公路客車半承載式車身的設計分析

朱銘

公路客車半承載式車身的設計分析

朱銘

（廈門金龍旅行車有限公司，福建 廈門 361000）

主要針對公路客車半承載車身設計進行分析，先介紹了車身整體設計，隨后介紹了車身設計，包括車身底架、地板骨架、左右側骨架、前圍骨架、后圍骨架、頂蓋骨架，希望能給相關人士提供有效參考。

公路客車；半承載式車身；車身設計；輕量化

當下，中國大部分公路客車都是半承載結構，為了實現客車車身輕量化設計，兼顧客車底盤和車身的匹配性，可以把車身側圍骨架和橫梁焊接到一起，從而促進車身骨架和底盤構成有機整體，車身骨架能夠幫助分擔車輛負荷。該種結構便是半承載結構。

為了進一步優化車身結構，減輕車身質量，可以通過剛度大、質量輕的車身代替那些較為笨重的車架。

1 車身總體設計

此次公路客車半承載車身設計中，主要是三段底架的車身結構，主要由頂蓋骨架、后圍骨架、前圍骨架、右側骨架、左側骨架、地板骨架以及底架等幾部分構成。該種半承載車身結構如下：通過頂骨架、左右側骨架、前后圍骨架、地板骨架和底架組成承載框架，隨后利用不同連接點，使整個車身骨架便成數個封閉環形式[1]。

2 公路客車半承載車身設計

2.1 車身底架

底架設計中主要可分成3個部分，主要是后段底架、中段底架和前段底架。3個結構中，前段部分主要是通過槽形大梁支撐起來，中間結構則是設計為一種桁架形式，主要是用來存放乘客所帶的行李，最后一個部分，即后段部分，也是和前段一樣，通過槽形大梁組裝而成，發動機通常也是安裝于公路汽車的后段區域，進而擴大了該處負載，相關大梁斷面也遠遠超出前段部分的大梁尺寸，為此在設計中需要高度重視。結合車型和載客量等方面的差異，對于中部區域的桁架結構，需要挑選適合尺寸型鋼焊接成框架結構。利用焊接和鉚接等方式，把前后段大梁順利連接到一起。假如選擇彈簧鋼板懸架，則中部的桁架元件不能超出懸架設置范圍，僅在發動機區域和駕駛操作區域可以安裝短槽形大梁。該種結構在旅游客車以及長途客車中較為常見，國內的各種豪華客車也是按照該種結構設計而成的。該種結構方便設計制造，同時擴大了行李倉空間。前段底架通過槽形鋼制作左右縱梁。因此此次車型主要是選擇后4前2的空氣懸架，所以前段底架設計中，需要結合轉向機、前方氣囊建設及前橋和底架間裝配聯系。前段底架首個橫梁位置可結合轉向管柱、儀表臺尺寸、整車前懸尺寸等參數進行計算設計。底架左右縱梁通過橫梁進行銜接，共同構成一種封閉式方框結構[2]。

2.2 地板骨架設計

地板骨架為格柵桁架結構，其不但能夠承擔起地板結構，同時還是客車車身中的重要受力元件。此次車型中的地板骨架設計主要可以分成下面兩個部分。

第一是前懸地板骨架，該部分地板骨架主要是通過40× 40×3.0、40×40×2.0、40×30×1.5不同截面型鋼組裝焊接構成。公路汽車中的乘客門所處位置和大小形狀會影響格柵分布位置，乘客門前部立柱主要是和首道格柵進行固定焊接的，為此應該將兩者保持一種對齊狀態。乘客門后面的立柱主要是和第二格柵進行焊接，和前面一樣，需要保證兩者對齊。首道格柵中，主要是針對前圍骨架以及連接梁實施焊接處理，第二格柵以及頂骨架上方橫梁、司機窗后方立柱與乘客門后方立柱等部件共同構成一種封閉環形式，能夠進一步提升客車強度。在車中還要設置掛壁導游椅。為了降低導游椅對于乘客進出的影響，盡量不要占用乘客過道。第三道格柵也是乘客空間和駕駛空間的分隔點，格柵前方是駕駛空間，而格柵后方則是乘客空間。

第二是中間底板骨架設計，其主要是位于前后車橋中間，包括4個格柵以及數個連接梁。其中格柵可以細分為前后橋格柵、中間行李倉前后格柵和后橋前方格柵，相關設置位置主要是按照輪胎至擋泥板之間的距離來確定。相關格柵位置應該盡量靠前，從而有效擴大行李倉內部空間，確保車輛行駛中，該格柵和輪胎之間互不影響。結合上述兩點原則，該格柵位置可以設置于和前橋中心距離610 mm的位置。按照前橋后方區域內的格柵分布狀況，對格柵在前面的分布位置進行合理設計。后橋前面的格柵設置點需要和后橋中心之間保持610 mm的間隔距離。在明確行李在車廂內的分布位置后，應該在前后輪倉內預留出油箱的安裝空間，為此在對中間行李倉前面的格柵設置點進行設計過程中，需要保證格柵所處空間的充足性，全面開放油箱，找到行李倉后面的格柵分布點，因為行李倉處于格柵中間，所以需要保障格柵前后的大小統一性，以方便工人施工為主。底架格柵和中間兩個格柵之間需要保證位置相同，從而構成一種封閉式的桁架結構。該種結構不但可以有效減輕骨架質量，同時還可以提升骨架強度。前后格柵之間，上方可以通過小截面的縱向型鋼進行連接，下方則是通過小型剛構成三角框架。該框架和底架進行連接，從而確保車身下部整個骨架構成整體空間框架，提高骨架承載力和強度。在后段的地板骨架進行設計時，需要注意不能干涉發動機操作，預先留出充足的發動機檢修區域和變速箱位置。

2.3 左右側骨架

左側骨架，顧名思義是在車身左側，其包括連接型鋼、數個斜支撐、倉門立柱、兩個貫通縱梁、邊窗立柱等幾部分焊接而成。其中左側骨架還可以分為兩種厚度，側窗下貫通縱梁便是其中的分界點。該縱梁下方骨架厚度是50 mm，上方骨架厚度是40 mm。側窗貫通梁下，行李倉上方設置縱梁為全面貫通形式，將底板骨架和縱梁順利焊接起來，共同成為有機整體，方便后續各項施工活動的有序進行，為相關施工材料的采購運輸提供更多便利，方便材料的調用。為了提高車身骨架承載力，前后輪格柵區域中的地板骨架和邊窗立柱之間需要對齊，從而構成一種封閉環境。行李倉上方縱梁和邊窗下方縱梁之間可以通過斜撐和立柱對兩縱梁進行連接。右側骨架設計和左側骨架設計相同[3]。

2.4 前圍骨架

前圍骨架主要可以分成3個部分進行設計，分別是前圍下方的保險桿骨架、前頂顯示器和內飾骨架、前風擋玻璃骨架，3種元件共同構成一個完善的前圍骨架，在車輛前端進行焊接。前擋風玻璃相關骨架設計中，主要包括兩側立柱、下橫梁、上橫梁等部分，該骨架中還擁有前圍蒙皮。蒙皮擁有黏接擋風玻璃的止口，可以將擋風玻璃直接黏接在蒙皮止口中。前頂顯示器和內飾骨架設計中，需要將前圍骨架和頂蓋骨架進行全面連接，將顯示器和內飾作用充分發揮出來。所有該部分也在整車前方位置，整體受力較小。通過型鋼焊接而成。前頂顯示器骨架和內飾除了上述功能外，還能夠對前圍外部蒙皮起到一種支撐作用。針對保險杠骨架的設計中，主要包括3個連接型鋼、雨刮電機固定板、雨刮固定架、立柱、上橫梁等原件，并在其中焊接前圍蒙皮、固定雨刮器和保險杠。

2.5 后圍骨架

后圍骨架設計主要包括兩個部分，分別是后倉門骨架和后擋風玻璃骨架。在對擋風玻璃結構進行設計時，需要保證頂蓋骨架的有效連接，實現各個部分的全面集成。在結束擋風玻璃的緊固工作后，還需要額外設置各種頂部裝飾，包括數個連接梁和3個橫梁、2個立柱焊接組成。后面的擋風玻璃骨架除了上述功能外，同樣還會和后圍蒙皮進行焊接。后倉門骨架設計中，因為主要是在后擋風玻璃的骨架下面，該長途客車動力系統的布局采用發動機后置方式，所以需要增設發動機檢修門。隨后在檢修門下方位置增加設置保險杠。

2.6 頂蓋骨架

頂蓋骨架主要位于汽車頂部位置，把前后圍骨架和左右側骨架連接起來，共同組成一種閉環式封閉結構。此外，在頂蓋骨架中，還需要開設天窗，安裝空調，固定各種內飾部件、風道、行李架和頂燈等。頂蓋骨架主要是由2個P形鋼貫通縱、數個小縱梁以及彎弧頂橫梁等部分構成。針對頂蓋骨架就進行設計中，為了均勻分配客車前后載荷，應該盡量選擇靠前位置安裝空調。通過螺栓緊固空調。大部分客車制造企業在固定空調時主要采取以下手段：針對車間總裝空調時，率先對預埋固定板實施鉆孔、攻絲，隨后通過螺栓進行固定。只有少數客車制造企業是預先在固定板中鉆孔進行固定，隨后將空調固定板下面的固定螺栓從固定孔反方向橫穿頂部蒙皮，把空調固定板和螺栓下端位置焊接起來。該種處理工藝流程簡便，有利于車間施工；而其主要缺陷是在焊接后，空調固定螺栓整體強度下降，車輛運行中容易產生斷裂問題。空調固定處理主要是以原有工藝為基礎不斷優化形成，固定板和螺栓之間無需焊接固定，而是通過小槽鋼進行固定。把固定板和槽鋼連接起來，無需對螺栓進行焊接，該種工藝能夠有效避免螺栓焊接所產生的不良影響，避免降低螺栓強度，增加斷裂風險，從而提升行車安全。

3 結語

綜上所述，半承載車身因其突出的經濟性、舒適性和安全性等優勢，在中國公路客車領域中廣泛推廣，同時在汽車市場中批量銷售，成為國內中型客車中的主力軍。

［1］李家林，鐘建華.基于有限元法的車輛桁架式底盤動態分析與優化設計［J］.制造業自動化，2018，40（10）：147-151.

［2］金世勇.公交全承載底架結構設計要點與校核要求［J］.客車技術，2018（3）：16-18.

［3］張苗莉，任金東.基于以界面力度量的車身承載度的客車結構優化研究［J］.汽車工程，2016，38（8）：929-934，928.

2095－6835（2020）20－0127－02

U469.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.054

朱銘（1981—），男，福建廈門人，本科，中級機械工程師，研究方向為客車總布置、客車車身。

2018年上海外語教育出版社全國高校外語教學科研項目“人工智能背景下語言服務行業發展策略研究”（編號：2018ZJ0038B）課題成果

〔編輯：王霞〕