中型客車車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

中型客車車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),中型,客車,車身,結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì) 摘 要 中型客車車身是客車最重要的部分，直接影響其他設(shè)備的型號(hào)和功能，是設(shè)計(jì)客車的基礎(chǔ)。本文以人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)和行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)客車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，提高客車的安全性能、舒適性、符合人們的審美觀和人機(jī)工程學(xué)、具有人性化的設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)客車設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要求，研究了中型客車的車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要從車身的承載方式選擇、發(fā)動(dòng)機(jī)安放位置、車身外形輪廓、客車左右側(cè)圍和前后圍、客車頂蓋、車身底盤(pán)結(jié)構(gòu)、駕駛艙和乘客座椅等方面進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)研究類型的優(yōu)缺點(diǎn)，確定最符合設(shè)計(jì)要求的型號(hào)。并通過(guò)遺傳算法確定出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)完成后，對(duì)車身骨架進(jìn)行力學(xué)分析和強(qiáng)度校核，通過(guò)公式計(jì)算，確定最優(yōu)的車身骨架的結(jié)構(gòu)形式，完成骨架結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)，驗(yàn)算車身骨架的額定載荷能力和結(jié)構(gòu)變形，最終驗(yàn)證結(jié)果符合汽車安全性的要求。 關(guān)鍵詞：中型客車；車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；車身骨架 I ABSTRACT The medium bus body is the most important part of the passenger car and directly affects the models and functions of other equipments. It is the basis for designing passenger cars. This article based on ergonomics and industry design standards, the bus body structure design, improve the safety performance and comfort of passenger cars, in line with people's aesthetics, with humane design requirements. According to the design principles and design requirements of passenger cars, the characteristics of the body structure of medium-sized passenger vehicles were studied, mainly from the selection of the bearing mode of the body, the position of the engine, the outline of the body, the left and right side and front and rear sides of the passenger car, the top cover of the passenger car, the chassis structure of the vehicle, and driving Cabin and passenger seats and other aspects of the body structure design. By studying the advantages and disadvantages of the type, determine the model that best meets the design requirements. And through the genetic algorithm to determine the optimal design. After the design is completed, mechanical analysis and strength verification are performed on the car body skeleton, and the structural form of the optimal car body skeleton is determined through formula calculation. The size of the carcass structure is designed, the load capacity of the car body frame and the structural deformation are checked, and the final verification result is obtained. Meets the requirements of automotive safety. Key word: Medium passenger car；Body structure design；Body frame II III 目錄 第 1 章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 車身設(shè)計(jì)順序 1 1.3 國(guó)內(nèi)外中型客車的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.4 客車生產(chǎn)工藝 3 1.5 本文研究方法和目的 4 第 2 章 車身總體規(guī)劃 6 2.1 車身組成 6 2.2 車架的作用 6 2.3 車身的設(shè)計(jì)原則 7 2.4 車身設(shè)計(jì)要求 7 2.5 車身型式分類 7 2.6 發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案 10 2.7 車身設(shè)計(jì)和規(guī)劃 11 2.8 車身設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系 12 第 3 章 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 3.1 車身骨架構(gòu)件截面形狀類型 13 3.2 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 13 3.3 車身內(nèi)部尺寸確定 16 3.4 其它功能的設(shè)計(jì) 17 第 4 章 車身骨架強(qiáng)度計(jì)算 18 4.1 車身結(jié)構(gòu)受載分析 18 4.2 車身骨架強(qiáng)度計(jì)算 18 4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算 23 4.4 計(jì)算結(jié)果 25 第 5 章 總結(jié)和展望 26 5.1 總結(jié) 26 5.2 展望 26 參考文獻(xiàn) 27 致 謝 28 中型客車車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 1.1 引言 現(xiàn)代的中國(guó)的主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾。其中中型客車是人民生活的重要組成部分，與人民的生活息息相關(guān)，中型客車隨人民的需求的變化而不斷改變和發(fā)展自己。中型客車以由原來(lái)的安全，便捷，經(jīng)濟(jì)性的發(fā)展式，并在此基礎(chǔ)上向舒適、環(huán)保、個(gè)性化的方向轉(zhuǎn)變，更能體現(xiàn)出以人為本和人性化的設(shè)計(jì)要求。 當(dāng)我們看到汽車時(shí)，首先會(huì)注意到它的外形，往往外形帥氣、漂亮、線條流暢的汽車最能抓住大眾的眼睛?？蛙嚨耐庥^是成品形狀的設(shè)計(jì)范圍，和工程技術(shù)設(shè)計(jì)是有很大的區(qū)別，他主要的目標(biāo)是使產(chǎn)品體現(xiàn)他的物質(zhì)價(jià)值和精神價(jià)值，既可以使用他的功能和便利，還具有審美的功能。 客車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將現(xiàn)代的工程技術(shù)和未來(lái)人們的審美價(jià)值觀聯(lián)系起來(lái)，使成品工程技術(shù)與外觀藝術(shù)的高度統(tǒng)一，乘客與客車的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，客車與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，成為人們的表達(dá)思想的代號(hào)。 9 1.2 車身設(shè)計(jì)順序 圖 1.1 中型客車 車身設(shè)計(jì)的程序可以定義為高效率進(jìn)行車身設(shè)計(jì)的步驟： 1） 設(shè)計(jì)計(jì)劃。根據(jù)市場(chǎng)供求關(guān)系、甲方工藝文件、行業(yè)規(guī)定、公司內(nèi)的現(xiàn)有條件等來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能指標(biāo)、類型、尺寸、外形、自身質(zhì)量和載客量，品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、目標(biāo)成本、舒適性、安全性和可靠性等主要目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上繪出整車的總布置草圖 2） 構(gòu)思設(shè)計(jì)。在整車總布置草圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)構(gòu)思，根據(jù)各種算法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，從中選出最能符合本次設(shè)計(jì)的要求的一個(gè)方案。 3） 仿真設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案和要求，利用仿真軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn) 4） 模擬設(shè)計(jì)。制作縮小比例的模型，以觀察他的立體造型效果。 1.3 國(guó)內(nèi)外中型客車的發(fā)展現(xiàn)狀 1.3.1 國(guó)外客車發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)在客車發(fā)展速度很快。在德國(guó)法蘭克福舉辦的一次會(huì)議中，德國(guó)奔馳公司，奈普蘭公司，曼恩，瑞典沃爾沃，斯堪尼亞等企業(yè)；他們今天展示的新產(chǎn)品很可能將成為明日公交車形態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)。 21 世紀(jì)各中型客車發(fā)展的愿望是：以由原來(lái)的安全，便捷，經(jīng)濟(jì)性的發(fā)展式，并在此基礎(chǔ)上向舒適、環(huán)保、個(gè)性化的方向轉(zhuǎn)變，更能體現(xiàn)出以人為本和人性化的設(shè)計(jì)要求。價(jià)格適中，綜合表現(xiàn)應(yīng)有新的發(fā)展趨勢(shì)；包括新技術(shù)（控制車輛的各個(gè)方面都是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高制動(dòng)性能和裝卸性能和標(biāo)準(zhǔn)裝備的形式， 配備永磁緩速器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)），以滿足市場(chǎng)要求新材料，新工藝（標(biāo)準(zhǔn)汽車涂裝工藝，逐步實(shí)現(xiàn)模具生產(chǎn)）。 在早期歐洲生產(chǎn)了世界上第一輛客車；今天的歐洲它仍然領(lǐng)導(dǎo)著客車行業(yè)的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，從動(dòng)力系統(tǒng)到變速系統(tǒng)，從支撐部件到整體框架，其 ECE R66 安全標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為全球行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。西歐中型客車的結(jié)構(gòu)布局是全軸承車身，動(dòng)力系統(tǒng)強(qiáng)大，輸出轉(zhuǎn)矩大，但轉(zhuǎn)速不高（目前柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速為 1190r / min）；約 80％的產(chǎn)品使用空氣懸浮液。這使得公交車速度，加速度，坡度，可靠性提升， 性價(jià)比，環(huán)保性能，安全性更出色；側(cè)向剛度，乘客的舒適性得到很大提高， 現(xiàn)代的客車應(yīng)用技術(shù)顯示在以下四個(gè)地方。 1） 節(jié)能技術(shù)。汽車的材料多選用鋁鎂合金和塑料，對(duì)于客車輕量化有重要作用。研發(fā)具有小風(fēng)阻系數(shù)的造型，降低客車的空氣阻力，以增大推力比。 2） 環(huán)保技術(shù)。 轉(zhuǎn)用無(wú)鉛汽油和電子噴射汽油發(fā)動(dòng)機(jī)；廢氣處理設(shè)備的安裝；客車零件使用的材料是可回收的，動(dòng)力系統(tǒng)多采用天然氣，甲醇，乙醇等新能源客車，有利于保護(hù)環(huán)境。 3） 安全技術(shù)。 應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)預(yù)測(cè)轎車多位置碰撞的安全性，轎廂頂蓋的強(qiáng)度和剛度，以及居住者居住空間的身體結(jié)構(gòu)；附件增加安全性并采用安全帶，安全氣囊，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS），加速撬裝（ASR）系統(tǒng)，自動(dòng)差速鎖裝置（ASD）等高科技產(chǎn)品，速度慢。 4） 采用三級(jí)底盤(pán)（半軸承）和無(wú)軌車底盤(pán)（軸承類型）的底盤(pán)技術(shù)使底盤(pán)的布局“靈活”，以滿足各種匹配要求。 1.3.2 國(guó)內(nèi)客車發(fā)展現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在現(xiàn)代客車領(lǐng)域不斷成長(zhǎng)。已經(jīng)基本占 領(lǐng)國(guó)內(nèi)客車市場(chǎng)，并沒(méi)有出現(xiàn)外國(guó)客車擠入中國(guó)市場(chǎng)的現(xiàn)象，這是值得驕傲的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)客車年銷量超過(guò) 8 萬(wàn)輛。2005 年，中國(guó)有大中型客車 60 多萬(wàn)輛， 國(guó)內(nèi)企業(yè)具備了與世界先進(jìn)企業(yè)同等層次的生產(chǎn)設(shè)備和制造工藝流程，健全的的管理模式和成熟的銷售模式，在設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)方面與他們一道，擁有一整套完善的技術(shù)力量保護(hù)措施，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)不同型號(hào)和不同種類的客車，例如廈門(mén)金龍，鄭州宇通，蘇州金龍，揚(yáng)州亞星等大型客車制造商。國(guó)內(nèi)客車能否取得這樣的成績(jī)，主要原因在于國(guó)內(nèi)客車經(jīng)過(guò)改裝，通過(guò)改進(jìn)工藝和技術(shù)轉(zhuǎn)讓， 和國(guó)外企業(yè)進(jìn)行合資，使中國(guó)客車行業(yè)的整體水平是客車整車水平的大幅度穩(wěn)定發(fā)展，與國(guó)外先進(jìn)客車的差距。 但與國(guó)際先進(jìn)客車行業(yè)相比仍有差距。例如，豪華轎車的制造主要是組裝。這就要求盡快開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)的全軸承體；加快零部件企業(yè)自主研發(fā)能力，擴(kuò)大生產(chǎn)能力，使零部件企業(yè)發(fā)展與整車企業(yè)發(fā)展相適應(yīng)；為進(jìn)一步提升客車行業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的整體水平，新一代客車和高速客車車身段的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)體驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)路線已經(jīng)不能滿足新一代客車的發(fā)展需要，加快融入國(guó)際先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念。只有這樣，中國(guó)才能開(kāi)發(fā)出國(guó)際先進(jìn)水平的客車產(chǎn)品，才能真正具備公交行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。 近年來(lái)，隨著改革開(kāi)放的進(jìn)一步發(fā)展，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值不斷擴(kuò)大，國(guó)民的生活越來(lái)越好，旅游業(yè)也漸漸興盛起來(lái)，人們?cè)敢舛燃俾糜?。大多?shù)旅游景點(diǎn)都圍繞著一個(gè)大城市。例如，兵馬俑在西安附近，景點(diǎn)雖然屬于城市，但離市中心還有一定距離，所以大城市之間的旅游和交通問(wèn)題反映出來(lái)，旅游就是要發(fā)揮那種快樂(lè)的心情，而且旅游環(huán)境對(duì)旅游者來(lái)說(shuō)是舒適的旅行情緒有很大的影響。這對(duì)公路和旅游客車的乘坐舒適性提出了很高的要求，也刺激了旅游客車行業(yè)的發(fā)展。隨著生活水平的提高，長(zhǎng)途汽車將會(huì)有更多的需求。 1.4 客車Th產(chǎn)工藝 客車生產(chǎn)部分共設(shè)有六大管理模塊，12 個(gè)小的管理模塊及若干個(gè)工作小組，組織機(jī)構(gòu)設(shè)置情況如圖 1.2 客車成產(chǎn)工藝。 1.4.1 焊裝生產(chǎn)工藝流程 生產(chǎn)方式與我廠大致相同，都是采取半自動(dòng)化流水作業(yè)。焊裝生產(chǎn)采取雙線平行生產(chǎn)，每條生產(chǎn)線有九個(gè)生產(chǎn)工位（根據(jù)車的長(zhǎng)短不同，線上可擺放 10-12 臺(tái)車）。兩條焊裝生產(chǎn)線的最前端兩個(gè)工位之間設(shè)有 4 個(gè)打磨、修正、小件焊接工位。焊裝生產(chǎn)線實(shí)際擁有生產(chǎn)工位 22 個(gè)，交車緩沖工位 4 個(gè)，焊裝車間實(shí)際可存車 28-30 臺(tái)。 生產(chǎn)線上的主要設(shè)備有：六面體合攏包胎兩套、MAGOMIG 焊機(jī) 56 臺(tái)、 MAGOMIG403W 氬弧焊機(jī)兩臺(tái)、單面點(diǎn)焊機(jī) 8 臺(tái)（實(shí)際上用 4 臺(tái)）、2。5 噸單 梁吊車 4 臺(tái)、車體舉升裝置兩套。生產(chǎn)線上采取兩班工作制，每班有 60 名員工， 兩班次共有員工 120 名。產(chǎn)量：日產(chǎn) 10-11 臺(tái)車生產(chǎn)節(jié)拍：3 個(gè)小時(shí)。 1.4.2 涂裝生產(chǎn)工藝流程 圖 1.2 客車生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)工藝流程：整車磷化清洗、烘干、骨架螺絲孔保護(hù)、骨架噴底漆、烘干 骨架涂膠、整車骨架注醋、頂蓋兩側(cè)轉(zhuǎn)角蒙皮粘接、側(cè)圍骨架蒙皮粘接、開(kāi)輪孔包邊、檢測(cè)蒙皮平整度、粘接輪罩、發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)玻璃鋼件、前后覆蓋件粘接及裙門(mén)研裝、底盤(pán)管網(wǎng)安裝、蒙皮除油及管路保護(hù)、蒙皮噴底漆、烘干、刮膩?zhàn)蛹败噧?nèi)涂膠、除塵整形、噴車外表面中涂、烘干、車外表面保護(hù)、噴車內(nèi)飾漆、烘干、頂蓋蒙皮粘接、地板研裝 、地板鋪裝、地板粘接膠固化、地板下部縫隙涂膠、地板上部縫隙灌膠、粘接后輪罩膠板、地板打磨、地革鋪裝、地革焊接、座椅滑道安裝、出廠前交檢各部位生產(chǎn)工位分布情況如下：涂裝生產(chǎn)20 個(gè)工位、蒙皮粘接及內(nèi)飾件前后覆蓋件粘接 6 個(gè)工位、底盤(pán)管網(wǎng)安裝 6 個(gè)工位、地板研裝 2 個(gè)工位、地板鋪裝及打磨 8 個(gè)工位、地革鋪裝 5 個(gè)工位、地革焊接 2 個(gè)工位、座椅滑道安裝 2 個(gè)工位、出廠交檢 4 個(gè)工位。涂裝共有生產(chǎn)工位 55 個(gè)，緩沖工位 12 個(gè)。涂漆采取三班工作制，每班 30 人，地板、地革鋪裝采取三班工作制，每班 30 人。其他生產(chǎn)工序采取兩班工作制。涂裝共有生產(chǎn)員工 380 人。 1.5 本文研究方法和目的 本文主要根據(jù)人機(jī)工程學(xué)思想，結(jié)合安全性和舒適性的設(shè)計(jì)目的，設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)代人觀念的產(chǎn)品，是產(chǎn)品更具競(jìng)爭(zhēng)力，在具體表現(xiàn)上，除“三低”（低污染，低消耗，低地臺(tái)城市客車）和“三高”（高功率，高動(dòng)態(tài)加速，高安全可靠，高舒適性）外，還具有外形美觀并具有流行性的外觀、結(jié)構(gòu)安全性能高、結(jié)構(gòu) 更合理并擴(kuò)大客車室內(nèi)空間。并采用新技術(shù)和新工藝，滿足市場(chǎng)對(duì)客車產(chǎn)能的需求。在目前的工業(yè)中，客車車身設(shè)計(jì)過(guò)程比轎車設(shè)計(jì)有所簡(jiǎn)化，主要的設(shè)計(jì)方法如下三點(diǎn)： 1) 客車外形效果的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)主要集中在車頭和車尾，其中車頭比較復(fù)雜主要包括前臉與駕駛區(qū)，復(fù)雜的曲面也多集中車頭和車尾。 2) 客車中間的車身大約占客車百分 75 左右，其造型為縱向均勻變化的直線段，大部分零部件都已標(biāo)準(zhǔn)化或系列化。 3) 本論文主要的設(shè)計(jì)任務(wù)主要集中在車頭和車位兩部分，車身段需要和前后車頭車尾相稱。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范和制造工藝，按照整車的控制尺寸（中型客車的總長(zhǎng)總寬、總高、軸距、前懸、后懸等）和總布置方案（如發(fā)動(dòng)機(jī)前置和后置等）進(jìn)行設(shè)計(jì)。 第 2 章 車身總體規(guī)劃 2.1 車身組成 客車種類繁多，類型復(fù)雜，但是其結(jié)構(gòu)形式千篇一律，客車車身結(jié)構(gòu)一般由應(yīng)力蒙皮和骨架軸承兩部分組成，有時(shí)也會(huì)利用無(wú)底盤(pán)和骨架結(jié)構(gòu)體聯(lián)合的結(jié)構(gòu)類型。但是一般由基本部件組合而成：一般有車身本體、門(mén)洞、門(mén)框、腰線、風(fēng)窗框、車門(mén)、艙門(mén)、門(mén)窗框、車身骨架等。車身本體由功能件與覆蓋件焊接和鉚接而成，結(jié)構(gòu)一般固定不易拆解；腰線位于側(cè)窗的下部。車身骨架主要保證車身的強(qiáng)度和寬度，通過(guò)前后造型特點(diǎn)形成空間框架。 2.2 車架的作用 圖 2.1 車身示意圖 車身框架應(yīng)該具有一個(gè)固定的剛度和強(qiáng)度，當(dāng)剛度沒(méi)有達(dá)到具體條件時(shí)， 容易產(chǎn)生變型,這種變型一般發(fā)生在車身的門(mén)窗，車窗框架，發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋和行李箱口處，并且會(huì)使車窗玻璃損壞，車門(mén)卡住打不開(kāi)，也會(huì)有客車發(fā)生低振動(dòng)頻率導(dǎo)致車架剛度下降，也會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)共振和響動(dòng)，會(huì)降低了連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。此外，框架內(nèi)其他零件的相對(duì)位置關(guān)系也會(huì)受到牽連，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生早期裂縫和疲勞斷裂。在客車制造過(guò)程中，車身的裝配精度需要提高， 其尺寸和形狀誤差會(huì)影響裝配精度的提高。因此，在客車制造過(guò)程中必須嚴(yán)格控制尺寸和變型。 1） 在正常使用條件下，框架總成需要保證縱梁等部位的強(qiáng)度和剛度，從而不會(huì)發(fā)生變形和開(kāi)裂。 2） 車架具有保持其上的零部件位置的穩(wěn)定性的作用。 3） 調(diào)整在發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝孔和支架上安裝孔的部件，調(diào)整制動(dòng)線、熱風(fēng)線、線路束、輸油管的分布。 車架圖 2.3 車身的設(shè)計(jì)原則 中型客車根據(jù)要求采用半體式車身，根據(jù)半框架車身承受部分負(fù)荷的特點(diǎn)以其框架來(lái)適當(dāng)降低質(zhì)量，因此在車身框架設(shè)計(jì)中，優(yōu)先級(jí)是關(guān)鍵的車身框架強(qiáng)度和剛度，并且也順應(yīng)車身布局，適應(yīng)環(huán)境以及市場(chǎng)等級(jí)的要求，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守以下要點(diǎn)： 1)為了保證車架的強(qiáng)度和剛性，滿足整個(gè)車身的骨架情況。如果有干涉， 就需要重新開(kāi)始設(shè)計(jì)過(guò)程。 2） 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮減少難度和制造過(guò)程的時(shí)間，降低汽車的開(kāi)發(fā)成本。 3） 優(yōu)化設(shè)計(jì)用來(lái)減少車身重量； 4） 在設(shè)計(jì)骨架組件的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)充分考慮它需要滿足連續(xù)變形的要求，節(jié)約資源，擴(kuò)大產(chǎn)出比例。 5） 在總體布局和強(qiáng)度條件下，盡量減少成本，提升經(jīng)濟(jì)收益。 2.4 車身設(shè)計(jì)要求 在各種各樣的設(shè)計(jì)工藝中，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是必要的和不可缺少的東西。 由于沒(méi)有設(shè)計(jì)可以猜測(cè)，車身框架設(shè)計(jì)也必須有相應(yīng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)： 1） 根據(jù)底盤(pán)圖給出的主要參數(shù)完成車架設(shè)計(jì)； 2） 根據(jù)車身的總體布局和有關(guān)尺寸完成車身框架設(shè)計(jì)； 3） 滿足甲方提出的要求，規(guī)定和工藝文件； 4） 根據(jù)工藝文件和底盤(pán)總布置圖，確定車架結(jié)構(gòu)類型和尺寸參數(shù)（軸距、前懸、后懸及左右縱梁外寬、縱梁高度）； 5)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置，設(shè)計(jì)了安裝在橋上的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝孔的位置。冷卻系統(tǒng)設(shè)置了水箱容器和通風(fēng)風(fēng)扇的安裝位置?？諝膺^(guò)濾器的支架的安裝由進(jìn)氣系 統(tǒng)控制,消音器支架由排氣系統(tǒng)組件控制它的安裝位置,空調(diào)組件則設(shè)計(jì)了壓縮機(jī)腿的安裝位置. 6）根據(jù)前后懸架總成的位置擺放來(lái)設(shè)計(jì)后懸架鋼板支架的位置、減震器的安裝位置、緩沖塊或空氣彈簧支座的安裝位置、穩(wěn)定桿支撐件的安裝位置、推力桿支座的安裝位置等。 (7)根據(jù)管理系統(tǒng)的裝配，確定了安裝轉(zhuǎn)向機(jī)的位置、角向轉(zhuǎn)向架托架安裝位置，以及中縱臂支架安裝位置的位置，以確定轉(zhuǎn)向架的位置;底盤(pán)的設(shè)計(jì)是根據(jù)底盤(pán)的一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。 2.5 車身型式分類 乘用車在各個(gè)地方都有使用，不同類型、不同形式的客車種類繁多。隨著人工智能的發(fā)展和數(shù)字化化工廠的應(yīng)用，工程技術(shù)日趨成熟，結(jié)構(gòu)日趨完善。新型客車與傳統(tǒng)汽車混合在一起，分類相同，可根據(jù)軸承形式進(jìn)行劃分?；旧暇褪沁@三個(gè)種類：承載式、非承載式和半承載式。 2.5.1 非承載式車身（有車架式） 非承載式客車的車身焊接在底盤(pán)底座上。這是一個(gè)傳統(tǒng)的框架。在車體和框架之間放置許多橡膠墊。當(dāng)汽車在崎嶇的道路上行駛時(shí)，橡膠墊的靈活性吸收了底盤(pán)的振動(dòng)，而底盤(pán)則被置于主要負(fù)荷之下。在實(shí)際中，由于框架的剛性剛度結(jié)構(gòu)，框架的彎曲和扭轉(zhuǎn)所引起的載荷必須由主體承擔(dān)。 如圖 2.2 圖 2.2 非承載式車身 非承載式車身有很多特點(diǎn)，其中優(yōu)點(diǎn)有下面幾個(gè)： 1） 通過(guò)輪胎和懸架系統(tǒng)對(duì)整車進(jìn)行緩沖，柔性交叉點(diǎn)也可以輔助緩沖，適當(dāng)?shù)匚哲嚰艿呐まD(zhuǎn)變形和降噪，提高汽車的使用壽命，提高乘客的舒適度。 2） 可以對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆裝，使裝配過(guò)程得以簡(jiǎn)化，并能組織專業(yè)化協(xié)同，如底盤(pán)和車身。 3） 車架可作為車輛生產(chǎn)的基礎(chǔ)和依據(jù)，便于車輛的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)，而且維修保養(yǎng)容易。 4） 當(dāng)客車碰撞時(shí)，高強(qiáng)度車架對(duì)車身安全具有一定的保護(hù)作用。這種結(jié)構(gòu)也有他的缺點(diǎn)： 1） 這種車身不具有承載能力，所以需要保證車架具有有足夠的剛度和強(qiáng)度來(lái)適應(yīng)客車的需要，所以就需要增加鋼板厚度，所以整個(gè)車的重量會(huì)增加； 2） 車架介于底盤(pán)和車身之間，在無(wú)形中提高了客車高度； 3） 車架過(guò)于笨重，其形狀復(fù)雜，在加工制造過(guò)程中需要精度高，加工范圍廣， 程序復(fù)雜的設(shè)備和機(jī)床。增加了制造成本，不利后續(xù)型號(hào)的發(fā)展。 2.5.2 半承載式車身 半承載是在非承載結(jié)構(gòu)中發(fā)展的，吸收了非承重型的優(yōu)點(diǎn)，改善了其缺點(diǎn)， 將車身連接到車架上，車身可以承載一部分重量，減輕了車架的重量。車身框架（李竹）的下部與底架縱梁兩側(cè)懸掛梁（牛腿）相連。這一結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是車身下部和底架的組合，這是由于李竹抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)造成的變型。車架還是沒(méi) 有取消，客車的重量并沒(méi)有得到根本性的改變。 圖 2.3 半承載式車身 2.5.3 承載式車身 加大對(duì)汽車的輕量化的設(shè)計(jì)，以及使車身結(jié)構(gòu)符合模塊化的設(shè)計(jì)理念，需要簡(jiǎn)化和優(yōu)化客車的結(jié)構(gòu)，在客車采用無(wú)車架的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)客車上下部分不同的受載程度，將其分為基礎(chǔ)承載式和整體承載式兩類。 圖 2.4 基礎(chǔ)承載式圖 2.5 整體承載式 （1）基礎(chǔ)承載式 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要承重部件是腰部以下的身體部位和腰部以上的非腰部。軸承區(qū)域的縱向和橫向結(jié)構(gòu)部分可由異形鋼管、薄壁鋼或薄板構(gòu)成，高度約為500mm。因此，身體下部可以設(shè)計(jì)成行李區(qū)，遠(yuǎn)離地面，適合于長(zhǎng)途客車和旅游客車。 目前市場(chǎng)上占有率很高，車身骨架以格柵式為主，它的特點(diǎn)是： 1） 這種車身由很多相同尺寸的冷彎形鋼桿件搭建而成，容易進(jìn)行模擬仿真和有限元計(jì)算，從而有利于設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性； 2） 根據(jù)客戶需要和特殊行業(yè)，可以對(duì)支撐桿件數(shù)量和位置進(jìn)行調(diào)整，有利于進(jìn)行個(gè)性化和柔性化的設(shè)計(jì)，滿足不同客戶的需要； （2） 整體承載式 整體承載式可以理解為整體承受載荷。車身是由一個(gè)統(tǒng)一的總體。當(dāng)受到壓力時(shí)，車身會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使整個(gè)車身保持穩(wěn)定和平衡。通過(guò)理論分析和深入研究結(jié)構(gòu)，采用數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理選擇材料，使材料發(fā)揮最大性能， 設(shè)計(jì)出高強(qiáng)度的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出質(zhì)量最輕的車身，而且具有最大的強(qiáng)度和剛度。 整體承載式種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)很多但也有缺點(diǎn)： 1) 這個(gè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)消除了車架，傳輸電纜和懸架的振動(dòng)將直接導(dǎo)致車身，隔間，導(dǎo)致腔室的共振，在隔間里將產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，以及乘客的舒適會(huì)受到影響。因此，車身制造的成本將大大增加.因?yàn)楸仨氁么罅康母粢艉湍途眯圆牧稀? 2.6 發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案 發(fā)動(dòng)機(jī)的布局對(duì)客車車身的總體布局起到了主導(dǎo)作用。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的后置發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)布局中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)上升到地面上方時(shí)，頭部的面積非常差，并且在軸距范圍內(nèi)設(shè)置乘客門(mén)，從而使車身的剛度大大減弱。驅(qū)動(dòng)軸在地板下穿過(guò)，這樣地板就離開(kāi)了地面。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、排氣和噪聲可以被車中人所聽(tīng)到,并影響乘客的舒適度。 19 圖 2.6 發(fā)動(dòng)機(jī)前置 臥式發(fā)動(dòng)機(jī)中置方案，雖然節(jié)省了大量的面積，也可以設(shè)計(jì)在前軸前面。發(fā)動(dòng)機(jī)維修困難是一個(gè)比較棘手的問(wèn)題，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的要求非常高。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻不好,地板高度難以降低，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、排氣、熱、振動(dòng)等因素可進(jìn)入車輛以及發(fā)動(dòng)機(jī)前。因此，這種安排不能在公交車上推廣。 圖 2.7 發(fā)動(dòng)機(jī)中置 發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種方法。后置的缺點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻方式苛刻，需要加強(qiáng)散熱器的設(shè)計(jì)，還需要遠(yuǎn)距離操作。但是隨著動(dòng)力系統(tǒng)的改進(jìn)和光機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，上述問(wèn)題可以獲得解決。在發(fā)動(dòng)機(jī)的橫向設(shè)置中，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)變速器軸以對(duì)角線的形式從變速器傳遞到致動(dòng)器。這種結(jié)構(gòu)更緊湊，但結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，傳輸效率更低。發(fā)動(dòng)機(jī)的位置設(shè)置在公共汽車后部。擴(kuò)大車廂面積， 降低車身高度，解決了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音、振動(dòng)、尾氣和熱量進(jìn)入車內(nèi)，有利于合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和方便維修。與此同時(shí)，公共汽車尾部的穩(wěn)定性和乘坐的舒適性得到了提高,這是由后軸懸架質(zhì)量和非懸掛質(zhì)量比的增加引起的。因此，近年來(lái)已經(jīng)建立了發(fā)動(dòng)機(jī)后置式汽車。 （a）發(fā)動(dòng)機(jī)橫置 （b）發(fā)動(dòng)機(jī)縱置 圖 2.8 發(fā)動(dòng)機(jī)后置 2.7 車身設(shè)計(jì)和規(guī)劃 本文采用了全承載結(jié)構(gòu)和后裝式發(fā)動(dòng)機(jī)橫向安裝，其中車身骨架是主要承載部分。車身骨架的設(shè)計(jì)是車輛設(shè)計(jì)的優(yōu)先事項(xiàng)，其性能與汽車的性能直接相關(guān)。在設(shè)計(jì)方面，結(jié)構(gòu)必須符合車輛的總體布局。強(qiáng)度的受靜態(tài)載荷和各種動(dòng)載荷的影響。它還必須有一定的抗彎剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。確保車身上的車架和部件和設(shè)備在車輛運(yùn)行中不會(huì)造成過(guò)大變形，或損壞車輛正常行駛。在上述條件的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)骨架進(jìn)行輕量化的設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低成本的目的，還要適 合高速度的工況下行駛。 運(yùn)用整體載技術(shù)，根本改變汽車的整車結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就為汽車減輕了很大重量，在傳動(dòng)系統(tǒng)的配合下，提高汽車安全性能并延長(zhǎng)了客車的額定使用時(shí)間。 在設(shè)計(jì)客車車架時(shí)，不僅要合理安排零件的合理布置，還要考慮車身的可維護(hù)性、可靠性和可制造性，以及車身對(duì)底盤(pán)的影響，如縱梁的結(jié)構(gòu)、位置等。以及內(nèi)外梁的連接方式、主干的尺寸、地板的高度和通道的寬度以及驅(qū)動(dòng)。駕駛區(qū)域和座位的位置，門(mén)的數(shù)量和位置。 圖 2.9 車身整體規(guī)劃 2.8 車身設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系 在車身設(shè)計(jì)完成后由相關(guān)設(shè)計(jì)人員參加對(duì)車架圖紙的評(píng)審，主要審核以下內(nèi)容： 1） 車架的結(jié)構(gòu)是否合理，車架的強(qiáng)度是否能滿足 2） 發(fā)動(dòng)機(jī)及其附屬車架縱梁上的安裝孔及牛腿安裝孔是否合理，有無(wú)削弱車架強(qiáng)度 3） 橫梁的位置是否與底盤(pán)組件和車身結(jié)構(gòu)（前、中、后門(mén)和側(cè)柱）相匹配。 4） 制動(dòng)管路、暖風(fēng)管路、電線束、油路等管線在車架中的走向是否合理及穿線管是否合適 5） 底盤(pán)組件是否有可能干擾相關(guān)組件，如減速器或傳動(dòng)軸的裝卸空間是否足夠？零件設(shè)計(jì)是否滿足框架的可制造性，便于維護(hù)和可靠性。 第 3 章 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 車身骨架構(gòu)件截面形狀類型 3.2 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 3.2.1 客車車身設(shè)計(jì) 綜合各種因素，本文采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置，發(fā)動(dòng)機(jī)擺放位置位橫向的設(shè)計(jì)方案， 不根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定車身總體尺寸 1）客車尺寸 8900×2450×380mm 均在 GB1589－2004 汽車外輪廓范圍內(nèi)。 2）軸距 4700mm 3）前輪距：1810mm，后輪距 1792； 4）前懸：1350mm，后懸：2850mm 5）接近角：17 度 離去角：8 度 圖 3.1 客車外形尺寸 3.2.2 左右側(cè)圍 通過(guò)對(duì)總體布置參數(shù)的綜合分析，門(mén)柱受力大，需要使玻璃保持穩(wěn)定，并且貼近玻璃。因此，有必要選擇截面尺寸為 的矩形鋼門(mén)柱。75 毫米，同 時(shí)底架的外支撐梁需要與前門(mén)柱焊接，選擇相同的截面——。75 毫米， 制造工藝與前壁右側(cè)相同，曲線與前圍對(duì)稱。側(cè)窗柱之間的距離為。為了保證封閉環(huán)，門(mén)柱直接與車輪拱柱對(duì)齊，使得第一窗口的寬度為 。在安裝窗立柱和斷面時(shí)，要特別注意玻璃的位置，避免發(fā)生干涉，把窗立柱的 斷面尺寸選擇為，窗立柱與側(cè)窗在安裝時(shí)，需要使窗立柱的內(nèi)側(cè)與側(cè)窗下部梁的對(duì)齊安裝，窗立柱的外側(cè)與下部分梁有 10mm 的距離，用于 安裝玻璃部件。側(cè)窗的下側(cè)梁是側(cè)構(gòu)件的主軸承單元，所以其截面尺寸需要選擇較大的 50×50×2mm 的鋼。側(cè)窗的上邊梁和頂蓋焊接而成，所使用的鋼材為50×50×1.還要避免與車輪的干涉，其中左右輪拱立柱與輪胎間距需要在 70~80mm 范圍內(nèi)，輪拱上橫梁與輪胎之間間距要保持在 110~120mm 范圍內(nèi)。同時(shí)，它與底部框架相協(xié)調(diào)。 3.2.3 車身前圍和后圍 前車架設(shè)計(jì)是根據(jù)總平面的前視圖和側(cè)視圖設(shè)計(jì)的。前柱和左柱與左、右圍圍框架的第一柱焊接，截面尺寸為 50×40×1。75mm 的板材，與前窗玻璃的曲線保持一致。不僅要在俯視圖上保持前風(fēng)窗上沿梁和風(fēng)窗玻璃的曲線一致， 而且還要在側(cè)視圖上兩者之間的曲線保持一致，材料的斷面尺寸為 40×30× 1.75 毫米，與玻璃窗相同。前圍的尺寸由前照燈的高度設(shè)定。在俯視圖中，它跟客車前部外廓曲線相同。材料的截面尺寸為 40×40×1。梁和橫梁 3、橫梁 2 和橫梁 1 在風(fēng)窗下安裝有短立柱，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，截面尺寸為 30×30×1。梁 2 與橫梁 1 之間的短立柱由前燈的寬度來(lái)設(shè)計(jì),用來(lái)放置車燈。在擋風(fēng)玻璃下面的梁和梁 2 之間的短立柱根據(jù)進(jìn)氣裝置和刮水器尺寸確定。 后圍骨架應(yīng)根據(jù)客車尾部的特點(diǎn)設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)后圍立柱，并且與左右側(cè)圍尾立柱進(jìn)行焊接在一起，材料的斷面尺寸為 50×40×1.75 毫米，其曲線與客車整車側(cè)圍曲線相同。不僅在俯視狀態(tài)下，他的曲線與整個(gè)車輛的后曲線相同， 而且側(cè)視圖的曲線與后窗上方的曲線一致，并且材料的截面尺寸為 50×40×1。后窗的下橫梁和后窗玻璃的下端為 3mm 低，并平行安裝。材料的截面尺寸為50×40×1。75 毫米，其曲線與整車尾部俯視曲線相同。在后窗左右兩側(cè)設(shè)置一個(gè)橫截面尺寸為 40×30×1 的立柱。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)艙 門(mén)的尺寸和位置，并將短橫梁置于發(fā)動(dòng)機(jī)門(mén)的上邊緣。材料的截面尺寸為 50× 40×1。75 毫米，其曲線與客車尾部俯視曲線相同。上述三根梁都是連著的，沒(méi)有斷開(kāi),端部與后圍圍柱焊接在一起。設(shè)計(jì)的前后圍如圖 3.2. 圖 3.2 前后圍 3.2.4 車身頂蓋車頂蓋的特點(diǎn)： 1） 連接側(cè)面并與側(cè)面一起工作； 2） 當(dāng)身體扭曲時(shí)，頂蓋主要是剪切變形； 3） 天窗，行李架，頭燈，空調(diào)，揚(yáng)聲器，扶手等的開(kāi)啟； 4） 用側(cè)面，前后和地板組成車廂的整個(gè)空間。 這輛車是一種中型長(zhǎng)途汽車，有空調(diào)和頂蓋上的安全窗。因此，應(yīng)該留出空調(diào)和安全窗的位置，以便可以安裝。因此，在設(shè)計(jì)頂蓋的中縱梁時(shí)，避免干涉到安全窗和空調(diào)。 頂蓋的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜,首先，根據(jù)側(cè)窗柱的數(shù)量，首先確定頂部為六，窗柱的位置和頂部位置應(yīng)相對(duì)，從而形成環(huán)式，以便于力的傳遞。由于頂帽的力大， 其截面尺寸大于板材，它們的曲線和客車頂部的曲線一致。其次，設(shè)計(jì)了空調(diào)器的位置，空調(diào)器的尺寸為 ，截面尺寸為 40× 40×1。由于行業(yè)規(guī)定，在頂蓋上布置通風(fēng)窗兼安全窗的尺寸是有規(guī)定的，通風(fēng)窗的尺寸為 同時(shí)留出一定的空間看裝車頂燈，并避免與行李架干涉。 3.2.5 底盤(pán)選擇 底盤(pán)選擇 s5b 客車專用底盤(pán)，底盤(pán)總長(zhǎng) 8090mm 底盤(pán)后選長(zhǎng) 2460mm，底盤(pán)前懸長(zhǎng) 1830mm，底盤(pán)如圖 3.3. 3.3 車身內(nèi)部尺寸確定 圖 3.3 底盤(pán)尺寸圖 3.3.1 駕駛區(qū)布置及尺寸確定 駕駛區(qū)的設(shè)計(jì)需要參照 GB/T13053-1991 客車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，與總體布置圖相結(jié)合來(lái)確定客車駕駛區(qū)的大小。為了提高總體布局水平，將駕駛員儀表板和儀表柜集成在一起，并利用現(xiàn)有的空間來(lái)確保駕駛員的安全性和視認(rèn)性。儀表板的設(shè)計(jì)應(yīng)以人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更加人性化、舒適。本文采用現(xiàn)代流行的柔性玻璃。玻璃鋼儀表板在碰撞時(shí)吸收能量，可以減輕司機(jī)的傷害。還需要速度表，里程表等部件的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)仿真模擬和實(shí)驗(yàn)，各尺寸均符合人性化設(shè)計(jì)和安全性能的要求，如圖 3.4。 （a）正視圖 （b）側(cè)視圖 圖 3.4 駕駛區(qū)布置圖 3.3.2 乘客區(qū)布置及尺寸確定 根據(jù)設(shè)計(jì)方案和承載方式，以及考慮乘客的舒適性、安全性能，對(duì)乘客區(qū)的座椅進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于每個(gè)人的身高，體重的不同，需要設(shè)計(jì)可根據(jù)乘客需求進(jìn)行調(diào)節(jié)的座椅，不僅可以前后調(diào)節(jié)座椅的傾斜角度，還可以進(jìn)行上下調(diào)節(jié)， 由于車身尺寸的限制和客車經(jīng)營(yíng)效益的最大化的要求，一般沒(méi)有特殊要求，這一功能不對(duì)乘客開(kāi)放，需要在司機(jī)的協(xié)助下進(jìn)行。此外，雙座座椅具有可以向后移動(dòng)的功能，以提高乘坐舒適性。 3.4 其它功能的設(shè)計(jì) 圖 3.5 乘客座椅布置圖 客車設(shè)計(jì)是很復(fù)雜的過(guò)程，本論文只詳細(xì)研究了車身整體布局、車身底盤(pán)的設(shè)計(jì)、車內(nèi)駕駛艙的設(shè)計(jì)以及乘客座椅的設(shè)計(jì)。還有很多其他部件設(shè)計(jì)在這里不再細(xì)述，例如風(fēng)窗采用夾層黏連玻璃；側(cè)窗由矩形窗和中空玻璃結(jié)構(gòu)粘合而成?？蛙囬T(mén)采用外擺門(mén)。行李架是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，行李架和冷空氣通道被設(shè)置在一起，空間利用率大大增強(qiáng)。 第 4 章 車身骨架強(qiáng)度計(jì)算 4.1 車身結(jié)構(gòu)受載分析 理論分析和實(shí)踐表明，對(duì)于整體承載式車身，其中整個(gè)車身中底架的彎曲強(qiáng)度受力最大，也是最薄弱環(huán)節(jié)。在車體中，骨架的強(qiáng)度是最強(qiáng)的，特別是在門(mén)柱、窗柱等方面。車身沒(méi)有門(mén)的那一側(cè)壁的抗彎剛度比有門(mén)的那一側(cè)大，如果要在車身中間設(shè)置一道門(mén),側(cè)壁彎曲剛度將會(huì)大大降低。因此，最好避免在軸線之間設(shè)置開(kāi)門(mén)的方案。 經(jīng)驗(yàn)表明，車體框架的最大應(yīng)力是由于斜向?qū)ΨQ載荷引起的。斜對(duì)稱載荷是由薄壁構(gòu)件（特別是開(kāi)口部分）構(gòu)成的超靜定空間結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)桿的劇烈變形引起的。薄壁桿兩端固定扭轉(zhuǎn)時(shí)，正應(yīng)力增大，造成較大損傷。 乘客門(mén)柱的上下部分和近鄰窗柱是中型客車車身骨架中最弱的環(huán)節(jié)。當(dāng)客車在道路條件不好時(shí)，乘客會(huì)拉緊扶手、柱和窗柱，使車身承受載荷增加,因?yàn)檐嚿硎钦w的，這使得載荷傳遞到車身和汽車扭轉(zhuǎn)。在采集了整個(gè)剪切流后， 對(duì)整個(gè)剪力流進(jìn)行了一個(gè)匯總。該力將使頂側(cè)梁相對(duì)于裙梁產(chǎn)生一個(gè)位移。此時(shí)，窗立柱和門(mén)立柱將承受縱向彎曲變形。當(dāng)變形達(dá)到一定極限時(shí)，會(huì)在車窗的上、下角和車門(mén)的上角產(chǎn)生橫向裂縫，這經(jīng)常發(fā)生在客車上。 如果公共汽車急轉(zhuǎn)彎，每一個(gè)立柱都會(huì)受到乘客對(duì)車身產(chǎn)生的側(cè)向壓力。彈簧張力的測(cè)量結(jié)果表明，當(dāng)中型客車急劇轉(zhuǎn)向時(shí)，最大力加速度小于 0。直立柱上的最大瞬時(shí)壓力不會(huì)超過(guò) 30%。因此，有必要保持柱的側(cè)向彎曲剛度。 在建模中，通常從結(jié)構(gòu)和使用的角度來(lái)研究負(fù)載條件。當(dāng)然，在相同的工作條件下，不同構(gòu)件的最大應(yīng)力是不同的，因此在載荷條件的研究中，既要考慮代表性，又要考慮特殊性。 4.2 車身骨架強(qiáng)度計(jì)算 首先計(jì)算大客車在不平道路上行駛時(shí)前軸所受到的扭矩 M 式中 由于前輪的負(fù)荷實(shí)際上是由輪胎和懸架傳遞到汽車上的，因此有必要考慮輪胎的變形、彈簧和在車?yán)锏臅r(shí)間。前軸的最嚴(yán)重的工作狀態(tài)就是一個(gè)輪胎在空中的狀態(tài)（車輪上的反作用力為零），另一個(gè)則升高。H0 高度的取值是由輪 胎變形 FT 和車體扭轉(zhuǎn)長(zhǎng)度在軸距范圍內(nèi)構(gòu)成的，他的值可以由下一個(gè)類型來(lái)表示。 設(shè)不平路面上的路障高度為 h，則從理論分析上來(lái)說(shuō)，它在車身上所引起的扭矩可按下式來(lái)計(jì)算： M=R×B’/2×h×nd/ h0 用公式計(jì)算的 H0 值較大，而在行駛中經(jīng)常遇到的 H 值要小得多。即使動(dòng)態(tài)負(fù)載因子乘以，H*Nd/H0 的值也小于 1。 4.2.2 計(jì)算的基本思路和過(guò)程 知道了車身的扭矩 M 以后，就可以引用航空工業(yè)上對(duì)飛機(jī)蒙皮計(jì)算用的布雷-巴索公式求得車身橫截面的剪力流為 q=M/(2×A) 式中 A——車身橫截面面積。 據(jù)此可求得車身側(cè)壁窗上、下梁所受的總載荷 P 為 在如圖所示大客車車身側(cè)壁的窗立柱上將分別作用著按各自的抗彎剛度分配的力： p=pi×Ii/∑I 故個(gè)立柱上所受的彎矩分別為 pih。 首先，對(duì)未開(kāi)門(mén)的左側(cè)進(jìn)行研究，將所有的柱與窗的梁結(jié)合，形成一個(gè)超靜定系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^(guò)消除多余約束的方法來(lái)計(jì)算系統(tǒng)部件中產(chǎn)生的力和力矩。 在每一根立柱處切開(kāi)窗上梁，可以得到靜定基本系統(tǒng)。 圖 4-1 靜定基本系統(tǒng)未知力 x 可按以下的正則方程組來(lái)計(jì)算： (4.7) a) δii 和δij 就是“單位狀態(tài)影響系數(shù)”，△ip 就是“外載荷影響系數(shù)”， δii 就是 xi 方向的位移（或轉(zhuǎn)角），這是由單位未知力 xi 所引起的,δij 是 xj 方向的位移（或轉(zhuǎn)角）,這是由單位未知力（或力矩）xj=1 所引起的，△ip 是 xi 方向的位移,這是由外力所引起的。 b) 為了計(jì)算這個(gè)方程組的系數(shù)δ和△之值，以下畫(huà)出四種工況（或狀態(tài)） 下的彎矩圖： c) 圖 4-2 工況 0 圖 4-3 工況 1 28 圖 4-4 工況 2 d) 工況 3——施加單位力矩 x3、x6、x9、x12、x15 和 x18 圖 4-5 工況 3 正則方程組各δ和△的計(jì)算公式如下 δ49=δ94=-h2/(2× E× I3)； δ76=δ76=-h2/(2× E× I3)； δ712=δ127=-h2/(2× E× I4)； (4.9)  計(jì)算結(jié)果：  表 4.1 4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算 4.3.1 截面系數(shù)計(jì)算 取輪轂內(nèi)軸承根部處指軸為計(jì)算斷面 4.3.2 轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)校核 材料 CJ6590A 40MnB s< [s ]  [s ] = 980N / mm 2 許用應(yīng)力 s 查 YB6-71： b [sS ] = (0.65 - 0.75)[sb ] 4.3.3 主銷作用力計(jì)算 圖 4-7 主銷作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖 主銷受力計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表 4.2 表 4.2 4.3.4 計(jì)算載荷 計(jì)算時(shí)，忽略主銷傾角的影響，并假定力的作用點(diǎn)位于主銷襯套中點(diǎn)。 A） Z1 、 X 1 、Y1 按表 1 取值 B） 汽車緊急制動(dòng)時(shí) 力 Z1 在主銷的支承反力 S1￠ 和 S1￠ 。主銷受到 X 1 和 u 的作用，力 u 由下式求得： 力 X 1 在主銷的兩個(gè)支承上反作用力S2￠ 和S22 S S ￠ 2 力 u 在主銷的兩個(gè)支承上反作用力 3 和 3 由制動(dòng)力矩 X r 的作用，在主銷的兩個(gè)支撐上產(chǎn)生反作用力S ￠ 和S 2 作用 1 r 在主銷上端的 合力（圖 14） S S ‘'’ = 4 4 = 19060.333N S = = S 2 27748.087 4.3.5 彎矩計(jì)算 在緊急制動(dòng)和側(cè)滑時(shí)，主銷下支承的反作用力為最大，在越過(guò)不平路面時(shí)， 因主銷下端的作用力臂大于上端，所以只需要計(jì)算主銷下支承處的彎矩。 汽車緊急制動(dòng)時(shí) S 2 M = S × h = 10266792.22  N.mm 汽車側(cè)滑時(shí) M = S 下 × h = 871110 . 684 N.mm 汽車越過(guò)不平路面時(shí) S 1 M = 2 × h = 304424 .456 N.mm 抗彎斷面系數(shù)、剪切面積和主銷襯套擠壓面積的計(jì)算 A) 主銷抗彎斷面系數(shù) pD3 W = 32  = 1533.98  mm3 B) 主銷剪切面積 F = p D2 = 4  490.874  mm2 主銷襯套擠壓面積 F￠ = D × H = 1000 mm2 D:主銷外徑 4.4 計(jì)算結(jié)果 經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算和受力分析，主要對(duì)車身骨架強(qiáng)度計(jì)算、主銷作用力計(jì)算、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算、前軸載荷計(jì)算、前橋強(qiáng)度計(jì)算等，汽車車身具有較強(qiáng)的抗沖擊能力和較大的載荷能力，符合汽車安全性設(shè)計(jì)要求。 第 5 章 總結(jié)和展望 5.1 總結(jié) 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題： 1） 我的設(shè)計(jì)一點(diǎn)都沒(méi)有新意，在車身結(jié)構(gòu)方面存在著很多細(xì)微的問(wèn)題但是我都無(wú)法去解決,這是因?yàn)槲业闹R(shí)匱乏所引起的； 2） 我所選的材料都是型材,我不能使用鋼板去自己沖壓塑形做出想要的形狀； 3） 按照我的設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)方案,并不能制造出一輛真正的汽車,我的設(shè)計(jì)有很多東西都沒(méi)有提及,很多漏洞都沒(méi)有完善。 5.2 展望 我是第一次自己做客車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),有很多東西我都是一知半解,我的能力也不太夠吧!所以我感覺(jué)有好多問(wèn)題都沒(méi)有去解決掉,比如說(shuō),怎么樣去把一個(gè)車設(shè)計(jì)得更加輕巧,還有其他的毛病.但是由于時(shí)間也沒(méi)有太長(zhǎng),我的知識(shí)能力水平也有限,就有很多沒(méi)有考慮到的地方,我把有些事情想象的過(guò)于簡(jiǎn)單了,其實(shí)沒(méi)有我想象中的那么容易,所以我感覺(jué)我的論文還可以有進(jìn)步的空間,現(xiàn)在我集合一些我在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題和感受到的一些東西提出以下幾點(diǎn): 1)學(xué)習(xí)并且吸收到新型技術(shù)的精華,更加細(xì)心的去研究車身的載荷分配,還有受力分析等等等等； 2）多看看國(guó)內(nèi)外研發(fā)的一些新型材料,如果有合適的,就可以用來(lái)制造新型客車； 3)掌握更多的汽車知識(shí),在遇到困難的時(shí)候可以自己解決 我可以想到的東西就這么多了,原諒我知識(shí)的匱乏,我知道我的設(shè)計(jì)肯定有很多東西都是有缺點(diǎn)的,所以懇請(qǐng)各位老師能對(duì)我做出批評(píng)與指正. zyh -------------------------------------------- 文獻(xiàn)太少，十篇以上，可以 把文獻(xiàn)綜述里的文獻(xiàn)列到這里。文獻(xiàn)在正文里要有引用 參考文獻(xiàn) [1] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理會(huì). 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Proceedings of 5th International Conference on Material Handling，Chongqing，2005. 致 謝 本文的完成過(guò)程經(jīng)歷了一番辛苦努力，從論文前期的選題，選題依據(jù)，課題研究，論文撰寫(xiě)，論文修改的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都包括了辛勤的汗水。 論文的完成跟老師的悉心指導(dǎo)脫不了關(guān)系，所以我覺(jué)得，我能夠?qū)懗鲞@么一篇完整的論文,老師是功不可沒(méi)的,老師非常的認(rèn)真,知道我的水平不行,所以總是指導(dǎo)我改正我的很多問(wèn)題.在此我要對(duì)我的所有老師說(shuō)一聲謝謝，是有了你們的指導(dǎo),才能讓我順利完成畢業(yè)論文。 在自己努力的同時(shí)，還多虧了周圍朋友的無(wú)私幫助。從論文寫(xiě)作前期的毫無(wú)思路，每天泡在圖書(shū)館，網(wǎng)頁(yè)瀏覽大量多內(nèi)外文獻(xiàn)，從中找出突破點(diǎn)，對(duì)論文的寫(xiě)作起了一個(gè)很好的開(kāi)頭，從最初的缺乏文獻(xiàn)搜尋工具，到周圍朋友的耐心解答，以致后期尋找參考資料的的心應(yīng)手，無(wú)不包括了朋友的幫助。 最后，論文的成功完成，也離不開(kāi)一直在背后默默支持我的父母，父母的辛勞付出，給了我優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境，從來(lái)不會(huì)為學(xué)習(xí)以外的事情煩惱，給了我專心研究的條件，因此，衷心的想我的父母表示感謝。 在本文的最后，完成論文的最后，感謝所有的老師和同學(xué)朋友！ 向所有給予我?guī)椭娜吮硎靖兄x！