Конструкция рамы автомобиля

На рис. 19.4 изображен эскиз рамы, пригодной для легкого грузовика или миниавтобуса с независимой системой подвески. Она состоит из двух балочных лонжеронов, которые соединяются друг с другом с помощью ряда поперечин. Они располагаются в местах больших напряжений и крепятся к лонжеронам методом холодной клепки. Глубина сечения балки должна быть достаточной для того, чтобы деформации были минимальными.

Большинство рам, применяемых на легковых автомобилях, изготавливаются из низкоуглеродистой стали, с содержанием углерода 0,15-0,25 процента.
Поскольку нагрузка в различных точках рамы разная, уменьшения веса можно достигнуть путем уменьшения глубины сечения и проделыванием ряда отверстий вдоль нейтральной оси в том месте, где нагрузки не так велики.
Выбегание боковин рамы предотвращается путем установки клиновидных пластин для усиления мест соединений между лонжеронами и поперечинами, или путем добавления Х-образных элементов жесткости между поперечинами.
Рама, изображенная на рис. 19.4, имеет очень малое сопротивление кручению, поэтому эту функцию выполняет кузов. Часто кузов не рассчитывается для сопротивления этим нагрузкам, поэтому возникают проблемы, к которым относится смещение между дверьми и стойками, разрушение лобового стекла и появление трещин в панелях кузова.
Кузова, имеющие стойки, воспринимающие усилия на сжатие, передаваемые на автомобиль, очень дорогие, поэтому обычно применяется отдельная рама, если модель предполагается выпускать в ограниченном количестве. Поскольку большинство таких автомобилей имеют независимую подвеску, рама должна быть очень жесткой в точках крепления кузова и основных компонентов. Это достигается путем использования элементов с коробчатым сечением, сваренных друг с другом и усиленных в местах действия напряжений (рис. 19.5).
Хребтовая рама, изображенная на рис. 19.6, является альтернативной конструкцией прямоугольной раме. Она состоит из двух лонжеронов коробчатого сечения, сваренных друг с другом в центре и разделенных в передней и задней части таким образом, чтобы обеспечить установку основных компонентов. Несколько поперечин, приваренные к лонжеронам, обеспечивают опору для пола кузова.

Виды сечения рамы

Если в шасси автомобиля просверливается отверстие, или для уменьшения веса, или для крепления чего-либо, оно должно располагаться в месте действия малых напряжений, то есть в нейтральной оси.
Если усилие приложено к центру бруса (рис. 19.3d), материал имеет тенденцию ломаться в центре, поскольку напряжение больше в этой точке, как видно из рисунка. Для того, чтобы выдерживать это напряжение, или брус должен иметь большее сечение по всей длине, или у него должно быть переменное сечение, пропорциональное действующим напряжениям: вторая конструкция окажется значительно более легкой.