客車車身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r1\h第5章客車車身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)5-1車身結(jié)構(gòu)及其分類客車與軌道交通車輛是現(xiàn)代社會(huì)中運(yùn)輸旅客的主要交通工具。在我國(guó)，客車是指在設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上用于載運(yùn)乘客及其隨身行李的商用車。由于其載客量大，占地面積小，在我國(guó)應(yīng)用廣泛?？蛙囉砂l(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身和電器設(shè)備等幾大局部構(gòu)成。作為客車的重要組成局部，車身的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視，客車車身主要由骨架結(jié)構(gòu)和蒙皮結(jié)構(gòu)兩局部組成。在客車結(jié)構(gòu)中，車身即是承載單元，又是功能單元。作為承載單元，由車身骨架與底架或車架〔小型客車車身殼體與車架〕組成的車身結(jié)構(gòu)，在客車行駛中要承受多種載荷的作用。作為功能單元，車身應(yīng)該為駕駛員提供便利的工作環(huán)境，為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境，保護(hù)他們免受車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲和廢氣等的侵襲，以及外界惡劣天氣的影響；同時(shí)在交通事故中，可靠的車身結(jié)構(gòu)和乘員保護(hù)系統(tǒng)有助于減輕對(duì)乘員和行人造成的傷害；此外，合理的車身外部形狀，以便客車行駛時(shí)能有效地引導(dǎo)周圍的氣流，提高車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛穩(wěn)定性，并改善發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻條件和車內(nèi)通風(fēng)。因此，客車車身對(duì)客車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造有著十分重要的影響。、客車車身定義GB37301-88在GB37301-88中，客車車身的定義為：具有長(zhǎng)方形的車箱，主要用來(lái)裝載乘員和隨身行李。、客車車身分類方法由于客車品種繁多，所以車身的分類形式也是多種多樣的。常見(jiàn)的分類方法有按客車的用途、承載形式和車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。1、按用途分類按客車的用途可分為城市客車、長(zhǎng)途客車、旅游客車和專用客車四類?！?〕城市客車城市客車是為城市內(nèi)公共交通運(yùn)輸而設(shè)計(jì)和裝備的客車，如圖5-1所示。這種車輛設(shè)有座椅及乘客站立的區(qū)域，由于乘客上下頻繁，所以車廂內(nèi)地板低、過(guò)道高、通道寬、座椅少、車門多，車窗大，并有足夠的空間供頻繁停站時(shí)乘客上下車走動(dòng)使用。按運(yùn)行特點(diǎn)，城市客車分為市區(qū)城市客車和城郊城市客車。為了滿足大、中城市公共交通的需要及環(huán)保要求，城市客車正逐步向大型化、低地板化、環(huán)?；⒏邫n化和造型現(xiàn)代化等方面開(kāi)展?！?〕長(zhǎng)途客車長(zhǎng)途客車又稱公路客車，是為城間旅客運(yùn)輸而設(shè)計(jì)和裝備的客車，如圖5-2所示。由于旅客乘坐時(shí)間較長(zhǎng)，這類客車必須保證每位乘客都有座位，不設(shè)供乘客站立的位置。為了有效利用車廂的面積，座椅布置比擬密集，而且盡可能的提高座椅的舒適性，座椅質(zhì)量都比擬好。長(zhǎng)途客車車廂地板高，地板一般設(shè)計(jì)成凹形，這樣有利于提高車身的抗扭剛性，地板下面設(shè)有存放行李物品的行李艙。為了提高整個(gè)車身的剛度，這類客車的車門少，且多布置在前軸之前。對(duì)于高速公路上的快速客運(yùn)車輛，要求具有更高的可靠性、行駛平安性、乘坐舒適性和高速行駛性能等。圖5-1城市客車圖5-2長(zhǎng)途客車圖5-3機(jī)場(chǎng)擺渡客車〔3〕旅游客車旅游客車是為旅游而設(shè)計(jì)和裝備的客車，其與長(zhǎng)途客車的設(shè)計(jì)原那么根本相近，但在外觀和舒適性等方面比長(zhǎng)途客車好，車內(nèi)設(shè)施及附件設(shè)備也更豪華和高檔。為使觀光方便，旅游客車的視野一般較開(kāi)闊。中高檔長(zhǎng)途客車和城郊城市客車均可作為旅游線路客運(yùn)車輛使用?！?〕專用客車專用客車在其設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上只適合于需經(jīng)特殊布置設(shè)計(jì)后才能載運(yùn)人員的車輛。這類客車與長(zhǎng)途客車類似，但可無(wú)行李箱。一般有學(xué)?？蛙?、機(jī)場(chǎng)擺渡客車、采血車和會(huì)議客車等款式。它們根據(jù)特定要求，按專門規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和用途來(lái)制造。圖5-3所示的是廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)的一款型號(hào)為XMQ6139B的機(jī)場(chǎng)擺渡車。2、按承載形式分按車身承載形式，客車車身結(jié)構(gòu)可分為非承載式、半承載式和承載式三大類。非承載式和半承載式車身結(jié)構(gòu)都是屬于有車架式的，而承載式車身那么屬于無(wú)車架式的。從設(shè)計(jì)的角度看，這類分法是比擬合理的。按承載形式對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，表征了不同形式的車身結(jié)構(gòu)的組成以及車身制造工藝過(guò)程中的差異?！?〕非承載式客車車身非承載式車身〔圖5-4〕是指在底盤車架上組裝而成的車身結(jié)構(gòu)形式。這類車的底盤有較強(qiáng)的車架，車身骨架是通過(guò)多個(gè)橡膠襯墊或彈簧沿車身總長(zhǎng)安裝在車架上的。車身骨架與車架彈性連接，安裝在車架上的車身對(duì)車架的加固作用不大，車架是支承全車的基體，承受著安裝在其上面的各個(gè)總成的各種載荷；車身只在很小程度上承受由車架彎曲和扭轉(zhuǎn)所引起的載荷，所以嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，車身并非完全不承載。車架的振動(dòng)通過(guò)彈性元件傳到車身上，由于彈性元件的撓性作用，大局部來(lái)自路面的振動(dòng)和沖擊能被減弱或消除，在壞路行駛時(shí)可以對(duì)車身起到保護(hù)作用。在我國(guó)客車開(kāi)展的初期，其車身通常由專業(yè)化車身廠家生產(chǎn)，然后安裝在現(xiàn)成的貨車底盤車架上。國(guó)內(nèi)的輕型客車，其絕大局部都是這種非承載式車身殼體結(jié)構(gòu)，一般是在貨車三類底盤〔包括一局部進(jìn)口輕型貨車底盤〕或者在專用客車底盤上直接改裝車身。該車身結(jié)構(gòu)形式具有傳統(tǒng)底盤-車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1〕連接車身和車架的橡膠襯墊或彈簧可以起到一定的緩沖、隔振和降低噪聲的作用，車廂內(nèi)噪音低，緩沖隔振性能和乘坐舒適性較好；2〕底盤與車身可以分開(kāi)以后再組裝成一體，便于生產(chǎn)裝配及在同一底盤上安裝不同的車身，簡(jiǎn)化了裝配工藝，便于組織專業(yè)化生產(chǎn)；3〕有車架作為整車的根底，便于在汽車上安裝各總成和部件；4〕平安性能由底盤加強(qiáng)，遇到撞車事故時(shí)，車架可以對(duì)車身起到一定的保護(hù)作用，車廂變形小?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，非承載式車身形式在現(xiàn)階段我國(guó)輕型客車的設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。但其在結(jié)構(gòu)上也存在明顯的缺陷：1〕在設(shè)計(jì)時(shí)候沒(méi)有考慮車身參與承載，而是由底盤單獨(dú)承載，所以必須保證車架的強(qiáng)度足夠大以滿足設(shè)計(jì)要求，這樣就使得整車的質(zhì)量增大，不符合車身輕量化的設(shè)計(jì)趨勢(shì)；2〕車架的存在使得車身地板高度的降低受到一定的限制，不適合城市客車地地板化的趨勢(shì)；3)車架縱梁是大型零件，其制造需要大型鍛壓設(shè)備、裝焊夾具及檢驗(yàn)等一系列昂貴復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備；4)底盤結(jié)構(gòu)調(diào)整不易，改良本錢高，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)；5〕客車質(zhì)心高，高速行駛時(shí)穩(wěn)定性較差。圖5-4非承載式客車的底盤及車身〔2〕半承載式客車車身半承載式車身就是車身與車架剛性連接，車身局部承載的結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是底盤仍保存有車架，車身通過(guò)焊接、鉚接或螺釘與車架作剛性連接，是一種介于非承載式車身和承載式車身之間的車身結(jié)構(gòu)。它的車身本體與底架〔此時(shí)的車架也可稱之為“底架〞〕用焊接或螺栓剛性連接，將車身骨架側(cè)壁立柱與車架縱梁兩側(cè)的外伸橫梁或牛腿連接在一起，加強(qiáng)了局部車身底架而起到一局部車架的作用，故車身也可以分擔(dān)一局部彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，例如發(fā)動(dòng)機(jī)和懸架都安裝在加固的車身底架上，車身與底架成為一體共同承受載荷。半承載式車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)車輛進(jìn)行改裝容易，可以適當(dāng)?shù)亟档偷匕宓母叨龋煌瑫r(shí)車身局部參與了承載作用，可在一定程度上減弱底架的強(qiáng)度和剛度，減輕客車的自身重量。但由于保存有底架，半承載式車身還是一種過(guò)渡結(jié)構(gòu)，車身地板的高度受底架的限制而難以很大的降低；整車的輕量化仍受到一定的限制；車架縱梁的制造需要大型鍛壓設(shè)備、裝焊夾具及校驗(yàn)等一系列昂貴復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備；此外，底盤的結(jié)構(gòu)調(diào)整也比擬繁瑣，改良本錢高，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。圖5-5所示是典型的半承載式客車車身結(jié)構(gòu)，一般是在現(xiàn)有的客車專用底盤〔其車架由兩根前后直通的縱梁27與假設(shè)干橫梁10、23等組成〕上將車架用假設(shè)干懸臂梁25加寬并與車身側(cè)壁立柱剛性連接，使車身骨架也承當(dāng)車架的一局部載荷。圖5-5客車半承載式車身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〔3〕承載式客車車身應(yīng)用在客車上的全承載車身技術(shù)是高檔豪華客車制造技術(shù)中的重要工程。該技術(shù)是德國(guó)凱斯鮑爾公司于上個(gè)世紀(jì)50年代首創(chuàng)，將飛機(jī)制造的整體化框架結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于客車生產(chǎn)，并通過(guò)嚴(yán)格的碰撞試驗(yàn)，性能優(yōu)越，使客車具有經(jīng)濟(jì)、平安和舒適等優(yōu)點(diǎn)，尤其適應(yīng)高速長(zhǎng)距離客運(yùn)。在傳統(tǒng)技術(shù)條件下，客車產(chǎn)品到達(dá)低地板、輕量化、配置人性化、低排放、環(huán)?；⒊丝涂臻g大等種種要求越來(lái)越難，而全承載車身技術(shù)的出現(xiàn)，適應(yīng)了時(shí)代的要求.目前，全承載車身技術(shù)已應(yīng)用到多家客車生產(chǎn)廠的客車產(chǎn)品上，引發(fā)了國(guó)內(nèi)客車制造業(yè)的一場(chǎng)技術(shù)變革。承載式車身就是無(wú)獨(dú)立車架的整體車身結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)是底盤不是傳統(tǒng)的沖壓成型鉚接車架式結(jié)構(gòu)，而是由矩形鋼管構(gòu)成的格柵式結(jié)構(gòu)。底架、前圍、后圍、左右側(cè)圍、車頂六大片組成全承載式車身。車身采用封閉環(huán)結(jié)構(gòu)，由于沒(méi)有車架，故可降低地板和整車高度。載荷由整個(gè)車身承受，車身上下部結(jié)構(gòu)形成一整體，在承受載荷時(shí)，整個(gè)車身殼體可以到達(dá)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。在具有較大的抗扭剛度的格柵式結(jié)構(gòu)的底架上，配置發(fā)動(dòng)機(jī)、前后橋等總成，可以保證各總成正確的相對(duì)位置關(guān)系。承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。圖5-6奔馳O404大客車的承載式車身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(qiáng)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5-6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(zhǎng)途客車。整體承載式車身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)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(qiáng)度和剛度最大。承載式車身的優(yōu)點(diǎn)是：1〕車身結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)就進(jìn)行了有限元分析和計(jì)算，優(yōu)化了車身結(jié)構(gòu)，使得車身重量降低，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度提高；2)簡(jiǎn)化構(gòu)件的成型過(guò)程，提高材料利用率；3)整車重心低，高速行駛穩(wěn)定性較好；4)加工不需要大型的沖壓設(shè)備，便于產(chǎn)品改型和系列化，容易實(shí)現(xiàn)多品種系列化生產(chǎn)。5)被動(dòng)平安性好，承載式客車采用的格柵式結(jié)構(gòu)，能使整車在受力時(shí)將力迅速分解到全車各處，按照歐洲的客車被動(dòng)平安測(cè)試，這種結(jié)構(gòu)能夠在汽車翻滾及相撞時(shí)，保證乘客的平安空間。但采用全承載式車身也存在一些缺乏和現(xiàn)實(shí)問(wèn)題需要解決。首先，由于取消了車架，來(lái)自道路的負(fù)載會(huì)通過(guò)懸架裝置直接傳給車身本體，而車廂本身又是易于形成引起空腔共鳴的共振箱，因此噪音和振動(dòng)較大，惡化了乘坐舒適性，因此對(duì)隔振降噪的設(shè)計(jì)要求較高，使得本錢和質(zhì)量都會(huì)有所增加。其次是需要嚴(yán)格控制下料精度，承載式車身主要采用小截面方管焊接結(jié)構(gòu)，需要重點(diǎn)控制下料尺寸、角度以及下料后彎折的加工精度，下料的準(zhǔn)確度關(guān)系到小總成乃至車身焊接總成的準(zhǔn)確度。最后，需要嚴(yán)格控制焊接變形和焊接應(yīng)力。全承載式車身相對(duì)于半承載式和非承載式車身，其焊接工作量明顯增加，焊接接頭的數(shù)量也成倍增加。由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致整車骨架對(duì)接頭處焊接質(zhì)量更加敏感，因此需要研究焊接工藝，提高焊接水平，更加嚴(yán)格的控制接頭處的焊接質(zhì)量。根據(jù)客車車身上部和下部受力程度的不同，承載式客車車身又可分為根底承載式和整體承載式兩種，其受力原那么簡(jiǎn)圖如圖5-7所示。a)b)圖5-7承載式客車車身受力原那么簡(jiǎn)圖a)根底承載式b)整體承載式①根底承載式這種承載車身形式是將車身側(cè)圍腰線以下局部，包括窗臺(tái)以下到地板的側(cè)壁骨架和底部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成強(qiáng)度和剛度較大的主要承載件，車頂那么設(shè)計(jì)為不參與承載的局部，這樣窗立柱就可以適當(dāng)縮小尺寸。根底承載式車身結(jié)構(gòu)底部的縱向和橫向構(gòu)件一般采用薄壁型鋼或薄板來(lái)制造。其高度可達(dá)0.5m左右，可充分利用車身地板下面的空間來(lái)作為行李艙②整體承載式整體承載式車身就是整個(gè)車身的全部構(gòu)件都參與承載。其車身的上下部結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，在承受載荷時(shí)，以強(qiáng)濟(jì)弱，可使整個(gè)車身殼體到達(dá)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。如果可以從理論分析和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)揮材料的最大承受限度，就可以設(shè)計(jì)出等強(qiáng)度的空間柵格結(jié)構(gòu)，使車身質(zhì)量到達(dá)最輕而強(qiáng)度和剛度最大。3、按車身結(jié)構(gòu)分類根據(jù)車身結(jié)構(gòu)上的差異，可將客車車身分為薄殼式、骨架式、復(fù)合式、單元式和嵌合式結(jié)構(gòu)等幾種。〔1〕薄殼式結(jié)構(gòu)薄殼式車身結(jié)構(gòu)無(wú)較強(qiáng)的獨(dú)立骨架結(jié)構(gòu)，構(gòu)成車身整體的是板塊式構(gòu)件，蒙皮也參與承載，是飛機(jī)機(jī)身薄殼結(jié)構(gòu)的移植和運(yùn)用。圖5-8為一薄殼式車身結(jié)構(gòu)的客車，其骨架采用截面為帶凸緣的U型鋼材，強(qiáng)度和剛度較弱，必須依靠牢固鉚接在骨架上的外蒙皮來(lái)予以加強(qiáng)，因此，把這種結(jié)構(gòu)一般稱之為應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)。其具有質(zhì)量輕、材料消耗小、生產(chǎn)率較高及易于改型等優(yōu)點(diǎn)。但是窗立柱較粗，側(cè)窗開(kāi)口的大小受到限制；車身外外表裸露的鉚釘，既是銹蝕源，又影響美觀，同時(shí)外表也不平順，剛性差。圖5-8客車的薄殼式車身結(jié)構(gòu)薄殼式客車車身的底部由優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓而成，一般加焊了貫穿式縱梁和橫向的局部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以保證車身具有良好的承載能力和安裝發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤各總成。這種車身結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用于輕型客車上?！?〕骨架式結(jié)構(gòu)這種車身結(jié)構(gòu)的骨架是由抗扭剛度很大的異型鋼管構(gòu)成的，車身不依靠外蒙皮加強(qiáng)，外蒙皮主要起裝飾作用。骨架型鋼多采用性價(jià)比高的碳素結(jié)構(gòu)鋼，其中Q235應(yīng)用比擬廣泛。如圖5-9所示，在組焊成的獨(dú)立骨架上裝配車門、車窗、側(cè)窗頂蓋和地板等，結(jié)構(gòu)應(yīng)力主要由車頂骨架、底骨架和側(cè)圍骨架承當(dāng)，由于不依靠外蒙皮的加強(qiáng)，可以采用張拉蒙皮，這樣就可以保證客車外外表平整光順。骨架式車身結(jié)構(gòu)可以分為六大片，分別是頂骨架、左右側(cè)圍骨架、前圍骨架、后圍骨架和底骨架，這六大片通過(guò)焊接等連接方式合成整體空間骨架。這種車身結(jié)構(gòu)具有承載能力好，整體強(qiáng)度高，窗立柱較細(xì)，側(cè)窗開(kāi)口大且視野開(kāi)闊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于大客車車身。但焊接工藝較復(fù)雜，改型不容易。圖5-9骨架式客車車身圖5-10復(fù)合式車身骨架〔3〕復(fù)合式結(jié)構(gòu)復(fù)合式車身結(jié)構(gòu)是將薄殼式和骨架式兩種結(jié)構(gòu)融為一體的一種車身結(jié)構(gòu)。在受力較少的部位用薄殼式結(jié)構(gòu)，而受力大的部位那么采用骨架式結(jié)構(gòu)。圖5-10所示的是日本三菱汽車公司生產(chǎn)的一款復(fù)合式車身的客車，該車的前后圍為薄殼式結(jié)構(gòu)，第二立柱與最末立柱之間為框架結(jié)構(gòu)。同時(shí)采用內(nèi)蒙皮結(jié)構(gòu)，解決了外蒙皮上鉚釘多的問(wèn)題。復(fù)合式車身結(jié)構(gòu)比薄殼式車身結(jié)構(gòu)彎曲剛度高，質(zhì)量有所減輕，比骨架式結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率高?！?〕單元式結(jié)構(gòu)單元式車身結(jié)構(gòu)是采用縱向構(gòu)件將假設(shè)干個(gè)由地板橫梁、立柱、頂橫梁等構(gòu)成的環(huán)箍單元連接起來(lái)，形成一種獨(dú)特的車身結(jié)構(gòu)。圖5-11所示的是GMC公司生產(chǎn)的客車車身，它由5～6個(gè)長(zhǎng)度為左右的可以互換的單元體和前后兩個(gè)單元體組成，每個(gè)單元體的兩端用貫穿的矩形材料密封。橫向構(gòu)件均為壓制件，在焊接架上組焊成獨(dú)立的單元件之后，再送到流水線上進(jìn)行組裝。圖5-11GMC公司的單元式結(jié)構(gòu)客車車身〔5〕嵌合式結(jié)構(gòu)嵌合式車身結(jié)構(gòu)〔圖5-12〕是根據(jù)車身不同部位的受力情況，有針對(duì)性的將鋁擠壓型材嵌合而組成車身的側(cè)壁。型材嵌合后將環(huán)氧樹(shù)脂擠入連接處，樹(shù)脂硬化后即可將鋁型材牢固的粘結(jié)在一起，這種連接方式稱為Rohrlok連接法。鋁型材上有縱向整體式加強(qiáng)筋，可以用鉚釘與鋼質(zhì)的豎框鉚接在一起，因此車身強(qiáng)度高、質(zhì)量輕且不易損壞。這種車身采用蜂窩狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)的鋁板制成頂蓋和地板，中間填充經(jīng)發(fā)泡處理的氨基甲酸乙酯。頂蓋和地板再與前述的擠壓鋁型材側(cè)壁構(gòu)件一起構(gòu)成整個(gè)車身的殼體，其裝配前的各分組件如圖5-13所示。嵌合式車身結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于中型客車的車身。圖5-12嵌合式客車車身側(cè)壁結(jié)構(gòu)及Rohrlok連接法圖5-13嵌合式結(jié)構(gòu)車身組組件圖1-后圍；2-空調(diào)裝置；3-側(cè)壁〔擠壓鋁型材〕；4-頂蓋〔氨基甲酸乙酯泡沫〕；5-前臉；6-側(cè)壁邊緣；7-地板組件〔氨基甲酸乙酯泡沫〕；8-前操縱局部；9-儲(chǔ)氣罐；10-后懸架和發(fā)動(dòng)機(jī)5-2車身總布置設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)與車門的布置1、發(fā)動(dòng)機(jī)布置客車車身的總布置設(shè)計(jì)在很大程度上與發(fā)動(dòng)機(jī)的布置相關(guān)聯(lián)，發(fā)動(dòng)機(jī)布置主要有前置、中置和后置三種。如圖5-14所示?！?〕發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)〔FR〕方案發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)方案是4×2型汽車的傳統(tǒng)布置方案，主要應(yīng)用于輕型客車上，如圖5-14〔a〕所示。這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，操縱方便，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果好，前后輪的質(zhì)量分配比擬理想。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)前置，凸起于車廂地板外表之上，使得車廂的面積利用率差；傳動(dòng)軸從車廂地板下通過(guò)，導(dǎo)致地板平面離地距離較高，乘客上下車不方便；此外發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味和振動(dòng)難以隔絕，很容易傳入車廂內(nèi)影響乘員的乘坐舒適性；有一扇乘客門布置在軸距范圍內(nèi)，降低了車身的剛度。針對(duì)中開(kāi)門設(shè)計(jì)導(dǎo)致車身強(qiáng)度降低的缺點(diǎn)，可以采用車門前開(kāi)的布置，這樣可以改善車身的剛度，但是前懸必須得加長(zhǎng)，可能出現(xiàn)前軸超載的現(xiàn)象?！?〕發(fā)動(dòng)機(jī)中置后驅(qū)〔MR〕方案發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)方案如圖5-14〔b〕所示，傳動(dòng)系統(tǒng)的這種方案布置有利于實(shí)現(xiàn)較為理想的質(zhì)量分配，車廂面積的利用率高，乘客門可以布置在車輛前軸之間。但是發(fā)動(dòng)機(jī)維修困難，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性要求很高；由于中置車廂地板下，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻效果差，地板高度也難以降低；此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味和振動(dòng)還是可以傳入車廂內(nèi)。所以這種布置方式只在局部大中型客車上采用，并未獲得推廣?！瞐〕發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)〔b〕發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)〔c〕發(fā)動(dòng)機(jī)后縱置后輪驅(qū)動(dòng)〔d〕發(fā)動(dòng)機(jī)后橫置后輪驅(qū)動(dòng)圖5-14客車發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案〔3〕發(fā)動(dòng)機(jī)后置后驅(qū)〔RR〕方案發(fā)動(dòng)機(jī)后置可有縱置和橫置兩種方式，分別如圖5-14〔c〕及5-14〔d〕所示。這種布置形式的發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器一般都置于后橋之后；主減速器與變速器之間的距離較大，其相對(duì)位置經(jīng)常變化，所以應(yīng)設(shè)置萬(wàn)向傳動(dòng)裝置和角傳動(dòng)裝置。將發(fā)動(dòng)機(jī)布置在車廂后部，容易做到汽車總質(zhì)量在前后軸之間的合理分配，增大車廂面積利用率，降低地板高度，隔絕發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、氣味和振動(dòng)，車門可開(kāi)在前懸之前，發(fā)動(dòng)機(jī)的維修也比擬方便。同時(shí)，由于后軸的簧上質(zhì)量和簧下質(zhì)量之比增大，可以改善車廂后部乘客的乘坐舒適性。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)后置的的布置方案在大中型客車上廣泛盛行。由于發(fā)動(dòng)機(jī)在車輛后部，其冷卻條件差，必須采用冷卻效果強(qiáng)的散熱器；發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器是遠(yuǎn)距離操縱，操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，但是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的改良以及機(jī)電液一體化技術(shù)的開(kāi)展，上述問(wèn)題已經(jīng)得到了妥善的解決。在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力系通過(guò)成斜角布置的傳動(dòng)軸由變速器傳至車軸，此布置較為緊湊，但結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜而且傳動(dòng)效率也會(huì)有所降低。2、客車車門布置客車車門有乘客門、駕駛門和應(yīng)急門三種。對(duì)于不同尺寸不同類型的車型，其布置形式各不相同?？蛙嚦丝烷T是乘客上下車的出口，是客車設(shè)計(jì)的重要組成局部，按通道寬度可分為單引道門和雙引道門。單引道門主要用于乘客上下車不頻繁的長(zhǎng)途客車、旅游客車和團(tuán)體客車上，輕型客車應(yīng)用也比擬廣泛；雙引道那么主要用于乘客上下車頻繁的城市客車上。乘客門在設(shè)計(jì)布置時(shí)候需滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般布置在客車右側(cè)，其中至少應(yīng)有一個(gè)乘客門在車輛的前半部。但對(duì)在道路中央設(shè)置的公共汽車專用道上運(yùn)營(yíng)使用的公共汽車，由于公交站臺(tái)位置的原因需在車身左側(cè)上下乘客時(shí)，允許在車身左側(cè)開(kāi)設(shè)乘客門，而車身右側(cè)那么不允許再設(shè)乘客門。一般乘客門的數(shù)量設(shè)置如表5-1所示：表5-1客車乘客門的最少數(shù)量-客車類型Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)車長(zhǎng)L/mL≤1010＜L≤L≥L≤12L＞12乘客門最少數(shù)量12312駕駛門是駕駛員上下車專用門，設(shè)置在方向盤同側(cè)，一般中低檔乘客門中置的大型客車和一些中型客車采用。應(yīng)急門又稱平安門，當(dāng)客車內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，乘客可通過(guò)應(yīng)急門進(jìn)行緊急撤離，一般應(yīng)用在特大型的長(zhǎng)途或旅游客車上。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)應(yīng)急門的布置做出明確限制，但是合理布置應(yīng)急門的位置是相當(dāng)重要的，通常布置在客車右側(cè)中部偏后位置。5.2.2、外廊尺寸和有關(guān)總布置尺寸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)客車的相關(guān)尺寸做了詳細(xì)的規(guī)定?？蛙嚨耐饫瘸叽缫?jiàn)GB1589-2004《汽車外廓尺寸限界》中的規(guī)定，客車外廓尺寸的最大限值如表5-2所示：表5-2客車外廓尺寸的最大限值外廓限值類型限值總高4m〔對(duì)于定線行駛的雙層客車為4.2m〕總寬〔不包括后視鏡〕總長(zhǎng)二軸客車12m三軸客車單鉸接客車18mGB/T13094-1991《客車通用技術(shù)條件》規(guī)定了客車的其它總布置尺寸要求，如表5-3所示：表5-3客車其它總布置尺寸要求規(guī)定工程限值按近角≥12°離去角≥9°轉(zhuǎn)彎半徑≤12m轉(zhuǎn)彎時(shí)的通道寬度≤最小離地間隙長(zhǎng)途或旅游客車≥270mm城市客車≥240mm此外，《客車通用技術(shù)條件》還對(duì)前、后懸長(zhǎng)，軸距等許多總布置尺寸作了相應(yīng)規(guī)定。如窗距確實(shí)定，需要滿足10t頂置載荷作用的要求。5.2.3、車箱布置及橫截面尺寸1、座椅布置客車一般根據(jù)用途、乘客數(shù)及車長(zhǎng)布置座位排列方式和排數(shù)。城市客車行駛的車站距離近，乘客頻繁流動(dòng)，主要應(yīng)保證乘客上下車方便和便于在車內(nèi)走動(dòng)。一般多采用單、雙排座的布置方案，以增大過(guò)道的寬度和站立面積。近年來(lái)，城市公共交通迅速開(kāi)展，為了滿足人們上、下班及節(jié)假日時(shí)候客流頂峰的需要，可以沿車輛兩側(cè)壁布置座椅，這樣可以顯著的增加乘客站立面積，從而增大載客量。但是這種座椅縱向布置的方案惡化了一般使用情況下乘坐的舒適性，此外，由于進(jìn)行汽車承載系統(tǒng)〔包括車身骨架、底架和行駛系〕的強(qiáng)度設(shè)計(jì)中必須考慮頂峰載荷值，所以將會(huì)使汽車的自重相應(yīng)，在占大局部使用時(shí)間的非客流頂峰時(shí)刻，汽車設(shè)計(jì)的強(qiáng)度是過(guò)剩的，這樣顯然是不經(jīng)濟(jì)的。圖5-15所示的是VOLVO汽車公司的7700-02城市大客車的平面布置。該車的發(fā)動(dòng)機(jī)裝在地板下面，有效載客面積,乘客座椅面積，總?cè)萘繛?10人，客流頂峰時(shí)刻可容納120人以上。為了充分利用車廂面積，前輪罩上設(shè)了一排朝前布置的座椅，而后輪罩上那么設(shè)了兩排座椅，分別朝前和朝后布置。城市客車車廂的平面布置在相當(dāng)大的程度上受城市居民收入水平的影響。在西歐一些國(guó)家，城市客車的座位布置一般為前部1+1，后部2+2的形式，但是隨著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展和城市居民收入水平的提高，城市客車的舒適性也逐步提高，座位數(shù)朝著增加趨勢(shì)開(kāi)展。于此相反，在我國(guó)及一些開(kāi)展中國(guó)家，城市人口密集，居民收入水平有限，城市客車的座位布置多采取前部1+1，后部2+2的形式。圖5-15VOLVO7700-02城市大客車平面布置圖5-16豪華長(zhǎng)途大客車平面布置圖長(zhǎng)途客車由于乘客乘坐時(shí)間長(zhǎng)，車站距離也較遠(yuǎn)，客流量一般比擬穩(wěn)定，座椅布置主要應(yīng)保證乘坐的舒適性，而且盡可能使乘客面朝前方乘坐。為了增加載客量，可在兩排座椅中間的過(guò)道處增設(shè)活動(dòng)座椅。圖5-16所示的是國(guó)內(nèi)某客車企業(yè)投產(chǎn)的一款豪華長(zhǎng)途大客車平面布置圖，該車的發(fā)動(dòng)機(jī)后置，與城市客車相比，其特點(diǎn)是只開(kāi)了一扇乘客門，座椅舒適性好且間距較大、過(guò)道較窄，同時(shí)在車廂的中間還設(shè)有衛(wèi)生間，車廂內(nèi)的前部和中部各裝有一臺(tái)壁掛電視機(jī)。2、客車橫截面及相關(guān)尺寸客車橫截面如圖5-17所示，GB13053-2023《客車車內(nèi)尺寸》對(duì)其各尺寸做了詳細(xì)說(shuō)明。圖中為乘客座椅中心平面至側(cè)圍的距離，為側(cè)窗下緣高，為側(cè)窗上緣高，為側(cè)窗扶手高，為頂蓋扶手高，為扶手空間，為乘客門高，為一級(jí)踏步高，為一級(jí)踏步深，為踏步高，為踏步深，為通道寬，為高地板高，為行李架寬，為行李架入口高，為行李架傾角。圖5-17客車橫截面3、內(nèi)行李架、通風(fēng)道及各種附件的設(shè)計(jì)布置內(nèi)行李架、通風(fēng)道及相關(guān)附件都是客車內(nèi)飾的重要組成局部。客車上的附件主要有車載電視、燈具、通風(fēng)道及出風(fēng)口、音響及揚(yáng)聲器等。在長(zhǎng)途和旅游客車上，車載電視一般布置在駕駛員右上方的頂棚部位，便于全車乘客觀看，對(duì)于車體較長(zhǎng)的客車，可在客車中部位置增加一個(gè)顯示器，這樣方便坐在車后面的乘客觀看。城市客車的車載電視布置在駕駛員座椅后部及中部靠進(jìn)車頂?shù)奈恢?。揚(yáng)聲器根據(jù)不同車型的需求，選擇相應(yīng)的數(shù)量和型號(hào)，安裝位置一般在車內(nèi)頂棚?？蛙噧?nèi)置行李架的設(shè)計(jì)布置需滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般寬度不小于300mm，上部空間高度不小于200mm，具有大行李艙的客車不小于150mm；行李架對(duì)車壁的傾斜不小于5°，假設(shè)行李架為水平，入口處需加擋護(hù)裝置；行李艙容積應(yīng)保證每位乘客不少于3?？蛙噧?nèi)置行李架有航空式行李架和敞開(kāi)式行李架兩種。一般是和通風(fēng)道進(jìn)行組合后布置在內(nèi)頂蓋的兩側(cè)。航空式行李架主要應(yīng)用在長(zhǎng)途和旅游客車上，是將行李架與通風(fēng)道融為一體，由可掀起的帶有弧線輪廓線的活動(dòng)門組成的封閉式結(jié)構(gòu)。通常將出風(fēng)口，閱讀燈面板、音響、揚(yáng)聲器和照明燈面板整齊排列于通風(fēng)道下平面，位于座椅上方。敞開(kāi)式行李架常用于低檔客車上，是航空式行李架的簡(jiǎn)化，取消活動(dòng)門。城市客車一般不設(shè)置行李架。長(zhǎng)途、旅游客車的通風(fēng)道通常在前后頂相通，在客車內(nèi)室側(cè)頂形成一個(gè)循環(huán)的風(fēng)流通道。風(fēng)道出風(fēng)口結(jié)構(gòu)布置要求較高，不僅要考慮美觀、檔次與內(nèi)飾的協(xié)調(diào)、與風(fēng)道的搭配等，而且還要經(jīng)常帶閱讀燈、喇叭和可調(diào)節(jié)裝置等。布置出風(fēng)口時(shí)，一般和座椅的分布同時(shí)考慮，以乘員調(diào)節(jié)方便為標(biāo)準(zhǔn)，按座椅間距調(diào)節(jié)出風(fēng)口，保證每個(gè)乘客座位上方都有一個(gè)出風(fēng)口為佳，因出風(fēng)口可調(diào)，乘客可根據(jù)自己的需要調(diào)節(jié)風(fēng)向及風(fēng)量。城市客車的通風(fēng)道前后封閉布置在內(nèi)室的兩側(cè)頂上，前頂?shù)拈L(zhǎng)度尺寸通常設(shè)計(jì)的小些，這樣可以保證風(fēng)道能夠到達(dá)前乘客門和駕駛員上方。風(fēng)道上的出風(fēng)口一般設(shè)置成敞開(kāi)出風(fēng)口，在個(gè)別地方可以布置一些可調(diào)出風(fēng)口，布置時(shí)要考慮敞開(kāi)出風(fēng)口的風(fēng)向及風(fēng)速對(duì)乘客的影響，這樣的布置就會(huì)復(fù)雜一些。4、通道寬度、高度和扶手設(shè)計(jì)通道寬度、高度以及扶手的布置將會(huì)直接影響乘客在車內(nèi)走動(dòng)的方便性，也在很大程度上關(guān)系著站立乘客的平安性，所以設(shè)計(jì)布置時(shí)要充分考慮多方面的因素?？蛙嚨耐ǖ篮头鍪值仍O(shè)計(jì)與車廂的寬度有著很大的關(guān)聯(lián)，在不改變客車外廓尺寸及不影響車輛平安性等情況下，車廂內(nèi)的寬度越寬越好，這樣就可以增大車廂內(nèi)的有效面積和通道寬度。一般用外廓寬度系數(shù)表示客車有效面積的利用情況，可以定義為在座墊平面上量得的車內(nèi)寬度與客車外廓寬度B的比值，設(shè)計(jì)時(shí)候應(yīng)盡可能提高此值。一般客車骨架的厚度一般在50mm左右，外蒙皮為0.8~1.2mm，內(nèi)蒙皮為3~5mm。座墊與內(nèi)蒙皮之間的間隙大約為10~70mm，一般取30mm。在外廓寬度為2500mm的大客車上，乘客室內(nèi)座墊平面處的寬度約為2300mm，此值與車身側(cè)壁突出的形狀、骨架以及內(nèi)、外蒙皮板的厚度等有關(guān)，不同的取值就有不同的室內(nèi)寬度。城市客車和長(zhǎng)途〔旅游〕客車座墊平面處的通道寬度有著很大的區(qū)別，城市客車一般為420~650mm，當(dāng)座椅成三行布置時(shí)寬度可達(dá)940~1060mm，現(xiàn)代城市客車的前部只布置有兩行座椅，其通道寬度更寬。長(zhǎng)途大客車上的通道寬度較窄，一般約為310~540mm。通道處的高度是指車廂內(nèi)地板至頂棚的距離，城市客車一般取1950mm左右，低地板城市客車一般為2000mm~2200mm；對(duì)于長(zhǎng)途客車而言，由于車型大小的不同，對(duì)于容量較小的長(zhǎng)途客車，其通道處的高度允許取得小些，一般可取到1750mm。因?yàn)樵谌萘枯^小的長(zhǎng)途客車上，行車時(shí)所有乘客及售票員都有座位，只有在上下車時(shí)刻乘客才通過(guò)通道而且距離不長(zhǎng)。扶手一般由直徑為25mm~35mm的薄壁鋼管或鋁管制成，外面蒙上一層發(fā)泡的塑料，以減小其導(dǎo)熱性。扶手通常設(shè)置在車門及通道處，便于乘客上下車。長(zhǎng)途客車的座椅旁都設(shè)有扶手，主要是為了提高乘客乘坐的舒適性；而城市客車由于其乘客乘坐的區(qū)間短，一般座椅旁不設(shè)扶手，而是設(shè)置吊環(huán)式扶手供站立乘客扶持。5、地板平面高度車廂地板平面的高度受發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系安裝布置方式的限制。對(duì)于利用與貨車通用的標(biāo)準(zhǔn)后橋，并且采取前置發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案的情況，地板平面的高度H主要取決于以下參數(shù)：車輪半徑、后橋殼高度以及包括懸架壓縮動(dòng)撓度、緩沖塊壓凹后的附加撓度與地板厚度在內(nèi)的值〔參見(jiàn)圖5-18〕。圖5-18驅(qū)動(dòng)橋形式對(duì)城市客車地板高度的影響〔a〕標(biāo)準(zhǔn)貨車驅(qū)動(dòng)橋〔b〕主減速器偏向一邊并與輪邊減速器一體的U型驅(qū)動(dòng)橋〔c〕帶有輪邊減速器的U型驅(qū)動(dòng)橋客車的平安性和上下車的方便性取決于踏步的高度、深度、級(jí)數(shù)、外表狀態(tài)和能見(jiàn)度以及扶手位置和車門寬度等。對(duì)于城市客車而言，乘客上下車頻繁，為了使乘客上下車方便及保證乘客的平安，應(yīng)盡量降低車廂地板的高度，減少踏步的離地高度及級(jí)數(shù)等。歐洲經(jīng)濟(jì)共同體EEC的平安標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了城市大客車的一級(jí)踏步離地的最大高度應(yīng)小于等于400mm。德國(guó)、英國(guó)和法國(guó)等國(guó)對(duì)地板高度做了不能超過(guò)700mm的規(guī)定，一級(jí)踏步離地高度在350~370mm之間。日本規(guī)定了城市大客車的地板離地高度不能超過(guò)900mm，一級(jí)踏步的離地高度在320~380mm之間。為方便殘疾人、老幼乘客及嬰兒車乘坐城市客車，近年來(lái)國(guó)外的一些新車型上開(kāi)發(fā)設(shè)置了方便特殊乘客上下車的附屬裝置。如Man公司的一款新車在乘客門入口處設(shè)置了可收回和伸出的活動(dòng)踏板。當(dāng)車輛停站時(shí)，踏板由專門機(jī)構(gòu)伸出搭在站臺(tái)上，在車廂與站臺(tái)間形成一個(gè)坡度不大的斜坡通道供乘客上下車，待開(kāi)車時(shí)候再收回隱藏。為了使城市客車的地板盡量降低，目前廣泛采取的措施是采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置的超低地板城市客車底盤?，F(xiàn)代超低地板城市客車的地板高度約為320~340mm，對(duì)于這樣的地板高度，乘客門附近不再需要設(shè)置踏步，乘客可以直接從地面踏入車內(nèi)。另一種降低地板的措施是減小輪胎尺寸，采用小尺寸高強(qiáng)度的輪胎，這樣不僅可以降低地板高度，還可以減少車內(nèi)輪胎罩殼的尺寸。根據(jù)現(xiàn)有的輪胎尺寸規(guī)格計(jì)算，選用小直徑高承載能力的扁平輪胎，可使輪胎半徑減小約50mm，從而可降低地板高度50mm。但是這樣客車的承載力會(huì)受到一定的影響，最小離地間隙會(huì)減小，通過(guò)性會(huì)降低，而且地板降低的高度也有限。對(duì)于長(zhǎng)途及旅游客車來(lái)說(shuō)，由于乘客上下車不頻繁，情況和城市客車就相反，需要適當(dāng)提高車廂地板的高度。這樣可以提高碰撞時(shí)的平安性，改善乘客的視野，便于布置行李艙和其他生活設(shè)施如空調(diào)、暖風(fēng)設(shè)備和衛(wèi)生間等。因此，近年來(lái)長(zhǎng)途大客車日益趨向于高地板布置，地板高度一般可以到達(dá)1000mm以上，有的到達(dá)了1300mm甚至1700mm，整車的總高度那么到達(dá)了3500mm甚至更高。高地板所帶來(lái)的問(wèn)題是客車重心隨著行李艙內(nèi)行李的多少而轉(zhuǎn)移，會(huì)直接影響行車的穩(wěn)定性。不過(guò)隨著客車技術(shù)的快速開(kāi)展，這個(gè)問(wèn)題得到了比擬好的解決。試驗(yàn)說(shuō)明，地板高度為1200mm的大客車，行李的質(zhì)量到達(dá)整車質(zhì)量的三分之一時(shí)車輛行駛穩(wěn)定性效果最好。6、窗上、下邊梁的高度客車車窗上下邊梁高度的設(shè)計(jì)布置應(yīng)保證乘客足夠的視野。對(duì)于長(zhǎng)途和旅游客車，上邊梁應(yīng)保證站立乘客有一定的視野角度，一般在10°左右；下邊梁與胸部同高，高度不小于600mm。7、踏步高及踏步深踏步的最大高度、最小高度及最小深度的布置應(yīng)滿足GB13094-2007《客車結(jié)構(gòu)平安要求》中的規(guī)定，如表5-4及圖5-19所示。所有踏步外邊緣的設(shè)計(jì)應(yīng)最大程度降低乘客絆倒的風(fēng)險(xiǎn)且有明顯的顏色標(biāo)記。表5-4踏步的最大高度、最小高度及最小深度單位為毫米客車類型Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)第一級(jí)踏步距地面最大高度最小深度300其他踏步最大高度350最小高度120最小深度200a、如果采用機(jī)械懸架：為380；b、至少一個(gè)乘客門的為380，其他乘客們的為400；c、如采用機(jī)械懸架，為430；d、對(duì)最后軸之后的乘客門，其為300。圖5-19乘客用踏步5.2.4、座椅尺寸及操縱機(jī)構(gòu)的布置客車上座椅是最多的附件總成，其結(jié)構(gòu)的平安性、乘坐舒適性和材料的環(huán)保性等與乘客密切相關(guān)，越來(lái)越受到人們的重視?？蛙囎我话惴譃槌丝妥魏婉{駛員座椅，兩者在尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有著一定的區(qū)別。1、乘客座椅的相關(guān)尺寸乘客座椅的尺寸如5-20所示，不同型號(hào)的大客車，其座椅座墊的前緣到擱腳支板的距離以及座墊和靠背的傾角都可以取為常數(shù)，但是布置在輪拱或后置發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋上的座椅，其高度一般需要相應(yīng)的提高，這是就有必要為乘客設(shè)計(jì)以擱腳的臺(tái)階或是稍微改變座墊和靠背的傾角。座墊距離地板的高度大約為450mm，一般不超過(guò)500mm。升高座椅的高度就有可能縮短座椅之間的間距，有時(shí)候?yàn)榱嗽黾榆噧?nèi)的座位數(shù)，提高車內(nèi)面積的利用率，就采用此方法，同時(shí)還要改變靠背的傾角和其他尺寸。長(zhǎng)途大客車上確定座墊前緣到前排座椅靠背的距離時(shí)，也就是乘客擱放膝蓋處，必須考慮前排座椅靠背可能調(diào)整的傾角大小，該尺寸在靠背處于極限位置〔后仰〕的情況下，應(yīng)取其等于城市大客車上所采用的尺寸，約為250mm。有時(shí)候?yàn)榱嗽黾幼螖?shù)而不得不減小座椅的間距，在此情況下，為保證擱放膝蓋處的空間，可以局部減薄該處座椅靠背的厚度以滿足設(shè)計(jì)要求。在確定座椅寬度的時(shí)候，應(yīng)采取雙人座椅作為原始尺寸。在車身制造過(guò)程中，對(duì)于城市客大客車來(lái)說(shuō)，此值一般不得小于865mm；長(zhǎng)途大客車上雙人座椅的標(biāo)準(zhǔn)寬度約為960mm，單人座椅的寬度為480mm。三人座椅的寬度可取1300~1350mm，四人座椅的寬度那么可取1750~1800mm。視用途和級(jí)別不同，座椅的間距可在650~800mm之間的范圍內(nèi)選取?？勘掣叨瓤扇?20~680mm。圖5-20大客車乘客座椅的布置和尺寸圖5-21駕駛員座椅標(biāo)準(zhǔn)尺寸2、駕駛員座椅的相關(guān)尺寸駕駛員座椅的尺寸如圖5-21所示。由試驗(yàn)研究結(jié)果可以獲取駕駛員坐姿對(duì)其工作的影響，在座墊高度選定的情況下，隨著方向盤傾角的減小，駕駛員作用在方向盤上的力隨之增大。因此，為了減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)該盡量減小方向盤的傾角。此外，還應(yīng)合理的選擇其他參數(shù)，以保證駕駛員的乘坐舒適性。由此可見(jiàn)，在載質(zhì)量很大的汽車上，應(yīng)布置傾角很小的方向盤。減小方向盤傾角之所以能夠增大作用力，原因主要是當(dāng)方向盤的傾角很小時(shí)，從手臂一直到肩膀的肌肉都參與工作；而當(dāng)傾角很大時(shí)，那么只有手臂到胳膊的這一段肌肉在用力。駕駛員作用在踏板上的力也隨著座墊與靠背的傾角和座椅高度的變化而變化。座椅愈高以及座墊與靠背的傾角愈小，那么作用力也愈大。當(dāng)座墊傾角很小的時(shí)候，駕駛員幾乎是將腿伸直來(lái)踩腳踏板；當(dāng)靠背傾角減小時(shí)，即座墊與靠背的夾角接近90°時(shí)，駕駛員就有了可靠的支承；當(dāng)座椅增高時(shí)，駕駛員的腿和踏板支桿幾乎可形成一條直線，因此，在離合器或制動(dòng)器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沉重的汽車上，就應(yīng)該升高座椅而座墊和靠背傾角那么宜選取較小值。圖5-21所示的座椅處于中間位置情況，水平方向位移的調(diào)整量應(yīng)為±45mm，垂直方向的位移最好為±30mm。座墊高度A可在400~500mm的范圍內(nèi)進(jìn)行選取，其他角度推薦值為：=6°，=98°，=5°~30°。在此種座椅尺寸情況下，駕駛員作用在踏板上的力可達(dá)820N，駕駛員座椅的寬度為560~650mm。圖示給出的方向盤至靠背和座墊的尺寸已考慮到駕駛員穿上冬裝的情況，當(dāng)采用較柔軟的座墊和靠背時(shí)，該尺寸尚可適當(dāng)減小，一般可減小20~30mm。3、腳踏板的布置圖5-22所示為踏板位置相對(duì)座椅的高度和相對(duì)于座椅對(duì)稱平面的橫向位置對(duì)踏板力的影響，可供布局時(shí)參考。顯然，駕駛員可以施加最大作用力的踏板位置同時(shí)也是最舒適的位置。油門踏板要求操縱輕便，由于在形式過(guò)程中需要經(jīng)常踩踏，駕駛員通常習(xí)慣與將腳掌擱置在油門踏板上面，所以腳后跟應(yīng)支撐在地板上，而只靠改變小腿和腳掌的角度來(lái)進(jìn)行操縱。因此，油門踏板均做成鞋底板形狀，其擺動(dòng)軸在下端，為了適應(yīng)人的腳掌外張的特點(diǎn)，油門踏板上端也應(yīng)適當(dāng)?shù)南蛲鈴堥_(kāi)。在相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的油門踏板位置，人體樣板腳掌踩在踏板上，應(yīng)使之大致垂直于小腿。圖5-23所示為踏板的具體布置。圖5-22踏板位置對(duì)駕駛員施力的影響圖5-23踏板的布置5.2.5、備胎、油箱和蓄電池的布置1、備胎客車備胎的安放布置主要考慮兩個(gè)方面的因素：軸荷分配和裝卸的方便性。備胎的質(zhì)量一般較大，可達(dá)80~140kg，故其安放位置對(duì)車輛的軸荷分布有一定的影響，應(yīng)在總布置開(kāi)始階段就應(yīng)該開(kāi)始考慮。同時(shí)要考慮只有駕駛員一人的時(shí)候，能夠方便裝卸備胎。一般說(shuō)來(lái)，將備胎安裝于垂直位置是最可取的，這樣便于駕駛員滾動(dòng)輪胎固定到夾持架，然后在舉升安放于車架下，而如果想要一個(gè)人挪動(dòng)平放的車輪并將其裝到夾持架上是相當(dāng)困難的。對(duì)于城市客車來(lái)說(shuō)，一般沒(méi)有必要攜帶備胎。2、油箱客車的油箱通常布置在軸距范圍以內(nèi)的車身一側(cè)。主要從軸荷分配、加油方便及防火平安等方面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)布置，同時(shí)還需考慮客車用途因素，不同用途的客車對(duì)油箱容積的要求是不同的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱向布置在軸距范圍內(nèi)時(shí)，從軸荷分布均勻的角度出發(fā)，油箱應(yīng)布置在車輛后端的車架下面，這樣可以改善客車的軸荷分配?，F(xiàn)代客車對(duì)防火要求也越來(lái)越高，對(duì)于客車這樣大量載人的車輛，防火平安更甚，所以在布置油箱的時(shí)候要進(jìn)行充分考慮。一般油箱盡量布置在遠(yuǎn)離排氣管的位置，而且不應(yīng)布置在乘客門附近，同時(shí)在布置油箱時(shí)候還必須考慮加油的方便性，此外還應(yīng)考慮加油的速度，它取決于加油管口頸部的尺寸，加油速度一般不應(yīng)低于100L/min。對(duì)于靠右行駛的車輛，油箱加油口應(yīng)布置在車身左側(cè)。油箱容量在設(shè)計(jì)時(shí)有一定要求，應(yīng)滿足車輛最大行駛里程〔一般為200~600km〕的要求。城市客車由于行駛在城市內(nèi)，加油比擬方便，其油箱容積較其他用途客車的油箱小，這樣還可以減輕車輛的自重。該容量是根據(jù)車輛行駛一晝夜而不需要加油的條件來(lái)確定的。一般推薦的是城市大客車的最大行駛里程大約為400km，近郊城市大客車為450km，長(zhǎng)途大客車為500km。不同型號(hào)的客車，其油箱容積一般在100~250L之間，燃油、油箱及固定裝置的總質(zhì)量大約為95~300kg。3、蓄電池蓄電池在布置時(shí)候應(yīng)與啟動(dòng)電機(jī)位于同一側(cè)，并且盡量靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，以縮短線路的距離。當(dāng)蓄電池到啟動(dòng)電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，電路的電阻就會(huì)增大，這樣就會(huì)降低了到達(dá)啟動(dòng)電機(jī)的電壓。客車蓄電池通常由駕駛室內(nèi)的遠(yuǎn)距離電磁開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行接通和斷開(kāi)的。大客車上采用的是鉛酸蓄電瓶，用支架固定在車身上，和導(dǎo)線一起約重60~120kg。所以在布置時(shí)電瓶的位置對(duì)車輛軸荷的分布有一定的影響。此外，還要考慮蓄電池拆裝的方便性和可接近性。5.2.6、儀表板的布置儀表板是客車的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，上面布置有各種儀表、指示燈和控制系統(tǒng)。它是客車運(yùn)行時(shí)的監(jiān)控中心，通過(guò)儀表盤可以及時(shí)準(zhǔn)確的了解客車運(yùn)行的工作情況，使客車接受某種特定的操縱指示，因此，其設(shè)計(jì)布置的好壞直接關(guān)系到行車平安性，同時(shí)也關(guān)系到整車內(nèi)飾的協(xié)調(diào)。儀表板在設(shè)計(jì)布置時(shí)應(yīng)最大程度的滿足人機(jī)工程學(xué)要求，保證駕駛員集中注意力和操作方便，從而保證行車平安。造型和功能要求高度統(tǒng)一，色彩與客車內(nèi)飾設(shè)計(jì)要相協(xié)調(diào)。儀表板各種控制開(kāi)關(guān)的位置，按人機(jī)工程學(xué)的要求，應(yīng)盡可能安排在雙手輕易能觸摸到的地方。因此，將客車儀表板設(shè)計(jì)成座艙式結(jié)構(gòu)、環(huán)式操縱。將儀表信息、操縱部件都集中在駕駛員的視線與手的活動(dòng)范圍的最正確位置，完全按人機(jī)工程學(xué)的要求去布置，使得操縱方便。方向盤是駕駛客車的主要操縱件，設(shè)計(jì)布置時(shí)需要校核儀表板操縱開(kāi)關(guān)或旋鈕與方向盤及轉(zhuǎn)向柱之間的位置關(guān)系。一般將儀表板控制開(kāi)關(guān)布置在方向盤周圍，變光開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)及雨刮器開(kāi)關(guān)等那么以組合開(kāi)關(guān)的形式安裝在客車轉(zhuǎn)向柱上，布置控制開(kāi)關(guān)時(shí)候還應(yīng)考慮它們的使用頻率。儀表板外部系統(tǒng)布置示意圖如圖5-24〔a〕所示，對(duì)于不同的客車，其在布置上也不盡相同。一般各種燈光控制開(kāi)關(guān)、空調(diào)開(kāi)關(guān)、其他功能開(kāi)關(guān)等布置在1區(qū)、2區(qū)和4區(qū)，4區(qū)有時(shí)候也布置電視控制系統(tǒng)或監(jiān)視顯示裝置；車速表、轉(zhuǎn)速表及里程計(jì)數(shù)器等主要儀表布置在3區(qū)；水溫報(bào)警、機(jī)油壓力報(bào)警等報(bào)警信號(hào)裝置布置在5區(qū)；6區(qū)一般布置收音機(jī)、點(diǎn)煙器等。根據(jù)客車使用需要，冰箱、飲料柜及醫(yī)療箱等可以布置在儀表板的副駕駛位置。圖5-24〔b〕所示是按上述原那么布置設(shè)計(jì)的一款大客車的儀表板?！瞐〕〔b〕圖5-24大客車儀表盤布置5-3車架及車身骨架設(shè)計(jì)5.3.1、車架設(shè)計(jì)車架是整個(gè)客車的基體，其功用是支承、連接汽車各個(gè)總成的零部件，承受來(lái)自車內(nèi)外的各種載荷，并在很大程度上決定了客車總體的布置型式?，F(xiàn)代很多客車都有作為整車支承的車架，車上絕大多數(shù)的部件和總成都是通過(guò)車架來(lái)固定其位置的。對(duì)于由車身骨架承當(dāng)載荷的客車，稱為承載式客車，一般采用桁架式車架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代客車正逐步向這種承載車身形式開(kāi)展。車架的結(jié)構(gòu)形式首先應(yīng)滿足汽車總布置的需要。汽車在復(fù)雜多變的道路上行駛的時(shí)候，固定在車架上的各總成和部件之間不應(yīng)發(fā)生干預(yù)。當(dāng)汽車在崎嶇不平的道路上行駛時(shí)，車架在載荷的作用下可產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形以及在縱向平面內(nèi)的彎曲變形，當(dāng)一邊車輪遇到障礙時(shí)，還可能使整個(gè)車架扭曲成菱形。這些變形將會(huì)改變安裝在車架上的各部件之間的相對(duì)位置，從而影響其正常工作。因此，車架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠?。為了使整車輕量化，要求車架質(zhì)量盡可能的小些。此外，降低車架的高度以使得汽車質(zhì)心位置降低，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性，這一點(diǎn)對(duì)客車來(lái)說(shuō)尤為重要?？蛙囆袠I(yè)在開(kāi)展初期，其底盤車架主要始于貨車二類底盤的改裝，形成了長(zhǎng)頭客車。隨著時(shí)間的推移，有了后來(lái)在貨車三類底盤上進(jìn)行改裝的過(guò)程，并進(jìn)一步形成專用的客車底盤。后來(lái)對(duì)車架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改變和開(kāi)展，形成了分段式車架結(jié)構(gòu)的底盤，這樣就可以降低城市客車地板的高度，對(duì)長(zhǎng)途和旅游客車來(lái)說(shuō)那么是為了獲得較大的行李艙。隨著全承載車身技術(shù)的出現(xiàn)，又形成了適應(yīng)承載車身的不同類型的各種客車底盤，其底盤車架一般采用桁架式結(jié)構(gòu)。1、三類底盤的車架改裝上世紀(jì)80年代前后，我國(guó)的客車根本上是以中型載貨汽車的三類底盤改裝而形成的。不管作為城市客車還是作為長(zhǎng)途客車，其地板高度較高，踏步級(jí)數(shù)一般是3~4級(jí)。車架型式大局部采用梯形車架〔圖5-25〕，也就是縱梁直通式結(jié)構(gòu)，或在此根底上外加牛腿〔即支撐梁〕；極少數(shù)也采用橫梁直通式車架，這種車架為縱梁分段與直通橫梁以加強(qiáng)角撐板鉚接或焊接而成。縱梁直通式車架和橫梁直通式車架都屬于直通大梁式車架。盡管承載式車身是大客車車身開(kāi)展的趨勢(shì)，但傳統(tǒng)的梯形車架由于其所起到的緩沖、隔振、降低噪聲和延長(zhǎng)車身使用壽命等特點(diǎn)以及生產(chǎn)上的繼承性和工藝性等原因，目前仍廣泛應(yīng)用于客車上。梯形車架的縱梁均為左右對(duì)稱的整體直通式大梁，縱梁和橫梁的連接為鉚接或螺栓連接。一般采用槽型或矩形截面，彎曲強(qiáng)度好，且便于安裝底盤部件，有些還有加強(qiáng)的副縱梁。為使應(yīng)力分布均勻，縱梁可設(shè)計(jì)為變截面形式。根據(jù)不同的要求，縱梁設(shè)計(jì)可以前后貫穿，也可前部、中部和后部搭接成不同高度或不同寬度的結(jié)構(gòu)，有些車型受后橋和地板高度要求的限制而在該處設(shè)計(jì)成稍復(fù)雜的彎曲結(jié)構(gòu)。為了滿足地板適當(dāng)降低的需要，有的客車在整體直通大梁結(jié)構(gòu)的根底上，采用彎大梁形式的車架，即在前軸和后橋相對(duì)應(yīng)的部位，車架縱梁是彎的。從而使前軸和后橋就有了較多的跳動(dòng)空間，但整個(gè)車身地板的高度可以不與上彎車架的最高處相關(guān)，只與較低的縱梁平直段相關(guān)。這樣在保證懸架運(yùn)動(dòng)空間的同時(shí)，通道地板可以適當(dāng)?shù)慕档?，只在前軸和后橋局部做出拱起的輪罩即可；這樣還降低了整車的重心高度，更有利于行駛的穩(wěn)定性及平安性，但需投入彎大梁的模具費(fèi)用。圖5-25三類底盤車架改裝的客車車架對(duì)于城市公交客車，為適當(dāng)降低前部地板的高度，需要把懸架系統(tǒng)布置在車架的外側(cè)，從而降低車架離地的高度。于是，車架的縱梁在垂直方向彎曲的根底上，在水平方向也彎曲，從而使車架總成變成前窄后寬的型式。橫梁用來(lái)保證車架的扭轉(zhuǎn)剛度，同時(shí)支承某些部件，如可支承發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)軸、水箱、備胎等。在前后懸架支架處那么需設(shè)置抗彎能力較強(qiáng)的橫梁。橫梁結(jié)構(gòu)一般采用工字型截面或雙槽背對(duì)形成的工字型，有時(shí)也采用圓形、帽型和箱型等截面的橫梁。一般說(shuō)來(lái)，槽形梁抗彎強(qiáng)度大，對(duì)于增加車架扭轉(zhuǎn)剛度很有好處，通常在懸架前后支架處采用帶大加強(qiáng)板的槽形橫梁來(lái)承受大的受力。帽形橫梁可制成彎度較大的橫梁，適用于一些空間位置受限的情況。如在發(fā)動(dòng)機(jī)、水箱、變速箱、傳動(dòng)軸處布置或用來(lái)支承。由帽形橫梁制成的元寶梁、鱷魚(yú)梁等受縱梁斷面高度的影響較小，通用性高。三類底盤車架改裝形成的客車車架，一般在車門立柱、前后橋吊耳前后，側(cè)圍與前后圍的分形面等部位加牛腿。軸距中間根據(jù)總布置方案加牛腿。牛腿截面可為槽形、方形等，長(zhǎng)度方向上可以等截面或變截面或等強(qiáng)度梁，中間可有減重孔。連接方式可有焊接鉚接或螺釘連接，中小廠以焊接方式為多。根據(jù)布置和總成的安裝要求，同一車架可同時(shí)采用多種型式的組合和不同的橫梁翼面，車架總成可設(shè)計(jì)成前后等寬或不等寬結(jié)構(gòu)。這類客車車架的結(jié)構(gòu)形式一般變化不大，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，但是本身存在質(zhì)量大，總成布置困難，受力不均勻和損壞后難以修復(fù)等缺點(diǎn)，主要用于城市公交和普通短途客運(yùn)車輛。2、分段式分段式車架主要以三段式為主，分為前段車架、中段車架、后段車架三局部。前段和后段車架采用傳統(tǒng)意義上的車架，可以是平直的縱梁，也可能是彎曲的縱梁。中間局部主要有兩種形式，一種是傳統(tǒng)的大梁式車架，另一種是采用空間桁架結(jié)構(gòu)。各段之間的連接方式可有“Z〞形板連接，有縱梁直接連接、開(kāi)口連接、連接板連接等。三段式復(fù)合桁架式車架結(jié)構(gòu)如圖5-26所示，前、后段車架采用槽型大梁，中段為桁架結(jié)構(gòu)，作為行李艙。根據(jù)不同的車型和承載情況，采用不同規(guī)格的異型鋼管焊接成箱型框架結(jié)構(gòu)，再通過(guò)焊接或鉚接與前、后段車架大梁連接在一起。對(duì)于鋼板彈簧懸架，中間桁架一般不超過(guò)懸架安裝區(qū)域；對(duì)于空氣彈簧懸架，為增加行李艙容積，有些底盤的中間桁架超過(guò)懸架安裝區(qū)，只有操縱區(qū)和發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域用較短的槽型大梁。為提高車架的抗彎曲剛度，承受更大的載荷，在車架的前、中、后三段搭接處必須焊接連接板。連接板的厚度不能大于縱梁厚度，且材質(zhì)相同。面積較大時(shí)應(yīng)采取塞焊、鉚接或者螺栓連接加周邊斷續(xù)焊等。圖2-26三段復(fù)合桁架式車架三段式復(fù)合桁架式車架通過(guò)改變中段局部的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)改變軸距和車長(zhǎng)的目的，通過(guò)改變中段的結(jié)構(gòu)，可以形成不同的地板高度，從而滿足不同的需求。這種車架的前后車架可以按標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)，而中段車架的結(jié)構(gòu)、尺寸因不同的車型會(huì)有較大變化。前段和后段車架的縱梁長(zhǎng)度較短且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，加工方便，不需要大型沖壓設(shè)備。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)和引進(jìn)的豪華大客車上廣泛應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，其易于設(shè)計(jì)制造，有較大的行李艙，但是前后縱梁與桁架的連接復(fù)雜，工藝性要求高。3、全桁架式底骨架這種形式的結(jié)構(gòu)不能稱之為車架，因?yàn)橥耆珱](méi)有傳統(tǒng)意義上的車架和縱梁，一般稱為客車的底骨架，也稱格柵式底架，如圖5-27所示。其是由結(jié)構(gòu)尺寸相近的小截面冷彎型鋼桿件焊接而成的空間桁架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于構(gòu)建符合實(shí)際結(jié)構(gòu)的有限元模型，從而提高計(jì)算精度；可以通過(guò)變動(dòng)桿件的數(shù)量和位置，引導(dǎo)整車力流的傳遞，調(diào)整桿件的應(yīng)力，以到達(dá)等強(qiáng)度、等壽命設(shè)計(jì)的目的，為設(shè)計(jì)貫穿式大行李艙提供了可能。采用格柵式底架制造的12m大客車，其行李艙容積可達(dá)11.5~14，增加了客車的有效利用空間。桁架的各局部應(yīng)充分考慮到各總成的安裝。格柵式底架與直通大梁式和分段式車架不同，其結(jié)構(gòu)上綜合了傳統(tǒng)意義上的車架和底架為一體的結(jié)構(gòu)形式，即具有車架和車身底架的功用。由于考慮到車身也承當(dāng)整車的載荷，因此，格柵式底架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度相對(duì)較弱些，通過(guò)底架上外伸的橫梁與車身連成一體來(lái)參與承受整車的彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷，從而實(shí)現(xiàn)整車的輕量化。由于格柵式底架采用了小截面桿件焊接而成的結(jié)構(gòu)，致使焊接接頭增加，焊接變形難以控制。為了控制精度，通常需設(shè)計(jì)專用的焊接夾具和胎具來(lái)保證，從而增加了加工本錢，降低了加工速度。設(shè)計(jì)格柵式底架對(duì)所需承受的載荷有更明確的分析和掌握，這對(duì)設(shè)計(jì)工程師的結(jié)構(gòu)理論知識(shí)要求很高，因此格柵式底架結(jié)構(gòu)限制了其應(yīng)用的范圍，目前一般只在高等級(jí)客車或有特殊要求的客車產(chǎn)品上使用。圖5-27格柵式底架5.3.2、車身骨架設(shè)計(jì)客車由于其長(zhǎng)度和用途不同，其車身結(jié)構(gòu)也由很大差異。6m以下的客車由于車長(zhǎng)較短，車身結(jié)構(gòu)形式根本上與轎車相似，一般采用承載式車身，車身構(gòu)件多為薄板沖壓件焊接而成，較少采用骨架結(jié)構(gòu)。而7m以上的大中型客車的車身結(jié)構(gòu)多由骨架和蒙皮構(gòu)成，由骨架形成車體并承載?？蛙囓嚿砉羌艿慕Y(jié)構(gòu)形式對(duì)于整車的性能起著舉足輕重的作用。車身骨架約占整車質(zhì)量的1/3，其受力復(fù)雜，是由薄壁桿件及沖壓板件構(gòu)成的復(fù)雜空間高次超靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)分析的難度較大。各個(gè)局部如立柱、橫梁、擱梁、邊梁、腰梁、頂蓋縱梁、斜撐等桿件與板件共同組成的空間桿系結(jié)構(gòu)是車身其它部件和零件的安裝根底。在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低或應(yīng)力集中的地方，要設(shè)置加強(qiáng)桿件，從而起到加強(qiáng)支撐和固定的作用。作為客車的承載單元，其設(shè)計(jì)水品的上下對(duì)整車的總體設(shè)計(jì)有著重要的影響。車身骨架一般可分為六大片，分別為前圍骨架，后圍骨架，左側(cè)、右側(cè)骨架、車頂骨架和底骨架。每片骨架總成的連接局部稱分形面。圖5-28所示為一城市客車車身骨架。圖5-28城市客車車身骨架1、側(cè)圍骨架設(shè)計(jì)側(cè)圍總成分左右兩大片，假設(shè)不帶中門，左右兩片小件可根本對(duì)稱。構(gòu)成一般有駕駛員門后立柱總成、乘客門后立柱總成、側(cè)窗立柱、艙門立柱、側(cè)窗上下縱梁、艙門上下縱梁和側(cè)窗下縱梁與艙門上縱梁之間的加強(qiáng)車身支撐蒙皮的斜撐、門框梁等。通常腰梁以下立柱貫穿，與牛腿對(duì)應(yīng)的各主柱之間還可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加設(shè)小立柱。腰梁以下的縱梁有座椅擱梁、地板擱梁〔側(cè)圍擱梁〕裙邊加強(qiáng)梁和裙邊梁等，座椅擱梁和裙邊加強(qiáng)梁不一定有，此時(shí)，腰梁與地板擱梁之間可設(shè)計(jì)成桁梁結(jié)構(gòu)。窗主柱根據(jù)總布置需要，且盡量與腰主柱為同一主梯形。輪罩處適當(dāng)加強(qiáng)，門立柱較粗。窗角、門角注意加強(qiáng)，局部有其它用途那么再加支撐梁。圖5-29所示為一長(zhǎng)途大客車側(cè)圍骨架設(shè)計(jì)。全承載式車身側(cè)圍是整車重要的承載部件，考慮其高度方面的結(jié)構(gòu)特性以提高整車的彎曲特性，同時(shí)由于連接底骨架和頂骨架，也可利用側(cè)圍結(jié)構(gòu)斷面高的特點(diǎn)發(fā)揮其在整車扭轉(zhuǎn)工況下的抗扭特性。另外，側(cè)圍是整車主要外露部件，可以通過(guò)增強(qiáng)側(cè)圍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)適當(dāng)減弱底架局部設(shè)計(jì)〔底架局部一般占整車骨架質(zhì)量的65%以上〕。這樣既提高了整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也有利于整車輕量化。具體應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1〕增加側(cè)圍骨架在厚度方向的材料尺寸規(guī)格，以提高側(cè)圍抗側(cè)向沖擊能力。艙門立柱、門立柱應(yīng)與底骨架斷面上，以增加其橫向抗沖擊能力。。如果太小，斜撐的彎曲受力將增大，斷裂的危險(xiǎn)也隨之增加。圖5-29長(zhǎng)途大客車側(cè)圍骨架設(shè)計(jì)3〕中門門洞斷開(kāi)了側(cè)圍下腰梁，要對(duì)斷開(kāi)處進(jìn)行加強(qiáng)處理。為使整車那么面受力連續(xù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮設(shè)計(jì)一些力流引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，中門上部可加并一根梁，以消除門上側(cè)兩拐角的應(yīng)力集中。4〕為提高整車上部結(jié)構(gòu)承載能力，窗立柱應(yīng)設(shè)計(jì)強(qiáng)一些，即采用尺寸規(guī)格大一些的材料，必要時(shí)可以選用性能好的材料。客車整車在發(fā)生交通事故時(shí)，特別是出現(xiàn)車頂著地情況，窗立柱將承受很大載荷，為保證車內(nèi)必須的平安空間，窗立柱要有足夠的強(qiáng)度和剛度。2、頂骨架設(shè)計(jì)頂骨架一般由頂部貫穿橫梁、邊縱梁、前后拱頂支撐梁等組成，圖5-30所示為衡山客車廠HSZ6120頂骨架設(shè)計(jì)。其在整車結(jié)構(gòu)中一般起到下面幾個(gè)方面的作用：承受車頂負(fù)荷〔如空調(diào)、內(nèi)行李架、風(fēng)道等〕；連接側(cè)圍、前后圍，使整車成為一個(gè)封閉艙體；承受車輛在運(yùn)行中產(chǎn)生的局部彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷等。在頂骨架設(shè)計(jì)時(shí)可以從以下幾個(gè)方面考慮：1〕多采用橫縱梁布置，左右雙矩管梁布置。縱梁宜布置成邊上密、中間疏的形式。橫梁布置應(yīng)與側(cè)窗立柱對(duì)應(yīng)，盡量與側(cè)圍立柱形成多處閉環(huán)，這樣才能很好的傳遞整車運(yùn)行中產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)載荷，并且將左右側(cè)產(chǎn)生的力進(jìn)行直接傳遞，而在車頂內(nèi)不產(chǎn)生附加的扭轉(zhuǎn)載荷。圖5-30HSZ6120頂骨架設(shè)計(jì)2〕車頂縱梁在車頂承載中奉獻(xiàn)度比擬低，因此車頂縱梁的尺寸規(guī)格可以適當(dāng)減小些。應(yīng)適當(dāng)增加車頂橫梁的尺寸規(guī)格，提高其抗彎、抗扭曲能力。在貫穿車頂?shù)臋M梁有足夠的強(qiáng)度和剛度后，其它多余的橫梁就可以略去。合理分布車頂縱橫梁，減少不必要的梁結(jié)構(gòu)有利于車頂骨架設(shè)計(jì)的輕量化，同時(shí)可以大大減少焊接工作量?？v橫梁設(shè)計(jì)布置還要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于客車頂部靜態(tài)承載的規(guī)定。3〕在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除非是安裝結(jié)構(gòu)上的需要，否那么應(yīng)保持車頂橫梁貫穿車頂不斷開(kāi)，這樣有利于提高車頂?shù)膭偠群涂古つ芰Α?〕側(cè)曲線與頂曲線結(jié)合的曲率選擇要符合工廠的具體加工條件，便于成型；考慮與側(cè)圍骨架及前后圍骨架的結(jié)合方式，還有與內(nèi)蒙皮、外蒙皮的連接。5〕頂骨架是頂部所有其他部件的安裝根底，客車頂部安裝部件較多，包括頂外蒙皮、空調(diào)頂置局部及平安天窗、前后內(nèi)頂裝飾件、頂中內(nèi)飾裝飾板、內(nèi)風(fēng)道、揚(yáng)聲器、電視機(jī)、內(nèi)頂燈等部件，長(zhǎng)途和旅游客車還有內(nèi)行李架，頂骨架都必須為其提供矩管、薄板、厚板等根基和部件安裝使用空間。還要注意平安出口的數(shù)量及位置。3、前后圍設(shè)計(jì) 前后圍骨架結(jié)構(gòu)由于要滿足客車的一些造型要求，尤其是前圍，其造型曲面比擬豐富，使得前圍空間梁的設(shè)計(jì)較制造為復(fù)雜。在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾方面：1〕對(duì)風(fēng)窗處的尺寸要求嚴(yán)格，前后圍骨架應(yīng)與玻璃有很好的貼合，特別是與前后風(fēng)窗安裝止口很好的貼合，保證前后風(fēng)窗能安裝到位。2〕設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，連接側(cè)圍骨架、車頂骨架及底盤車架，保證整車車體成為剛性很強(qiáng)的框架。3〕用簡(jiǎn)單的方式表達(dá)造型曲線：在前后圍骨架左右立柱、上下橫梁，擋風(fēng)窗周框橫梁都是造型模型曲線圓整后得出，空間曲線既是要表達(dá)清楚又要能夠保證加工。4〕注意前后圍蒙皮、前后保險(xiǎn)杠、前后擋風(fēng)玻璃、前后各種燈具、雨刮器、前后內(nèi)頂裝飾件、前后地板安裝密封等部件的安裝。5〕前圍風(fēng)窗下部應(yīng)設(shè)計(jì)得足夠強(qiáng)，必要時(shí)可以考慮與底架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成一體，以提高其抗撞擊能力，防止與較低物體〔特別是小轎車等〕發(fā)生碰撞時(shí)進(jìn)入客車車體內(nèi)部引起二次傷害。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置的客車還需留出進(jìn)風(fēng)道。6〕一般前圍骨架設(shè)計(jì)立柱兩根，后圍骨架設(shè)置四根，前圍可根據(jù)具體情況增加支立柱，橫梁設(shè)置3~4根即可。在保證強(qiáng)度和剛度的條件下，前后圍骨架盡量設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)約些。因其受載荷小，支立柱也應(yīng)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單便于布置。圖5-31所示為衡山客車廠HSZ6120前后圍骨架設(shè)計(jì)。圖5-31HSZ6120前后圍骨架設(shè)計(jì)5、客車用冷彎型鋼車身骨架采用冷彎型鋼制作，不但可以提高客車車身的強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度，而且可以大大減少客車生產(chǎn)廠家車身制造的工作量，因此冷彎型鋼在客車車身上的應(yīng)用與日俱增。根據(jù)我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6727-1986《客運(yùn)汽車?yán)鋸澬弯摗?，客車用冷彎型鋼有三種，分別是槽型型鋼、方形空心型鋼和矩形空心型鋼，其對(duì)應(yīng)的代號(hào)分別為KQC、KQF和KQJ。冷彎型鋼的截面形狀及標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)如圖5-32所示：H-高度A-腿長(zhǎng)t-壁厚A-邊長(zhǎng)t-壁厚B-寬度A-高度t-壁厚r-內(nèi)圓弧半徑r-內(nèi)圓弧半徑r-內(nèi)圓弧半徑〔a〕槽型型鋼〔b〕方形空心型鋼〔c〕矩形空心型鋼圖5-32冷彎型鋼的截面形狀及標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)冷彎型鋼彎曲度每米不得大于3mm，縱彎曲度不得大于總長(zhǎng)度的0.30%，且不得有明顯的扭曲；此外型鋼的端部應(yīng)剪切整齊，由切斷方法造成的較小變形和毛刺是允許存在的。常用的槽型型鋼是KQC20×70，常用的方形型鋼有KQF30×30×2、KQF40×40×2、KQF50×50×2，常用的矩形型鋼有KQJ30×50×、KQJ30×50×、KQJ30×50×2、KQJ40×50×2、KQJ60×50×2。彎曲角的內(nèi)圓弧半徑見(jiàn)表5-3所示。表5-3冷彎型鋼彎曲角的內(nèi)圓弧半徑選用鋼種內(nèi)圓弧半徑(mm)t≤44<t≤8普通碳素結(jié)構(gòu)鋼≤≤低合金結(jié)構(gòu)鋼≤≤冷彎型鋼的材料主要有兩種，分別是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼用的最多的是A3鋼〔即Q235〕；低合金結(jié)構(gòu)鋼主要是16Mn，一般用于槽鋼及特制矩形管。5-4蒙皮及客車內(nèi)部覆蓋件設(shè)計(jì)5.4.1、外蒙皮設(shè)計(jì)車身蒙皮是覆蓋在客車車身骨架外外表的板件，通常分為前后圍蒙皮、后圍蒙皮、頂蓋蒙皮和側(cè)圍蒙皮五局部。蒙皮除了具有防護(hù)和增強(qiáng)強(qiáng)度的作用外，還起到裝飾客車，表現(xiàn)整車外部形狀特征的作用。因此，車身蒙皮設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響整車的外觀和性能。外蒙皮材料主要有鋼板鋁板兩種，一般為