影響低地板城市客車地板高度因素解析

1、晉升高級(jí)工程師論文摘 要最近幾年，隨著國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及人們生活水平的發(fā)展， 低地板城市客車在國(guó) 內(nèi)得到很快發(fā)展，東風(fēng)公司從 2001年也開(kāi)始設(shè)計(jì)生產(chǎn)低地板城市客車，低地板 城市客車的設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)的客車，特別是法規(guī)要求乘客區(qū)地板高度要低于 380mm，這給各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)帶來(lái)很多困難。論文首先建立影響地板高度的參數(shù)鏈，通過(guò)這些參數(shù)鏈找出影響地板高度的 要素，它們主要有輪胎半徑、前橋落差、后橋主減速器殼高度、車架大梁斷面高 度等，然后通過(guò)對(duì)這些要素逐一分析，并找到的最佳解決方案。論文通過(guò)邏輯推理的方法，逐層分析影響地板高度的要素， 然后找到解決辦法，因此確定的參數(shù) 可以最優(yōu)化。論文對(duì)影響地板城市客車

2、地板高度這一關(guān)鍵技術(shù)的研究，對(duì)東風(fēng)公司低地板城市客車的設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：低地板，要素1、前言低地板城市客車最早在是在二十世紀(jì)八十年代歐洲出現(xiàn)的，它的出現(xiàn)是城 市公交低地板化發(fā)展趨勢(shì)的標(biāo)志之一。低地板技術(shù)的應(yīng)用，降低了整車的重心， 增強(qiáng)了城市客車的行駛穩(wěn)定性和舒適性，同時(shí)方便乘車，尤其是方便兒童、 老人 和有行動(dòng)障礙乘客的上下車，增強(qiáng)了公交服務(wù)的功能；低地板城市客車的應(yīng)用， 也體現(xiàn)了城市發(fā)展的文明程度。近幾年，由于公路交通的發(fā)展及國(guó)家公交政策的發(fā)展， 國(guó)內(nèi)大中型城市公交 車輛也在向低地板化過(guò)渡。發(fā)展城市公共交通，推動(dòng)了城市公交企業(yè)的改革和發(fā) 展，為公交企業(yè)加快車輛的更新、換型創(chuàng)造了條件；

3、另外， 2008年奧運(yùn)會(huì)將在 北京舉行，屆時(shí)北京將與國(guó)際接軌， 這將推動(dòng)北京公交車的換代發(fā)展，高檔低地 板城市客車將得到廣泛的運(yùn)用。低地板城市客車車架是低地板城市客車設(shè)計(jì)的一 個(gè)重要部分，如何降低地板高度是低地板城市客車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，因此，低地 板城市客車車架的設(shè)計(jì)與分析對(duì)低地板城市客車的發(fā)展具有很重要的意義。東風(fēng)公司在2001年開(kāi)始研發(fā)eq6111l低地板城市客車，該車型是東風(fēng)公司 戰(zhàn)略性項(xiàng)目之一，是為北京2008年奧運(yùn)會(huì)城市公交客車市場(chǎng)設(shè)計(jì)的環(huán)保型車型， 它拓寬東風(fēng)公司客車產(chǎn)品系列，并推動(dòng)新技術(shù)在東風(fēng)公司客車上的應(yīng)用， 提高新 產(chǎn)品的技術(shù)含量。2、低地板城市客車整車設(shè)計(jì)要求對(duì)標(biāo)準(zhǔn)城市客車

4、對(duì)地板高度要求不是特別嚴(yán)格，一般為兩到三級(jí)踏步，地板高度在500825mm (見(jiàn)表2-1)之間，其基本形式為雙軸、后置發(fā)動(dòng)機(jī)布置， 設(shè)前、中兩個(gè)雙通道乘客門(mén)，車架一般有三種形式，即貫通式大梁車架、分段式 大梁車架、桁架式車架，前端地板高度相對(duì)要低， 后端由于發(fā)動(dòng)機(jī)及其系統(tǒng)布置 的影響，最后端的地板高度大。表2-1國(guó)內(nèi)外客車整車參數(shù)對(duì)照表廠牌東風(fēng)neoplanrenaultinvecoisuzu型號(hào)eq1160rcn416sl npr100 2571.12.20p-lv314q(mm)108511475114021199011480車寬(mm)25002500250025002490車高(mm)

5、3010291530833155車內(nèi)高(mm)21452190230021202170地板高(mm)595 (前)835(后)710681715700(前)725( 中)踏步高(mm)a級(jí)320369345335(330)第二級(jí)195156185185(200)第三級(jí)195156185180(195)車門(mén)凈寬(mm)前門(mén)12601250/1360855后門(mén)12601250/1360935低地板城市客車除了要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及客車行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)外，有一個(gè)特殊要求就是地板高度低于 380mm,要滿足這一地板高度要求，采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 與總成布置必然會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，因此要達(dá)到這個(gè)要求必須先了解整車參數(shù)及

6、配 置情況，然后根據(jù)整車配置情況分析影響地板高度的要素，最后根據(jù)分析調(diào)整整車參數(shù)及總成配置來(lái)達(dá)到低地板城市客車的設(shè)計(jì)要求。下面主要從整車參數(shù)與配置、車架截面參數(shù)來(lái)分析影響地板高度要素， 并以 將這些要素推廣到eq6111l具體參數(shù)進(jìn)行計(jì)算說(shuō)明。3、影響地板高度要素分析1.1 整車設(shè)計(jì)參數(shù)要求下面是根據(jù)相關(guān)法規(guī)要求及 參數(shù)：1 .外形尺寸：總長(zhǎng)總寬軸距前懸后懸輪距 前后2 .質(zhì)量參數(shù)：底盤(pán)質(zhì)量：前軸負(fù)荷：后橋負(fù)荷：客車允許總質(zhì)量： 前軸最大允許負(fù)荷： 后橋最大允許負(fù)荷：3 .前輪定位角和轉(zhuǎn)角： 前輪最大轉(zhuǎn)角：eq6111l產(chǎn)品定義相關(guān)的低地板城市客車整車11040 mm2490 mm5600 m

7、m2060 mm3280 mm2096 mm1836 mm10700kg3300kg7400kg16500kg6000kg10500kg內(nèi)輪 440外輪 36主銷中心距：1732mm4 .車架上平面離地高度： 380mm高出標(biāo)準(zhǔn)高度約455mm不滿足要求，因此要調(diào)整b、 h、c、a、l等參數(shù)值。2）前橋部分影響地板高度的尺寸鏈為（如圖3-2）d1=b-h1+c1+l1（3.2）式3.2中：d1-地板高度b-輪胎靜載半徑h1-前橋兩級(jí)落差c1 一車架最大下位移量li-前橋處車架縱梁斷面高度圖3-2前橋上端地板高度布置同樣根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，前橋軸荷為5500kg，選用12.00-20輪胎（見(jiàn)表3-

8、2）, b=510mm；采用 dl510槽鋼直大梁，大梁斷面應(yīng)該采用238x 80x 7,即li=238mm；前橋可采用 eq153前橋，hi=110mm；懸架系統(tǒng) ci =130mm（fd=90mm）; 所以 d=510-110+238+130=768mm,如取 l1二0,則 d=580mm。由于d=550mm 380mm高出標(biāo)準(zhǔn)高度約170mm滿足要求，因此要調(diào)整b、 h1、c1、l1等參數(shù)值。3）根據(jù)以上分析可以看出，地板高度要素主要包含有b、h、c、l、l1、c1等參數(shù)。b值可以通過(guò)輪胎白選擇來(lái)調(diào)整，h、可以通過(guò)后橋參數(shù)選擇降低，h1 可通過(guò)選擇大落差前橋改變，通過(guò)車架局部細(xì)化設(shè)計(jì)提高

9、車架強(qiáng)度從而改變參數(shù) l、l1,通過(guò)懸架系統(tǒng)的匹配與設(shè)計(jì)可以降低 c、c1。因此影響地板高度的要素主要有：輪胎、車橋、鋼板彈簧撓度、局部車架縱 梁斷面高度等。16 3降低地板高度方案分析根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，地板高度不能滿足要求，因此我們從輪胎、車橋、懸架 系統(tǒng)動(dòng)撓度、局部車架縱梁斷面高度等要素分析入手，合理選擇參數(shù)與配置，達(dá) 到降低低地板城市客車地板高度的目的。1）采用無(wú)內(nèi)胎輪胎，降低b輪胎半徑b的選擇可降低地板高度。由公式 3.1及公式3.2可以看出，輪胎 尺寸對(duì)地板高度的影響是顯而易見(jiàn)的， 采用外徑尺寸小的輪胎，可以達(dá)到降低地 板高度的目的。英國(guó)的國(guó)民牌公共汽車采用的就是比一般公共汽車的輪胎

10、直徑小 100mm的輪胎，man sl202型標(biāo)準(zhǔn)公共汽車，采用11b22.5輪胎時(shí)，地板高度 為725mm,由于采用新型的小尺寸輪胎，即 11/70r22.5型輪胎，則地板高度 可降低至685mm。采用小尺寸輪胎同時(shí)也可降低車內(nèi)輪胎罩凸起地板的高度降 低。通過(guò)輪胎選擇，在其他配置不變的情況下，可以使地板高度降低到2080mm。輪胎尺寸見(jiàn)表3-2 。表3-2輪胎參數(shù)輪胎規(guī)格輪胎氣壓(kgf/cm2)載荷(kg)靜載半徑 (mm)單胎雙胎11.00-207.43085287051712.00-207.43410318053011r207.42995279550712r207.4341031805

11、2611r22.57.72830263049312r22.57.429952795507275r22.5/708.7530002725442由上表可以看出，在其他條件不變化情況下，把輪胎由12.00-20改為275r22.5/70情況下，可以使地板高度降低70mm左右，即 b=442mm,則d=785mm,di=718mm。2)采用空氣懸架，減少c、ci選擇鋼板彈簧懸架系統(tǒng)，地板高度必然會(huì)隨載荷的變化而變化， 并且由于存 在沖擊載荷，懸架系統(tǒng)會(huì)振動(dòng)，因此還有留有足夠的空間，這些參數(shù)的存在必然 會(huì)影響地板高度；懸架系統(tǒng)的特殊特性， 地板高度不會(huì)由于載荷變化而變化，只 有留出足夠的跳動(dòng)空間即可，因

12、此可以選用空氣懸掛，如圖 3-3所示，氣囊可以 根據(jù)載荷調(diào)節(jié)氣壓，使車架始終保持在同一高度，f=0,ci=a=110mm。圖3-3氣囊性能曲線因此通過(guò)空氣懸架選用，地板高度可以降低 2040mm3）采用輪邊減速器后橋，降低 h、增加a后軸的結(jié)構(gòu)尺寸直接影響地板高度，若采用標(biāo)準(zhǔn)的后軸，即主減速器位于 中心線附近，由于后軸最大外殼尺寸正處于地板中心位置，對(duì)降低此處的地板高度是十分不利的。采用輪邊減速器后橋，可減小地板中心處橋殼高度，如圖 3-4 可知：圖3-4輪邊減速器后橋地板布置圖11(3.1)d=b-a+c+h+l式3.1中：d-地板高度a-后橋落差（相對(duì)與3.1式a為負(fù)伯：）c-車架跳動(dòng)量，

13、采用空氣懸掛，c=0h-鼓包圖度l-后橋處車架縱梁斷面高度由于這種結(jié)構(gòu)的后軸具有較小的主傳動(dòng)比，其主減速器外殼尺寸h也較小,故有利于降低地板高度。若采用偏置的主傳動(dòng)器布置，可以忽略h高度。采用zf av132-90后橋，取h=0, a=182mm （見(jiàn)圖3-5）,當(dāng)?shù)匕邃佋谲嚰芸v梁下表面 時(shí)，l=0,貝u d=442-182+110=370mmo 2456 8ezdgen auf re ife21g -ck flawsci一 ws-6t圖 3-5 zf av132-90 后橋4采用大落差前橋，增加hi采用zf rl85a大落差前橋（見(jiàn)圖3-6） , hi=205mm,則由公式3.2可知, d=

14、442-205+900+238=565mm如圖3-6所示，前橋上端地板高度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在只有一個(gè)參數(shù)可 以改變，那就是車架縱梁斷面高度 li。如果將li減少到50mm,則d=377mm, 可以滿足要求，但車架結(jié)構(gòu)將發(fā)生很發(fā)大的變化，因此在前橋部分要在車架結(jié)構(gòu)上作改動(dòng)，我們采取的方案是將此部分車駕與前輪罩部分一起設(shè)計(jì)為桁架結(jié)構(gòu) （見(jiàn)圖3-7）,增加局部強(qiáng)度與剛度。迺爵訪1膻主福怕羽_一眥 一一t?-圖3-6 zf rl85a大落差前橋圖3-7前橋部分車架結(jié)構(gòu)5）米用發(fā)動(dòng)機(jī)偏置或橫置圖3-8發(fā)動(dòng)機(jī)布置型式中并門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)布置形式如圖3-8所示，采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置，右偏置，優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：1）與后橋主減速器鼓包右偏相對(duì)應(yīng)，減少傳動(dòng)軸當(dāng)兩間夾角2）便于后門(mén)及通道布置3）有利于冷卻系統(tǒng)布置4）有利于降低乘客區(qū)通道地板高度降低也可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置橫置布置，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)占用位置主要在整車后部， 更有利于地板高度降低與后門(mén)布置。但候影響發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)布置，因此 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)較少采用。4、 總結(jié)論文通過(guò)分析影響地板高度要素，找到相應(yīng)解決降低地板高度的方法，并結(jié)合對(duì)eq6111l低地板城市客車實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析驗(yàn)證， 結(jié)論表明，論文 所分析影響低地板城市客車要素及所提出的解決方案是成功的，也為今后同 類問(wèn)題提供了的解