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[摘 要]车架是跨接在汽车前后车桥上的框架式结构，俗称大梁，是汽车的基体。一般由两根纵梁和几根横梁组成，经由悬挂装置﹑前桥﹑后桥支承在车轮上。车架必须具有足够的强度和刚度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击。车架的功用是支撑、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，并承受汽车内外的各种载荷。车架是特种重型汽车承载及保证车体正确运动的核心部件，其强度不仅决定了整车能否正常还会影响到整车的行车安全性。本文分析车架失效形式与常见损伤原因，以及车架裂纹的检查与焊修方法等，供同行参考。
[关键词]车架；重型汽车；承力部件；失效形式；损伤原因；焊修
中图分类号：R141 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0268-01
车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求。汽车在复杂的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应该发生干涉。汽车在崎岖道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形。这些变形将会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置，从而影响其正常工作。
车架是重型汽车承载及保证车体正确运动的核心部件，也是核心的承力部件，重型汽车的大部分部件，如驾驶室、动力总成、悬架、货箱、举升系统等都与车架直接相连，在汽车行驶过程中，车架会承受来自路面的冲击载荷产生的弯矩和剪力，因此，为了汽车能够正常行驶，必须保证车架具有足够的强度。本文分析了车架的失效形式与常见损伤原因，以及车架裂纹的检查与焊修方法等，供同行参考。
一、车架的失效形式与常见损伤原因分析
特种车辆车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。特种重型车辆现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。车架不但承担发动机、车身、底盤、货物的重量，而且还承受重型车辆行驶时所产生的各种力和力矩。因此，其可靠性不仅关系到整车能否正常运行，而且还关系到整车安全性。在车辆使用中，重型车辆车架在实际环境中要面对的有以下压力：
1、负载弯曲
从字面上就可以十分容易的理解这个压力，车辆的非悬挂重量，是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁，一般都要求较强的刚度。非水平扭动。当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力，情况就好像要将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
2、横向弯曲
所谓横向弯曲，就是车辆在转弯时重量的惯性（即离心力）会使车身产生往外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。
3、水平菱形扭动
因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等，每个车轮会承受不同的阻力和牵引。重型车辆车架在使用过程中往往会出现变形（包括弯曲变形、扭转变形）、裂纹、锈蚀、螺栓和铆钉松动等失效形式。由于车架是汽车的装配基体，并承受各种载荷的作用，在某些情况下有可能出现车架的弯曲和扭转变形。车架的变形会导致汽车各总成之间的装配、连接位置发生变化，使得各系统出现故障。为了汽车整体布局、安装的需要，车架常要制成各种形状，在形状急剧变化的地方往往会由于应力集中而导致裂纹、断裂，所以早期发现车架的裂纹对于汽车的安全非常重要。恶劣的工作环境往往会使汽车车架锈蚀，路面不平产生的冲击振动会使螺栓、铆钉等连接松动。车架损坏后，如果盲目地进行修补和加固，非但得不到预期效果，有时甚至会削弱车架的强度，在修复后的使用中更容易引起变形和断裂。
二、车架裂纹的检查与焊修方法
从外观上检查车架是否有严重的变形、裂纹、锈蚀、螺栓或铆钉松动等现象。特种重型车辆车架出现裂纹不容忽视。如果较小裂纹不及时整修，使其继续扩大，将导致整个车辆报废。重型车辆在行驶过程中，由于受各种载荷的影响，车架的纵梁会产生弯曲应力和剪切应力，特别是在路面不平、重型车辆严重超载或载荷分布不合理、紧急制动等情况下，将使车架承受的弯曲和剪切应力值和分布产生很大变化。重型车辆制动时应力值较静载荷状态下增大2～3倍。车架的断面虽然是按等强度和一定的安全系数设计的，但常因结构不完善、最大载荷位置偏移和严重超载，造成在最大应力处发生断裂。车架某局部由于应力集中，也往往会产生裂纹。例如：在螺孔、铆钉孔等处。尤其是这些孔在加工或拆卸铆钉时，不正确地操作而造成的疵病形成了应力集中点，在纵梁和横梁连接处、转角处、槽形断面急剧拐弯处都容易产生应力集中。特种重型车辆车架纵梁和横梁如发现裂纹应及时修理。车架上不重要的部位产生裂纹可以直接焊接修复；车架上受力较大的部位产生裂纹除将裂纹修复外，还应采取局部加强的方法。一般采用加强板的办法。加强板的形状和尺寸取决于车架纵梁的损坏部位、裂纹长度和受力情况的影响等。纵梁裂纹视其裂纹部位及长短，采取不同的修理方法。现将常用的修理方法简述如下：
裂纹尚未扩展到整个纵梁横截面，且不在最大受力部位：修理前先进行车架校正，保持车架的固有直度；用砂布或钢丝刷打磨焊缝处，使裂纹处露出金属光泽，然后仔细检查，确定裂纹界限（即裂纹末端），在界限延伸10mm处钻5～8mm的限止孔；在裂纹处用砂轮或凿子修切，并形成V型焊道坡口；填焊时从限止孔开始直至裂纹另一末端，并在反面同样进行焊补。施焊时的环境温度应在0℃以上，最后修平；加强腹板。当纵梁上的裂纹较短时，可加焊加强腹板。腹板厚度及材料应与纵梁相同，腹板长度不少于600mm。腹板与纵梁焊接时，焊缝周围也应预先打磨，施焊方向应自腹板中央移向两端。当纵梁上裂纹较长时，可采用三角形腹板加强。腹板厚度不应大于纵梁厚度。焊接三角形腹板时，先将腹板放在裂纹对称的位置上，点焊3～4处，然后沿周围焊牢。
参考文献
[1] 谭继绵，张代胜.汽车结构有限元分析阿]清华大学出版社，2009.
[2] 陈学峰，刘立萍.基牵引车车架静态强度分析[J].Altair 2009 Hyper Works技术大会论文集.
[关键词]车架；重型汽车；承力部件；失效形式；损伤原因；焊修
中图分类号：R141 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0268-01
车架的结构形式首先应满足汽车总布置的要求。汽车在复杂的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应该发生干涉。汽车在崎岖道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形。这些变形将会改变安装在车架上的各部件之间的相对位置，从而影响其正常工作。
车架是重型汽车承载及保证车体正确运动的核心部件，也是核心的承力部件，重型汽车的大部分部件，如驾驶室、动力总成、悬架、货箱、举升系统等都与车架直接相连，在汽车行驶过程中，车架会承受来自路面的冲击载荷产生的弯矩和剪力，因此，为了汽车能够正常行驶，必须保证车架具有足够的强度。本文分析了车架的失效形式与常见损伤原因，以及车架裂纹的检查与焊修方法等，供同行参考。
一、车架的失效形式与常见损伤原因分析
特种车辆车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。特种重型车辆现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。车架不但承担发动机、车身、底盤、货物的重量，而且还承受重型车辆行驶时所产生的各种力和力矩。因此，其可靠性不仅关系到整车能否正常运行，而且还关系到整车安全性。在车辆使用中，重型车辆车架在实际环境中要面对的有以下压力：
1、负载弯曲
从字面上就可以十分容易的理解这个压力，车辆的非悬挂重量，是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁，一般都要求较强的刚度。非水平扭动。当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力，情况就好像要将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
2、横向弯曲
所谓横向弯曲，就是车辆在转弯时重量的惯性（即离心力）会使车身产生往外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。
3、水平菱形扭动
因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等，每个车轮会承受不同的阻力和牵引。重型车辆车架在使用过程中往往会出现变形（包括弯曲变形、扭转变形）、裂纹、锈蚀、螺栓和铆钉松动等失效形式。由于车架是汽车的装配基体，并承受各种载荷的作用，在某些情况下有可能出现车架的弯曲和扭转变形。车架的变形会导致汽车各总成之间的装配、连接位置发生变化，使得各系统出现故障。为了汽车整体布局、安装的需要，车架常要制成各种形状，在形状急剧变化的地方往往会由于应力集中而导致裂纹、断裂，所以早期发现车架的裂纹对于汽车的安全非常重要。恶劣的工作环境往往会使汽车车架锈蚀，路面不平产生的冲击振动会使螺栓、铆钉等连接松动。车架损坏后，如果盲目地进行修补和加固，非但得不到预期效果，有时甚至会削弱车架的强度，在修复后的使用中更容易引起变形和断裂。
二、车架裂纹的检查与焊修方法
从外观上检查车架是否有严重的变形、裂纹、锈蚀、螺栓或铆钉松动等现象。特种重型车辆车架出现裂纹不容忽视。如果较小裂纹不及时整修，使其继续扩大，将导致整个车辆报废。重型车辆在行驶过程中，由于受各种载荷的影响，车架的纵梁会产生弯曲应力和剪切应力，特别是在路面不平、重型车辆严重超载或载荷分布不合理、紧急制动等情况下，将使车架承受的弯曲和剪切应力值和分布产生很大变化。重型车辆制动时应力值较静载荷状态下增大2～3倍。车架的断面虽然是按等强度和一定的安全系数设计的，但常因结构不完善、最大载荷位置偏移和严重超载，造成在最大应力处发生断裂。车架某局部由于应力集中，也往往会产生裂纹。例如：在螺孔、铆钉孔等处。尤其是这些孔在加工或拆卸铆钉时，不正确地操作而造成的疵病形成了应力集中点，在纵梁和横梁连接处、转角处、槽形断面急剧拐弯处都容易产生应力集中。特种重型车辆车架纵梁和横梁如发现裂纹应及时修理。车架上不重要的部位产生裂纹可以直接焊接修复；车架上受力较大的部位产生裂纹除将裂纹修复外，还应采取局部加强的方法。一般采用加强板的办法。加强板的形状和尺寸取决于车架纵梁的损坏部位、裂纹长度和受力情况的影响等。纵梁裂纹视其裂纹部位及长短，采取不同的修理方法。现将常用的修理方法简述如下：
裂纹尚未扩展到整个纵梁横截面，且不在最大受力部位：修理前先进行车架校正，保持车架的固有直度；用砂布或钢丝刷打磨焊缝处，使裂纹处露出金属光泽，然后仔细检查，确定裂纹界限（即裂纹末端），在界限延伸10mm处钻5～8mm的限止孔；在裂纹处用砂轮或凿子修切，并形成V型焊道坡口；填焊时从限止孔开始直至裂纹另一末端，并在反面同样进行焊补。施焊时的环境温度应在0℃以上，最后修平；加强腹板。当纵梁上的裂纹较短时，可加焊加强腹板。腹板厚度及材料应与纵梁相同，腹板长度不少于600mm。腹板与纵梁焊接时，焊缝周围也应预先打磨，施焊方向应自腹板中央移向两端。当纵梁上裂纹较长时，可采用三角形腹板加强。腹板厚度不应大于纵梁厚度。焊接三角形腹板时，先将腹板放在裂纹对称的位置上，点焊3～4处，然后沿周围焊牢。
参考文献
[1] 谭继绵，张代胜.汽车结构有限元分析阿]清华大学出版社，2009.
[2] 陈学峰，刘立萍.基牵引车车架静态强度分析[J].Altair 2009 Hyper Works技术大会论文集.