前副车架及汽车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车技术，具体涉及一种前副车架及汽车。
【背景技术】
[0002]前副车架是汽车前轴的承载部件，前副车架的顶部连接车身并承载车辆前轴的载荷，前副车架的底部与悬架、车轮和固定转向器等连接，用于将这些部件集合成一个分总成以与车身连接。
[0003]图1为现有技术中前副车架的结构示意图，如图1所示，前副车架包括两个相对设置的纵臂11和连接两个纵臂11的横梁12，前副车架一般设置有两个或两个以上的横梁12，各横梁12通常选用的等截面直梁。
[0004]现有技术中，横梁一般选用等截面的直梁，为了保证横梁12的力学性能，对等截面直梁的要求是:在横梁12受到最大的设计应力时，横梁12的最薄弱处也不至于损坏。在实际应用中，受到最大设计应力时，横梁12上各部分因应力而受到的弯矩各不相同，即横梁12各部分在应对最大应力时所需的结构强度实际上各不相同，而等截面直梁上各处的强度基本相同，如此横梁12上部分部位的强度远大于实际需要的强度，同时其钢材用量也大幅高于真正需要的钢材用量，这一方面增加了横梁12的钢材用量，另一方面也导致了整车的重量加重。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种前副车架及汽车，以解决现有技术中横梁所用钢材过多的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]一种前副车架，包括相对设置的两个纵臂以及连接两个所述纵臂的横梁，所述横梁包括位于两端与所述纵臂相连的第一部、位于中部的第三部、以及连接所述第一部和第三部的第二部，所述横梁上从所述第一部到所述第三部截面系数依次减小。
[0008]上述的前副车架，所述第三部相对于所述第二部的截面系数减小幅度大于所述第二部相对于所述第一部的截面系数减小幅度。
[0009]上述的前副车架，所述第二部为凹槽。
[0010]上述的前副车架，所述凹槽中设置有加强筋。
[0011]上述的前副车架，在汽车的前后方向上，所述第三部的顶面包括相连的水平部和倾斜部。
[0012]上述的前副车架，所述横梁包括倒U形板和设置于所述倒U形板开口端的平板。
[0013]上述的前副车架，所述纵臂上设置有下摆臂安装支架，所述下摆臂安装支架的中心位于所述前副车架的外侧。
[0014]所述纵臂包括相连的直臂和加强支架，所述第一部与所述加强支架相连接。
[0015]一种汽车，包括前副车架，所述前副车架上述的前副车架。
[0016]在上述技术方案中，本发明提供的前副车架，横梁在受到来自两端纵臂的弯曲应力时，根据材料力学可知，横梁两端离纵臂较近的部位受到较大的弯矩作用，而中间部分受到的弯矩则较小，由于本发明提供的横梁的截面系数从两端到中间依次减小，较好了适应了横梁承受的应力变化。如此，相比现有技术中等截面的直梁，横梁中间部位所用的钢材量就少于两端所用的钢材量，这就在保证了横梁的受力需求的前提下节省了用钢量。
[0017]由于上述前副车架具有上述技术效果，包含该前副车架的汽车也应具有相应的技术效果。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为现有技术中前副车架的结构示意图；
[0020]图2为本发明实施例提供的前副车架的结构示意图；
[0021]图3为本发明实施例提供的前副车架的仰视图；
[0022]图4为图3中A-A的剖面图；
[0023]图5为图3中B-B的剖面图；
[0024]图6为图3中C-C的剖面图；
[0025]图7为图3中D-D的剖面图；
[0026]图8为图3中E-E的剖面图。
[0027]附图标记说明:
[0028]现有技术:
[0029]11、纵臂；12、横梁。
[0030]本发明:
[0031]21、纵臂；211、直臂；212、加强支架；213、连接管；214、加强板；22、横梁；221、第一部；222、第二部；223、第三部；224、加强筋；225、倒U形板；226、平板；23、下摆臂安装支架。
【具体实施方式】
[0032]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
[0033]如图2-8所示，本发明实施例提供的一种前副车架，包括相对设置的两个纵臂21以及连接两个纵臂21的横梁22，横梁22包括位于两端与纵臂21相连的第一部221、位于中部的第三部223、以及连接第一部221和第三部223的第二部222，第一部221、第二部222、第三部223的截面系数依次减小。
[0034]具体的，截面系数又称截面模量，是工程力学的几何参量之一，本实施例中，横梁22用于与纵臂21连接的第一部221具有最大的截面系数，横梁22上远离与纵臂21连接的第三部223具有最小的截面系数，从第一部221到第三部223的其余部分截面系数依次减小。如此，在横梁22在受到来自两端的纵臂21的弯曲应力时，根据弯矩与弯曲应力的工程力学知识可知，横梁22两端离纵臂21较近部位受到较大的弯矩作用，而中间部分受到的弯矩则较小，由于本发明横梁22的截面系数从两端到中间依次减小，较好了适应了横梁22承受的应力变化。相比现有技术中等截面的直梁，本实施例中横梁22中间部分第三部223相对于两侧的第一部221用料更少，这就在保证了横梁22的受力需求的前提下节省了用钢量。
[0035]截面系数、弯矩与弯曲应力的关系及其计算皆为材料力学的现有技术，本实施例不对上述参数进行具体计算，后文涉及这些计算的部分均作相同处理。
[0036]本实施例中，进一步的，第三部223相对于第二部222的截面系数减小幅度大于第二部222相对于第一部221的截面系数减小幅度。根据前述分析，在理想情况下，横梁22上从两端的第一部221到中间第三部223的截面系数，其幅度下降的速率应相同，如此，在横梁22受到最大的预设应力时，横梁22的各部分同时受到最大弯矩，横梁22各部分的强度应能恰好承受该弯矩应力。本实施例中，由于第三部223区域的截面系数降低幅度大于其他区域的截面系数降低幅度，如此在车辆受到超预设大冲击力(如撞车)时，横梁22的第三部223将预先变形，这样一方面就预先定位了车辆变形的部位，可以基于此设计安全措施；另一方面更进一步的，可以在横梁22的该区域设计回复结构，如将横梁22的该部分设计为具有弹性的弧形结构等，在轻微量的变形时使其具有自动回复功能，相比现有技术中直梁的永久变形该设计具有显著的优势。
[0037]本实施例中，优选的，第二部222为凹槽。凹槽中设置有加强筋224。第二部222上设置加强结构，进一步增强该区域强度，防止该区域发生变形。
[0038]本实施例中，如图6所示，优选的，在汽车的前后方向上，第三部223的顶面包括相连的水平部和倾斜部。在第二部222和第三部223整体大概为直臂的前提下，设置一个倾斜部降低第三部223的截面系数。
[0039]本实施例中，如图5所示，优选的，横梁22包括倒U形板225和设置于倒U形板225开口端的平板226。平板226指的是整体上为平整状的板材，允许其表面有小尺寸的弯折部和皱褶，在倒U形板225的开口端焊接平板226以加强倒U形板225的结构强度。
[0040]本实施例中，进一步的，纵臂21上设置有下摆臂安装支架23，下摆臂安装支架23的中心位于前副车架的外侧。车辆在行驶过程中会引起部分部件的共振，本实施例中下摆臂安装支架23的布置形式，通过实验验证，能够有效的降低甚至消除车辆的40km/h左右行驶速度时的簧上共振。
[0041]本实施例中，进一步的，纵臂21包括相连的直臂211和加强支架212，第一部221与加强支架212相连接。通过加强支架212加强纵臂21上用于与横梁22第一部221连接的部位，如图7所示，纵臂21包括直臂211和加强支架212，加强支架212的截面系数大于直臂211，加强支架212的一端容纳直臂211，并通过一个连接管213与直臂211焊接，加强支架212的另一端设置一个加强板214，同样通过一个连接管213与加强板214相连，如此大大的增加了纵臂21与横梁22的连接强度。一般的，为了保证结构强度，前副车架需要两根或更多的横梁22，本实施例中，通过横梁22截面系数的优化及纵臂21与横梁22连接处强度的增加，可以仅设置一个横梁22。
[0042]本实施还提供一种汽车，使用上述的前副车架。
[0043]由于上述前副车架具有上述技术效果，包含该前副车架的汽车也应具有相应的技术效果。
[0044]以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
【主权项】
1.一种前副车架，包括相对设置的两个纵臂以及连接两个所述纵臂的横梁，其特征在于，所述横梁包括位于两端与所述纵臂相连的第一部、位于中部的第三部、以及连接所述第一部和所述第三部的第二部，所述横梁上从所述第一部到所述第三部截面系数依次减小。
2.根据权利要求1所述的前副车架，其特征在于，所述第三部相对于所述第二部的截面系数减小幅度大于所述第二部相对于所述第一部的截面系数减小幅度。
3.根据权利要求1所述的前副车架，其特征在于，所述第二部为凹槽。
4.根据权利要求3所述的前副车架，其特征在于，所述凹槽中设置有加强筋。
5.根据权利要求1所述的前副车架，其特征在于，在汽车的前后方向上，所述第三部的顶面包括相连的水平部和倾斜部。
6.根据权利要求1所述的前副车架，其特征在于，所述横梁包括倒U形板和设置于所述倒U形板开口端的平板。
7.根据权利要求1所述的前副车架，其特征在于，所述纵臂上设置有下摆臂安装支架，所述下摆臂安装支架的中心位于所述前副车架的外侧。
8.根据权利要求1-7任一项所述的前副车架，其特征在于，所述纵臂包括相连的直臂和加强支架，所述第一部与所述加强支架相连接。
9.一种汽车，包括前副车架，其特征在于，所述前副车架为权利要求1-8任一项所述的前副车架。
【专利摘要】本发明公开了一种前副车架及汽车，该前副车架包括相对设置的两个纵臂以及连接两个纵臂的横梁，横梁包括位于两端与纵臂相连的第一部、位于中部的第三部、以及连接第一部和第三部的第二部，第一部、第二部、第三部的截面系数依次减小。本发明提供的前副车架，横梁在受到来自车身螺旋弹簧的作用力时，横梁两端离纵臂较近部位受到较大的弯矩作用，而中间部分受到的弯矩则较小，由于本发明提供的横梁的截面系数从两端到中间依次减小，较好了适应了横梁承受的应力变化。如此，相比现有技术中等截面的直梁，横梁中间部位所用的钢材量就少于两端所用的钢材量，这就在保证了横梁的受力需求的前提下节省了用钢量。
【IPC分类】B62D21-02
【公开号】CN104590378
【申请号】CN201510052109
【发明人】刘守银, 周忍
【申请人】安徽江淮汽车股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日