混合動力城市客車車身骨架設(shè)計課程設(shè)計論文

1、裝訂線 混合動力城市客車車身骨架設(shè)計目錄第一章 緒論31.1課題分析和設(shè)計定位31.1.1國內(nèi)外客車的發(fā)展現(xiàn)狀和對我國城市客車要求的分析31.2客車工業(yè)的發(fā)展41.2.1客車企業(yè)已基本具有獨立研發(fā)能力51.2.2客車企業(yè)技術(shù)含量較高61.3國內(nèi)外客車車身結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢61.3.1國外客車發(fā)展動向61.3.2國內(nèi)客車車身結(jié)構(gòu)的變化714車身的承載類型71.4.1非承載式車身81.4.2 半承載式車身81.4.3 承載式車身81.5 客車車身的組成及影響車身強度的構(gòu)造因素9第二章 車身骨架結(jié)構(gòu)與尺寸的確定122.1骨架設(shè)計依據(jù)122.1.1設(shè)計原則122.1.2主要技術(shù)參數(shù)122.1.3車身骨

2、架材料132.2骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析132.2.1左右側(cè)圍骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析132.2.2頂蓋骨架結(jié)構(gòu)分析152.2.3前圍骨架結(jié)構(gòu)分析162.2.4后圍骨架結(jié)構(gòu)分析17第三章 車身骨架強度計算分析183.1車身結(jié)構(gòu)受載分析183.2車身骨架強度計算18第四章 車身骨架制造工藝分析264.1矩形管下料264.2成形274.3車身骨架的焊接284.3.1骨架的焊裝方法294.3.2車身骨架五大片的組焊294.3.3整車骨架聯(lián)裝組焊304.4蒙皮制作及與骨架的焊裝304.5車身骨架與底盤的焊接314.6防銹蝕措施314.6.1涂裝前表面預(yù)處理314.6.2車身防銹32第五章 設(shè)計技術(shù)評價分析、存在問題及

3、解決途徑335.1設(shè)計中存在的不足之處335.2對設(shè)計不足的改進34結(jié)束語35主要參考文獻36附錄37第一章 緒論1.1課題分析和設(shè)計定位1.1.1國內(nèi)外客車的發(fā)展現(xiàn)狀和對我國城市客車要求的分析當(dāng)今客車的發(fā)展日新月異。例如，每年的德國法蘭克福世界客車展覽會上均匯集了世界客車領(lǐng)先企業(yè)的頂尖產(chǎn)品（德國的奔馳公司、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。21 世紀對各種大、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

4、）和“三高”（高比功率良好的動力加速性、高安全可靠性、高舒適性）以及外觀優(yōu)美、座位合適、價格適中外，在綜合性能方面還應(yīng)該有新的發(fā)展趨勢；其中包括，新技術(shù)（控制整車的各個方面均由計算機技術(shù)實現(xiàn)，代用燃料發(fā)動機，為改善制動性能和操縱性能而形成的標(biāo)準設(shè)備，裝有永磁式緩速器的傳動系統(tǒng)）、適應(yīng)市場要求的新材料，新工藝（提高車身涂裝工藝標(biāo)準，逐步實現(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)的方向從發(fā)動機到變速箱、從底盤到車身；其 ece r66 安全標(biāo)準正成為世界標(biāo)準。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

5、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。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。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。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

6、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。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。 1.2客車工業(yè)的發(fā)展隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，汽車已成為極為重要的交通運輸工具和現(xiàn)代社會的象征，汽車工業(yè)在帶動其它各行業(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)動機、底盤、車身）之一，已越來越引起人們的注意，并越來越處于主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計：客車、轎車、專用車車身質(zhì)量占整車整備質(zhì)量的

7、4060%；貨車車身質(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，僅從這個意義上來衡量汽車車身，其經(jīng)濟效益也遠遠高于其它兩大總成?？v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)展完善過來的。這個發(fā)展過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)時的科學(xué)技術(shù)水平和物質(zhì)生活條件。由于汽車與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)展迅速的一個分支?？蛙嚬I(yè)在我國還是一個年輕而充滿朝氣的產(chǎn)業(yè)，隨著我國國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展、人民生活水平的迅速提高和高速公路的連線成網(wǎng)，

8、客車工業(yè)在我國必將有新的發(fā)展空間和機遇?？蛙囀乾F(xiàn)代社會中的主要交通工具之一。隨著我國城市機動車擁有量的快速增長,城市交通問題現(xiàn)已普遍受到關(guān)注。我國的國情決定了解決城市交通問題的出路在于優(yōu)先發(fā)展城市公共交通。到2010 年,我國城鎮(zhèn)化水平達45 %左右,城鎮(zhèn)化水平每提高1 個百分點,城鎮(zhèn)人口新增1000萬人。我國城市客車的保有量將達3540萬輛,年運送旅客將達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30%以上,大中城市達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,我國城市公共交通將快速發(fā)展,基本實現(xiàn)城市公共交通的現(xiàn)代化。根據(jù)我國提出的“十一五”規(guī)劃目標(biāo),

9、城市化水平要達到中等發(fā)達國家水平。因此，客車對發(fā)展國民經(jīng)濟和促進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)品的研制和開發(fā)，不斷地向市場提供有競爭力的新型客車。全國各地的城市客車是城內(nèi)交通的根本命脈。從2001年開始，我國汽車產(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)展提供給個人使用的轎車外，我國以確定“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)計生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)廠家競爭存活和廣大乘客的生命安全，受到各方面的

10、重視與關(guān)注，而且人們對客車的安全性、操縱性、動力性、經(jīng)濟性、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)計資料表明，車身是客車自重和價格的主要組成部分，占客車自重和制造生本的40%-60%，通常它的重量又是底盤(含發(fā)動機)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)濟性、動力性等）的最有效手段之一?？蛙囀俏覈?dāng)前運載乘客的主要交通工具之一。特別是中、大型客車，由于其運載乘客的數(shù)量多，使用經(jīng)濟性好，近年來得到了迅速發(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)代社會的

11、精神面貌而被人們所喜愛。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，客車已經(jīng)成為集工業(yè)藝術(shù)、人機工程學(xué)、空氣動力、制造技術(shù)、材料工程和結(jié)構(gòu)設(shè)計等學(xué)科為一體的現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)品。我國客車工業(yè)真正開始于上世紀60年代，當(dāng)時只能是對貨車底盤進行改裝，扣上一個簡易的車身。經(jīng)過40多年的發(fā)展，我國的客車車身設(shè)計、制造技術(shù)日新月異，已逐步跟上國際的潮流，成為世界客車制造大國，并向世界客車制造強國邁進?；谝陨洗笮涂蛙嚨母鞣N優(yōu)點與良好的發(fā)前景以及車身骨架的重要性，我的畢業(yè)設(shè)計課題選擇了城市混合動力客車車身骨架設(shè)計。其設(shè)計特點有：整個車身蒙皮采用冷張拉預(yù)應(yīng)力點焊接技術(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

12、鋼化玻璃,側(cè)窗玻璃采用粘貼大幅觀景玻璃，并在適當(dāng)位置開有通風(fēng)窗。骨架采用高強度矩形鋼管組焊的閉環(huán)結(jié)構(gòu),且對車身強度及耐久性進行cae分析,確保整車安全和車身可靠性。低地板的設(shè)計為乘客提供寬敞的空間,同時也節(jié)省乘客上車時間。由于乘客上下車較為頻繁,對乘客門周邊骨架進行加強,后部地板采用多種結(jié)構(gòu)滿足安裝不同發(fā)動機的需求。近幾年來我國由于引進了國外的先進技術(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)計基本思路定位：依據(jù)我國同類車型設(shè)計的一般方法，參照國外同類車型的先進設(shè)計方法，

13、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，骨架焊接均采用二氧化碳氣體保護焊方法來設(shè)計骨架的總成。隨著城市客車市場需求的不斷增加,長途客車的舒適性、可靠性、安全性、美觀性必將成為公交市場的大勢所趨。1.2.1客車企業(yè)已基本具有獨立研發(fā)能力我國客車工業(yè)自20世紀60年代開始起步，經(jīng)過改裝、仿制、技術(shù)引進和中外合資階段，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

14、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?！焙汀伴L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。在國外，像我國客車企業(yè)這樣具有上萬輛規(guī)模的獨立的客車廠家?guī)缀鯖]有，即使是奔馳和沃爾沃公司，也不存在一個單獨的客車實體，客車產(chǎn)品都是依附于主機廠而存在。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，利用國內(nèi)外的優(yōu)秀零部件總成“作拼盤”，匹配出最好的產(chǎn)品。江淮集團老總左延安將這一生產(chǎn)方式總結(jié)為“買全球，賣全球”?？梢哉f，

15、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。我國大客車產(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)動機、“前盤后轂”制動系統(tǒng)等這些目前只有在技術(shù)引進的載貨汽車上才能看到的配置，在我國高檔客車中已經(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。汽車行業(yè)專家承認，衍生于載貨汽車基礎(chǔ)上的客車產(chǎn)品，在技術(shù)檔次上大大超過它的先輩。1.3國內(nèi)外客車車身結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢1.3.1國

16、外客車發(fā)展動向歐洲客車產(chǎn)品主要三方面的發(fā)展動向：1.客車低地板化：客車低地板化，在我國只是近兩年的事，而且進展緩慢。但在歐洲，客車低地板化已經(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，進入車內(nèi)往下一看，也是低地板的。在車展外的現(xiàn)實生活中，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”的無軌電車，也是低地板的。因此，可以說，低地板公交客車在歐洲已經(jīng)得到全面普及。新一些的公交車，根本沒有高地板的車在運營?？蛙囆袠I(yè)的發(fā)展，離不開零部件行業(yè)的支撐。低地

17、板車的關(guān)鍵總成是門式橋，我國低地板客車發(fā)展緩慢，很大程度上受制于此。國內(nèi)生產(chǎn)門式橋的企業(yè)，目前能大批量生產(chǎn)的還沒有，面對低地板化這一趨勢。面對同樣的配置的大客車，國產(chǎn)的與合資的或技術(shù)引進車型相比，總會令人感到有些差距。盡管配制都一樣，人們還是覺得國外品牌的車好。其實就是細微之處不如人家。所以，國內(nèi)企業(yè)對此高度重視。別總把細節(jié)當(dāng)小事。 2.大客車的設(shè)計轎車化：主要設(shè)計體現(xiàn)在以下幾個方面：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)

18、計形式，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，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(ace)頒發(fā)的2006年歐洲客車年度大獎的尼奧普蘭“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)計都具有這一特點。據(jù)說，這一設(shè)計對車身的整體應(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，很容易將風(fēng)擋玻璃扭裂甚至扭碎，所以模仿起來并不那么容易。三是前臉設(shè)計由“大嘴”轉(zhuǎn)向“小嘴”。與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)計正在出現(xiàn)“小嘴”化

19、的動向。由于發(fā)動機基本都是后置的，車頭無需大的“嘴”進氣，所以有廠家把車頭設(shè)計成類似轎車一般的風(fēng)格，顯得非常別出心裁。1.3.2國內(nèi)客車車身結(jié)構(gòu)的變化1由單一非承載式半承載式、全承載式（無車架）；2蒙皮裝配由鉚點焊；3結(jié)構(gòu)由沖壓式型材骨架式；4更加注重符合空氣動力學(xué)的造型；5將舒適安全放在首位；6現(xiàn)代設(shè)計、試驗方法開始在車身設(shè)計中全面采用；7大量采用輕金屬和非金屬材料：如volvo全鋁車身。8更加注意和重視細部設(shè)計；9車窗由鋁型材推拉式粘接全密封式；10中、高檔客車全部采用后置發(fā)動機布置型式。 14車身的承載類型客車是現(xiàn)代社會的主要交通工具。大客車按用途不同，可以分為：城市客車、長途客車、旅游

20、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?？煞譃榭蚴健⒓沽菏?、綜合式三大類。非承載式車身的優(yōu)點：1）除了輪胎和懸架系統(tǒng)對整車的緩沖吸振作用外，撓性相交點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，既延長了車身的使用壽命，又提高了乘坐的舒適性；2）底盤和車身可以分開裝配，然后總裝在一起，這樣既可簡化裝配工藝，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，同時也易于更改車型

21、和改裝成其他用途的車輛；4）發(fā)生撞車事故時，車架還可以對車身起到一定的保護作用。其缺點是：1）由于設(shè)計計算時不考慮車身承載，故必須保證車架有足夠的剛度和強度，從而導(dǎo)致整車自重力增加；2）由于底盤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，將車身與車架剛性相連，讓車身也參與承載，從而可以適當(dāng)減輕車架（底架）的質(zhì)量，以達到較合理地利用材料的目的。半承載式車身是一種過渡型的結(jié)構(gòu)，車身下部仍保留有“車架”，不過他的強度和剛度稍微低于非承載式車架，為

22、了有所區(qū)別起見，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，以此來減輕車架的自重力?？蛙囓嚿頌榘氤休d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，蒙皮是非應(yīng)力蒙皮。因此，車身計算模型中不考慮蒙皮參與應(yīng)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)的特點是：車身下部與底架組合為一整體，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

23、度較差、調(diào)整工作量大。1.4.3 承載式車身為進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，適用于長途客車和旅游客車。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)計成強度的空間結(jié)

24、構(gòu)，從而使車身的質(zhì)量最輕而強度和剛度最大。整體承載式主要缺點：1.由于取消了車架，來自傳動系和懸架的振動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)量都會有所增加；2.改型比較困難。據(jù)統(tǒng)計，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已經(jīng)超過來了50%。因此，車身設(shè)計技術(shù)的先進與否不僅影響汽車本身的結(jié)構(gòu)性能，而且還對汽車的節(jié)能降耗有直接的影響。從車身輕量化和車身疲勞強度方面來考慮，車身開發(fā)中人存在著相當(dāng)多的關(guān)鍵技術(shù)亟待研究解決。正因為如此，我國在“九五”期間就將車身開發(fā)技術(shù)列為重點攻克的課題之

25、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。1.5 客車車身的組成及影響車身強度的構(gòu)造因素

26、骨架是客車車身的結(jié)構(gòu)主體，與底盤車架一起承受靜態(tài)和動態(tài)載荷。客車車身一般由五部分組成：1.頂蓋骨架車身頂蓋的骨架，將前后左右骨架連，一起構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)。同時，供安裝空調(diào)部件、通風(fēng)窗、燈具、行李架、扶手等部件；2.前圍骨架客車正面車身的骨架，供安裝儀表板、前燈具、保險杠，雨刮、前風(fēng)窗等；3.后圍骨架客車背面的車身骨架，供安裝后風(fēng)窗、后門保險杠、后燈等；4.左側(cè)圍骨架客車左側(cè)面車身的骨架，供安裝側(cè)窗等；5.右側(cè)圍骨架客車右側(cè)面車身的骨架，供安裝側(cè)窗、乘客門等；五部分骨架與車架組焊在一起構(gòu)成了客車車身的圍護結(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，頂蓋主要以剪切變形為主。若車頂抗剪剛度小

27、 ，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)目辜魟偠龋侠砥ヅ滠図敽蛡?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窗立柱彎矩大小有一定影響，設(shè)計時，應(yīng)使頂蓋縱梁呈中間疏兩邊密的布置形式。頂蓋橫梁與窗立柱對應(yīng)最好能使頂橫梁、門立柱、底盤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。如果弧度過大，頂蓋的水平抗剪剛度將會降低。前后圍設(shè)計時應(yīng)考慮的因素根據(jù)造型和發(fā)動機的位置而定。前置發(fā)動機除應(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)

28、考慮：發(fā)動機通風(fēng)散熱和維修方便性。后置發(fā)動機客車則主要根據(jù)造型和總布置的要求確定骨架，如造型美觀、流線型、發(fā)動機艙門大小。前照燈和尾燈形式、大小等。在強度上，應(yīng)提高受力較大的風(fēng)窗上下沿梁、窗立柱。但是增加窗立柱強度時應(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)圍與車架結(jié)合，構(gòu)成了保證車身必要的彎曲的剛性主元。它的特點是：必須開設(shè)車門、車窗及輪拱等開口，它主要承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。要求必須保證車身功能性門、窗等，而且有足夠的強度剛度。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

29、金屬材料的側(cè)圍結(jié)構(gòu)的特點是：以大斷面的窗上沿梁作為上承載單元，下承載單元由底盤縱梁構(gòu)成；采用大斷面的封閉斷面式門框結(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、底盤縱梁和地板縱梁組成。其特點是：采用封閉斷面的異型鋼管材料或沖壓焊接成型的封閉斷面鋼制材料組焊而成，車門處薄弱點由大斷面的門框結(jié)構(gòu)組成。這種結(jié)構(gòu)通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以保證側(cè)圍骨架有較大的強度和剛度。決定客車車身強度的因素有：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)圍與底盤車架的連接方式。當(dāng)車窗開度

30、增大側(cè)圍結(jié)構(gòu)形式對車身強度的影響增大，即大開口破壞了整體的剛度。電測和電算結(jié)果表明車窗高度增加時車身扭轉(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)仍在窗立柱和門立柱上。當(dāng)提高窗下沿梁時整車的扭轉(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)彎和制動時側(cè)圍立柱不僅承受頂蓋傳來的靜載荷，還承受大量的動載荷。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與頂蓋的連接方法，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)的強度和剛度可以采用斜

31、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)增加了軸間開門的車身結(jié)構(gòu)的車身剛度不均勻性，使車門處應(yīng)力提高。第二章 車身骨架結(jié)構(gòu)與尺寸的確定2.1骨架設(shè)計依據(jù)2.1.1設(shè)計原則根據(jù)總布置的設(shè)計思路，該車采用的是非承載式車身。在車身骨架設(shè)計中，主要考慮的是滿足車身總布置的要求，同時滿足骨架強度和剛度，以及使用環(huán)境和市場定位，因此設(shè)計過程中應(yīng)遵循以下幾個原則：1.在保證車身骨架強度和剛度的要求下，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.通過優(yōu)化設(shè)計，盡量減少骨架質(zhì)量。4.在設(shè)計骨架總成結(jié)構(gòu)的型式時，

32、應(yīng)充分考慮其系列化變形的可能性。5.在保證總布置的強度剛度的條件下，盡可能減少生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。車體骨架設(shè)計應(yīng)滿足車身剛度和強度的要求。剛度不足，將會引起車身的門框，窗框，發(fā)動機艙口及行李箱口等的變形，導(dǎo)致玻璃破裂，車門卡死；低剛度必然伴隨有低的固有振動頻率，易發(fā)生結(jié)構(gòu)共振和聲響，并削弱結(jié)構(gòu)接頭的連接強度；此外，還會影響安裝在底架上的總成的相對位置。而結(jié)構(gòu)強度不夠則將引起構(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，因此強度和剛度較高，外蒙皮只起裝飾的作用。其優(yōu)點是：改變客車外形比較容易；車門和窗的開口部可以增大；外蒙皮無

33、鉚釘，可以實現(xiàn)較漂亮的外觀；采用合理的設(shè)計（優(yōu)化）可以減輕重量。缺點：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)長寬高 1200025003208 軸距/前懸/后懸 6000/2580/3420 前輪距/后輪距 2160/1815 乘客門寬度 1380 最小離地間隙 180 2.1.3車身骨架材料客車車身骨架材質(zhì)主要采用鋼材或鋁型材。車身蒙皮材質(zhì)主要采用鋼板、鍍鋅鋼板、合金鋁板、工程塑料及玻璃鋼等；車身側(cè)圍蒙皮裝焊采用漲拉預(yù)應(yīng)力組焊工藝或漲拉預(yù)應(yīng)力膠粘焊接工藝，前、后圍的弧面與平面采用焊接對接或膠粘方式?？蛙嚨那昂髧?、輪護面、行李艙門、保險杠等材質(zhì)采用玻璃

34、鋼蒙皮。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。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

35、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。2.2骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析骨架五大片的劃分是骨架設(shè)計階段需要解決的問題。在車身骨架結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，根據(jù)車身造型、焊裝工藝和變形控制等方面的要求合理劃分五大片。由于車身骨架結(jié)構(gòu)形式的不同，骨架五大片的劃分有很多種形式，但不論哪種劃分形式都應(yīng)當(dāng)與當(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)計分析車身骨架設(shè)計應(yīng)滿足車身強度與剛度的要求。在設(shè)計左右側(cè)圍時，無論哪

36、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，如門柱、窗柱、門檻、門框上的橫梁，風(fēng)窗上下橫梁等。2.加強用的，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)有足夠的強度和剛度，并盡量使之構(gòu)成一個連續(xù)完整的受力系統(tǒng)。對于框架結(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自地面的沖擊載荷等，是通過底橫梁分散到立柱上面使車身柱負載增大的，同時還承受懸掛支撐反力，從而造成危險區(qū)。由于過橋區(qū)的受力特點

37、及這一部件相對于整車剛度較弱，從而出現(xiàn)過橋區(qū)變形大，鉚釘松動及蒙皮鼓動等不料現(xiàn)象。因此，在設(shè)計中應(yīng)重視過橋區(qū)立柱懸置問題，我采用的方法是，在橫梁處用斜撐，將力分散到裙部立柱與窗立柱處。由于右側(cè)圍的乘客門框破壞了右側(cè)圍骨架的連續(xù)性，門框處剛性太弱，所以在彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種常見的主要工況下，車身骨架的最大應(yīng)力點都集中在右側(cè)圍門立柱上角和靠近車門的幾根窗立柱上下角。而上述工況又以扭轉(zhuǎn)工況更為嚴重。這種現(xiàn)象已經(jīng)被多次電測，電算結(jié)算和車身骨架早期斷裂的使用實踐所證實。本設(shè)計的右側(cè)圍上，要開設(shè)兩個乘客門，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)圍的對應(yīng)。圖2-1右側(cè)圍骨架首先根據(jù)底架外伸

38、梁的位置決定裙部立柱位置，并在此基礎(chǔ)上盡量使其與窗立柱對齊以構(gòu)成受力封閉環(huán)，裙部立柱采用50*50*1.75的矩形管。門柱所受到的應(yīng)力比較的大，所以門立柱要選用斷面尺寸較大的矩形鋼60*50*2。前門的寬度按照總布置要求選擇了1380，與前圍的連接問題上，采用50*50*2型材來與前圍的右立柱焊接。把窗立柱的斷面尺寸選擇為70*50*2，側(cè)窗上沿梁要與頂蓋相焊接，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)計制造的統(tǒng)一，因此它們的斷面尺寸須要選擇較大的50*50*2。前后輪拱立柱的位置要考慮車輪的因素，左右輪拱柱、輪拱上橫梁盡量與總布置布置的輪壑貼近。為增加強度，要在窗下梁到地板梁之間放

39、置斜撐，斜撐的斷面尺寸為50*50*2。圖2-2左側(cè)圍骨架整車左側(cè)圍骨架要比右側(cè)圍骨架的要簡單一些，在其上面不用開設(shè)乘客門也不開設(shè)司機門。左側(cè)圍主要考慮的是與右側(cè)圍的對應(yīng)關(guān)系。左側(cè)圍第一立柱也選擇一根型材50*40*2來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與右側(cè)圍的前后輪拱立柱位置相對應(yīng)，斷面尺寸選擇為50*40*2。左側(cè)圍的前后輪拱上橫梁的位置要與右側(cè)圍的相對應(yīng)，斷面尺寸也選擇為50*50*2。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*2，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，與右側(cè)圍相同，它的斷面尺寸

40、須要選擇較大的50*50*2。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50*50*2的矩形管，可以滿足強度和剛度的要求，它們的曲線和客車頂部的曲線相同。車頂安裝一個安全出口，截面積為600*600，安全出口位于中心處。另外考慮到將整個縱梁制作成前后相通的梁，所以將橫梁斷開。2.2.3前圍骨架結(jié)構(gòu)分析圖2-4前圍骨架前圍骨架的設(shè)計主要是根據(jù)總布置的前視圖和側(cè)視圖來確定的。前圍的左右立柱要與左右側(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，它們的曲線和前窗

41、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，高度比風(fēng)窗玻璃的高度稍高一點。風(fēng)窗下沿梁比前風(fēng)窗玻璃下端稍低一點，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。橫梁1與風(fēng)窗下沿梁、前圍下橫梁之間為了增加結(jié)構(gòu)強度，必須放置短立柱，短立柱的斷面尺寸選擇為50*50*2。風(fēng)窗下沿梁與前圍下橫梁之間的短立柱要根據(jù)前車燈的寬度來確定并加裝鋼板以安裝燈

42、具。橫梁與風(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)計要根據(jù)客車的尾部附件安裝等進行。從總布置畫的尾部圖分析可知，尾部上要放置后車窗、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*2，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，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。后窗下沿梁的位置在后窗玻璃下端低一點，水平放置，斷面尺寸50*50*2，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

43、*2?？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*50*2，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的，兩端與后圍左右立柱焊接在一起。在發(fā)動機艙門下邊放置一根橫梁，但為了檢修發(fā)動機方便，要把這根橫梁設(shè)置為活動梁，其斷面尺寸選擇為50*50*2。第三章 車身骨架強度計算分析3.1車身結(jié)構(gòu)受載分析實踐表明大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。斜對稱載荷之所以危險是因為由薄壁桿件（特別是在開口截面）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

44、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)的乘客門立柱及其近鄰窗立柱的上下角。客車車身受扭得情況是當(dāng)大客車在崎嶇不平的路面上行駛而使車身受扭時，由于剪力流匯總以后所形成的力會使頂蓋側(cè)邊梁相對于腰梁產(chǎn)生位移，這時，窗立柱和門立柱都將承受縱向彎曲變形，當(dāng)變形量達到一定限度時便會在側(cè)窗上、下角和車門上角產(chǎn)生橫向裂紋，這種損壞現(xiàn)象已為大量的使用實踐所證實。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。因為各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。用彈簧拉力計隨車實測的結(jié)果表明，當(dāng)大客車急拐彎時

45、（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可以得到保證的。綜上所述可見，大客車在行駛過程中，車身立柱只考慮其承受縱向彎曲載荷就夠了。3.2車身骨架強度計算已知值：前軸載荷 m=6155.9 前輪距 b=2160圖3-1左側(cè)圍骨架圖3-2受力分析圖按圖3-1與圖3-2，有以下數(shù)據(jù)：，,；=11.848窗上沿梁截面的慣性矩為：；作用在車身上的扭矩為：n*m；車身橫截面面積m；剪力流；作用于窗上沿梁和窗下梁的縱向力p為：n；由此得n，同理np9=2351n此外，已知窗立柱高度。ii和ij統(tǒng)稱為“

46、單位狀態(tài)影響系數(shù)”，ip稱為“外載荷影響系數(shù)”，ii代表由于單位未知力xi所引起的xi方向的位移（或轉(zhuǎn)角），ij代表由于單位未知力（或力矩）xj=1所引起的xj方向的位移（或轉(zhuǎn)角），ip代表由于外力所引起的xi方向的位移。為了計算，以下繪出4種工況下的彎距圖： (1) 工況0施加外力 如圖3-3（2）工況1施加水平單位力x1 x4 x7 x10 x13 x16 x19 x22圖3-4（3）工況2施加垂直單位力x2 x5 x8 x11 x14 x17 x20 x23如圖3-5（4）工況3施加單位力矩x3 x5 x9 x12 x15 x18 x21 x24如圖3-6圖3-3工況0圖3-4工況1圖3

47、-5工況2圖3-6工況3有了上面的數(shù)據(jù)，即可以求得諸系數(shù)的值。1.工況0,1(圖3-3與圖3-4),把數(shù)值代入下式：同理得:,。2.工況0,2(圖3-3與圖3-5)，數(shù)值代入下式：同理得：，, =145.25703.工況0,3(圖3-3與3-6)，把數(shù)值代入下式：=同理得：, 4.工況1,1(圖3-4)，把數(shù)值代入下式：=同理得:，.5.工況2,2(圖3-5)，把數(shù)值代入可得：同理得：,6.工況3,3(圖3-6)，把數(shù)值代入可得：=，同理得：，,7.按工況1,02,03,01,12,23,3來計算1，2=2，1，1，3=3，1，2，3=3，2工況1,2(圖3-4與圖3-5)，=,同理得：， -

48、 8.工況1,3(圖3-4與圖3-6)，把數(shù)值代入下式：,同理得:,， ，9.工況2,3(圖3-5與圖3-6)，把數(shù)值代入： ，同理得：， 把以上數(shù)據(jù)帶入下式： 可求得未知力：，, , , , 計算程序見附錄。以第二跨為例，在之間得彎矩圖如下圖。圖3-7第二跨的彎矩圖點b的彎矩=1382.0695，在點d,窗上梁的彎矩為=-=1382.0695+221.5221.6=1736.5047窗立柱3的彎矩為=+=+1736.5047=2點c的彎矩為=+(-)1.37+1.37=15121.2262 立柱3的界面抗彎模量為=18.432，所以立柱3中的應(yīng)力為：=188.5 mpa 由以上可求得各立柱應(yīng)

49、力為： 1 = 167.6 mpa2 = 110.5 mpa3 = 188.5 mpa4 = 189.05 = 135.0 mpa 6 = 202.6 mpa7 = 203.4 mpa8 = 157.2 mpa 9=132.8 mpa由以上結(jié)果知：=175.917 = 203.4 mpa =235 mpa所以此設(shè)計滿足強度的要求。第四章 車身骨架制造工藝分析本設(shè)計車身骨架采用矩形管組焊結(jié)構(gòu),具有強度高、重量輕的優(yōu)點。側(cè)圍及頂蓋均采用通長橫梁貫穿,既增加表面平整度,又減少吊運過程中的變形。頂蓋邊弧度采用小圓弧過渡,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

50、,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,同時在前后部開有通風(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,防止太陽紫外線的輻射,能很好地保護乘客。車身骨架一般采用矩形鋼管焊接而成。對于半承載式和全程承載式車身，它與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，對于強度和剛度有一定的要求。車身骨架的強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。

51、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，必須對它的尺寸和變形進行嚴格的控制?？蛙囓嚿砉羌鼙诤裥∮?，骨架焊接采用二氧化碳氣體保護焊，（用二氧化碳氣體保護焊，減少熱影響區(qū)，也減少了金屬受熱變形和整個骨架的焊接變形。）在焊接胎具上組焊而成，其制造過程包括矩形管下料成形車身骨架各大片（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切割和矩形管沖斷模剪切兩種方法。目前，國內(nèi)使用手動送給的砂輪鋸片切割機，基本上能滿足生產(chǎn)需要，但存在著嗓音大，粉塵污染嚴重，切口毛刺多等缺陷。所在，需要尋找矩形

52、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，沒有環(huán)境污染，經(jīng)濟效益好，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程：矩形管的放置有水平放置和對角放置兩種形式。由于放置位置不同，其剪切過程各有特點。對于對角放置的矩形管，剪切過程包括形成切口、剪切矩形管上兩邊和剪切下兩邊三個階段。在沖載力的作用下，切割刀刀尖在矩形管上沖出與切割刀厚度等長的切口。切割刀與活動凹模刃共同作用，剪切矩形管上兩邊。此時，活動凹模的主要

53、作用是夾持矩形管，減小剪切斷面的變形，活動凹模刃對材料的剪切作用比較小。在這個階段中，與切割刀厚度等寬的廢料在切割刀的作用下，向內(nèi)彎曲。隨著剪切過程的進行，切割刀和固定凹模刃共同作用，剪切矩形管下兩邊。此時，固定凹模刃對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。通過剪切過程的分析，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，通過減小切割刀夾角，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

54、度大，切割刀尖鋒利，剪切速度快，沖我力小，剪切斷面變形小。矩形管的支承剛度與矩形管放置位置和切口的位置有關(guān)。矩形管對角放置的支承剛度比水平放置大；水平放置的矩形管，切口在兩側(cè)的支承剛度比切口在中間的大。4.2成形矩形管的彎曲成型是異形構(gòu)件加工中最重要、最復(fù)雜的一道工序。其加工方法多種多樣，有手工壓形、滾壓成形、模具壓形和彎機管彎形等方法。1.手工壓形 這種加工方法靈活，適用范圍廣，對一些三維或多曲率組合的管件比較實用，但效率低，人工量大，曲線不光滑，難以大批量生產(chǎn)。2.滾壓成形 這種加工方法非常適合單一曲率構(gòu)件的加工，經(jīng)滾壓后的構(gòu)件曲線光滑，但同樣存在效率低，一根構(gòu)件需多次滾壓才能成形的缺點。

55、3.模具壓形 特點是效率高，適合批量生產(chǎn)，缺點是對管件的材質(zhì)要求高，回彈要一致，同時對不同曲率的管件，需制作不同的模具，模具投入量較大，模具確定后，壓制不同批次的材料，回彈不一，難以調(diào)整。4.彎機管彎形 上述三種工藝對于加工曲率半徑大的構(gòu)件比較適合，而對于一些小曲率半徑的構(gòu)件，就顯得力不從心，或難以適應(yīng)大批量生產(chǎn)，先進的數(shù)控彎機管就能達到這類構(gòu)件的要求。客車頂蓋骨架中的頂橫梁便是一個典型構(gòu)件。使用數(shù)控彎管機可一次加工完成，該機床由微機控制，油路系統(tǒng)裝有液壓伺服閥，x向和y向均裝有位移傳感器，在彎形中保證兩個方向的位移量符合全成曲線的坐標(biāo)值，如有不對，計算機能及時得到反饋進行調(diào)整。y方向的值越大

56、，表示彎曲率越大，反之越小。該機自動化程度高，效率高，應(yīng)用范圍廣，能適應(yīng)各種不同曲率的構(gòu)件，以及多曲率組合的構(gòu)件，不需投入大量的模具，使用方便，彎出的構(gòu)件與樣板的貼合度一般不大于2。由此，在矩形管的彎曲程度不同時，彎曲成型的方法也有所區(qū)別，對于彎曲半徑?。╮=200300）的矩形管彎曲件，一般多采用彎管機彎曲成型；對于彎曲半徑大于500的矩形管彎曲件，一般采用彎曲模壓制成型。4.3車身骨架的焊接客車車身骨架合裝是國內(nèi)客車生產(chǎn)廠家大批量生產(chǎn)時普遍采用的生產(chǎn)工藝,也是提高生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的主要途徑,分為五大總成合裝和六大總成合裝兩種形式。五大總成合裝是指將客車車身前、后圍骨架總成,左、右側(cè)圍骨架總成和大頂骨架總成分別在地面胎具上組合焊接后,