長(zhǎng)途客車骨架設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

目錄第一章緒論21. 1課題分析和設(shè)計(jì)定位21. L 1國(guó)內(nèi)外客車的發(fā)展現(xiàn)狀和對(duì)我國(guó)城市客車要求的分析21.2客車工業(yè)的發(fā)展31. 2. 1客車企業(yè)已基本具有獨(dú)立研發(fā)能力62. 2. 2客車企業(yè)技術(shù)含量較高61. 3國(guó)內(nèi)外客車車身結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)71.3. 1國(guó)外客車發(fā)展動(dòng)向71. 3. 2國(guó)內(nèi)客車車身結(jié)構(gòu)的變化81. 4車身的承載類型81.1.1 非承載式車身81.1.2 半承載式車身91.1.3 承載式車身101.5客車車身的組成及影響車身強(qiáng)度的構(gòu)造因素11第二章車身骨架結(jié)構(gòu)及尺寸的確定132. 1骨架設(shè)計(jì)依據(jù)132. L 1設(shè)計(jì)原則133. 1.2主要技術(shù)參數(shù)134. 1. 3車身骨架材料142. 2骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析142. 2. 1左右側(cè)圍骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析153. 2. 2頂蓋骨架結(jié)構(gòu)分析174. 2. 3前圍骨架結(jié)構(gòu)分析185. 2. 4后圍骨架結(jié)構(gòu)分析19第三章車身骨架強(qiáng)度計(jì)算分析196. 1車身結(jié)構(gòu)受載分析193. 2車身骨架強(qiáng)度計(jì)算20第四章車身骨架制造工藝分析274. 1矩形管下料284. 2成形294. 3車身骨架的焊接304. 3. 1骨架的焊裝方法314. 3. 2車身骨架五大片的組焊324. 3. 3整車骨架聯(lián)裝組焊324. 4蒙皮制作及及骨架的焊裝334. 5車身骨架及底盤(pán)的焊接344. 6防銹蝕措施357. 6. 1涂裝前表面預(yù)處理358. 6. 2車身防銹35第五章設(shè)計(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)分析、存在問(wèn)題及解決途徑369. 1設(shè)計(jì)中存在的不足之處365. 2對(duì)設(shè)計(jì)不足的改進(jìn)37結(jié)束語(yǔ)37主要參考文獻(xiàn)38附錄38第一章緒論1.1 課題分析和設(shè)計(jì)定位1.1.1 國(guó)內(nèi)外客車的發(fā)展現(xiàn)狀和對(duì)我國(guó)城市客車要求的分析當(dāng)今客車的發(fā)展日新月異。例如，每年的德國(guó)法蘭克福世界客車展覽 會(huì)上均匯集了世界客車領(lǐng)先企業(yè)的頂尖產(chǎn)品（德國(guó)的奔馳公司、尼奧普 蘭公司、曼公司，瑞典的沃爾沃公司、斯堪尼亞公司等）；他們今天展示 的全新造型的新產(chǎn)品極有可能就是明天客車外形的發(fā)展趨勢(shì)。21世紀(jì)對(duì) 各種大、中型客車發(fā)展的希望是，在安全、方便、快捷的基礎(chǔ)上更舒適 和環(huán)保，并且充分體現(xiàn)以人為本的要求；具體表現(xiàn)在，除了 “三低”（低 污染、低消耗、城市客車低地板）和“三高”（高比功率一一良好的動(dòng) 力加速性、高安全可靠性、高舒適性）以及外觀優(yōu)美、座位合適、價(jià)格 適中外，在綜合性能方面還應(yīng)該有新的發(fā)展趨勢(shì)；其中包括，新技術(shù)（控 制整車的各個(gè)方面均由計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，為改善制動(dòng) 性能和操縱性能而形成的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，裝有永磁式緩速器的傳動(dòng)系統(tǒng)）、適 應(yīng)市場(chǎng)要求的新材料，新工藝（提高車身涂裝工藝標(biāo)準(zhǔn)，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品 生產(chǎn)的模具化）。歐洲是世界商用車的中心，擁有誕生世界第一客車的榮耀；在客車誕生 100多年的今天，依然引領(lǐng)客車工業(yè)的方向一一從發(fā)動(dòng)機(jī)到變速箱、從 底盤(pán)到車身；其ECE R66安全標(biāo)準(zhǔn)正成為世界標(biāo)準(zhǔn)。歐洲大型客車的主 要特點(diǎn)是，全承載式車身，發(fā)動(dòng)機(jī)功率大、扭矩高，且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速呈下 降趨勢(shì)（當(dāng)前用柴油機(jī)的最大轉(zhuǎn)速平均為1190r/min）；其中，約80% 以上的產(chǎn)品采用空氣懸架。這使客車的行駛速度加快，加速性、爬坡性、 可靠性增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性能、安全性更好；側(cè)傾剛度、行駛平順性、 舒適性均有明顯提高。目前，它的技術(shù)先進(jìn)性主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面。 節(jié)能技術(shù)一一采用鋁、鎂合金、塑料，減小客車車身質(zhì)量；研制風(fēng)阻 系數(shù)小的客車外形，盡可能地降低客車的空氣阻力；設(shè)計(jì)使用天然氣、 甲醇、乙醇等新能源的客車。環(huán)保技術(shù)一一改用無(wú)鉛汽油和電子噴射式汽油機(jī)；安裝廢氣處理裝置; 客車零部件的材料采用可回收利用的。安全技術(shù)一一應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)預(yù)示客車多方位碰撞的安全性、翻 車時(shí)頂蓋的強(qiáng)度和剛度、保證乘車人員生存空間的車身結(jié)構(gòu)等；外，增 加安全附加裝置和采用高新技術(shù)產(chǎn)品，如安全帶、安全氣囊、防抱死制 動(dòng)統(tǒng)（ABS）、加速防滑系統(tǒng)（ASR）、自動(dòng)差速鎖裝置（ASD）、緩速器。 底盤(pán)技術(shù)一一采用三段式底盤(pán)（半承載式）和無(wú)車架式底盤(pán)（承載式）, 使底盤(pán)布置形式呈“柔性化”，以適應(yīng)各種匹配要求。1.2 客車工業(yè)的發(fā)展隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車己成為極為重要的交通運(yùn)輸工具和現(xiàn)代社 會(huì)的象征，汽車工業(yè)在帶動(dòng)其它各行業(yè)的發(fā)展中，已日益顯示出其作為 支柱產(chǎn)業(yè)的作用。車身，作為汽車上的三大總成（發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車身） 之一，己越來(lái)越引起人們的注意，并越來(lái)越處于主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)：客 車、轎車、專用車一一車身質(zhì)量占整車整備質(zhì)量的4060%；貨車一一車 身質(zhì)量占整車整備質(zhì)量的1630%；各類車身的制造成本，則高于上述比 例。因此，僅從這個(gè)意義上來(lái)衡量汽車車身，其經(jīng)濟(jì)效益也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其 它兩大總成。縱觀世界汽車工業(yè)沿革，可以看出，現(xiàn)代汽車是沿著底盤(pán)一發(fā)動(dòng)機(jī)一 車身逐步發(fā)展完善過(guò)來(lái)的。這個(gè)發(fā)展過(guò)程不以人們的主觀意志為轉(zhuǎn)移， 而在很大程度上取決于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平和物質(zhì)生活條件。由于汽車 及人們的日常生活息息相關(guān)，為了適應(yīng)各種不同目的和用途乃至車輛的 更新?lián)Q代等，其關(guān)鍵在于車身。因此，車身工程是汽車工業(yè)中最年輕而 又發(fā)展迅速的一個(gè)分支?？蛙嚬I(yè)在我國(guó)還是一個(gè)年輕而充滿朝氣的產(chǎn)業(yè)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的蓬勃發(fā)展、人民生活水平的迅速提高和高速公路的連線成網(wǎng)，客車工 業(yè)在我國(guó)必將有新的發(fā)展空間和機(jī)遇。客車是現(xiàn)代社會(huì)中的主要交通工 具之一。隨著我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車擁有量的快速增長(zhǎng),城市交通問(wèn)題現(xiàn)已普遍 受到關(guān)注。我國(guó)的國(guó)情決定了解決城市交通問(wèn)題的出路在于優(yōu)先發(fā)展城 市公共交通。到2010年，我國(guó)城鎮(zhèn)化水平達(dá)45 %左右，城鎮(zhèn)化水平每提 高1個(gè)百分點(diǎn),城鎮(zhèn)人口新增1000萬(wàn)人。我國(guó)城市客車的保有量將達(dá)35 40萬(wàn)輛,年運(yùn)送旅客將達(dá)500億人次,城市公共交通在城市交通總出行比 例:特大城市達(dá)30%以上，大中城市達(dá)20%以上，基本確立公共交通在城市 交通的主體地位。在今后56年里,我國(guó)城市公共交通將快速發(fā)展,基本 實(shí)現(xiàn)城市公共交通的現(xiàn)代化。根據(jù)我國(guó)提出的“十一五”規(guī)劃目標(biāo)，城市 化水平要達(dá)到中等發(fā)達(dá)國(guó)家水平。因此，客車對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和促進(jìn)人民生活水平提高發(fā)揮著重要作 用。世界各主要客車生產(chǎn)廠無(wú)不應(yīng)用最新科技成果潛心致力于客車新產(chǎn) 品的研制和開(kāi)發(fā)，不斷地向市場(chǎng)提供有競(jìng)爭(zhēng)力的新型客車。全國(guó)各地的 城市客車是城內(nèi)交通的根本命脈。從2001年開(kāi)始，我國(guó)汽車產(chǎn)品的構(gòu)成 發(fā)生了歷史性變化：三大汽車產(chǎn)品的產(chǎn)銷量中，客車（含大、中、小、微 型）年產(chǎn)銷量首次超過(guò)轎車、載貨汽車，而居前位。為了滿足人民群眾出 行的需要，除了積極發(fā)展提供給個(gè)人使用的轎車外，我國(guó)以確定“發(fā)展 公共交通為主”的道路交通指導(dǎo)方針。所以，客車的設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平和產(chǎn) 品質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)廠家競(jìng)爭(zhēng)存活和廣大乘客的生命安全，受到各方 面的重視及關(guān)注，而且人們對(duì)客車的安全性、操縱性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、 舒適性的要求不斷提高?？蛙囌w骨架是客車車身最基本的結(jié)構(gòu)，起支 撐蒙皮和內(nèi)外飾件、承載載荷的作用，決定著客車的安全性。統(tǒng)計(jì)資料 表明，車身是客車自重和價(jià)格的主要組成部分，占客車自重和制造生本 的40%-60%,通常它的重量又是底盤(pán)（含發(fā)動(dòng)機(jī)）整備重量的0. 8-1. 2倍, 因此減輕車身質(zhì)量是改善客車許多指標(biāo)（如載客量、制造成本、燃油經(jīng) 濟(jì)性、動(dòng)力性等）的最有效手段之一?？蛙囀俏覈?guó)當(dāng)前運(yùn)載乘客的主要交通工具之一。特別是中、大型客車, 由于其運(yùn)載乘客的數(shù)量多，使用經(jīng)濟(jì)性好，近年來(lái)得到了迅速發(fā)展，并 以其新穎的造型、精良的制作和優(yōu)越的性能，體現(xiàn)了當(dāng)代社會(huì)的精神面 貌而被人們所喜愛(ài)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，客車己經(jīng)成為集工業(yè)藝 術(shù)、人機(jī)工程學(xué)、空氣動(dòng)力、制造技術(shù)、材料工程和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等學(xué)科為 一體的現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)品。我國(guó)客車工業(yè)真正開(kāi)始于上世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí) 只能是對(duì)貨車底盤(pán)進(jìn)行改裝，扣上一個(gè)簡(jiǎn)易的車身。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展, 我國(guó)的客車車身設(shè)計(jì)、制造技術(shù)日新月異，己逐步跟上國(guó)際的潮流，成 為世界客車制造大國(guó)，并向世界客車制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)?；谝陨洗笮涂蛙嚨母鞣N優(yōu)點(diǎn)及良好的發(fā)前景以及車身骨架的重要 性，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題選擇了城市混合動(dòng)力客車車身骨架設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì) 特點(diǎn)有：整個(gè)車身蒙皮采用冷張拉預(yù)應(yīng)力點(diǎn)焊接技術(shù)。蒙皮材料采用鍍 鋅鋼板，保證了耐腐蝕性。前擋風(fēng)玻璃,后擋風(fēng)玻璃采用鋼化玻璃,側(cè)窗玻 璃采用粘貼大幅觀景玻璃，并在適當(dāng)位置開(kāi)有通風(fēng)窗。骨架采用高強(qiáng)度 矩形鋼管組焊的閉環(huán)結(jié)構(gòu),且對(duì)車身強(qiáng)度及耐久性進(jìn)行CAE分析,確保整 車安全和車身可靠性。低地板的設(shè)計(jì)為乘客提供寬敞的空間，同時(shí)也節(jié)省 乘客上車時(shí)間。由于乘客上下車較為頻繁,對(duì)乘客門(mén)周邊骨架進(jìn)行加強(qiáng)， 后部地板采用多種結(jié)構(gòu)滿足安裝不同發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。近幾年來(lái)我國(guó)由于引進(jìn)了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，客車生產(chǎn)水平有了明顯提 高，但在車身加工、裝配、焊接。噴漆等工藝上及國(guó)外水平相差很大， 再加之企業(yè)生產(chǎn)管理落后，導(dǎo)致我國(guó)大型客車生產(chǎn)的工藝水平發(fā)展緩慢。 根據(jù)這些，我的設(shè)計(jì)基本思路定位：依據(jù)我國(guó)同類車型設(shè)計(jì)的一般方法, 參照國(guó)外同類車型的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，在國(guó)內(nèi)大多數(shù)客車生產(chǎn)矩形及方形 管材為主要構(gòu)件，客車車身骨架構(gòu)件壁厚一般小于2nm1,骨架焊接均采用 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊方法來(lái)設(shè)計(jì)骨架的總成。隨著城市客車市場(chǎng)需求的不斷增加，長(zhǎng)途客車的舒適性、可靠性、安 全性、美觀性必將成為公交市場(chǎng)的大勢(shì)所趨。1. 2.1客車企業(yè)己基本具有獨(dú)立研發(fā)能力我國(guó)客車工業(yè)自20世紀(jì)60年代開(kāi)始起步，經(jīng)過(guò)改裝、仿制、技術(shù)引 進(jìn)和中外合資階段，發(fā)展到今天，已經(jīng)基本形成了高、大、中、輕、微 多種型式和檔次的產(chǎn)品格局。日前，我國(guó)客車產(chǎn)品不僅基本適應(yīng)公路客 運(yùn)和道路狀況的要求，而且在1987年實(shí)現(xiàn)出口，現(xiàn)在我國(guó)的客車產(chǎn)品己 出口到世界28個(gè)國(guó)家和地區(qū)。我國(guó)客車企業(yè)在十幾年前主要是依靠一汽集團(tuán)、東風(fēng)公司的載貨汽車 底盤(pán)改裝客車。由于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期底盤(pán)為稀缺資源，使“亞星”、“黃 ?！焙汀伴L(zhǎng)江”等客車企業(yè)下決心進(jìn)行車身及底盤(pán)的一體式自主開(kāi)發(fā)， 從而使國(guó)內(nèi)客車企業(yè)取得了今天這樣的獨(dú)立地位。在國(guó)外，像我國(guó)客車企業(yè)這樣具有上萬(wàn)輛規(guī)模的獨(dú)立的客車廠家?guī)缀?沒(méi)有，即使是奔馳和沃爾沃公司，也不存在一個(gè)單獨(dú)的客車實(shí)體，客車 產(chǎn)品都是依附于主機(jī)廠而存在。1.2. 2客車企業(yè)技術(shù)含量較高客車不同于轎車產(chǎn)品，非大批量生產(chǎn)，因而要采用差異化策略；客車 的零件互換性比轎車好，可以采用“搭積木”式的生產(chǎn)方式，利用國(guó)內(nèi) 外的優(yōu)秀零部件總成“作拼盤(pán)”，匹配出最好的產(chǎn)品。江淮集團(tuán)老總左 延安將這一生產(chǎn)方式總結(jié)為“買(mǎi)全球，賣全球”。可以說(shuō)，正是這種生 產(chǎn)方式，使我國(guó)客車工業(yè)在汽車零部件基礎(chǔ)還很薄弱的情況下，做到了 客車產(chǎn)品在車身設(shè)計(jì)和總成配置上已及國(guó)際接軌。我國(guó)大客車產(chǎn)品的檔次、配置不僅優(yōu)于載貨汽車，而且采用了許多轎 車上的技術(shù)。ABS、ASR、空氣懸掛、電渦流緩速器、大功率低排放發(fā)動(dòng) 機(jī)、“前盤(pán)后轂”制動(dòng)系統(tǒng)等這些目前只有在技術(shù)引進(jìn)的載貨汽車上才 能看到的配置，在我國(guó)高檔客車中己經(jīng)把它們列為“標(biāo)配”。甚至有一 些高檔客車上的配置，例如，定速巡航控制系統(tǒng)、智能化車內(nèi)氣候集成 控制系統(tǒng)等，在很多高檔轎車上也十分鮮見(jiàn)。汽車行業(yè)專家承認(rèn)，衍生 于載貨汽車基礎(chǔ)上的客車產(chǎn)品，在技術(shù)檔次上大大超過(guò)它的先輩。1. 3國(guó)內(nèi)外客車車身結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)1.3. 1國(guó)外客車發(fā)展動(dòng)向歐洲客車產(chǎn)品主要三方面的發(fā)展動(dòng)向：1 .客車低地板化：客車低地板化，在我國(guó)只是近兩年的事，而且進(jìn)展 緩慢。但在歐洲，客車低地板化己經(jīng)得到了全面普及。在車展上，95%的 客車是低地板的，極少數(shù)的城市客車是低入口。低地板化不僅體現(xiàn)在大 中型城市公交車上，就連輕型的社區(qū)巴士，甚至更小的一些像海獅那樣 的面包車，包括小型的校車，進(jìn)入車內(nèi)往下一看，也是低地板的。在車 展外的現(xiàn)實(shí)生活中，低地板公交車的普及率也相當(dāng)高。而且有軌電車和 帶“大辮子”的無(wú)軌電車，也是低地板的。因此，可以說(shuō)，低地板公交 客車在歐洲己經(jīng)得到全面普及。新一些的公交車，根本沒(méi)有高地板的車 在運(yùn)營(yíng)?？蛙囆袠I(yè)的發(fā)展，離不開(kāi)零部件行業(yè)的支撐。低地板車的關(guān)鍵 總成是門(mén)式橋，我國(guó)低地板客車發(fā)展緩慢，很大程度上受制于此。國(guó)內(nèi) 生產(chǎn)門(mén)式橋的企業(yè)，目前能大批量生產(chǎn)的還沒(méi)有，面對(duì)低地板化這一趨 勢(shì)。面對(duì)同樣的配置的大客車，國(guó)產(chǎn)的及合資的或技術(shù)引進(jìn)車型相比， 總會(huì)令人感到有些差距。盡管配制都一樣，人們還是覺(jué)得國(guó)外品牌的車 好。其實(shí)就是細(xì)微之處不如人家。所以，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)此高度重視。別總 把細(xì)節(jié)當(dāng)小事。2.大客車的設(shè)計(jì)轎車化：主要設(shè)計(jì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是車內(nèi)廣泛 使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，座椅靠背后的液晶電視更是不在話下。雖然有可能 是作為選裝件配置，但這一趨勢(shì)卻十分明顯。二是前風(fēng)擋玻璃頂窗化。 轎車的車頂可以帶天窗，而大客車的車頂有空調(diào)等設(shè)備，不便于完全采 取轎車那樣的設(shè)計(jì)形式，但就前風(fēng)擋玻璃盡量向上延伸一直到車頂。再 向后延伸，使這塊大玻璃即是前風(fēng)擋，又是車頂?shù)囊徊糠?。大膽的設(shè)計(jì), 使車內(nèi)的視野和光照度大增，成為當(dāng)今引領(lǐng)潮流的一種風(fēng)格，獲得歐洲 商用車編輯協(xié)會(huì)(ACE)頒發(fā)的2006年歐洲客車年度大獎(jiǎng)的尼奧普蘭“星 際線”豪華大客車和土耳其TEMSA公司推出的雙后橋大客車，其前風(fēng)擋 的設(shè)計(jì)都具有這一特點(diǎn)。據(jù)說(shuō)，這一設(shè)計(jì)對(duì)車身的整體應(yīng)力分布要求較 高，車身各部受力要十分均勻。否則，車身在顛簸狀況下扭動(dòng)，很容易 將風(fēng)擋玻璃扭裂甚至扭碎，所以模仿起來(lái)并不那么容易。三是前臉設(shè)計(jì) 由“大嘴”轉(zhuǎn)向“小嘴”。及歐洲轎車前臉造型出現(xiàn)的“大嘴”化潮流 相反，歐洲大客車前臉設(shè)計(jì)正在出現(xiàn)“小嘴”化的動(dòng)向。由于發(fā)動(dòng)機(jī)基 本都是后置的，車頭無(wú)需大的“嘴”進(jìn)氣，所以有廠家把車頭設(shè)計(jì)成類 似轎車一般的風(fēng)格，顯得非常別出心裁。1.3.2國(guó)內(nèi)客車車身結(jié)構(gòu)的變化1 .由單一非承載式一半承載式、全承載式（無(wú)車架）；2 .蒙皮裝配由加一點(diǎn)焊；3 .結(jié)構(gòu)由沖壓式一型材骨架式；4 .更加注重符合空氣動(dòng)力學(xué)的造型；5 .將舒適安全放在首位；6 .現(xiàn)代設(shè)計(jì)、試驗(yàn)方法開(kāi)始在車身設(shè)計(jì)中全面采用；7 .大量采用輕金屬和非金屬材料：如Volvo全鋁車身。8 .更加注意和重視細(xì)部設(shè)計(jì)；9 .車窗由鋁型材推拉式一粘接全密封式；10 .中、高檔客車全部采用后置發(fā)動(dòng)機(jī)布置型式。1. 4車身的承載類型客車是現(xiàn)代社會(huì)的主要交通工具。大客車按用途不同，可以分為：城 市客車、長(zhǎng)途客車、旅游客車和專用客車幾大類。按承載形式分可分為: 非承載式、半承載式和承載式車身三大類。1.4. 1非承載式車身非承載式車身是指在底盤(pán)車架上組裝而成的車身，系車架的一種，車 載荷主要有車架承擔(dān)。這種車身結(jié)構(gòu)理論上是不承載的?？煞譃榭蚴?、 脊梁式、綜合式三大類。非承載式車身的優(yōu)點(diǎn):1）除了輪胎和懸架系統(tǒng)對(duì)整車的緩沖吸振作用外，撓性相交點(diǎn)還可 以起到輔助緩沖、適當(dāng)吸收車架所受的扭轉(zhuǎn)變形和降低噪音的作用，既 延長(zhǎng)了車身的使用壽命，又提高了乘坐的舒適性；2）底盤(pán)和車身可以分開(kāi)裝配，然后總裝在一起，這樣既可簡(jiǎn)化裝配 工藝，又便于組織專業(yè)化協(xié)作；3）由于有車架作為整車的基礎(chǔ)，這樣便于汽車各總成和部件的安裝, 同時(shí)也易于更改車型和改裝成其他用途的車輛；4）發(fā)生撞車事故時(shí)，車架還可以對(duì)車身起到一定的保護(hù)作用。其缺點(diǎn)是：1）由于設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)不考慮車身承載，故必須保證車架有足夠的剛度 和強(qiáng)度，從而導(dǎo)致整車自重力增加；2）由于底盤(pán)和車身之間裝有車架，是整車高度增大；3）車駕駛汽車上最大而且質(zhì)量最大的零件，所以必須具備有大型的 壓床及焊接、工夾具和檢驗(yàn)等一系列較復(fù)雜昂貴的制造設(shè)備。1.4.2 半承載式車身為了減輕大客車的自身質(zhì)量，將車身及車架剛性相連，讓車身也參及 承載，從而可以適當(dāng)減輕車架（底架）的質(zhì)量，以達(dá)到較合理地利用材 料的目的。半承載式車身是一種過(guò)渡型的結(jié)構(gòu)，車身下部仍保留有“車 架”，不過(guò)他的強(qiáng)度和剛度稍微低于非承載式車架，為了有所區(qū)別起見(jiàn), 一般可將它稱為“底架”。之所以命名為半承載式是出于以下的考慮： 讓車身也分擔(dān)部分載荷，以此來(lái)減輕車架的自重力?？蛙囓嚿頌榘氤休d 式，有較強(qiáng)的車架縱梁及經(jīng)“牛腿”加強(qiáng)的底橫梁。底橫梁及立柱焊接, 蒙皮采用鉀接方式及車身骨架相連，蒙皮是非應(yīng)力蒙皮。因此，車身計(jì) 算模型中不考慮蒙皮參及應(yīng)力，所以客車車身計(jì)算模型是一個(gè)空間桿系 結(jié)構(gòu)。此外，為了保證構(gòu)件連接處的強(qiáng)度和剛度，常在構(gòu)件節(jié)點(diǎn)附近進(jìn) 行加強(qiáng)。這樣在一些構(gòu)件連接處就出現(xiàn)了比構(gòu)件剛度要大的多的區(qū)域， 形成所謂的“剛域”。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：車身下部及底架組合為一整 體，車身也能分擔(dān)部分彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。但由于保留底架，大客車的輕 量化受到一定限制。焊后精度較差、調(diào)整工作量大。1.4.3 承載式車身為進(jìn)一步減輕自重及使車身結(jié)構(gòu)合理化，在大客車和轎車上采用無(wú)車 架的承載式結(jié)構(gòu)。根據(jù)大客車車身上、下部受載程度的不同，又分為基 礎(chǔ)承載式和整體承載式兩種?；A(chǔ)承載式這種結(jié)構(gòu)是將車身側(cè)圍腰線以下部分設(shè)計(jì)成主要承載件，車頂則考慮 為非承載件。車身地板下面的空間可以用作行李艙，然而這種結(jié)構(gòu)的地 板離地距離大，適用于長(zhǎng)途客車和旅游客車。整體承載式這種結(jié)構(gòu)整個(gè)車身都參及承載，又名為全承載式車身結(jié)構(gòu)。車身的上、 下部結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體，在承受載荷時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)、以強(qiáng)濟(jì)弱, 使整個(gè)車身殼體達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。通過(guò)理論分析和結(jié)構(gòu)上深入研究， 發(fā)揮材料的最大性能，設(shè)計(jì)成強(qiáng)度的空間結(jié)構(gòu)，從而使車身的質(zhì)量最輕 而強(qiáng)度和剛度最大。整體承載式主要缺點(diǎn)：1 .由于取消了車架，來(lái)自傳動(dòng)系和懸架的振動(dòng)噪聲將直接傳給車身， 除車廂本身又是易于引起空腔共振箱，因此會(huì)大大惡化乘坐舒適性，為 此，必須采用大量的隔聲防振材料，從而成本和質(zhì)量都會(huì)有所增加；2 .改型比較困難。據(jù)統(tǒng)計(jì)，客車車身的質(zhì)量約占整車質(zhì)量的40%-60%,車身成本的百分 比有的己經(jīng)超過(guò)來(lái)了50%。因此，車身設(shè)計(jì)技術(shù)的先進(jìn)及否不僅影響汽車 本身的結(jié)構(gòu)性能，而且還對(duì)汽車的節(jié)能降耗有直接的影響。從車身輕量 化和車身疲勞強(qiáng)度方面來(lái)考慮，車身開(kāi)發(fā)中人存在著相當(dāng)多的關(guān)鍵技術(shù) 亟待研究解決。正因?yàn)槿绱?，我?guó)在“九五”期間就將車身開(kāi)發(fā)技術(shù)列 為重點(diǎn)攻克的課題之一。大客車車身骨架是大客車的主要承載部件，是整車的基體。其結(jié)構(gòu)性 能的好壞直接關(guān)系到這個(gè)車的使用性能。在結(jié)構(gòu)上要求其滿足汽車總布 置的要求；強(qiáng)度上要求其能受靜載荷和運(yùn)動(dòng)中所受到的各種動(dòng)載荷；它 必須具有足夠的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，以使車身骨架和裝于其上的其他 總成和部件在汽車運(yùn)行的多種工況下，不致產(chǎn)生過(guò)大的變形而損壞或破 10 / 45壞汽車正常的工作條件；另外在滿足上述條件的情況下，車身骨架質(zhì)量 要盡量輕，以達(dá)到節(jié)能節(jié)材的目的，并易于高速行駛。因此，在保證其 各種使用性能的前提下，使之重量最小，是車身設(shè)計(jì)中日益關(guān)心的問(wèn)題 是實(shí)現(xiàn)車身輕量化，降低成本，提高整體承載能力的主要途徑。1.5客車車身的組成及影響車身強(qiáng)度的構(gòu)造因素骨架是客車車身的結(jié)構(gòu)主體，及底盤(pán)車架一起承受靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷。 客車車身一般由五部分組成：1 .頂蓋骨架一一車身頂蓋的骨架，將前后左右骨架連，一起構(gòu)成封閉 結(jié)構(gòu)。同時(shí)，供安裝空調(diào)部件、通風(fēng)窗、燈具、行李架、扶手等部件；2 .前圍骨架一一客車正面車身的骨架，供安裝儀表板、前燈具、保險(xiǎn) 杠，雨刮、前風(fēng)窗等；3 .后圍骨架一一客車背面的車身骨架，供安裝后風(fēng)窗、后門(mén)保險(xiǎn)杠、 后燈等；4 .左側(cè)圍骨架一一客車左側(cè)面車身的骨架，供安裝側(cè)窗等；5 .右側(cè)圍骨架一一客車右側(cè)面車身的骨架，供安裝側(cè)窗、乘客門(mén)等；五部分骨架及車架組焊在一起構(gòu)成了客車車身的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。車身頂蓋連接側(cè)圍，協(xié)同側(cè)圍一起工作。當(dāng)車身扭轉(zhuǎn)時(shí)，頂蓋主要以 剪切變形為主。若車頂抗剪剛度小，將使左右側(cè)圍的相互聯(lián)系減弱，從 而使車身的扭轉(zhuǎn)剛度降低。因此，提高車頂?shù)目辜魟偠?，合理匹配車?和側(cè)圍高度，是提高車身剛度的重要途徑之一。另外，頂蓋縱梁布置形 式對(duì)窗立柱彎矩大小有一定影響，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使頂蓋縱梁呈中間疏兩邊 密的布置形式。頂蓋橫梁及窗立柱對(duì)應(yīng)最好能使頂橫梁、門(mén)立柱、底盤(pán) 縱梁三者形成封閉環(huán)，以利于力的傳遞。頂蓋橫梁的弧度對(duì)車身也有影 響，適當(dāng)?shù)幕《瓤梢愿淖冘嚿頇M斷面的扭心高度，降低車頂蒙皮所受的 剪力流以及窗立柱彎矩。如果弧度過(guò)大，頂蓋的水平抗剪剛度將會(huì)降低。前后圍設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素根據(jù)造型和發(fā)動(dòng)機(jī)的位置而定。前置發(fā)動(dòng) 機(jī)除應(yīng)考慮前大燈和轉(zhuǎn)向燈的位置、雨刮位置及后風(fēng)窗、后燈位置尺寸 外，還應(yīng)考慮：發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)散熱和維修方便性。后置發(fā)動(dòng)機(jī)客車則主要 根據(jù)造型和總布置的要求確定骨架，如造型美觀、流線型、發(fā)動(dòng)機(jī)艙門(mén) 大小。前照燈和尾燈形式、大小等。在強(qiáng)度上，應(yīng)提高受力較大的風(fēng)窗 上下沿梁、窗立柱。但是增加窗立柱強(qiáng)度時(shí)應(yīng)注意視野，減小盲區(qū)。為 保證整車有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度，前后圍骨架中最好能設(shè)置一些斜撐梁。另 外還應(yīng)保證可以從前端舉升車輛或由救援車輛從前端牽引。車身的側(cè)圍及車架結(jié)合，構(gòu)成了保證車身必要的彎曲的剛性主元。它 的特點(diǎn)是：必須開(kāi)設(shè)車門(mén)、車窗及輪拱等開(kāi)口，它主要承受彎曲和扭轉(zhuǎn) 載荷。要求必須保證車身功能性一一門(mén)、窗等，而且有足夠的強(qiáng)度剛度。 它采用的結(jié)構(gòu)形式有：輕金屬材側(cè)圍結(jié)構(gòu)和鋼制材料的側(cè)圍結(jié)構(gòu)。采用輕金屬材料的側(cè)圍結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：以大斷面的窗上沿梁作為上承 載單元，下承載單元由底盤(pán)縱梁構(gòu)成；采用大斷面的封閉斷面式門(mén)框結(jié) 構(gòu)和前后立柱結(jié)構(gòu)，確保側(cè)圍能承受較大的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。近年來(lái)西 方大客車流行的一種結(jié)構(gòu)就是鋁合金車身，此結(jié)構(gòu)適用于采用輕金屬材 料的側(cè)圍結(jié)構(gòu)。采用鋼制材料的側(cè)圍結(jié)構(gòu)的主要承載單元由腰圍梁、底盤(pán)縱梁和地板 縱梁組成。其特點(diǎn)是：采用封閉斷面的異型鋼管材料或沖壓焊接成型的 封閉斷而鋼制材料組焊而成，車門(mén)處薄弱點(diǎn)由大斷面的門(mén)框結(jié)構(gòu)組成。 這種結(jié)構(gòu)通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以保證側(cè)圍骨架有較大的強(qiáng)度和剛度。決定客車車身強(qiáng)度的因素有：側(cè)壁構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，構(gòu)件的連接方式 以及側(cè)圍及底盤(pán)車架的連接方式。當(dāng)車窗開(kāi)度增大側(cè)圍結(jié)構(gòu)形式對(duì)車身 強(qiáng)度的影響增大，即大開(kāi)口破壞了整體的剛度。電測(cè)和電算結(jié)果表明車 窗高度增加時(shí)車身扭轉(zhuǎn)剛度下降。窗立柱、梁構(gòu)件的工作應(yīng)力增大，但 高應(yīng)力區(qū)仍在窗立柱和門(mén)立柱上。當(dāng)提高窗下沿梁時(shí)整車的扭轉(zhuǎn)剛度提 高，窗立柱和梁構(gòu)件的工作應(yīng)力下降而降低窗上沿梁時(shí)頂蓋彎度提高， 水平抗剪的下降，窗立柱內(nèi)彎矩下降。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎和制動(dòng)時(shí)側(cè)圍立柱不 僅承受頂蓋傳來(lái)的靜載荷，還承受大量的動(dòng)載荷。因此，應(yīng)在側(cè)圍一定 位置設(shè)立寬立柱或雙立柱帶連接板，如：門(mén)立柱、前后立柱、前后橋區(qū) 域等。窗立柱的彎曲力矩大小取決于窗立柱及頂蓋的連接方法，增加窗 上沿梁高度能降低窗立柱應(yīng)力。利用材料的力學(xué)特性有效的提高結(jié)構(gòu)的 強(qiáng)度和剛度可以采用斜撐結(jié)構(gòu)，它可使骨架式車身結(jié)構(gòu)的側(cè)圍構(gòu)件彎矩 減低，軸向力提高，窗立柱應(yīng)力下降。但是，斜撐結(jié)增加了軸間開(kāi)門(mén)的 車身結(jié)構(gòu)的車身剛度不均勻性，使車門(mén)處應(yīng)力提高。第二章車身骨架結(jié)構(gòu)及尺寸的確定2.1 骨架設(shè)計(jì)依據(jù)2. 1. 1設(shè)計(jì)原則根據(jù)總布置的設(shè)計(jì)思路，該車采用的是非承載式車身。在車身骨架設(shè) 計(jì)中，主要考慮的是滿足車身總布置的要求，同時(shí)滿足骨架強(qiáng)度和剛度, 以及使用環(huán)境和市場(chǎng)定位，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：1 .在保證車身骨架強(qiáng)度和剛度的要求下，滿足車身總布置造型要求, 如有沖突應(yīng)改變車身總布置。2 .盡量保證有良好的加工工藝，減少加工難度。3 .通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減少骨架質(zhì)量。4 .在設(shè)計(jì)骨架總成結(jié)構(gòu)的型式時(shí)，應(yīng)充分考慮其系列化變形的可能 性。5 .在保證總布置的強(qiáng)度剛度的條件下，盡可能減少生產(chǎn)成木，提高經(jīng) 濟(jì)效益。車體骨架設(shè)計(jì)應(yīng)滿足車身剛度和強(qiáng)度的要求。剛度不足，將會(huì)引起車 身的門(mén)框，窗框，發(fā)動(dòng)機(jī)艙口及行李箱口等的變形，導(dǎo)致玻璃破裂，車 門(mén)卡死；低剛度必然伴隨有低的固有振動(dòng)頻率，易發(fā)生結(jié)構(gòu)共振和聲響, 并削弱結(jié)構(gòu)接頭的連接強(qiáng)度；此外，還會(huì)影響安裝在底架上的總成的相 對(duì)位置。而結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠則將引起構(gòu)件早期出現(xiàn)裂紋和疲勞斷裂。大中型客車一般采用骨架式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)骨架一般由扭轉(zhuǎn)剛性很高 的封閉斷面的矩形管構(gòu)成，因此強(qiáng)度和剛度較高，外蒙皮只起裝飾的作 用。其優(yōu)點(diǎn)是：改變客車外形比較容易；車門(mén)和窗的開(kāi)口部可以增大；外 蒙皮無(wú)鉀釘，可以實(shí)現(xiàn)較漂亮的外觀；采用合理的設(shè)計(jì)（優(yōu)化）可以減 輕重量。缺點(diǎn)：所有零件均由焊接裝配，焊接質(zhì)量不易掌握；型材防腐難度較 大。2. 1.2主要技術(shù)參數(shù)長(zhǎng) X 寬 X 高12000 X2500X3208mm13 / 45種形式，但不論哪種劃分形式都應(yīng)當(dāng)及當(dāng)前的工藝水平相適應(yīng)。車身骨 架五大片的合理劃分：前圍骨架、后圍骨架、左側(cè)圍骨架、右側(cè)圍骨架 和頂蓋骨架五大片。2. 2.1左右側(cè)圍骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析車身骨架設(shè)計(jì)應(yīng)滿足車身強(qiáng)度及剛度的要求。在設(shè)計(jì)左右側(cè)圍時(shí)，無(wú) 論哪種承載式車身，都應(yīng)考慮桿件的位置。骨架的桿件可分為一下三類:1 .根據(jù)功能要求設(shè)置的，如門(mén)柱、窗柱、門(mén)檻、門(mén)框上的橫梁，風(fēng)窗 上下橫梁等。2 .加強(qiáng)用的，如客車頂蓋上的縱梁和底架周邊擱梁等。3 .為安裝附件而設(shè)置的非承載式構(gòu)件，如前圍為安裝車燈而安裝的鋼 板。顯然，桿件是車身骨架的主要承載件，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，并盡 量使之構(gòu)成一個(gè)連續(xù)完整的受力系統(tǒng)。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，力的合理傳遞形 式應(yīng)是讓更多的桿件分載，且不出現(xiàn)力的傳遞中斷的情況。半承載式或 全承載式車身結(jié)構(gòu)的車身有效載荷及自重和來(lái)自地面的沖擊載荷等，是 通過(guò)底橫梁分散到立柱上面使車身柱負(fù)載增大的，同時(shí)還承受懸掛支撐 反力，從而造成危險(xiǎn)區(qū)。由于過(guò)橋區(qū)的受力特點(diǎn)及這一部件相對(duì)于整車剛度較弱，從而出現(xiàn)過(guò) 橋區(qū)變形大，鉀釘松動(dòng)及蒙皮鼓動(dòng)等不料現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)重視 過(guò)橋區(qū)立柱懸置問(wèn)題，我采用的方法是，在橫梁處用斜撐，將力分散到 裙部立柱及窗立柱處。由于右側(cè)圍的乘客門(mén)框破壞了右側(cè)圍骨架的連續(xù)性，門(mén)框處剛性太 弱，所以在彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種常見(jiàn)的主要工況下，車身骨架的最大應(yīng)力點(diǎn) 都集中在右側(cè)圍門(mén)立柱上角和靠近車門(mén)的幾根窗立柱上下角。而上述工 況又以扭轉(zhuǎn)工況更為嚴(yán)重。這種現(xiàn)象已經(jīng)被多次電測(cè)，電算結(jié)算和車身 骨架早期斷裂的使用實(shí)踐所證實(shí)。本設(shè)計(jì)的右側(cè)圍上，要開(kāi)設(shè)兩個(gè)乘客 門(mén)，所以客車的右側(cè)圍骨架比左側(cè)圍的骨架要復(fù)雜。左側(cè)圍主要考慮跟 右側(cè)圍的對(duì)應(yīng)。圖2-1右側(cè)圍骨架首先根據(jù)底架外伸梁的位置決定裙部立柱位置.，并在此基礎(chǔ)上盡量使 其及窗立柱對(duì)齊以構(gòu)成受力封閉環(huán)，裙部立柱采用50*50*1. 75mm的矩形 管。門(mén)柱所受到的應(yīng)力比較的大，所以門(mén)立柱要選用斷面尺寸較大的矩 形鋼一一60*50*2mm。前門(mén)的寬度按照總布置要求選擇了 1380mm,及前圍 的連接問(wèn)題上，采用50*50*2mm型材來(lái)及前圍的右立柱焊接。把窗立柱的 斷面尺寸選擇為70*50*2mm,側(cè)窗上沿梁要及頂蓋相焊接，腰梁是鋼質(zhì)材 料的側(cè)圍骨架結(jié)構(gòu)的主要承載單元，考慮設(shè)計(jì)制造的統(tǒng)一，因此它們的 斷面尺寸須要選擇較大的一一50*50*2皿。前后輪拱立柱的位置要考慮車 輪的因素，左右輪拱柱、輪拱上橫梁盡量及總布置布置的輪壑貼近。為 增加強(qiáng)度，要在窗下梁到地板梁之間放置斜撐，斜撐的斷面尺寸為 50*50*2mni。圖2-2左側(cè)圍骨架整車左側(cè)圍骨架要比右側(cè)圍骨架的要簡(jiǎn)單一些，在其上面不用開(kāi)設(shè)乘 客門(mén)也不開(kāi)設(shè)司機(jī)門(mén)。左側(cè)圍主要考慮的是及右側(cè)圍的對(duì)應(yīng)關(guān)系。左側(cè) 圍第一立柱也選擇一根型材50*40*2mm來(lái)和前圍的左立柱焊接，它的 曲線和前圍左立柱的曲線相同。左側(cè)圍的前后輪拱立柱位置也及右側(cè)圍 的前后輪拱立柱位置相對(duì)應(yīng)，斷而尺寸選擇為50*40*2mm。左側(cè)圍的前后 輪拱上橫梁的位置要及右側(cè)圍的相對(duì)應(yīng)，斷而尺寸也選擇為50*50*2mm。 由于輪拱立柱間距離較大，所以加上斜撐，斜撐的斷面尺寸選擇為 50*50*2mm，側(cè)風(fēng)窗上邊梁、腰梁是鋼質(zhì)材料的側(cè)圍骨架結(jié)構(gòu)的主要承載 單元，及右側(cè)圍相同，它的斷面尺寸須要選擇較大的一一50*50*2mm。2. 2. 2頂蓋骨架結(jié)構(gòu)分析圖2-3頂蓋骨架頂蓋的設(shè)計(jì)比較的復(fù)雜。頂蓋的安裝件比較多，主要以剪切變形為主, 受力不是很大且出于焊接方便性的考慮,頂蓋部件選用一一50*50*2 mm的 矩形管，可以滿足強(qiáng)度和剛度的要求，它們的曲線和客車頂部的曲線相 同。車頂安裝一個(gè)安全出口，截面積為600*600 mm,安全出口位于中心 處。另外考慮到將整個(gè)縱梁制作成前后相通的梁，所以將橫梁斷開(kāi)。45 / 452. 2. 3前圍骨架結(jié)構(gòu)分析圖2-4前圍骨架前圍骨架的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)總布置的前視圖和側(cè)視圖來(lái)確定的。前圍 的左右立柱要及左右側(cè)圍骨架的第一立柱相焊接，由于這兩根立柱的受 力較大，斷面尺寸選擇5040*2 mm,它們的曲線和前窗玻璃的曲線相配合。 前風(fēng)窗上沿梁在俯視圖上的曲線和風(fēng)窗玻璃的俯視曲線的相同，在側(cè)視 圖上的曲線和風(fēng)窗玻璃的側(cè)視曲線的相同，斷面尺寸選擇為50*50*2 mm, 高度比風(fēng)窗玻璃的高度稍高一點(diǎn)。風(fēng)窗下沿梁比前風(fēng)窗玻璃下端稍低一 點(diǎn)，它的俯視曲線和風(fēng)窗玻璃的俯視曲線是相同的。前圍下橫梁的高度 根據(jù)客車前燈及燈飾的高度來(lái)確定，要比前燈的下邊緣高度稍低一些， 風(fēng)窗下沿梁和前圍下橫梁之間的距離要能夠放置燈具、燈飾，斷面尺寸 選擇為50*50*2 mmo橫梁1及風(fēng)窗下沿梁、前圍下橫梁之間為了增加結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度，必須放置短立柱，短立柱的斷面尺寸選擇為50*50*2 mm0風(fēng)窗 下沿梁及前圍下橫梁之間的短立柱要根據(jù)前車燈的寬度來(lái)確定并加裝鋼 板以安裝燈具。橫梁及風(fēng)窗下沿梁之間的短立柱則要考慮雨刮器寬度及 位置。2. 2. 4后圍骨架結(jié)構(gòu)分析圖2-5后圍骨架后圍骨架的設(shè)計(jì)要根據(jù)客車的尾部附件安裝等進(jìn)行。從總布置畫(huà)的尾 部圖分析可知，尾部上要放置后車窗、發(fā)動(dòng)機(jī)艙門(mén)、車燈等。后圍左右 立柱要及左右側(cè)圍尾立柱相焊接，斷面尺寸選擇為50*40*2 mm,它的曲 線和客車整車側(cè)圍曲線相同。后窗上橫梁的高度比后窗的高度稍高一點(diǎn), 俯視的曲線和整車后部俯視曲線相同，側(cè)視曲線和后窗上部曲線相同， 斷面尺寸選擇為50*50*2 mm。后窗下沿梁的位置在后窗玻璃下端低一點(diǎn), 水平放置，斷面尺寸50*50*2 mm,它的曲線和整車尾部俯視曲線相同。 后窗左右兩邊各設(shè)置一根立柱，端面尺寸選擇為50*50*2 mm?？偛贾酶?據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)確定了發(fā)動(dòng)機(jī)艙門(mén)的大小和位置。沿發(fā)動(dòng)機(jī)艙門(mén)的上沿放置后 圍橫梁，斷而尺寸選擇為50*50*2 mm,它的曲線和客車尾部俯視曲線相 同。以上三根橫梁都是不斷開(kāi)的，兩端及后圍左右立柱焊接在一起。在 發(fā)動(dòng)機(jī)艙門(mén)下邊放置一根橫梁，但為了檢修發(fā)動(dòng)機(jī)方便，要把這根橫梁 設(shè)置為活動(dòng)梁，其斷面尺寸選擇為50*50*2 mm。第三章車身骨架強(qiáng)度計(jì)算分析2.1 車身結(jié)構(gòu)受載分析實(shí)踐表明大客車車身骨架損壞的最大危險(xiǎn)應(yīng)力是由于車身受扭時(shí)產(chǎn) 生的斜對(duì)稱載荷所引起的。斜對(duì)稱載荷之所以危險(xiǎn)是因?yàn)橛杀”跅U件（特 別是在開(kāi)口截而）構(gòu)成的超靜定空間結(jié)構(gòu)受扭時(shí)其個(gè)別桿件急劇變形所 致，當(dāng)薄壁桿件兩端被剛性固定而產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)時(shí)，將會(huì)使正應(yīng)力增大?？蛙囓嚿砉羌艿淖畋∪醐h(huán)節(jié)是在軸距范圍內(nèi)的乘客門(mén)立柱及其近鄰 窗立柱的上下角?？蛙囓嚿硎芘さ们闆r是當(dāng)大客車在崎嶇不平的路而上 行駛而使車身受扭時(shí)，由于剪力流匯總以后所形成的力會(huì)使頂蓋側(cè)邊梁 相對(duì)于腰梁產(chǎn)生位移，這時(shí)，窗立柱和門(mén)立柱都將承受縱向彎曲變形， 當(dāng)變形量達(dá)到一定限度時(shí)便會(huì)在側(cè)窗上、下角和車門(mén)上角產(chǎn)生橫向裂紋, 這種損壞現(xiàn)象己為大量的使用實(shí)踐所證實(shí)。窗立柱和門(mén)立柱還會(huì)不會(huì)產(chǎn)生左、右橫向彎曲變形呢？理論分析和使 用實(shí)踐都表明不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。因?yàn)楦髁⒅挥性谄囈暂^高車速急 轉(zhuǎn)彎時(shí)的情況下，站立乘客用手支撐在立柱或窗上框時(shí)才能使立柱受到 橫向的壓力。用彈簧拉力計(jì)隨車實(shí)測(cè)的結(jié)果表明，當(dāng)大客車急拐彎時(shí)（此 時(shí)最大離心加速度WO. 4g,否則汽車將會(huì)側(cè)翻過(guò)去），人手作用在立柱上 的瞬時(shí)最大壓力一般不會(huì)超過(guò)體重的30%,所以，相對(duì)來(lái)說(shuō)，窗立柱的橫 向抗彎剛度是可以得到保證的。綜上所述可見(jiàn)，大客車在行駛過(guò)程中，車身立柱只考慮其承受縱向彎 曲載荷就夠了。3. 2車身骨架強(qiáng)度計(jì)算己知值：前軸載荷m=6155. 9 kg前輪距 B=2160 mm圖3-1左側(cè)圍骨架piP2R3P4P5P6P7P8劃)3B4.Y 一二叫1?1恁)1=叫1019“一巽%上】2lbe bI M】7IM。田|卜門(mén)）911 A、DErGXII.13.14.15. l1712圖3-2受力分析圖按圖3-1及圖3-2,有以下數(shù)據(jù)：k = 82. 5cm, 12 = 111 cm t =4 = A =1；=152cm, 13 = 94. 5cmyI. = 11. 84 cm 4 , I. = 1= 1= I. = 1= I. = 1 = 31.475 cm 4 ；I9=U. 848窗上沿梁截面的慣性矩為：Tdi =乙2 =乙3 =乙i =乙5 =乙6 =心”= H.840cm4 ；作用在車身上的扭矩為：乩=zz/ X - = 65154. 045N*m；2車身橫截而而積月=5水，= 2. 2 * 3. 2 = 7. 04m2 ；剪力流L告"6 2N/o；作用于窗上沿梁和窗下梁的縱向力P為:p = q * 4 = 46. 2 率(82. 5 + 111 + 152 * 5 + 94. 5) = 48417. 6N; ，/ =，+ 乙 +，+7+ 4 + 4 + 工 + < +，= 244. 005 cm4 ； 由此得P" P4一=2349N,同理旦=8=8=兄=8=入=尸上-=6246 N 工工P9=2351N此外，已知窗立柱高度方=143. 5 cm。屋和"統(tǒng)稱為"單位狀態(tài)影響系數(shù)"，"稱為"外載荷影響系數(shù)”, 8強(qiáng)代表由于單位未知力x,所引起的及方向的位移（或轉(zhuǎn)角）,屋代表 由于單位未知力（或力矩）X尸1所引起的X方向的位移（或轉(zhuǎn)角）， 代表由于外力所引起的X：方向的位移。為了計(jì)算牙必，以下繪出4種工況下的彎距圖：（1）工況0施加外力R如圖3-3（2）工況1施加水平單位力xl x4 x7 xlO xl3 xl6 xl9 x22圖(3)工況2施加垂直單位力x2 x5 x8 xll xl4 xl7 x20 x23如圖3-5(4)工況 3施加單位力矩 x3 x5 x9 xl2 xl5 xl8 x21 x24如圖3-6圖3-3工況0Xl X4 X4 X7 X7 XlO X1DX13XlhXWh Xl3h Xl6hXl3h xi&ln X1W圖3-4工況12 ray.nnns7X7RH!F NtlX2I1 X5I2 X8I3 X11I4 XMI5X17X20I7X23I9圖3-5工況25 -7%5JnTTTTTTTTTTwt-=qwa=nHIUI!ra三三ffi9 d-X krHifflUH圖3-6工況3有了上面的數(shù)據(jù)，即可以求得諸系數(shù)辯必的值。1 .工況0, 1（圖3-3及圖3-4）,把數(shù)值代入下式：A3 P PAp=（T-F） = 0ll9cmDZS 1 j 1、同理得：4p = ， A|Op = ，A3p = ，I6p = ，A9P = 。21p = 2 .工況0,2（圖3-3及圖3-5）,數(shù)值代入下式：= - 125.2825= /（EI 2 ）（J P2hx ）（ 一 L ）=-167.04702E后2同理得：“p =767,0470 ,=-145. 2570把數(shù)值代入下式:4.0408 xlO-4J16J64.0408x10-1“ = -167. 0470 , A14p =-156.6065 ,A17p =-125.2852 , A：0p = -125.2852,3 .工況0,3（圖 3-3 及 3-6）,A3 = -1.2988X 1（）7“ 2EI 2EI2同理得：A6p = 0, A9p = 0, A12p =0, A15p =0, A,Sp =0, A21p = 0 A241, = 04 .工況1,1（圖3-4）,把數(shù)值代入下式：/ 3 1=（ + ） = 4.3294 x 10-411 3E /同理得：5=4.0408x1 O-1 , J77 = 4.0408 xlO-4 , J1010 = 4.0408 xlO ,2919 = 4. 0408 x 10-. 5Tl = 4. 0408 x 1015 .工況2, 2（圖3-5）,把數(shù)值代入可得：I - I a /5、=-（，+/） = 0.0823二3七& .4s = 0.1574, JS8 =0.1574, JH11 = 0.1574, J1414 = 0.1359, J1717 = 0.0823,=, 0.0823瓦3” = 0.08236 .工況3, 3（圖3-6）,把數(shù)值代入可得：% =（ + + ） = 4.3356x 10-5, E 1,2"1同理得：46 = 1.4015x10-, % = 1.4015x10-5, J12I2 = 1.4015x 10-5,5ys = 1.3693x10-5, JISI= 1.2724x1 O-5 , 1313I o1oJ212l =, 1.2724x10-5 = 1.4015x10-57 .按工況1,0 2,0 3,0 1,1 2, 2 3, 3來(lái)計(jì)算1, 2 = 2, 1, 1, 3 = 3, 1,2, 3=3, 2工況1,2(圖3-4及圖3-5),- = 0.0364, 62 =0.0364“ 2E八 2E八flta>同理得：J45 = % = 0.0485,央 7 =%=一 0.0485,既=3=0.04858io = los = 0.0485, go” = Quo = 0.0485，<5II13 =i3n = 0.0485,1314 =%13 = 0 0455, Jl416 = J1614 = -0.0455, Jl617 = J1716 = 0.0364 ,J1719 = J1917 =-0.0364,1920 = 2019 = 0.0364 2021 = 2120 = - 0.0364 2123 = 2321 = 0.03648 .工況1,3(圖3-4及圖3-6),把數(shù)值代入下式：6=8 = 2L(_L + )= 6.4249x 1 O-4 , 2E 人 12同理得：% =44 = 6.0612x 10"4 , J79 = J97 = 6.0612x 10-4 , J10,2 = JI210 = 6.0612X10-4 , JH15 = J15l3 = 6.0612xIO_4 , JI618 = J1SI6 = 6.0612x1()7 , J1921 = J1119 = 6.0612xIO-4 &024 = 6.0612X10-4% =陽(yáng)=-3.O3O3x 10-4 , J67 = J76 = - 3.0303x IO-4, J7P = -3.0303x 10io=5io9 = 3.0303x IO_4 9 JPI3 = J13P = 3.0303x IO"4 ，6 6=。5 =-3.0303X1CT4"i(H5 = 1510 =- 3.0303 x 10"4,6”8 =心813 = 3.0303 x 10"4,316P = S，i.6 =3.0303x1()7J1S19 =況 91s = 3.0303 x 10""=-3.O3O3X1O-49 .工況2, 3(圖3-5及圖3-6),把數(shù)值代入：= 7-(7-+ -p-) = 7.6342X10-4 ,同理得：26=原=。11 2E f2I八怎=% = 0.001 1 , 6“2 =%11 = 0.001 1 ,4415 = 1514 = 0.00104718 =心817 =7.6342x10"4，(”1 =6"鄧=7.6342 xlO-4 ,5*1 = 7.6342x10"4J5y =J95 =-7.0788 xlO-4J8I2 = J|28 = 7.0788x10 , J1U5 = J15H = -7.0788x10 ,JI4IS = J1XI4 = 6.6364 x IO-4,1* 1 o1 ol*t1721 =2117 = -5.309lx IO-4 J2024 =怎2。= -5.3091X10-4把以上數(shù)據(jù)帶入下式：2為 + 耳濟(jì)？ +2224*24 + dp = 052工+ 222 +6212工21 + 1p 0+ 演2*2 +邑24溝4 + A24p = 0可求得未知力：匹= -0.9545N,=233.0416N,占=1389.4121N,x4 = -113499.4924 N , x5 = 221.522 N，,% = 1382.0695 N ，x7 =-106121.5768N,4 =61.9085N,/=1442.6734N,x10 = -97813.6608 N , x” = -335.7397 N ,x12 = 2583.1220 N ,x13 = 2915.2391 N , xI4 = -134209.7842 N ,x15 = -177838.9530 N ,內(nèi)6 =-126.0374 N，xl7 =1144.7369 N ,xI8 = -82660.7472N,x19 =-40.861878N,%。=1478.2882N,.y21 =-118286.641Nx” = 61.9085=-40.861878 N,=1442.6734計(jì)算程序見(jiàn)附錄。以第二跨為例，在j和乙之間得彎矩圖如下圖。111P3C圖3-7第二跨的彎矩圖 點(diǎn)B的彎矩加/孔=1382.06952*7,在點(diǎn)D,窗上梁的彎矩為 Mn=-x6 _x5/2=1382. 0695+221. 522 X 1. 6-1736. 5047 N * m 窗立柱3的彎矩為M。3 =/ + M 0 = 1442.6734+1736.5047=2N*？點(diǎn)C的彎矩為Mr = MD3 + (x7-x4) *1. 37+P3*l. 37=15121. 2262N*？立柱3的界面抗彎模量為%=它=18. 432 cm?,所以立柱3中的 6應(yīng)力為：G="=188. 5MPa一嗎由以上可求得各立柱應(yīng)力為：。1=167. 6 MPa o2= 110. 5 MPao 3 = 188. 5 MPa 。4 = 189. 0。5 = 135. 0 MPa 。6 = 202. 6MPa o 7 = 203. 4 MPa 。8 = 157. 2 MPa。9=132. 8 MPa由以上結(jié)果知：%3=175.91。7 = 203. 4 MPa< a =235MPa所以此設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度的要求。第四章車身骨架制造工藝分析本設(shè)計(jì)車身骨架采用矩形管組焊結(jié)構(gòu),具有強(qiáng)度高、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。 側(cè)圍及頂蓋均采用通長(zhǎng)橫梁貫穿，既增加表面平整度,又減少吊運(yùn)過(guò)程中 的變形。頂蓋邊弧度采用小圓弧過(guò)渡,這在近幾年客車行業(yè)是非常流行 的。車身側(cè)圍蒙皮采用冷張拉工藝,頂兩側(cè)蒙皮采用滾壓工藝，以提高車 身平整度。側(cè)窗采用整幅粘貼結(jié)構(gòu),保證乘客能夠有足夠的觀景效果，同 時(shí)在前后部開(kāi)有通風(fēng)窗,保證室內(nèi)空氣流通,減少疾病的傳遞,玻璃采用 綠色環(huán)保顏色,防止太陽(yáng)紫外線的輻射,能很好地保護(hù)乘客。車身骨架一般采用矩形鋼管焊接而成。對(duì)于半承載式和全程承載式車 身，它及車架或車身底架一起承受全部載荷的作用(即使是非承載式車 身)，車身骨架也要承受一定載荷的作用，對(duì)于強(qiáng)度和剛度有一定的要求。 車身骨架的強(qiáng)度除了決定于車身骨架結(jié)構(gòu)形式和矩形鋼管截面尺寸外， 還受到焊縫質(zhì)量和焊接頭處應(yīng)力集中的影響。而車身骨架出現(xiàn)的早期斷 裂，多發(fā)生在焊縫上或焊縫附近。保證焊縫質(zhì)量，減小接頭處應(yīng)力集中, 可有效地防止車身骨架的早期斷裂。在車身裝配中，車身骨架是車身的基礎(chǔ)。它的尺寸、形狀和誤差直接 影響車身裝配件的安裝。因此，必須對(duì)它的尺寸和變形進(jìn)行嚴(yán)格的控制?？蛙囓嚿砉羌鼙诤裥∮? mm,骨架焊接采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊, （用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，減少熱影響區(qū)，也減少了金屬受熱變形和整 個(gè)骨架的焊接變形。）在焊接胎具上組焊而成，其制造過(guò)程包括矩形管下 料一成形一車身骨架各大片（前圍、后圍、左側(cè)圍、右側(cè)圍和頂蓋骨架） 的組焊一車身骨架各大片聯(lián)裝組焊。4.1 矩形管下料矩形管下料一般采用鋸片切割機(jī)切割和矩形管沖斷模剪切兩種方法。 目前，國(guó)內(nèi)使用手動(dòng)送給的砂輪鋸片切割機(jī)，基本上能滿足生產(chǎn)需要， 但存在著嗓音大，粉塵污染嚴(yán)重，切口毛刺多等缺陷。所在，需要尋找 矩形管切斷工藝新方法。因此，產(chǎn)生了利用矩形管沖斷模剪切矩形管工 藝。矩形管沖斷模是利用剪切原理剪切矩形管的。矩形管在切割刀、活動(dòng) 凹模和固定凹模共同作用下被剪切切斷。矩形管沖斷模剪切速度快，沒(méi) 有環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)效益好，但矩形管剪切斷面容易產(chǎn)生變形。因此，減 小剪切斷面變形是沖斷模剪切工藝的關(guān)鍵。矩形管的剪切切斷過(guò)程：矩形管的放置有水平放置和對(duì)角放置兩種形 式。由于放置位置不同，其剪切過(guò)程各有特點(diǎn)。對(duì)于對(duì)角放置的矩形管, 剪切過(guò)程包括形成切口、剪切矩形管上兩邊和剪切下兩邊三個(gè)階段。在沖載力的作用下，切割刀刀尖在矩形管上沖出及切割刀厚度等長(zhǎng)的 切口。切割刀及活動(dòng)凹模刃共同作用，剪切矩形管上兩邊。此時(shí)，活動(dòng) 凹模的主要作用是夾持矩形管，減小剪切斷面的變形，活動(dòng)凹模刃對(duì)材 料的剪切作用比較小。在這個(gè)階段中，及切割刀厚度等寬的廢料在切割 刀的作用下，向內(nèi)彎曲。隨著剪切過(guò)程的進(jìn)行，切割刀和固定凹模刃共 同作用，剪切矩形管下兩邊。此時(shí)，固定凹模刃對(duì)材料的剪切作用很大, 并且在外側(cè)支承剪切斷面，使剪切斷面不產(chǎn)生變形。剪切斷面變形包括局部產(chǎn)生凹陷和剪切斷面被壓扁兩種情況。通過(guò)剪 切過(guò)程的分析，可以知道剪切斷面變形產(chǎn)生在形成切口和剪切上兩邊階 段。在剪切矩形管上兩邊階段中，通過(guò)減小切割刀夾角0,可有效地減 小剪切斷面變形。所以，剪切斷面變形主要產(chǎn)生在形成切口階段。剪切斷面的變形決定于矩形管的支承剛度、剪切速度和沖載力等因 素。矩形管支承剛度