設(shè)計說明書(大型城市客車車身骨架設(shè)計)

. . . .二○一四屆畢業(yè)設(shè)計大型城市客車車身骨架設(shè)計學(xué)院：汽車學(xué)院專業(yè)：車輛工程姓名：XX學(xué)號：22011002XX指導(dǎo)教師：張德鵬.下載可編輯.. . . .完成時間：2014年6月5日二〇一四年六月.下載可編輯.. . . .摘要本文介紹了采用autoCAD軟件設(shè)計后置發(fā)動機的大型城市客車車身骨架的設(shè)計過程。主要闡述了國內(nèi)外同類車型車身骨架結(jié)構(gòu)對比與分析，以及國內(nèi)外客車發(fā)展現(xiàn)狀的分析,并且介紹了各種骨架形式、結(jié)構(gòu)。根據(jù)底盤圖所給的各種參數(shù)、車身的總布置和相關(guān)尺寸來完成客車車身骨架設(shè)計，給出了車身骨架的設(shè)計過程、結(jié)構(gòu)與尺寸，并且對車身骨架進行了車身受載和強度分析，并由此分析了如何實現(xiàn)大客車輕量化。此外還討論了車身骨架制造工藝，包括焊接件的制造與五大片焊接，涂裝與防銹。最后是設(shè)計評價分析說明。本次設(shè)計的主要目的是學(xué)習(xí)如何獨立的進行城市客車骨架設(shè)計，并且學(xué)會如何進行型材的選擇以及如何利用，同時還有骨架設(shè)計過程中需要注意的一些問題，以及通過學(xué)習(xí)應(yīng)對設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題來培養(yǎng)自己分析問題和解決問題的能力。關(guān)鍵詞：城市客車，骨架，結(jié)構(gòu)，強度，工藝.下載可編輯.. . . .ABSTRACTThispaperdescribedtheprocessoflargecity-bus ’sframeworkdesign,usingAutoCAD.It’smainlyaboutthedifferenceofthesimilarmodelsbodyskeletonbetweenhomeandabroad,italsoshowedthebodyoftheskeletondesignprocess,structureandsize,andthestrengthofthebodyskeletonwerecalculatedaswell.AccordingtovariousparametersgiveninFigurechassis,bodysizegeneralarrangementandassociatedbusbodyframetocompletethedesign,thebodyframeofthedesignprocess,thestructureandsizeofthebodyframeweregiven.Alsothebody ’sloadandstrengthanalysis,andthusanalyzehowtoimplementbuslightweight.Also,itdiscussedthebodyframemanufacturingprocessand,finally,evaluationofthatdesign.Themainobjectiveofthisdesignistodesignancity-busskeletonindependentlyandtocheckiftheintensityandrigidityareenoughusingtheclassicalframeworkofthemechanics.Whatneedtobepaidattentionsintheprocessofskeletondesignweredepicted,aswell.Andthisimprovestheabilitythatwecouldanalyzethensolvetheproblemsduringtheprocess.Keywords:city-bus,skeleton,structure,strength,technics.下載可編輯.. . . .目 錄第一章緒論.................................................................................................................................................................21.1國內(nèi)客車發(fā)展現(xiàn)狀........................................................................................................................................21.2國外客車發(fā)展現(xiàn)狀.......................................................................................................................................41.3未來城市客車發(fā)展趨勢.............................................................................................................................5第二章骨架結(jié)構(gòu)分析...............................................................................................................................................82.1非承載式車身................................................................................................................................................82.2半承載式車身................................................................................................................................................92.3承載式車身...................................................................................................................................................102.4客車車身骨架設(shè)計基本思路..................................................................................................................122.5本課題骨架設(shè)計原則................................................................................................................................13第三章骨架主要尺寸參數(shù)的確定.......................................................................................................................143.1參數(shù)確定.......................................................................................................................................................143.1.1骨架設(shè)計依據(jù).................................................................................................................................143.1.2車身骨架材料.................................................................................................................................153.1.3全車結(jié)構(gòu)整體規(guī)劃........................................................................................................................163.2結(jié)構(gòu)形式設(shè)計..............................................................................................................................................163.2.1右側(cè)圍骨架設(shè)計.............................................................................................................................163.2.2左側(cè)圍骨架設(shè)計.............................................................................................................................173.2.3頂蓋骨架設(shè)計.................................................................................................................................183.2.4前圍骨架設(shè)計.................................................................................................................................183.2.5后圍骨架設(shè)計.................................................................................................................................19第四章車身骨架強度剛度計算............................................................................................................................204.1車身結(jié)構(gòu)受載分析.....................................................................................................................................204.2客車車身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)強度......................................................................................................................214.2.1懸架結(jié)構(gòu)對車身載荷的影響......................................................................................................214.2.2力在車身機構(gòu)中的傳遞要求....................................................................................................224.3客車車身結(jié)構(gòu)件分類................................................................................................................................224.4如何實現(xiàn)大客車輕量化............................................................................................................................23第五章車身骨架制造工藝過程............................................................................................................................255.1焊接結(jié)構(gòu)件的制作工藝............................................................................................................................255.1.1沖壓件制作工藝.............................................................................................................................255.1.2矩形管制作工藝.............................................................................................................................255.2車身骨架的焊接.........................................................................................................................................265.2.1骨架的焊裝方法.............................................................................................................................275.2.2車身五大片骨架組焊...................................................................................................................28.下載可編輯.. . . .5.3防銹蝕措施...................................................................................................................................................285.3.1涂裝工藝..........................................................................................................................................285.3.2車身防銹..........................................................................................................................................30第六章設(shè)計總結(jié).....................................................................................................................................................3133參考文獻........................................................................................................................................................................34.下載可編輯.. . . .第一章 緒論1.1國內(nèi)客車發(fā)展現(xiàn)狀1.客車企業(yè)已基本具有獨立研發(fā)能力我國的客車工業(yè)起步于 20世紀(jì)70年代，經(jīng)過30多年的發(fā)展和整合 ，現(xiàn)已具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著國民經(jīng)濟的快速增長，高速公路的快速發(fā)展以及城鄉(xiāng)間交通條件的日益改善，我國客車市場得到較大規(guī)模的發(fā)展，近10年來，通過中外合資、合作和技術(shù)引進，我國已具備了先進的客車車身和底盤制造技術(shù),目前，我國客車產(chǎn)品不僅基本適應(yīng)公路客運和道路狀況的要求，而且在1987年實現(xiàn)出口，現(xiàn)在我國的客車產(chǎn)品已出口到世界28個國家和地區(qū)。我國客車企業(yè)在十幾年前主要是依靠一汽集團、東風(fēng)公司的載貨汽車底盤改裝客車。由于計劃經(jīng)濟時期底盤為稀缺資源，使“亞星”、黃“海”和“長江”等客車企業(yè)下決心進行車身與底盤的一體式自主開發(fā)，從而使國內(nèi)客車企業(yè)取得了今天這樣的獨立地位。經(jīng)過30多年的發(fā)展和國家重點改造，現(xiàn)已具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著國民經(jīng)濟的快速增長，我國客車市場得到較大規(guī)模的發(fā)展，大中型客車已經(jīng)形成高、中、低檔兼?zhèn)涞漠a(chǎn)品格局。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 ，利用國內(nèi)外的優(yōu)秀零部件總成 “作拼盤”，匹配出最好的產(chǎn)品?？梢哉f，正是這種生產(chǎn)方式 ，使我國客車工業(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)計和總成配置上已與國際接軌 。國內(nèi)開發(fā)高檔客車的現(xiàn)狀與趨勢近20年來，在國內(nèi)客車市場快速成長 、國外客車技術(shù)登陸我國的雙重拉動下 ，我國客車企業(yè)不斷借鑒國外客車有關(guān)技術(shù) 、工藝、管理、營銷乃至企業(yè)文化等方面的經(jīng)驗 ，取得了一次又一次量與質(zhì)的飛躍 ，走過了歐洲客車工業(yè)近半個世紀(jì)才走完的路程 。從國外客車技術(shù)與我國客車市場的合作歷史來看 ，我國客車行業(yè)需要國外客車技術(shù)的支持來實現(xiàn)快速發(fā)展 ，國外客車技術(shù)只有在我國客車市場上才能將其技術(shù)價值轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)價值 。國內(nèi)經(jīng)濟近年持續(xù)穩(wěn)定增長 ，高等級公路已相當(dāng)普及 ，京津、沈大、滬寧、成渝等線高速公路相繼開通 ，相應(yīng)的高速豪華客車也已成批投入運營 ，所用車型大多為國內(nèi)合資企業(yè)以進口總成組裝生產(chǎn)的車型 ，也有少量整車進口的車型 。一批客車生產(chǎn)廠家 ，通過自身努力 ，或引進.下載可編輯.. . . .技術(shù)，或合資生產(chǎn)，設(shè)備工藝能力及設(shè)計研制水平都有較大提高 ，已開發(fā)出多種型號的豪華客車。4.國內(nèi)已具備了先進的客車車身和底盤制造技術(shù)安全性隨著主動安全性能要求的不斷提高 ，車身前后及兩側(cè)裝設(shè)的雷達 、超聲、紅外等設(shè)備不斷增多，形成了又一套輔助駕駛系統(tǒng) 。整車行駛狀況的各種信息顯示在儀表板中部的顯示屏上 ，當(dāng)這些信息數(shù)字超過預(yù)設(shè)正常允許值時 ，將出現(xiàn)紅燈閃亮 ，進一步則是聲響報警 ，甚至是語音報告，進而主動強制發(fā)出相關(guān)指令和執(zhí)行動作 ，來保證行駛安全 。在被動安全性能方面 ，也逐漸開發(fā)生產(chǎn)全承載式車身 ，作為大中型客車的主流型式 ，它在大大提升車身與底架的整體剛度與強度的同時 ，還相應(yīng)降低了車體質(zhì)量 ，達到甚至超過了世界最強車身強度標(biāo)準(zhǔn)的客車翻滾強度要求 ，保證了整車發(fā)生翻滾后 ，仍然具有足夠的乘員生存空間。用于事故發(fā)生后便于乘員離開的安全門和安全天窗 ，也都有較好的安排 。而車身前圍采用拱形結(jié)構(gòu)，也是抵抗正面碰撞 、分散撞擊受力 、減少撞擊變形的有效辦法 。環(huán)保性近幾年，我國柴油機技術(shù)有了明顯提高，客車動力柴油化已經(jīng)形成，現(xiàn)在許多廠家都推出了歐III柴油產(chǎn)品。目前這也是國際汽車動力發(fā)展的主要趨勢之一。和汽油機相比，柴油機在功率、能耗、排放等方面有著明顯的優(yōu)勢。隨著國家節(jié)能減排政策的實施，客車行業(yè)又興起了一股開發(fā)電動車的風(fēng)暴，各大客車廠紛紛開始推出電動客車，但是就目前我國的技術(shù)而言，在發(fā)展及推廣純電動客車方面還有很長的路要走。在降低噪聲方面，通過采用高壓共軌電控噴油技術(shù)，改進缸體結(jié)構(gòu)，提高整體剛性，降低最高轉(zhuǎn)速，采用渦輪增壓進氣技術(shù)等降低發(fā)動機噪聲；通過改進風(fēng)扇葉形及其表面光滑度降低發(fā)動機附件的噪聲；通過改善發(fā)動機艙結(jié)構(gòu)實現(xiàn)隔聲、吸聲、隔熱的功能；通過改進輪胎胎面花紋與切槽結(jié)構(gòu)，降低輪胎滾動變形噪聲；通過本身造型的流線型，車體表面的接縫間隙力求減小，加大圓弧平滑過渡。動力性、燃油經(jīng)濟性動力性和燃油經(jīng)濟性是一個綜合性能，是底盤和車身共同作用的結(jié)果。底盤主要受發(fā)動機技術(shù)水平、發(fā)動機系統(tǒng)匹配、傳動系匹配、傳動效率等因素影響；車身部分主要受風(fēng)阻系數(shù)、迎風(fēng)面積等因素影響。其中，發(fā)動機技術(shù)水平起關(guān)鍵性作用，高速客車的車身造型起主要作用。我國的發(fā)動機技術(shù)還處在發(fā)展時期，加之車身設(shè)計水平還不夠成熟，所以造成國產(chǎn)客車在動力性和經(jīng)濟性難以達到平衡。5．我國與國外發(fā)達國家企業(yè)相比 ，其不足主要表現(xiàn)在以下幾個方面 ：.下載可編輯.. . . .1）產(chǎn)品定位。國產(chǎn)客車產(chǎn)品有兩種現(xiàn)象，一種是產(chǎn)品嚴(yán)重同質(zhì)化，各家產(chǎn)品都比較齊全，從小到大、造型相似，只要用戶需要都可以開發(fā)生產(chǎn)。另一種現(xiàn)象是訂單式生產(chǎn)，用戶指定大總成，客車廠按訂單采購 、生產(chǎn)。這兩種現(xiàn)象導(dǎo)致設(shè)計人員窮于應(yīng)付 ，難于創(chuàng)新。另外，很多客車廠要生產(chǎn)底盤，造成專業(yè)技術(shù)力量分散，無法統(tǒng)一協(xié)調(diào)在設(shè)計和生產(chǎn)類型上差異較大的兩種產(chǎn)品?？蛙噺S有了分工，才可以做的更專業(yè)，更容易趕超世界先進水平。2）開發(fā)方式。國內(nèi)客車開發(fā)周期短，在開發(fā)過程中普遍缺少經(jīng)驗，缺少資金，前期試驗少，開發(fā)階段放過的問題，在生產(chǎn)、銷售、使用過程中，其損失將逐級放大。因此，應(yīng)盡快建立嚴(yán)密而實用的開發(fā)程序，充分做好開發(fā)前的準(zhǔn)備工作。（3）產(chǎn)品設(shè)計。車身附件及通用件正在向?qū)I(yè)化方面發(fā)展 ，進步很快，但整車布置設(shè)計上仍不完善。在產(chǎn)品設(shè)計方面 ，要規(guī)范化，尤其要注重細(xì)節(jié) 。（4）原材料。中國的一些基礎(chǔ)工業(yè)還跟不上國際水平 ，尤其是原材料 。涉及到與原材料有關(guān)的零部件，在總體性能上不如進口車 。因此，重要零件可以采購國外 ，同時，國內(nèi)應(yīng)加緊研制、發(fā)展，或者技術(shù)引進 ，讓國產(chǎn)客車的整體水平更上一層樓 。5）質(zhì)量控制。作為國家，強制性法規(guī)不斷出臺；作為企業(yè)也應(yīng)該學(xué)習(xí)國外的先進管理經(jīng)驗，讓國產(chǎn)汽車在質(zhì)量上不在落后于歐美。6．我國客車工業(yè)的發(fā)展我國客車工業(yè)的發(fā)展主要是靠模仿 、吸收歐洲的客車技術(shù) ，眾多歐洲企業(yè)與中國企業(yè)的合資、合作也加快了我們的發(fā)展 。歐洲作為世界商用車中心 ，有著成熟先進的客車工業(yè)體系 ，我們選擇歐洲客車工業(yè)的模式無疑是正確的 ，雖然差距仍然明顯 ，但總體上說，近幾年我國客車工業(yè)的發(fā)展方式還是符合中國的實際情況的 。隨著我國經(jīng)濟實力的增強 ，國際以及國內(nèi)的客車市場對于豪華產(chǎn)品的需求應(yīng)該會逐漸有所增加 ，國內(nèi)整車以及零部件廠家應(yīng)該做好相應(yīng)的技術(shù)儲備，以便時機成熟時能夠推出適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品 。我們要用科學(xué)的理念來發(fā)展我國的客車工業(yè) ，吸取歐洲客車工業(yè)中適合中國的方式 ，在吸收引進的同時還應(yīng)進一步增強自主研發(fā)能力 。希望今后中國客車與國外品牌相比 ，不僅僅只是擁有價格上的優(yōu)勢 ，祝愿中國客車工業(yè)越來越強 。1.2國外客車發(fā)展現(xiàn)狀歐洲的客車技術(shù)水平和科研能力居世界的首位 ，中國客車企業(yè)引進客車技術(shù)也集中在歐日兩大系列。全球比較著名的客車及客車底盤生產(chǎn)企業(yè)有 ：德國的奔馳、曼、凱斯鮑爾、尼奧普.下載可編輯.. . . .蘭；法國的雷諾；意大利的依維柯 (菲亞特集團)；瑞典的沃爾沃和斯堪尼亞 ；匈牙利的伊卡露斯和日本的五十鈴 、日產(chǎn)柴和日野等 。由于客車行業(yè)具有產(chǎn)量低 、品種多的特點，所以自動化水平都不是很高 ，一般客車廠年產(chǎn)量基本保持在 2000輛的水平。在上述廠家中，德國的大中型客車技術(shù)在世界上一直保持領(lǐng)先地位 。歐洲大中型客車的主要技術(shù)特點是 ：發(fā)動機功率大 、扭矩高，且發(fā)動機最大扭距轉(zhuǎn)速有下降的趨勢(目前，歐洲大客車用柴油機最大扭矩轉(zhuǎn)速平均為 1190r/min) ，這使得車輛行駛速度更快，加速性、爬坡性和可靠性更強 ，經(jīng)濟性、環(huán)保性能及安全性更好 。在客車誕生 100 多年的今天，歐洲依然引領(lǐng)客車工業(yè)的方向 ——從發(fā)動機到變速箱 、從底盤到車身；其ECER66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是 ，全承載式車身，發(fā)動機功率大 、扭矩高，且發(fā)動機轉(zhuǎn)速呈下降趨勢 （當(dāng)前用柴油機的最大轉(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，經(jīng)濟性、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)先進性主要表現(xiàn)在以下 4個方面。1.節(jié)能技術(shù)——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)計使用天然氣 、甲醇、乙醇等新能源的客車 。2.環(huán)保技術(shù)——改用無鉛汽油和電子噴射式汽油機 ；安裝廢氣處理裝置 ；客車零部件的材料采用可回收利用的 。3.安全技術(shù)——應(yīng)用計算機仿真技術(shù)預(yù)示客車多方位碰撞的安全性 、翻車時頂蓋的強度和剛度、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、防抱死制動統(tǒng) （ABS）、加速防滑系統(tǒng) （ASR）、自動差速鎖裝置（ASD）、緩速器。4.底盤技術(shù)——采用三段式底盤（半承載式）和無車架式底盤（承載式），使底盤布置形式呈“柔性化”，以適應(yīng)各種匹配要求。1.3未來城市客車發(fā)展趨勢1.車型發(fā)展趨向國際化(1)大容量城市客車3.7米大型城市客車和18米特大型鉸接式城市客車作為快速地面公共交通(BRT)的車輛，13.7米大型城市客車載客量達130人左右，18米特大型鉸接式客車載客量可達200人左右。18米BRT城市公交客車價格約180—220萬元，13.7米BRT城市客車價格約100—120萬.下載可編輯.. . . .元，專門配備GPS、無線通信、電子顯示、音像等。13.7米大型城市客車也可用作特大城市主干線的運營車輛。最近，建設(shè)部科技委城市車輛專家委員會、北京市公共交通總公司組織國內(nèi)8家知名廠家合作開發(fā)了具有國內(nèi)新水平的新車型，北京市公交將于2005年上半年率先使用。(2)低地板、低入口、無障礙低地板和低入口城市客車2008年北京奧運會、殘奧會及2010年上海世博會，我國特大城市、大城市交通的發(fā)展和為老齡、兒童、殘障人士及廣大乘客車提供人性化服務(wù)，將進一步推進我國城市客車的低地板化、無障礙化，車輛價格在45—100萬元左右。根據(jù)我國城市公交市場的現(xiàn)實購買力，目前低入口城市客車市場勢頭較好。(3)環(huán)保型城市客車根據(jù)我國實施汽車排放新標(biāo)準(zhǔn)，歐Ⅲ排放的以柴油機、CNG、LPG、LNG發(fā)動機為動力的城市客車，將成為今后的主導(dǎo)車型。這種車型的地板與地面間的高度為650毫米左右，攜帶空調(diào)的比例也越來越高，同時可配置自動變速箱，車輛價格在35～50萬元。(4)電動城市客車電動城市客車、混合動力城市客車，將從2008年起開始批量使用，并投入到奧運會運營中，車輛價格在80—150萬元左右。燃料電池城市客車正在開發(fā)研制，樣車已在北京投入試運行。(5)智能城市客車智能公交，要求公交公司的車隊綜合管理和車輛調(diào)度進一步信息化。除衛(wèi)星定位和移動通信設(shè)備外，要實現(xiàn)車載電腦和將車載電腦與其他車載裝置一體化。這種智能城市客車配備IC卡自動收費裝置或讀卡機、投幣機，GPS，車載信息顯示器LED或LCD(可實現(xiàn)車載內(nèi)部顯示、外部顯示、車站顯示、用戶終端顯示、信息文本顯示、通過網(wǎng)站顯示、通過移動電話顯示)，乘客下車門監(jiān)視系統(tǒng)，車輛倒車監(jiān)視系統(tǒng)，安全報警裝置，電子控制模塊(ECM)，乘客信息裝置，在公交車上將使用CAN總線。2.生產(chǎn)方式趨向轎車化采用現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù) 、國際化造型、無大梁結(jié)構(gòu)和全承載式車身 、轎車化底盤和智能化配置的城市客車開始進入成長期 。車輛的技術(shù)含量越來越高 ，地板距離地面的高度約為 350～400毫米，大落差前橋、門式后橋、自動變速箱、空氣懸掛、緩速器、自動集中潤滑系統(tǒng) 、電子顯示路牌、ASR防側(cè)滑裝置、ABS防抱死裝置(1類)、盤式制動器、制動蹄自動調(diào)整裝置 、音像設(shè)備等新技術(shù)、新配置在超級城市客車中得到廣泛應(yīng)用 。隨之，將發(fā)展城市客車智能化配置 ，如GPS、LEC或LCD、車輛監(jiān)視與安全報警裝置 、ECM和使用CAN總線等電子設(shè)備 。城市客車的技術(shù)含量和制造難度將會超過公路客車和旅游客車 ?？蛙嚨纳a(chǎn)方式趨向轎車化 。即設(shè)計趨向轎車化、配置趨向轎車化 、生產(chǎn)工藝趨向轎車化 。3.經(jīng)營模式趨向精細(xì)化到2010年，地面城市公交仍是城市公交的主力軍 。目前，我國城市公交車輛每年凈增為1.5～2萬輛左右，實際市場銷量 (新增量加更新量 )3.5—4萬輛。根據(jù)建設(shè)部提出的特大城市公共.下載可編輯.. . . .交通在城市總出行比例達 30%以上，大中城市達20%以上的目標(biāo)，如北京市到2008年300公里地鐵建成后，大約承擔(dān)公共交通客運量的20%，地面公共交通的客運量約承擔(dān)38%，地面公交客運量將增加10個百分點。我國城市公交客車的保有量預(yù)計將達35—40萬輛，市場銷量未來6年預(yù)計約25—30萬輛，城郊公共汽車將成為新的增長點。市場需求的總趨勢是：走技術(shù)進步和高品質(zhì)道路，走供需雙贏道路，總量持續(xù)協(xié)調(diào)增加，車輛檔次不斷提高，車輛結(jié)構(gòu)逐步合理，大型、特大型(10—18米)、中型(8—10米)、輕型(8米及以下)車輛比例中，大型、特大型可達15一%，中型可達60一65%，輕型可達15一20%。車輛平均價格可望在30—35萬元左右。各地城市公交企業(yè)參照建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn) CJ/T162—2002《城市客車分等級技術(shù)要求與配置 》進行招標(biāo)采購，上海已出臺 《城市客車分等級技術(shù)要求 》標(biāo)準(zhǔn)，北京正在編制 《北京市公共汽車電車技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)，城市客車等級評定越來越受到社會的關(guān)注 。高級、超I級、超Ⅱ級城市客車的比例可望達到20%一25%左右，發(fā)達城市中帶空調(diào)兩級踏步的高級以上城市客車的比例可望達到 60%一70%。一些大城市公交企業(yè)與客車生產(chǎn)廠家正在建立新的戰(zhàn)略合作關(guān)系 ，創(chuàng)新經(jīng)營模式 。生產(chǎn)廠家粗放型經(jīng)營模式風(fēng)險凸現(xiàn) 。4.未來發(fā)展趨向集中化城市公交的新發(fā)展 ，為城市客車市場帶來新的空間 。自2003年起，客車行業(yè)內(nèi)主流企業(yè)紛紛加盟城市客車市場 ，并作為主打市場之一 ，為我國城市客車市場的新繁榮和新發(fā)展起了積極的推動作用?；仡櫸覈母镩_放后城市公交發(fā)展的歷史過程 ，1985—1992年的快速發(fā)展階段 ，從事城市客車生產(chǎn)的廠家有 20多個廠家：1993—2002年的突破性進展階段 ，廈門金龍、揚州亞星、丹東黃海、沈陽沈飛、北方尼奧普蘭等 10多個廠家進入城市客車市場 ，從事城市客車生產(chǎn)的廠家達30多家；2003年是我國城市公交所面臨的新的發(fā)展時期 ，宇通、蘇州金龍、廈門金旅、安凱、中通、江淮、一汽客車、東風(fēng)杭汽、牡丹、長城、中大、少林、友誼、桂林大宇、北汽福田等生產(chǎn)廠家進入城市客車市場 ，于是從事城市客車生產(chǎn)的廠家已達 50多家，有的廠家還專門建立城市客車分廠 ，以擴大生產(chǎn)能力 。通過對城市公交和城市客車的歷史過程的簡要回顧，用發(fā)展的觀點來尋找城市公交和城市客車市場的發(fā)展規(guī)律 ，從而理性地去對待今天 ，科學(xué)地去研究明天 ?，F(xiàn)在，如此眾多的生產(chǎn)廠家 ，引發(fā)產(chǎn)能過剩 ，市場競爭激烈 ，價格戰(zhàn)不斷，減少城市客車平均利潤空間 。目前，客車行業(yè)進入低利潤期 。我們看到，城市公交客車市場因批量大，對客車主流企業(yè)有較大吸引力 ，但也要正視市場發(fā)展過程中的一些問題 。一是有的車型價格相對偏低 ，二是貨款回籠相對滯后 ，三是公交客戶自點菜單 (配置)，可能引發(fā)匹配優(yōu)化問題，四是公交用戶對車輛的使用要求偏高 。因此對城市客車市場需要我們理性地 、務(wù)實地去對待。對于生產(chǎn)企業(yè) ，一是要對未來公交客車市場有正確的判斷 ，二是要基于自身的發(fā)展實力 ；三是要突破企業(yè)的發(fā)展模式 、把握市場切入點和營銷策略 ，謀求新的發(fā)展 。2010年前后，客車.下載可編輯.. . . .行業(yè)由低利潤期進入洗牌期 ，城市客車發(fā)展趨向集中 ，兼并、收購、重組、集團化勢在必行 ，有可能減少生產(chǎn)企業(yè) 20—30家。因此客車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)立足國內(nèi) ，走向海外。第二章 骨架結(jié)構(gòu)分析客車骨架由前圍骨架 、后圍骨架、頂蓋骨架、左側(cè)圍骨架 、右側(cè)圍骨架、地板骨架組成 。根據(jù)客車車身承受載荷程度的不同 ，可把客車車身概括地分為半承載 、非承載、全承載式三種類型。2.1非承載式車身非承載式車身的車架由上面很多的橫縱梁構(gòu)成一個矩形結(jié)構(gòu) 。車架承載著整個車體 ，發(fā)動機、懸架和車身都安裝在車架上 ，車架通過前后懸架裝置與車輪聯(lián)接 。車架上有用于固定車身的螺孔以及固定彈簧的基座 。所以從理論上說 ，即使沒有車身 ，單是一個車架也是沒有什么問題的。車身的作用在于給駕駛者和乘客提供一個舒適安全的環(huán)境 ，以及提高美觀度 。1.非承載式車身的優(yōu)點1）車身強度高，鋼架能夠提供很強的車身剛性。對于載重車和越野車來說這一點非常重要。懸掛對路面顛簸的反饋在車內(nèi)的感覺要輕微很多，這是因為有些車的車身和底盤之間采用降低振動的方法連接在一起，所以在走顛簸路面時更平穩(wěn)舒適一些。2）有獨立的大梁，底盤強度較高。一般用在貨車、客車和越野吉普車上，也有部分高級.下載可編輯.. . . .轎車使用，因為它具有較好的平穩(wěn)性和安全性 。（3）四個車輪受力再不均勻 ，也是由車架承擔(dān) ，而不會傳遞到車身上去 。所以SUV和越野車用的比較多 。非全承載式車身在我國客車企業(yè)里面應(yīng)用非常多 。4）車身和車架是采用彈性元件聯(lián)接的，具有一定的緩沖減震作用。在公路上行駛的時候，會感到比較平穩(wěn)。2.非承載式車身的缺點（1）遇到危險（如翻車）的時候，厚重的底盤，也會對相對薄弱的車身產(chǎn)生致命威脅 。（2）重量大，車架本身就很重 ，而車身和車架又是兩個獨立的部件 ，所以整體重量就更大了，用的鋼材多，成本也相對較高 。3）汽車質(zhì)心高。車輛重心比承載式更高。車架在底部，而車身是安裝在車架上，那么車身的地板無論如何也要在車架之上。圖2.1 非承載式車身2.2半承載式車身半承載式是一個過渡性結(jié)構(gòu) ，車身下部仍保留有 “車架”，不過它的強度和剛度稍微低于非承載式，為了有所區(qū)別起見 ，一般可見它稱為 “底架”，它之所以被命名為半承載式是出于以下考慮：讓車身也分擔(dān)部分載荷 ，以此來減輕車架的自重力 。客車車身為半承載式 ，有較強的車架縱梁及經(jīng)“牛腿”加強的底橫梁。底橫梁與立柱焊接 。蒙皮采用鉚接方式與車身骨架相連 ，蒙皮式非應(yīng)力蒙皮。因此，車身計算模型中不考慮蒙皮參與受力 ，所以客車車身計算模型是一個空間桿系結(jié)構(gòu)。此外，為了保證構(gòu)件連接處的強度和剛度 ，常在構(gòu)件節(jié)點附近進行加強 。這樣，在.下載可編輯.. . . .一些構(gòu)件連接處就出現(xiàn)了比構(gòu)件剛度要大得多的區(qū)域 ，形成所謂的“剛域”。半承載式車身的特點是車身與車架用螺釘連接 、鉚接或焊接等方法剛性地連接 。在此種情況下，汽車車身除了承受上述各項載荷外 ，還在一定程度上有助于加固車架 ，分擔(dān)車架的部分載荷。圖2.2 半承載式車身1-頂燈地板；2-換氣扇框；3-頂蓋橫梁；4-頂蓋縱梁；5-前風(fēng)窗框上橫梁 ；6-前風(fēng)窗立柱；7-前風(fēng)窗中立框；8-前風(fēng)窗框下橫梁 ；9-前圍擱梁；10-車架前橫梁；11-前圍立柱；12-后風(fēng)窗框下橫梁；13-后圍擱梁；14-后圍裙邊梁；15-側(cè)圍窗立柱；16-車輪拱；17-斜撐；18-腰梁；19-側(cè)圍擱梁；20-側(cè)圍立柱，21-側(cè)圍裙邊梁 ；22-上邊梁；23-車架橫梁；24-門立柱；25-車架懸臂梁；26-門檻；27-車架縱梁2.3承載式車身承載式車身是汽車底盤結(jié)構(gòu)的一種 ，其車身負(fù)載通過懸架裝置傳給車輪 。承載式車身具有質(zhì)量小、高度低，裝配容易，高速行駛穩(wěn)定性好等優(yōu)點 ，目前大部分轎車采用這種車身結(jié)構(gòu) 。根據(jù)城市客車車身上 、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 。1．基礎(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)計成主要承載件 ，車頂則考慮為非承載件 。這種結(jié).下載可編輯.. . . .構(gòu)的底部縱向和橫向構(gòu)件一般可用異形鋼管 、薄壁型鋼或薄板制造 ，高度可達500㎜以上，因此，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 ，適用于長途客車和旅游客車。根據(jù)國內(nèi)外車身發(fā)展現(xiàn)狀 ，基礎(chǔ)承載式主要使用格柵式車身骨架 （基礎(chǔ)承載式），它的特點是：1）該結(jié)構(gòu)系由截面尺寸相近的冷彎形鋼桿件所組成，易于建立比較符合實際結(jié)構(gòu)的有限元計算模型，從而可以提高計算精度；2）容許設(shè)法變動桿件數(shù)量和位置，有利于調(diào)整桿件中的應(yīng)力，從而可以達到強度設(shè)計的目的；3）作為基礎(chǔ)承載件的格柵底架具有較大的抗扭剛性，可以保證安裝在其上的各總成的相對位置關(guān)系及其正常工作；4）在承載相同的情況下，冷彎型鋼的成本比無縫鋼管約低40%-60%；冷彎型鋼可以定尺或倍尺供應(yīng)，故可提高材料利用率；以冷彎型鋼代替鋼板沖壓件，即可簡化構(gòu)件的成型過程，又能節(jié)省部分沖壓設(shè)備，同時也便于大客車的改型與系列化，為產(chǎn)品多種生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。2．整體承載式這種結(jié)構(gòu)整個車身都參與承載，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)成一個統(tǒng)一的整體，在承受載荷時 ，會自動調(diào)節(jié)、以強濟弱，使整個車身殼體達到穩(wěn)定平衡狀態(tài) 。通過理論分析和結(jié)構(gòu)上深入研究 ，發(fā)揮材料的最大性能 ，設(shè)計成強度較大的空間結(jié)構(gòu) ，從而使車身的質(zhì)量最輕而強度和剛度最大 。城市客車車身骨架是城市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 ；強度上要求其能受靜載荷和運動中所受到的各種動載荷 ；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行的多種工況下 ，不致產(chǎn)生過大的變形而損壞或破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)計中日益關(guān)心的問題是實現(xiàn)車身輕量化 ，降低成本，提高整體承載能力的主要途徑 。承載式車身的優(yōu)點 ：1）無車架，減輕整車質(zhì)量。2）結(jié)構(gòu)不影響車廂內(nèi)部空間，地板高度降低，上下車方便。3）適合轎車、小車，以及城市SUV這種混種車，比較輕、省油。4）重心較低，公路行駛平穩(wěn)，整體式車身比較安全。.下載可編輯.. . . .承載式車身的缺點 ：1）傳動系統(tǒng)和懸架的震動和噪音會直接傳入車內(nèi)，需采取防震和隔聲措施。2）底盤強度遠(yuǎn)不如大梁結(jié)構(gòu)的車身，當(dāng)四個車輪受力不均勻時，車身會發(fā)生變形。3）制造成本偏高。圖2.3 承載式車身1-側(cè)窗立柱；2-頂蓋縱梁；3-頂蓋橫梁；4-頂蓋斜撐；5-上邊梁；6-前風(fēng)窗框上橫梁；7-前風(fēng)窗立柱；8-儀表板橫梁；9-前風(fēng)窗框下橫梁；10-前圍擱梁；11-后風(fēng)窗框上橫梁；12-后風(fēng)窗框下橫梁；13-后圍加強橫梁；14-后圍立柱；15-腰梁；16-角板；17-側(cè)圍擱梁；18-斜撐；19-底架橫格柵；20-側(cè)圍裙邊梁；21-裙立柱；22-門立柱；23-門檻；24-底架縱格柵圖2-3所示是奔馳O404大客車的承載式車身結(jié)構(gòu)，其底架是薄鋼板沖壓或用型鋼焊制的縱橫格柵，以取代笨重的車架。格柵是高度較大（約500mm）桁架結(jié)構(gòu)，因而車身兩側(cè)地板上只能布置坐席，而坐席下方高大的空間可用做行李艙，故適用于大型長途客車。整體承載式車身結(jié)構(gòu)的特點是所有的車身殼體構(gòu)件都參與承載，互相牽連和協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮材料的潛力，使車身質(zhì)量最小而強度和剛度最大。2.4客車車身骨架設(shè)計基本思路縱觀世界汽車工業(yè)沿革 ，可以看出，現(xiàn)代汽車是沿著 “底盤”—發(fā)“動機”——“車身”逐步發(fā)展完善起來的。這個發(fā)展過程不是以人們的主觀意志為轉(zhuǎn)移的 ，而在很大程度上取決于當(dāng)時的科.下載可編輯.. . . .學(xué)技術(shù)水平和物質(zhì)生活水平 。由于汽車與日常生活息息相關(guān) ，為了適應(yīng)各種不同的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)展最迅速的一個分支 。而且骨架隨底架 、造型、總布置的變化而有著較大的改變 ，這對我自己所學(xué)的知識也是一個較大的考驗 ，所以我選擇了其中的骨架設(shè)計 。近幾年來，我國由于引進了國外先進技術(shù) ，客車生產(chǎn)水平有了明顯的提高 ，但在車身加工，裝配，焊接，噴漆等工藝上與國外水平相差很大 ，再加之企業(yè)生產(chǎn)管理落后 ，導(dǎo)致我國客車生產(chǎn)的工藝水平發(fā)展很慢 。根據(jù)這些，我的設(shè)計基本思路定位 ：依據(jù)我國同類車型的設(shè)計方法，參照國外同類車型的設(shè)計方法 ，在國內(nèi)大多數(shù)客車生產(chǎn)矩形與方形管材為主要構(gòu)件 ，客車車身骨架構(gòu)件壁厚一般小于 2mm，骨架焊接均采用 CO2氣體保護焊方法來設(shè)計各個骨架總成 。2.5本課題骨架設(shè)計原則骨架設(shè)計中首要考慮的是車身骨架的強度和剛度 ，同時還要滿足車身總布置的要求 ，在設(shè)計中要遵循以下幾個原則 ：1. 在保證車身骨架強度與剛度的要求下 ，滿足總布置的要求 ，如有沖突，二者必須協(xié)調(diào)解決；保證有良好的加工工藝，以減少加工難度；通過優(yōu)化設(shè)計，盡量減少車身骨架的重量；4. 在設(shè)計骨架總成結(jié)構(gòu)的形式時 ，應(yīng)充分考慮其系列化變形的要求 ，降低成本，提高經(jīng)濟效率。在保證總布置強度條件下，盡可能降低成本，提高經(jīng)濟效率。城市客車車身骨架強度可表述為兩個方面 ：一是客車正常工作時應(yīng)有的結(jié)構(gòu)強度 。即正常工況下不發(fā)生骨架斷裂 ，稱之為基礎(chǔ)強度 。二是非正常情況下 ，如果發(fā)生翻車事故時 ，車身應(yīng)有足夠的上部結(jié)構(gòu)強度 ，為成員保留起碼的生存空間 ，即車身上部結(jié)構(gòu)強度 。提高車身骨架上部結(jié)構(gòu)強度要遵循以下原則 ：1．車身骨架與底盤車架一體化設(shè)計 ，車架設(shè)計應(yīng)充分考慮車身如何與之相連 ，在需要連接的部位預(yù)留連接梁或者連接支架 。2．車身骨架宏觀布局設(shè)計保證力流的連續(xù)性 ，采用“封閉環(huán)”設(shè)計，盡可能做成“大環(huán)”，最次也要是“小環(huán)”3．車身骨架微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計 ，車身骨架圍觀設(shè)計原則也是保證力流的連續(xù)性 。.下載可編輯.. . . .第三章 骨架主要尺寸參數(shù)的確定3.1參數(shù)確定骨架設(shè)計依據(jù)根據(jù)目前國內(nèi)外客車主流承載方式 ，以及綜合參考了中國國內(nèi)客車現(xiàn)狀 、國內(nèi)各種路況信息 、并綜合考慮制造工藝方面的方便性 ，以及制造成本 ，技術(shù)的成熟程度 ，我.下載可編輯.. . . .們選定該車采用半承載式車身 。表3.1 本課題整車主要參數(shù)項目數(shù)值項目數(shù)值車身總長度11906mm車身總寬度2500mm車身總高度3240mm軸距6000mm前懸2239mm后懸3005mm前乘客門框?qū)?380mm后乘客門框?qū)?380mm車身骨架材料現(xiàn)在大多數(shù)客車廠車身骨架材料選用Q235A或20#優(yōu)質(zhì)碳素鋼，Q235A碳素結(jié)構(gòu)鋼，當(dāng)鋼材厚度小于16mm時屈服極限≥235，斷裂極限在375-460，延伸率≥26%。20#高級碳素鋼屈服極限≥245，斷裂極限≥410，延伸率≥25%。兩者力學(xué)性能相似，考慮經(jīng)濟因素，本設(shè)計中采用Q235A碳素結(jié)構(gòu)鋼。表3.2幾種客車鋼材的材料特性表材料屈服極限/Mpa強度極限/MPa泊松比延伸率Q235A結(jié)構(gòu)鋼235375-5000.326％20碳素鋼2454100.325％16Mn合金鋼3454900.320％WL510大梁鋼3556300.323％薄壁桿件的截面形狀對其截面特性有很大的影響 ，與剛度有關(guān)的截面特性是彎曲慣性矩和扭轉(zhuǎn)慣性矩等 。薄壁桿件的截面形狀可分為閉口和開口兩類 ，它們的截面特性有較大的差別 。在材料面積和壁厚保持不變的情況下 ，閉口截面的抗彎性能稍次于開口截面 ，但閉口截面的扭轉(zhuǎn)慣性矩要比開口截面大得多了 。因此，從提高整個車身和構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度出發(fā) ，宜多采用閉口截面 ，但是還需要考慮構(gòu)成截面的其他因素 ，如結(jié)構(gòu)功能、配合關(guān)系以及制造工藝等等 。因此，實際車身骨架構(gòu)件的截面形狀往往是比較復(fù)雜的 。.下載可編輯.. . . .全車結(jié)構(gòu)整體規(guī)劃與轎車車身結(jié)構(gòu)一樣 ,客車結(jié)構(gòu)設(shè)計也是整車設(shè)計時需要認(rèn)真研究的部分 ,其設(shè)計的好壞將直接影響到整車各方面的性能 ,如整車舒適性 、結(jié)構(gòu)安全性、整車的輕量化(這直接關(guān)系到原材料使用量和整車百公里油耗 ,即經(jīng)濟性)。為保證力流傳遞的連續(xù)性 ，即采用“封閉環(huán)”設(shè)計，盡可能做成“大環(huán)”，最次也要是“小環(huán)”。頂蓋彎梁是與側(cè)窗立柱嚴(yán)格對齊的 ，側(cè)窗立柱與側(cè)艙立柱要盡可能對齊 。為提升抗側(cè)翻性能 ，我們必須明確以下幾點 ：1.側(cè)窗立柱必須要直通腰梁 。為了提高側(cè)圍骨架在側(cè)翻時抗變形能力 ，一個很有效的方法是加大側(cè)窗離住的管材規(guī)格 ，并在結(jié)構(gòu)上將其從上至下貫通至腰梁 ，我們稱這種形式的側(cè)圍骨架為“籬笆”型的結(jié)構(gòu)。2.當(dāng)側(cè)窗立柱直通到腰梁后不能同側(cè)艙立柱對齊時 ，必須在此點上增加力的傳導(dǎo)通道 ：斜撐或直梁，將從窗立柱傳下來的力引到車架上 。3.增加側(cè)墻的高度 H能提高側(cè)翻的抗變形能力 ，即抬高側(cè)窗下梁的高度 。4.側(cè)圍的斜撐也有助于提高側(cè)翻的抗變形能力，但其高度比h/W不能小于0.6，否則斜撐的作用不明顯。5.造型要盡量方正 ，因為越方正越有利于通過側(cè)翻檢驗 。圖3.1 斜撐的連接方式3.2結(jié)構(gòu)形式設(shè)計右側(cè)圍骨架設(shè)計本設(shè)計開設(shè)了兩個乘客門 ，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。因為門立柱所受到的應(yīng)力比較大 ，所以門立柱要選用斷面尺寸較大的方形鋼 ，前門后立柱與后門兩個立柱均采用規(guī)格 60×50×2mm的方形.下載可編輯.. . . .鋼。根據(jù)總布置要求前門寬度為 1380mm，后門1380mm，側(cè)窗寬度分別是 1260、1260、1280、1480、1415、1180mm，高度前三個為 1110mm，中間倆個為770mm，最后一個為500mm。側(cè)窗立柱主要起支撐作用所以鋼材選用 50×50×2mm,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)計制造的統(tǒng)一 ，因此它們的斷面尺寸須要選擇較大的 50×50×2mm型號鋼材。在腰梁與地板橫梁之間設(shè)立立柱 ，并設(shè)立斜撐，斜撐選用40×40×2mm型號鋼材?？紤]車輪的尺寸 ，確定輪拱立柱開度為 1260mm，輪拱的上橫梁距側(cè)圍最底端 960mm。圖3.2 右圍骨架總成圖左側(cè)圍骨架設(shè)計左側(cè)圍的結(jié)構(gòu)較右側(cè)圍簡單 ，不需要開設(shè)乘客門 ，或者司機門。左側(cè)圍開設(shè)7塊側(cè)窗，寬度分別為1350、1400、1400、1380、1480，1415，1180mm，因與右側(cè)圍對應(yīng) ，窗立柱采用50×50×2mm型號鋼材，中間與后門對應(yīng)的窗立柱采用 50×60×2mm型號鋼材。腰梁是左側(cè)圍骨架的主要承載單元 ，選用50×50×2mm型材。輪拱的開度尺寸與右側(cè)圍保持一致 ，輪拱立柱開度為1260mm，輪拱的上橫梁距側(cè)圍最底端960mm。輪拱立柱選用尺寸為50×50×2mm型號鋼材，因為輪拱立柱間距較大，在其間加角度為45度，尺寸為40×40×2mm的斜撐，與右側(cè)圍結(jié)構(gòu)對應(yīng)。.下載可編輯.. . . .圖3.3 左側(cè)圍骨架總成圖頂蓋骨架設(shè)計在進行頂蓋骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮頂橫梁的位置 ，定置空調(diào)的位置 ，安全頂窗的位置 。電測和電算表明 ，頂蓋應(yīng)力除與窗上沿梁毗鄰的部位較大外 ，其它均較小。因此，設(shè)計時頂蓋各構(gòu)件的斷面可選小一些 ，以減輕整車重量 。又由于頂蓋中橫梁是主要的承載元件 ，不能斷開，故將加強用的縱梁斷開 。橫梁選用50×40×2mm,縱梁選用40×40×2mm的矩形鋼。頂蓋上要安裝空調(diào)并開設(shè)安全頂窗 ?？照{(diào)總長5252mm，總寬2056mm?？照{(diào)前端距離前輪中心線587mm。車頂預(yù)埋安裝 42個M6×70 8.8級螺栓。頂窗的大小為700×600mm。圖3.4 頂蓋骨架總成圖前圍骨架設(shè)計對于前圍，因為前風(fēng)窗玻璃比較重 ，為了降低玻璃的破損率 ，必須保證前風(fēng)窗的上下兩個安裝邊具有足夠的剛度來抵抗變形 ，同時此法也有利于側(cè)翻試驗 。風(fēng)窗上沿梁在俯視圖上的曲線和風(fēng)窗玻璃的曲線一致 。風(fēng)窗的上下沿梁均是主要承載件 ，需要有足夠的強度 ，故選擇50×40×2mm型號鋼材。前圍骨架主要是安裝前擋風(fēng)玻璃 、前燈飾、雨刷器和前保險杠 ，且要保證足夠的強度 。根據(jù)總布置的前視圖和側(cè)視圖 ，確定出前圍的弧度 ，前圍的左右立柱和左右側(cè)圍的第一立柱相焊接，選用截面尺寸為 50×30×2mm的型鋼。前大燈上橫梁的尺寸根據(jù)保證保險杠和前大燈的安裝位置的原則來確定 ，選擇40×40×2mm的矩形鋼。為保證強度，在風(fēng)窗下橫梁和前大燈上橫梁之間加裝輔助縱梁 ，尺寸.下載可編輯.. . . .為40×40×2mm。為安裝前大燈 ，在前大燈上橫梁之下設(shè)置了輔助立柱 ，以及安裝鋼板 。圖3.5 前圍骨架總成圖后圍骨架設(shè)計后圍骨架的設(shè)計要根據(jù)總布置尾部圖來設(shè)計 ，主要有后車窗、發(fā)動機艙門、車燈等。后圍左右立柱要與左右側(cè)圍尾立柱相焊接 ，斷面尺寸選擇為 50×40×2mm， 它的曲線和客車整車側(cè)圍曲線相同。后窗上橫梁斷面尺寸選擇為 40×30×1.75mm。 后窗下沿梁斷面尺寸40×30×2mm。根據(jù)總布置選擇的后窗尺寸 ，在后窗上、下沿梁之間設(shè)立立柱 ，端面尺寸選擇為50×30×2mm?？偛贾酶鶕?jù)發(fā)動機確定了發(fā)動機艙門的大小和位置。沿發(fā)動機艙門的上沿放置后圍橫梁，斷面尺寸選擇為50×30×1.75mm。以上三根橫梁都是不斷開的，兩端與后圍左右立柱焊接在一起 。后圍下橫梁的位置根據(jù)發(fā)動機艙的位置來設(shè)置 ，選用截面為50×30×2mm的矩形型鋼。.下載可編輯.. . . .圖3.6 后圍骨架總成圖第四章車身骨架強度剛度計算4.1車身結(jié)構(gòu)受載分析理論分析和實踐都表明 ，城市客車車身不開門一側(cè)側(cè)壁的抗彎剛度是很大的 。在前、后軸中間開門會使側(cè)壁的抗彎剛度大大減小 。因此，盡量避免在軸間開門的方案是可取的 。實踐還表明，城市客車車身骨架損壞的最大危險應(yīng)力是由于車身受扭時產(chǎn)生的斜對稱載荷所引起的。眾所周知，斜對稱載荷之所以危險是因為由薄壁桿件 （特別是開口截面 ）構(gòu)成的超靜定空間結(jié)構(gòu)受扭時其個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，將會使正應(yīng)力增大 。窗立柱和門立柱還會不會產(chǎn)生左 、右橫向彎曲變形呢 ？理論分析和使用實踐都表明不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。因為諸立柱只有在汽車以較高車速急轉(zhuǎn)彎時的情況下 ，站立乘客用手支撐在立柱或窗上框時才能使立柱受到橫向的壓力 ?，F(xiàn)在來看看由于汽車急拐彎時人手壓在立柱上的離心力究竟有多大 ，用彈簧拉力計隨車實測的結(jié)果表明 ，當(dāng)城市客車急拐彎時 （此時最大離心加速度≤0.4g，否則汽車將會側(cè)翻過去 ），人手作用在立柱上的瞬時最大壓力一般不會超過體重的30%，所以，相對來說，窗立柱的橫向抗彎剛度是綽綽有余的 。綜上所述可見 ，城市客車在行駛過程中 ，車身立柱只考慮其承受縱向彎曲載荷就夠了 。.下載可編輯.. . . .4.2客車車身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)強度客車的車身骨架強度可表述為兩個方面：一是客車在正常工作時應(yīng)有的結(jié)構(gòu)強度，即正常工況下不能發(fā)生骨架斷裂，把它稱之為“基礎(chǔ)強度”；二是非正常情況下，如發(fā)生翻車事故時，車身應(yīng)有足夠的上部結(jié)構(gòu)強度，為乘員保留起碼的生存空間，即車身上部機構(gòu)強度，稱之為“上部強度”。這兩種強度的結(jié)構(gòu)設(shè)計是有區(qū)別的，在沒強調(diào)執(zhí)行GB/T17578《客車上部結(jié)構(gòu)強度的固定》標(biāo)準(zhǔn)之前，國內(nèi)通過的車身骨架結(jié)構(gòu)基本上是一致的，這是由國內(nèi)的骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計特點、側(cè)蒙皮的結(jié)構(gòu)和工藝水平、側(cè)窗的結(jié)構(gòu)以及側(cè)艙門的結(jié)構(gòu)決定的。如果不考慮GB/T17578，現(xiàn)行的骨架結(jié)構(gòu)是沒有問題的，即車身的“基礎(chǔ)強度”是沒有問題的。但在GB/T17578之后，情況不同了，“上部強度”是完全不同于 “基礎(chǔ)強度”的，以“基礎(chǔ)強度”結(jié)構(gòu)是很難通過 “上部強度”的側(cè)翻檢驗，越大型的車輛越南通過 ，因此，為達到車身結(jié)構(gòu)的側(cè)翻 “上部強度”，設(shè)計時必須在結(jié)構(gòu)上有所改變甚至突破 ，這也是GB/T17578標(biāo)準(zhǔn)對推動客車行業(yè)的技術(shù)進步所起到的積極作用 。因此，GB/T17578 是我國客車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的分水嶺 ，在此之前整個行業(yè)都在做 “基礎(chǔ)強度”的設(shè)計，在此之后勢必都要轉(zhuǎn)變?yōu)?“上部強度”的設(shè)計。但我們也不能為達到 “上部強度”而丟掉“基礎(chǔ)強度”，這是不允許的 。能達到“上部強度”的結(jié)構(gòu)也必須同時滿足“基礎(chǔ)強度”，這就是車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。因此，前面講過的車身與車架的連接方式是“基礎(chǔ)強度”和“上部強度”的共同基礎(chǔ)，從“基礎(chǔ)強度”設(shè)計到“上部強度”設(shè)計，車身與車架的連接結(jié)構(gòu)是相同的，不同的是車身上部的結(jié)構(gòu)設(shè)計。懸架結(jié)構(gòu)對車身載荷的影響對客車而言 ，懸架形式的不同導(dǎo)致了力的作用特點的不同 ，車體的載荷通過懸架系統(tǒng)作用與車軸再傳至地面 。對于板簧懸架 ，由于板簧本身也是導(dǎo)向機構(gòu) ，所以板簧懸架的力的作用點都集中在板簧吊耳處 。由汽車設(shè)計理論得知 ：1．懸架的側(cè)傾角剛度同簧距的平方成正比 。2．在相同的載荷作用下 ，側(cè)傾角剛度大的產(chǎn)生的角位移較小 。3．重心越高其側(cè)傾時產(chǎn)生的側(cè)傾力矩也越大 。綜合上述三點及客車上應(yīng)用的各種懸架類型 ，可得到以下結(jié)論 ；1．板簧懸架由簧距的限制 ，不適合于高重心的車型 。2．簧下氣簧的懸架 ，在的車身的車型中也要慎用 。.下載可編輯.. . . .3．外擺氣簧懸架 ，由于簧距的加大 ，更適合于高重心的車型 。力在車身機構(gòu)中的傳遞要求桿件的力學(xué)特點是宜承受拉壓載荷 ，不宜承受彎曲載荷 ，而要能使車身骨架不產(chǎn)生過多的、額外的彎扭載荷 ，首要的方法是使車身骨架的結(jié)構(gòu)布局應(yīng)能使力流傳遞的連續(xù)性 。1．宏觀方面，車身的頂蓋彎梁 、側(cè)窗立柱、門立柱從上而下嚴(yán)格對齊 ，形成“封閉環(huán)”。2．微觀方面，微觀上保證力的傳遞的連續(xù)性是指桿件在接頭的部位要保證連續(xù)面的等寬 。微觀上保證力流的連續(xù)的另一種情況表現(xiàn)在雙梁并接的情形 。從結(jié)構(gòu)力學(xué)上講 ，能用單梁堅決不用雙梁，之所以采用雙梁僅僅是工藝上易于骨架六片的焊裝合攏 。4.3客車車身結(jié)構(gòu)件分類通過上述分析 ,根據(jù)客車車身各結(jié)構(gòu)件對車身剛度的貢獻 ,把客車車身的結(jié)構(gòu)件分為三類（表4-4）,不同類的結(jié)構(gòu)件在車身中所起到的作用不同,在車身結(jié)構(gòu)初步設(shè)計中要分別進行考慮。表4-1客車車身結(jié)構(gòu)件分類結(jié)構(gòu)件名稱類型分類彎曲剛度扭轉(zhuǎn)剛度頂蓋蒙皮、側(cè)圍蒙皮、后圍玻璃鋼頂蓋蒙皮、側(cè)圍蒙皮、后圍玻璃鋼A類件蒙皮蒙皮、前圍玻璃鋼蒙皮、側(cè)窗上下長縱梁B類件側(cè)窗立柱、側(cè)圍斜撐、側(cè)窗上下長側(cè)窗立柱、側(cè)圍斜撐縱梁頂蓋縱梁（所有）、前圍玻璃鋼蒙頂蓋縱梁（所有）C類件皮、A類件：這類車身結(jié)構(gòu)件的相對評價指標(biāo)和絕對評價指標(biāo)都很高 。相對評價指標(biāo)高說明車身剛度對該類結(jié)構(gòu)件的變化反應(yīng)敏感比絕對評價指標(biāo)高 ,說明該類結(jié)構(gòu)件對車身剛度數(shù)值影響大 ,.下載可編輯.. . . .在車身總質(zhì)量中所占的比例也相當(dāng)大 。在客車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中 ,改變這類車身結(jié)構(gòu)件的數(shù)量和連接布置形式是提高客車車身剛度的主要手段 。例如將側(cè)圍的張拉蒙皮改為應(yīng)力蒙皮就可以極大地提高車身的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度 。B類件：這類車身結(jié)構(gòu)件的相對評價指標(biāo)極高而絕對評價指標(biāo)較低 。相對評價指標(biāo)極高說明車身剛度對這些結(jié)構(gòu)件的變化反應(yīng)非常敏感 。絕對評價指標(biāo)較低 ,說明占車身總質(zhì)量的比例小 ,對車身剛度數(shù)值影響不大 。極高的相對評價指標(biāo)意味著它在車身中是一高應(yīng)力部件 ,也是說它是一個危險部件 。在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中 ,對這類結(jié)構(gòu)件應(yīng)格外加以重視 ,雖不要求它們對整車的剛度有大的改善,但它們的布置和尺寸變化往往是車身強度失效的根源 。C類件：這類車身結(jié)構(gòu)件的相對評價指標(biāo)和絕對評價指標(biāo)都較低 。在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中只需考慮它們的功能要求 。4.4如何實現(xiàn)大客車輕量化改換材料減輕重量改換車身部件的材料來減輕重量 ,這些材料的機械性能見表 ,比較的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)規(guī)格完全一樣,僅根據(jù)材料的不同而改變其厚度 。如果將拉伸極限和工作應(yīng)力的比 —安全系數(shù)保持一定值 ,則重量比與a。/p 成反比,板材本身的彈性相同時 ,則也與擴E/p 成反比,如結(jié)構(gòu)件的彎曲剛性相同,則與E/p 成反比。圖4-1 輕合金材料和鋼的比較 （%）采用鋁合金實現(xiàn)輕量化一般用耐腐蝕鋁合金52S。單考慮強度,雖然重量減少到46%,但彎曲剛度卻下降到45%。如保持剛度不變,重量反而增加。因此要采用輕合金來減輕重量,犧牲一部分剛度,但又不使剛度太低 ,就必須改變部件的結(jié)構(gòu) 。日本汽車車身工業(yè)會試制的鋁合金蒙皮大.下載可編輯.. . . .客車車身重量為 3770公斤,雖然減輕了1310公斤（34.8%）,剛性僅降低10%, 這是大幅度變更結(jié)構(gòu)式樣的結(jié)果 。使用輕合金,不僅材料費用增加 ,加工費用也相應(yīng)地增加 ,其結(jié)果是成本提高 。企圖通過輕合金來提高汽車的經(jīng)濟性是困難的 。利用FRP(聚扭乙烯塑料)實現(xiàn)輕量化從表4可以看出,在使用FRP實現(xiàn)輕量化時 ,將引起嚴(yán)重的剛度不足 ,為保證剛度,存在著反而增加重量的可能性 。又材料費用也較輕合金高 ,也存在加工費高的問題 ,采用與否要慎重考慮。迄今為止,大客車的強固部件幾乎沒有采用 FRP的先例,只局限于車身的頭 、尾部半圓形的二次曲面的內(nèi)飾件部分 。為減輕小批量生產(chǎn)的大型大客車車身的重量 ,采用易于成形的 FRP制造加工費高的零部件即是一實例 。為了降低生產(chǎn)成本 ,往往不采用FRP而改變車身形狀以便于采用廉價的鋼材成形 。英國利蘭公司進行了將 FRP用于大客車車身的嘗試 。它已用在D9型雙層大型客車的頂板 、前端部、發(fā)動機罩、百葉窗、扶手、安全門及駕駛員出入門等處 。該車身以前采用輕合金蒙皮 ,復(fù)板全是用手工操作 ,所以成本較高。因此在二次曲面部分采用 FRP還具有一定的經(jīng)濟性 。例如,頂板價格在用輕合金制造時要 120英鎊,改用FRP僅要75英鎊。從剛度上看,塑料成形可使加強筋與外殼制成整體結(jié)構(gòu) ,在不降低剛度的條件下 ,減輕重量是可能的 。4.不改變材料而減輕重量由于大客車使用條件的不同 ,所以載荷資料的收集和分析較難 ,目前尚缺乏完整的資料 。同一結(jié)構(gòu)車輛,往往要適應(yīng)各種運行條件 ,如以行駛于惡劣路面時的載荷為基準(zhǔn)進行計算 ,勢必造成在好路面行駛時的強度過剩 ,尤其高速公路的出現(xiàn) ,高速公路專用大型大客車和市內(nèi)專用大客車等車輛的日趨分工明確 。承受載荷的車身 ,其各構(gòu)件均承受載荷 ,一般地將骨架和蒙皮做成整體硬殼式結(jié)構(gòu) ,這樣效能較高并能減輕結(jié)構(gòu)的重量 。.下載可編輯.. . . .第五章車身骨架制造工藝過程5.1焊接結(jié)構(gòu)件的制作工藝客車車身骨架五大片焊接結(jié)構(gòu)件的材料是由各種矩形鋼管 、型鋼和表面無鍍層的低碳鋼板焊制的，采用弧焊工藝。國內(nèi)客車廠通常采用半自動 CO2焊機焊接，高檔客車采用氬氣和 CO2混合氣體保護焊 ，其焊接的熔滴過渡形式是呈氬弧狀的噴射過渡 ，電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺小，焊縫沖擊韌性好 ，表面平整、美觀。車身骨架五大片焊接結(jié)構(gòu)件中 ，各小件根據(jù)原材料不同 ，制作工藝可分為兩類 ：沖壓件和矩形管。沖壓件制作工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜沖壓件的工序一般有 ：落料→沖孔→沖成型→預(yù)成型→成型，有的首道工序要仿形割如倒車鏡支架 ，有的要激光下料如電視機支架 。結(jié)構(gòu)簡單的只需要其中的某一個或幾個工序就可完成，除直接落料的鋼板按通用工藝文件規(guī)定執(zhí)行外 ，其余的每種沖壓件都必須按各自的工藝卡執(zhí)行。矩形管制作工藝矩形管可分為直料 、斜料和彎料3種加工工藝。矩形管下料前必須除去表面油脂 ，這樣能.下載可編輯.. . . .減少焊接氣孔等焊接缺陷，同時能減少焊接煙塵對作業(yè)場所的污染。油基清洗劑易燃，安全性較差，現(xiàn)在傾向于水基清洗劑。為提高效率、降低勞動強度，有的單位已采用超聲波振動脫脂。除油后需要保持矩形管在一定時間內(nèi)不生銹 。直料工藝最簡單下料前不要計算尺寸可直接下料去毛刺，設(shè)備一般采用帶式鋸床 ，公差一般為0～-1mm。斜料工藝在下料前要查余弦和正弦值表計算首刀下料尺寸，一般斜料角度有3種：余角、補