要产生方向与外载荷同向的弯曲变形；而由于脊骨管状梁1、边梁3的截面尺寸差异，其抗弯截面系数也就是抵抗变形的能力必然存在差异，同时由于脊骨管状梁1、边梁3与外载荷相对位置的不同，这样两者在垂直方向上产生的变形量(即挠度)自然不同；脊骨管状梁1、边梁3分别将各自的变形传递给咬合固定于其上的变截面横梁2的两端，从而使得变截面横梁2的两端产生大小不相等的垂直方向上的变形，由理论力学和材料力学可知:变截面横梁2相当于支撑于脊骨管状梁1、边梁3之间的简支梁，或等同于固结于脊骨管状梁I (或边梁3)上的悬臂梁，无论哪种形式，都会在变截面横梁2的两端咬合连接处相应产生抵抗这种变形的剪应力；而由于两端咬合连接处的变形量不同，同时变截面横梁2的两端咬合连接处的横截面是大小不等的，势必造成两端相应产生的剪应力大小不同，这两端剪应力的差值就形成沿变截面横梁2垂直截面方向上的弯曲力矩一作用于端点的力偶，相应的变截面横梁2内部自然就会产生抵抗这个力偶的弯曲正应力，这个弯曲正应力和两端的剪应力共同抵抗脊骨管状梁1、边梁3的弯曲变形差；这样，就使得在车架受到弯曲载荷作用时，变截面横梁2与脊骨管状梁1、边梁3共同承担垂直载荷，在抗弯问题上实现了全承载。
[0029]在车架承载状态下，以及车辆运行过程中，由于装载的不均匀、路面的起伏不平以及车辆转弯行驶中，都会造成车架各部受力不均匀，这些都会对车架施加扭转载荷，使车架发生扭转变形；由前述可知:变截面横梁2相当于支撑于脊骨管状梁1、边梁3之间的简支梁，或等同于固结于脊骨管状梁I (或边梁3)上的悬臂梁；当车架发生扭转变形时，变截面横梁2承受垂直向下的外载荷，受这个外载荷作用会使得变截面横梁2产生弯曲变形，从而引发变截面横梁2自身产生弯曲正应力以抵抗变形；而变截面横梁2在自身产生弯曲正应力以抵抗变形的同时，将所受到的所有垂直向下的外载荷在咬合连接处等效的传递给脊骨管状梁1、边梁3，由图2中可以看到:咬合连接处分别位于脊骨管状梁1、边梁3的一侧(非对称)，这些垂直向下的外载荷会分别使得中央脊骨管状梁1、边梁3发生扭曲变形，脊骨管状梁1、边梁3自身会在咬合连接处产生剪应力以抵抗扭转变形。这样，就使得在车架受到扭转载荷作用时，变截面横梁2与脊骨管状梁1、边梁3共同承担扭转载荷，在抗扭问题上实现了全承载。
[0030]故此，在车架强度的抗弯、抗扭两个主要问题上，本发明均实现了使整个车架的所有元件共同承担弯矩和扭矩，也就是全承载。避免了现有技术中纵梁和边梁单独承受弯矩而无法分担扭矩，同时横梁也只能承担扭矩而无法分担弯矩的弊端；这样就充分发挥了所有原件的承载能力；结果必然是载荷能力不变的前提下，降低了车架自重，同时提高了车架的稳定性和使用寿命。
[0031]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。
[0032]尽管上文对本发明的【具体实施方式】给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种仿生车架，其特征在于:由脊骨管状梁(I)，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(2)，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(3)，位于脊骨管状梁两端，将脊骨管状梁(I )、边梁(3)连成一体的变截面贯通横梁(4)共同组成。
2.根据权利要求1所述的仿生车架，其特征在于: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。
3.根据权利要求1所述的仿生车架，其特征在于: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。
4.根据权利要求1所述的仿生车架，其特征在于:所述脊骨管状梁(1)、变截面横梁(2)、边梁(3)、变截面贯通横梁(4)的结构是直梁、折线梁或曲梁中的一种。
5.根据权利要求1所述的仿生车架，其特征在于:所述变截面横梁(2)与脊骨管状梁(O的连接关系为垂直或倾斜。
6.根据权利要求1所述的仿生车架，其特征在于:所述若干根变截面横梁(2)在车架上为彼此平行、交错或交叉。
7.根据权利要求1所述的仿生车架，其特征在于:所述脊骨管状梁(I)的截面为空心圆管。
8.根据权利要求1所述的仿生车架，其特征在于:所述变截面横梁(2)的截面是圆形、矩形、方形、工字型或槽型中的一种；所述边梁(3)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(4)的截面是圆形、矩形、方形、工字型或槽型中的一种。
9.根据权利要求1所述的仿生车架，其特征在于:所述脊骨管状梁(I)与变截面横梁(2)之间是焊接、铆接、螺接中的一种；所述脊骨管状梁(I)与变截面贯通横梁(4)之间是焊接、铆接、螺接中的一种；所述边梁(3)与变截面横梁(2)之间是焊接、铆接、螺接中的一种；所述边梁(3)与变截面贯通横梁(4)之间是焊接、铆接、螺接中的一种。
【专利摘要】本发明公开了一种仿生车架，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。本发明充分发挥各个元件自身的能力，实现了全承载，减轻自重，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，车架结构稳定，行驶稳定性高，也使得车辆能为所承运的货物提供更好的保护。
【IPC分类】B62D21-02
【公开号】CN104843072
【申请号】CN201510283195
【发明人】谢飞, 冯建, 吕馗
【申请人】安徽省容大挂车制造有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月29日