公路客车半承载式车身的设计分析

朱铭

公路客车半承载式车身的设计分析

朱铭

（厦门金龙旅行车有限公司，福建 厦门 361000）

主要针对公路客车半承载车身设计进行分析，先介绍了车身整体设计，随后介绍了车身设计，包括车身底架、地板骨架、左右侧骨架、前围骨架、后围骨架、顶盖骨架，希望能给相关人士提供有效参考。

公路客车；半承载式车身；车身设计；轻量化

当下，中国大部分公路客车都是半承载结构，为了实现客车车身轻量化设计，兼顾客车底盘和车身的匹配性，可以把车身侧围骨架和横梁焊接到一起，从而促进车身骨架和底盘构成有机整体，车身骨架能够帮助分担车辆负荷。该种结构便是半承载结构。

为了进一步优化车身结构，减轻车身质量，可以通过刚度大、质量轻的车身代替那些较为笨重的车架。

1 车身总体设计

此次公路客车半承载车身设计中，主要是三段底架的车身结构，主要由顶盖骨架、后围骨架、前围骨架、右侧骨架、左侧骨架、地板骨架以及底架等几部分构成。该种半承载车身结构如下：通过顶骨架、左右侧骨架、前后围骨架、地板骨架和底架组成承载框架，随后利用不同连接点，使整个车身骨架便成数个封闭环形式[1]。

2 公路客车半承载车身设计

2.1 车身底架

底架设计中主要可分成3个部分，主要是后段底架、中段底架和前段底架。3个结构中，前段部分主要是通过槽形大梁支撑起来，中间结构则是设计为一种桁架形式，主要是用来存放乘客所带的行李，最后一个部分，即后段部分，也是和前段一样，通过槽形大梁组装而成，发动机通常也是安装于公路汽车的后段区域，进而扩大了该处负载，相关大梁断面也远远超出前段部分的大梁尺寸，为此在设计中需要高度重视。结合车型和载客量等方面的差异，对于中部区域的桁架结构，需要挑选适合尺寸型钢焊接成框架结构。利用焊接和铆接等方式，把前后段大梁顺利连接到一起。假如选择弹簧钢板悬架，则中部的桁架元件不能超出悬架设置范围，仅在发动机区域和驾驶操作区域可以安装短槽形大梁。该种结构在旅游客车以及长途客车中较为常见，国内的各种豪华客车也是按照该种结构设计而成的。该种结构方便设计制造，同时扩大了行李仓空间。前段底架通过槽形钢制作左右纵梁。因此此次车型主要是选择后4前2的空气悬架，所以前段底架设计中，需要结合转向机、前方气囊建设及前桥和底架间装配联系。前段底架首个横梁位置可结合转向管柱、仪表台尺寸、整车前悬尺寸等参数进行计算设计。底架左右纵梁通过横梁进行衔接，共同构成一种封闭式方框结构[2]。

2.2 地板骨架设计

地板骨架为格栅桁架结构，其不但能够承担起地板结构，同时还是客车车身中的重要受力元件。此次车型中的地板骨架设计主要可以分成下面两个部分。

第一是前悬地板骨架，该部分地板骨架主要是通过40× 40×3.0、40×40×2.0、40×30×1.5不同截面型钢组装焊接构成。公路汽车中的乘客门所处位置和大小形状会影响格栅分布位置，乘客门前部立柱主要是和首道格栅进行固定焊接的，为此应该将两者保持一种对齐状态。乘客门后面的立柱主要是和第二格栅进行焊接，和前面一样，需要保证两者对齐。首道格栅中，主要是针对前围骨架以及连接梁实施焊接处理，第二格栅以及顶骨架上方横梁、司机窗后方立柱与乘客门后方立柱等部件共同构成一种封闭环形式，能够进一步提升客车强度。在车中还要设置挂壁导游椅。为了降低导游椅对于乘客进出的影响，尽量不要占用乘客过道。第三道格栅也是乘客空间和驾驶空间的分隔点，格栅前方是驾驶空间，而格栅后方则是乘客空间。

第二是中间底板骨架设计，其主要是位于前后车桥中间，包括4个格栅以及数个连接梁。其中格栅可以细分为前后桥格栅、中间行李仓前后格栅和后桥前方格栅，相关设置位置主要是按照轮胎至挡泥板之间的距离来确定。相关格栅位置应该尽量靠前，从而有效扩大行李仓内部空间，确保车辆行驶中，该格栅和轮胎之间互不影响。结合上述两点原则，该格栅位置可以设置于和前桥中心距离610 mm的位置。按照前桥后方区域内的格栅分布状况，对格栅在前面的分布位置进行合理设计。后桥前面的格栅设置点需要和后桥中心之间保持610 mm的间隔距离。在明确行李在车厢内的分布位置后，应该在前后轮仓内预留出油箱的安装空间，为此在对中间行李仓前面的格栅设置点进行设计过程中，需要保证格栅所处空间的充足性，全面开放油箱，找到行李仓后面的格栅分布点，因为行李仓处于格栅中间，所以需要保障格栅前后的大小统一性，以方便工人施工为主。底架格栅和中间两个格栅之间需要保证位置相同，从而构成一种封闭式的桁架结构。该种结构不但可以有效减轻骨架质量，同时还可以提升骨架强度。前后格栅之间，上方可以通过小截面的纵向型钢进行连接，下方则是通过小型刚构成三角框架。该框架和底架进行连接，从而确保车身下部整个骨架构成整体空间框架，提高骨架承载力和强度。在后段的地板骨架进行设计时，需要注意不能干涉发动机操作，预先留出充足的发动机检修区域和变速箱位置。

2.3 左右侧骨架

左侧骨架，顾名思义是在车身左侧，其包括连接型钢、数个斜支撑、仓门立柱、两个贯通纵梁、边窗立柱等几部分焊接而成。其中左侧骨架还可以分为两种厚度，侧窗下贯通纵梁便是其中的分界点。该纵梁下方骨架厚度是50 mm，上方骨架厚度是40 mm。侧窗贯通梁下，行李仓上方设置纵梁为全面贯通形式，将底板骨架和纵梁顺利焊接起来，共同成为有机整体，方便后续各项施工活动的有序进行，为相关施工材料的采购运输提供更多便利，方便材料的调用。为了提高车身骨架承载力，前后轮格栅区域中的地板骨架和边窗立柱之间需要对齐，从而构成一种封闭环境。行李仓上方纵梁和边窗下方纵梁之间可以通过斜撑和立柱对两纵梁进行连接。右侧骨架设计和左侧骨架设计相同[3]。

2.4 前围骨架

前围骨架主要可以分成3个部分进行设计，分别是前围下方的保险杆骨架、前顶显示器和内饰骨架、前风挡玻璃骨架，3种元件共同构成一个完善的前围骨架，在车辆前端进行焊接。前挡风玻璃相关骨架设计中，主要包括两侧立柱、下横梁、上横梁等部分，该骨架中还拥有前围蒙皮。蒙皮拥有黏接挡风玻璃的止口，可以将挡风玻璃直接黏接在蒙皮止口中。前顶显示器和内饰骨架设计中，需要将前围骨架和顶盖骨架进行全面连接，将显示器和内饰作用充分发挥出来。所有该部分也在整车前方位置，整体受力较小。通过型钢焊接而成。前顶显示器骨架和内饰除了上述功能外，还能够对前围外部蒙皮起到一种支撑作用。针对保险杠骨架的设计中，主要包括3个连接型钢、雨刮电机固定板、雨刮固定架、立柱、上横梁等原件，并在其中焊接前围蒙皮、固定雨刮器和保险杠。

2.5 后围骨架

后围骨架设计主要包括两个部分，分别是后仓门骨架和后挡风玻璃骨架。在对挡风玻璃结构进行设计时，需要保证顶盖骨架的有效连接，实现各个部分的全面集成。在结束挡风玻璃的紧固工作后，还需要额外设置各种顶部装饰，包括数个连接梁和3个横梁、2个立柱焊接组成。后面的挡风玻璃骨架除了上述功能外，同样还会和后围蒙皮进行焊接。后仓门骨架设计中，因为主要是在后挡风玻璃的骨架下面，该长途客车动力系统的布局采用发动机后置方式，所以需要增设发动机检修门。随后在检修门下方位置增加设置保险杠。

2.6 顶盖骨架

顶盖骨架主要位于汽车顶部位置，把前后围骨架和左右侧骨架连接起来，共同组成一种闭环式封闭结构。此外，在顶盖骨架中，还需要开设天窗，安装空调，固定各种内饰部件、风道、行李架和顶灯等。顶盖骨架主要是由2个P形钢贯通纵、数个小纵梁以及弯弧顶横梁等部分构成。针对顶盖骨架就进行设计中，为了均匀分配客车前后载荷，应该尽量选择靠前位置安装空调。通过螺栓紧固空调。大部分客车制造企业在固定空调时主要采取以下手段：针对车间总装空调时，率先对预埋固定板实施钻孔、攻丝，随后通过螺栓进行固定。只有少数客车制造企业是预先在固定板中钻孔进行固定，随后将空调固定板下面的固定螺栓从固定孔反方向横穿顶部蒙皮，把空调固定板和螺栓下端位置焊接起来。该种处理工艺流程简便，有利于车间施工；而其主要缺陷是在焊接后，空调固定螺栓整体强度下降，车辆运行中容易产生断裂问题。空调固定处理主要是以原有工艺为基础不断优化形成，固定板和螺栓之间无需焊接固定，而是通过小槽钢进行固定。把固定板和槽钢连接起来，无需对螺栓进行焊接，该种工艺能够有效避免螺栓焊接所产生的不良影响，避免降低螺栓强度，增加断裂风险，从而提升行车安全。

3 结语

综上所述，半承载车身因其突出的经济性、舒适性和安全性等优势，在中国公路客车领域中广泛推广，同时在汽车市场中批量销售，成为国内中型客车中的主力军。

［1］李家林，钟建华.基于有限元法的车辆桁架式底盘动态分析与优化设计［J］.制造业自动化，2018，40（10）：147-151.

［2］金世勇.公交全承载底架结构设计要点与校核要求［J］.客车技术，2018（3）：16-18.

［3］张苗莉，任金东.基于以界面力度量的车身承载度的客车结构优化研究［J］.汽车工程，2016，38（8）：929-934，928.

2095－6835（2020）20－0127－02

U469.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.054

朱铭（1981—），男，福建厦门人，本科，中级机械工程师，研究方向为客车总布置、客车车身。

2018年上海外语教育出版社全国高校外语教学科研项目“人工智能背景下语言服务行业发展策略研究”（编号：2018ZJ0038B）课题成果

〔编辑：王霞〕