半承载式客车扣合连接与梯形梁扣合的比较

胡霞东

（安徽安凯汽车股份有限公司，合肥　230051）



半承载式客车扣合连接与梯形梁扣合的比较

胡霞东

（安徽安凯汽车股份有限公司，合肥230051）

摘要：半承载式客车多用于8～9 m的市场需求，本文对半承载式客车的扣合连接方式与梯形梁扣合连接方式进行比较，为半承载式客车扣合方式的设计提供思路和参考。

关键词：半承载式客车；扣合连接方式；梯形梁结构

近年来，随着世界经济的发展，中国客车工业发展也相当迅速，8～9 m左右的城市客车已经成为人们生活不可缺少的交通工具之一。在此长度区间的城市客车当中，半承载式客车又占据了该市场的绝大部分份额，而半承载式客车车身的扣合连接方式与强度影响到半承载式客车的舒适性和安全性[1]。因此，研究半承载式客车车身的扣合连接方式对客车产品的设计制造有着十分重要的意义[2-3]。

1　半承载式客车车身的扣合连接方式

目前，国内半承载式客车扣合连接方式一般分为两种：第一种是底盘车架上部外伸横梁与地板骨架扣合后不与侧围裙立柱连接。只有底盘车架下部的外伸横梁通过连接梁与车身骨架裙边梁焊接，此种方式多用于营运客车，如图1所示。

车身骨架裙立柱与底盘车架下部的外伸横梁在扣合后，通过连接梁将车身骨架裙边梁与底盘车架下部的外伸横梁焊接在一起。第二种是侧围裙立柱焊接宽100 mm左右的U型连接板，底盘车架上部外伸梁部分为牛腿，扣合后通常与此连接板有50 mm左右的空隙，通过另外制作一块U型连接板将底盘车架上部外伸牛腿与侧围裙立柱上的连接板焊接在一起，此种方式多用于城市客车，如图2所示。

图1　第一种扣合连接方式　　图2第二种扣合连接方式

车身骨架裙立柱在扣合前焊接一块车身连接板，并且制作一块连接板将车身连接板与底盘车架外伸牛腿焊接在一起，半承载式客车车身主要由上述两种方式将车身骨架部分与底盘车架连接在一起[4-5]，从而使车身可以分担一部分弯曲和扭转的载荷[6-7]。但这两种连接方式存在以下缺点：

1）焊接点不够充分牢固，而且受力不均匀，容易产生应力集中现象，从而导致底盘车架以及车身骨架开裂、断裂，存在很大的安全隐患。

2）由于扣合后底盘车架外伸横梁左右尺寸比车身骨架内开档小100～150 mm，这样就给扣合后的左右调整均匀造成了很大难度。一般不可能一次成功，会进行左右微调。因为是人工测量调整后进行焊接，会造成车身左右有偏差，无法保证车身扣合左右均匀的居中性。

3）不仅车身左右控制困难，前后也会有一定的误差，扣合后一旦发生前后或左右误差，进行二次补救工作量难度很大。

4）车身扣合后，上下高度有时候会因为车身在焊装时焊接变形，导致高低直线度无法保证，会出现一定高低偏差。

2　梯形梁扣合方式

2.1梯形梁的机构设计

针对上述两种半承载式客车扣合连接方式所存在的问题，对相关结构进行了优化设计，主要的改进包括车身侧围裙立柱采用梯形梁结构，同时车架外伸横梁也同样做成梯形结构，从而有效地进行扣合连接。该连接结构使车身扣合后前后及左右尺寸误差做到最小，不超过3 mm[8]，保证车身扣合后的居中性、稳定性，从而提高整车安全性、可靠性[9]。将侧围裙立柱制作成梯形梁结构，梯形梁的制作分为两部分：首先制作裙立柱，这个与传统裙立柱制作方法一样，一般是50 mm×40 mm矩形管按侧围弧度压制而成，同时考虑到舱门变化，可以在矩形管内预埋上掀门铰链固定板；其次制作梯形结构部分，一般是用δ2铁板折边成“U”型结构，同时考虑到平移门状态，在梯形部分内预埋平移门转臂固定板，然后在梯形结构部分与底盘车架外伸横梁连接处预埋三个定位螺母，如图3所示。

图3　梯形梁的制作方法

图4　梯形梁的结构

上述两部分制作完成后，将裙立柱与梯形“U”形结构焊接起来，制作成梯形梁结构的裙立柱，如图4所示。

车身梯形梁结构制作完毕后，将底盘车架外伸横梁部分由传统的直梁结构改为梯形结构，如图5所示。传统的扣合方式底盘车架外伸横梁为直梁结构，现将外伸横梁改为梯形结构，同时，在车身梯形梁结构中预埋螺母的位置对应在底盘车架外伸横梁的上、中、下部开设三个定位孔分别与其对应。

图5　底盘车架对比图

2.2梯形梁的扣合工艺

1）梯形梁结构的裙立柱制作完成后与车身地板骨架焊接在一起，同时，底盘车架外伸横梁也按照梯形结构制作完成后，将车身骨架与底盘车架进行扣合，扣合后通过螺栓连接，然后再进行焊接，如图6所示。

图6　梯形扣合状态连接方式

扣合后通过车身侧围裙立柱梯形梁结构上的预埋螺母与底盘车架外伸横梁上的三个定位孔对上后，用螺栓将车身梯形梁定位孔内的预埋螺母连接上，如图7所示。

车身在完全扣合后，通过螺栓穿过底盘车架外伸横梁的预埋孔与车身梯形梁中的预埋螺母连接在一起，使得车身与底盘车架左右及前后尺寸在定位孔的限制下，将左右前后尺寸完全定位，这样就使得车身骨架与底盘车架前后、上下、左右方向的自由度为0，扣合完全处于居中状态，从而形成一个密闭的环形结构。

图7　扣合定位示意图

2）由于目前国内客车企业舱门结构主要有两种：一种是上掀式行李舱门；另一种为平移式行李舱门。平移式行李舱门有转臂结构，因此，这种结构的变化就在于侧围裙立柱结构的变化，这样就导致侧围裙立柱状态不统一，车架连接方式也相对不统一，特别是同一车型，选择不同舱门。在整个制作过程中，裙立柱分配过程中可能会出现由于裙立柱结构不同，导致出错。而由于上述梯形梁结构的独有特点，在车身骨架侧围裙立柱的梯形结构上可以将平移门状态转臂固定板预埋在梯形梁结构内，如图8所示。

图8　平移门/上掀门预埋孔示意图

平移门状态时，根据平移门转臂的需要将平移门转臂孔打好，直接装配门即可。而对于上掀门状态，只需在裙立柱骨架处将上掀门预埋孔打好。这样就做到了上掀门状态与平移门状态侧围骨架结构、地板骨架结构、底盘车架结构的统一性，出错率大大降低。

2.3梯形梁扣合方式的优缺点

针对半承载式客车梯形梁扣合的特点可以看出，相对于传统方式的半承载式客车扣合连接方式而言，梯形梁扣合连接方式有以下优缺点：

1）梯形梁扣合连接方式扣合时，通过螺栓与底盘车架梯形外伸横梁连接后进行焊接。由于车身裙立柱与底盘外伸横梁成梯形机构，在扣合时左右尺寸开档逐渐减小，到底部刚好平齐，车身最下部与底盘最下部左右各预留5 mm间隙，保证扣车时左右尺寸居中，大大减少了由于人工操作造成的误差。

2）在车身骨架侧围裙立柱定位孔内上、中、下三处预埋定位螺母，在扣合时与底盘车架外伸横梁上的定位孔通过螺栓连接，将车身骨架与底盘车架左右前后方向的自由度完全限制住，有效地连接成一个密闭的环形结构，从而达到应力分散的效果，避免了底盘车架因受力集中而断裂的现象。

3）将平移门状态与上掀门状态所有固定孔统一在侧围裙立柱上。客户无论选择什么舱门状态，侧围裙立柱都保持不变，保证了车身骨架与底盘车架梯形外伸横梁的统一性，极大地方便了后期配件的更换。

4）虽然梯形梁具有上述的优点，但其制作过程复杂，比传统扣合方式的裙立柱制作工艺要求难度大。同时，由于要与底盘车架外伸横梁孔定位，要求车架外伸横梁制作精度高。一般此种方式需要由工装夹具来保证精度，前期投入成本要略高于传统车型。

3　结束语

随着城市化进程的不断加大，客车设计的水平已经成为客车企业利润的新增长点。人们对乘坐客车的舒适性、安全性、可靠性要求越来越高，良好的客车车身扣合工艺与连接方式不仅可以适应各种复杂路况的特殊需求，也是安全的根本保障。通过新的半承载式客车扣合连接方式，可以有效地提高人工生产率，提高整车可靠性和安全性。

参考文献：

[1]雷正保，乔维高.交通安全概论[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.

[3]余志生.汽车理论[M].5版.北京：清华大学出版社，2010.5.

[4]黄天泽.大客车车身[M].长沙：湖南大学出版社，1988.

[5]石琴，张代胜，谷叶水，等.大客车车身骨架结构强度分析及其改进设计[J].汽车工程，2007，29（1）：87-92.

[6] GB 7258-2012，机动车安全运行技术条件[S].北京：中国标准出版社，2012.

[7]GB 13094-2007，客车结构安全要求[S].北京：中国标准出版社，2007.

[8]陈文弟.客车制造工艺技术[M].北京：人民交通出版社，2002. [9]张洪欣.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，1989.

修改稿日期：2015-05-14

Comparison Between Buckling Connection and Trapezoidal Block Buckling for
Semi-integral Bus / Coach

Hu Xiadong
（Anhui Ankai Automobile Co.，Ltd，Hefei 230051，China）

Abstract：The semi-integral buses / coaches are used for market demand of8 to9 meters long. The author compares the buckling connection mode of the trapezoid block with the buckling connection mode of the semi-integral bus / coachinorder toprovideareferencefor theimprovingdesignoflater bucklemodeofthesemi-integralbus/coach.

Key words:semi-integral bus / coach；bucklingconnection mode；trapezoid block

作者简介：胡霞东（1984-），男，助理工程师；主要从事客车车身设计工作。

中图分类号：U463.32

文献标志码：B

文章编号：1006-3331（2016）01-0033-03