全承載式客車車身結構設計管窺

王洪思

摘 要：車身結構是影響車輛性能的重要因素，因此應重視對車身結構的研究。我國的客車數量逐年增加，客車工業也在穩步發展，客車的質量也在不斷地提升。因此，為了更好地提升客車的質量與性能，文章從即將成為主流客車的全承載式客車入手，簡要地分析和研究了全承載式客車車身結構設計。

關鍵詞：全承載式客車;車身結構設計;客車結構設計

一、客車結構設計的力學理論

與非承載式客車和半承載式客車相比，全承載式客車的車身重量較輕，剛性和結構的強度更高，在進行制造加工時，構件成型過程更加簡潔，材料的利用率高，整體的重心較低，車子的穩定性好。全承載式客車最大的優勢就是其較高的被動安全性。但是，如果不注意車身機構的傳力路線，就無法體現出全承載式客車相對于其他兩種類型客車的優點，會浪費制造材料，也無法保證安全性。因此，在研究全承載式客車的車身結構時，就要對車身結構的傳力路線進行分析。

非承載式、半承載式和全承載式這三種客車的分類是按照客車的車身結構的承載方式來劃分的。非承載式和半承載式客車都有一個較為明顯的底盤大梁，但是全承載式客車的底盤是直接安裝在車身的結構上的，整個車身具有整體性，是一體的。由于全承載式客車的車身結構是由小截面的管材焊制成的。這種小截面的管材沿桿向力的承受能力較強，但是抗彎曲能力較弱，易發生形變，因此應在進行結構設計時，通過巧妙合理的設計，將管材所承受的彎曲力轉化為沿桿向力，來保持車身結構的穩定性。所以，在進行設計時應更重視強度問題，而不是剛度，在進行車身結構的設計時用“強度理論”進行控制。使全承載式客車的車身結構滿足并實現其對強度的要求，增強車輛的整體性能。

二、 全承載式客車的車身結構設計

（一）車身結構設計

由于全承載式車身結構主要是由小截面的方鋼結構構成的，這種結構應對承載的力進行設計和轉移。通過精密的計算和測試，來確定車身結構的承重力分布，探究出管材的形變規律，來對整體的結構進行調整，使承受力進行轉變，降低管材的形變度，增強整體結構的強度。在設計的過程中還要注意以下幾個問題。

1.檢驗和計算車身骨架結構的強度，保證不會發生一定程度的形變，保持整體車架結構的穩定性。

2.檢驗和計算車身骨架結構的剛度，來滿足舒適度和其他裝配部件的要求。

3.對車身結構進行NVH分析和計算，來使得車身保持一定的動態性。

4.對結構進行優化設計并選取適當的材料，降低車身的重量。

如果時間和精力允許的話，最好可以在進行結構設計時，加入碰撞和側翻的分析，來進行動態狀況的預測并根據設想來進行計算，將實際的數據與車體測算出的數據結合分析，再進行設計，能夠更好地增強車輛的安全性。

（二）前后圍結構設計

前后圍結構能夠連接側圍骨架和車頂骨架，使車體相連，構成一個剛性的框架。還能安裝和固定玻璃、燈具、刮水器等設備。還能在車輛發生碰撞時，起到一個保護作用，是車輛的安全保護部件。所以在對前后圍結構進行設計時，應注意以下幾點。

1.在進行前后圍結構的設計時，要注意設計合理的結構，設計車輛側圍與車頂的連接，確保車輛的整體性。注意車輛側圍與整體車架的連接，確保車體結構的剛性。

2.設計并計算前后圍的骨架，使之能與玻璃鋼進行貼合，還要注意與前后窗的安裝接口保持良好的貼合度，確保窗戶準確安裝，不會發生擠壓。

3.設計時，要注意加強前圍的承載性，注意前圍的形狀設計，一定要抗擠壓，抗撞擊，將側圍與底架設計為一個整體，增強車輛的抗撞擊能力。尤其是在與較低的轎車發生撞擊是時，可以有效地預防在撞擊發生后，一些物體進入車內對乘車人員造成二次傷害。以此來提升車輛的安全性。

（三）車頂結構設計

車頂結構有著連接側圍和前后圍的作用，是整個車輛形成一個封閉的整體。車頂結構還起到了承受負載，承受行駛中產生的部分壓力。所以，要從這三點出發，來對車頂進行設計。

1.將車頂的弧桿件對應側窗進行布置，更好地對行駛中承擔的壓力進行傳遞，增強穩定性。

2.對于車頂弧桿件，要選取適當的尺寸規格，來提升抗扭曲、抗彎的能力。在保證車頂的弧桿件能夠使車頂具備一定的強度和剛度時，可以適當地減少一些不必要的弧桿件，來減少車頂的重量，進行結構的優化設計，并減少焊接工作的不必要的工作量。

3.在進行車頂的結構設計時，要對車頂弧桿件的結構進行合理的設計和搭配，來保證弧桿件貫穿車頂，這樣能夠有效地提升車頂的抗扭曲性，提升整個車架的剛度。

4.由于車頂的縱梁作用較小，對維持整體結構的穩定性的貢獻較低，在選取材料時，可以選取規格較小的縱梁，提升車頂空間的利用率，減少車頂的重量。并綜合考慮其他設備的安裝空間，來對縱梁的放置位置進行設計，當支撐的強度達到標準后，適當地減少一些不必要的縱梁，來減輕車體的重量。

通過對整個全承載式客車車身結構的設計后，還要進行相關的理論計算和試驗驗證。通過理論計算，來計算整個車身結構的著力點、受力的分布規律，來為接下來的調整提供數據支持。僅僅是設計是不夠的，試驗是必須的。實踐才是檢驗真理的唯一標準。通過試驗來檢驗出設計上的不足，并及時地對存在問題的地方進行處理，進一步地進行優化設計，大幅度地提升車輛的性能。

三、總結

作為我國未來客車發展的主流，全承載式客車的車身結構十分重要。應從設計上提升全承載式客車車身結構的穩定性、安全性，并在進行設計時考慮到加工制造方面的難點，更好地優化全承載式客車的性能，提升客車的安全性，進而提升我國交通的安全性。

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