都参与并担负抗弯、抗扭的任务，充分发挥各个元件自身的能力，实现了全承载，在同等条件下提高了材料利用率，降低了各个元件的自重，提高了质量利用系数，达到了减轻自重的目的；通过脊骨管状梁将所有咬合连接在其上的变截面横梁连接在一起形成一个完整的承载有机体，有效规避了连接节点处常出现的应力集中问题，使得车架的结构稳定性得到了提升；由于实现了全承载，在应对各种工况时的变形幅度大为减小，提升了行驶稳定性；由于减轻了自重，节省了原材料消耗，也使车辆在使用中降低了燃油消耗，减低了车架偏载的几率，改善了行驶中轮胎的受力状况，减轻了轮胎的磨损，延长了轮胎的使用寿命，也使得车辆能为所承运的货物提供更好的保护。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的论述。

图1是本发明的车架结构示意图；

图2是本发明的车架结构横断面示意图。

图中：1、脊骨管状梁，2、变截面横梁，3、边梁，4、变截面贯通横梁。

具体实施方式