某公路客车半承载式车身的设计与研究

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在客车整体结构中,车身既是承受各方向受力的承载受力单元,又是为乘客提供舒适服务的功能单元。作为承载受力单元,车身在客车行驶过程中要承受着来自道路,乘客,车身自重及其它各种复杂载荷的共同作用。客车上很多重要的总成部分都是以客车车身作为载体,因此客车车身在整个客车系统中占有很重要的地位,车身强度和刚度的好坏直接关系到客车的使用寿命和安全性。作为客车的功能单元,它应为司机提供便利舒适的工作环境,并为其他乘客提供安全舒适的乘坐环境,保护乘客避免受到客车行使过程中的振动、噪声、废气以及车外恶劣气候的影响;在发生交通事故时,安全的车身结构和乘客保护系统有助于减少对乘客及行人造成的伤害。近年来,随着社会的发展和经济水平的不断提高,人们对乘车安全性和舒适性要求不断提高,同时由于能源问题的出现,使得客车工业对客车产品的开发水平要求越来越高:它要求整车及各零部件具有足够的强度和刚度已及良好的振动特性;同时为了降低油耗,要求尽量减轻车身自重。这成为了所有客车生产企业所面临的一道难题,而本课题所设计的半承载式公路客车车身很好的解决了这一问题。半承载式这种车身结构,它的显著特征是地板骨架和底盘车架焊接为一个整体。通过在底盘车架左右纵梁上焊接支撑牛腿、连接板等底架构件,将车架和地板骨架通过焊接连接在一起,然后再与左/右侧车身骨架、前/后围车身骨架和顶盖骨架组焊成一个完整的车身六面体。地板骨架和车架共同承载各种载荷,因此这种结构称为半承载式车身。本文以课题组承担的LCK6899H半承载式车身开发计划为依据展开研究,论文首先进行了车辆总体设计方案的确定及设计说明,并分别对底架、车身上部骨架以及有关零部件的设计方案进行了详细阐述;然后对我所设计的此款半承载式客车车身进行了详细的设计计算。根据此款车辆的总体布置,详细计算了该款车辆的集中载荷和均布载荷的轴荷分配情况。在此计算基础上应用材料力学的知识对此款车辆的骨架的强度进行了校核,结果表明此款车辆骨架的强度满足此款客车的设计要求[1]。最后对此款半承载式客车车身的前后围骨架、底架、左右侧骨架以及顶盖骨架和地板骨架进行CAD建模和有限元分析。通过分析可以证明此款车辆骨架的强度满足此款客车的设计要求。在理论校核后又通过样车试验验证了此款半承载式客车车身设计的合理性及可靠性。不但能满足车身强度上的要求,在车辆的轻量化设计、提高整车舒适性、节能环保等方面都具有非常重要的突破。
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