客车车身结构

第5章客车车身结构及其设计5-1车身结构及其分类、客车车身分类方式二、按承载形式分按车身承载形式，客车车身结构可分为非承载式、半承载式和承载式三大类。非承 载式和半承载式车身结构都是属于有车架式的，而承载式车身那么属于无车架式的。从 设计的角度看，这种分法是比较合理的。按承载形式对车身结构进行分类，表征了不同 形式的车身结构的组成和车身制造工艺进程中的不同。图5-4非承载式客车的底盘及车身(2) 半承载式客车车身图5-5客车半承载式车身1-顶灯地板；2-换气扇框；3-顶盖横梁；4-顶盖纵梁；5-前风窗框上横梁；6-前风窗立柱；7-前风窗中立 框；8-前风窗框下横梁；9-前围搁梁；10-车架前横梁；11-前围立柱；12-后风窗框下横梁；13-后围搁梁;14-后围裙边梁;15-侧围窗立柱；16-车轮拱；17-斜撑；18-腰梁；19-侧围搁梁；20-侧围立柱，21-侧围 裙边梁；22-上边梁；23-车架横梁；24-门立柱；25-车架悬臂梁；26-门坎；27-车架纵梁（3）承载式客车车身图5-6奔驰0404大客车的承载式车身 1-侧窗立柱；2-顶盖纵梁；3-顶盖横梁；4-顶盖斜撑；5-上边梁；6-前风窗框上横梁；7-前风窗立柱；8- 仪表板横梁；9-前风窗框下横梁；10-前围搁梁；11-后风窗框上横梁；12-后风窗框下横梁；13-后围增 强横梁；14-后围立柱；15-腰梁；16-角板；17-侧围搁梁；18-斜撑；19-底架横格栅；20-侧围裙边梁； 21-裙立柱；22-门立柱；23-门坎；24-底架纵格栅图5-6所示是奔驰0404大客车的承载式车身结构，其底架是薄钢板冲压或用型钢焊 制的纵横格栅，以取代笨重的车架。格栅是高度较大（约500m m）桁架结构，因此车身 双侧地板上只能布置坐席，而坐席下方高大的空间可用做行李舱，故适用于大型远程客 车。整体承载式车身结构的特点是所有的车身壳体构件都参与承载，相互连累和和谐， 充分发挥材料的潜力，使车身质量最小而强度和刚度最大。3、按车身结构分类依照车身结构上的不同，可将客车车身分为薄壳式、骨架势、复合式、单元式和嵌 合式结构等几种。（1）薄壳式结构图5-8客车的薄壳式车身结构（2）骨架势结构图5-9骨架式客车车身图5-10复合式车身骨架(3) 复合式结构(4) 单元式结构图5-11 GMC公司的单元式结构客车车身(5) 嵌合式结构图5-12嵌合式客车车身侧壁结构及Rohrlok连接法图5-13嵌合式结构车身组组件图1-后围；2-空调装置；3-侧壁（挤压铝型材）；4-顶盖（氨基甲酸乙酯泡沫）；5-前脸；6-侧壁边缘；7- 地板组件（氨基甲酸乙酯泡沫）；8-前操纵部份；9-储气罐；10-后悬架和发动机5-3车架及车身骨架设计、车身骨架设计客车由于其长度和用途不同，其车身结构也由专门大不同。6m以下的客车由于车长 较短，车身结构形式大体上与轿车相似，一样采纳承载式车身，车身构件多为薄板冲压 件焊接而成，较少采纳骨架结构。而7m以上的大中型客车的车身结构多由骨架和蒙皮 组成，由骨架形成车体并承载。车身骨架一样可分为六大片，别离为前围骨架，后围骨架，左侧、右边骨架、车顶骨架和底骨架。每片骨架总成的连接部份称分形面。图5-28所示为一城市客车车身骨架。图5-28城市客车车身骨架1、侧围骨架设计侧围总成份左右两大片，假设不带中门，左右两片小件可大体对称。组成一样有驾 驶员门后立柱总成、乘客门后立柱总成、侧窗立柱、舱门立柱、侧窗上下纵梁、舱门上 下纵梁和侧窗下纵梁与舱门上纵梁之间的增强车身支撑蒙皮的斜撑、门框梁等。通常腰 梁以下立柱贯通，与牛腿对应的各主柱之间还可依照结构需要加设小立柱。腰梁以下的 纵梁有座椅搁梁、地板搁梁（侧围搁梁）裙边增强梁和裙边梁等，座椅搁梁和裙边增强 梁不必然有，现在，腰梁与地板搁梁之间可设计成桁梁结构。窗主柱依照总布置需要， 且尽可能与腰主柱为同一主梯形。轮罩处适当增强，门立柱较粗。窗角、门角注意增强, 局部有其它用途则再加支撑梁。图5-29所示为一远程大客车侧围骨架设计。全承载式车身侧围是整车重要的承载部件，考虑其高度方面的结构特性以提高整车 的弯曲特性，同时由于连接底骨架和顶骨架，也可利用侧围结构断面高的特点发挥其在 整车扭转工况下的抗扭特性。另外，侧围是整车要紧外露部件，能够通过增强侧围结构 设计来适当减弱底架部份设计（底架部份一样占整车骨架质量的65%以上）。如此既提高 了整车结构强度，也有利于整车轻量化。具体应考虑以下几个方面：1）增加侧围骨架在厚度方向的材料尺寸规格，以提高侧围抗侧向冲击能力。舱门立 柱、门立柱应与底骨架断面上，以增加其横向抗冲击能力。2）合理设计侧围腰部蒙皮区结构，提高其承载能力。侧围上部是风窗洞口，下部是 行李舱洞口，因此只能通过合理设计腰围部蒙皮区结构以提高侧围承载能力。合理选取 侧围上下腰梁间距值，同时在侧围两腰梁间合理设计斜撑，能成倍提高其承载能力。需 要注意的是，斜撑的斜度不能过小，即高宽比不该小于。若是过小，斜撑的弯曲受力将 增大，断裂的危险也随之增加。前乘客门左例围骨架右割围骨架图5-29远程大客车侧围骨架设计3）中门门洞断开了侧围下腰梁，要对断开处进行增强处置。为使整车那么面受力持 续，在结构设计时能够考虑设计一些力流引导结构，中门上部可加并一根梁，以排除门 上侧两拐角的应力集中。4）为提高整车上部结构承载能力，窗立柱应设计强一些，即采用尺寸规格大一些的 材料，必要时能够选用性能好的材料。客车整车在发生交通事故时，专门是显现车顶着 地情形，窗立柱将经受专门大载荷，为保证车内必需的平安空间，窗立柱要有足够的强 度和刚度。二、顶骨架设计顶骨架一样由顶部贯穿横梁、边纵梁、前后拱顶支撑梁等组成，图5-30所示为衡山 客车厂HSZ6120顶骨架设计。其在整车结构中一样起到下面几个方面的作用：经受车顶 负荷（如空调、内行李架、风道等）连接侧围、前后围，使整车成为一个封锁舱体；经 受车辆在运行中产生的部份弯曲、扭转载荷等。在顶骨架设计时能够从以下几个方面考 虑：1）多采纳横纵梁布置，左右双矩管梁布置。纵梁宜布置成边上密、中间疏的形式。 横梁布置应与侧窗立柱对应，尽可能与侧围立柱形成多处闭环，如此才能专门好的传递 整车运行中产生的扭转载荷，而且将左右边产生的力进行直接传递，而在车顶内不产生 附加的扭转载荷。图5-30 HSZ6120顶骨架设计2）车顶纵梁在车顶承载中奉献度比较低，因此车顶纵梁的尺寸规格能够适当减小些。 应适当增加车顶横梁的尺寸规格，提高其抗弯、抗扭曲能力。在贯通车顶的横梁有足够 的强度和刚度后，其它多余的横梁就能够够略去。合理散布车顶纵横梁，减少没必要要 的梁结构有利于车顶骨架设计的轻量化，同时能够大大减少焊接工作量。纵横梁设计布 置还要符合国家标准中关于客车顶部静态承载的规定。3）在结构设计时，除非是安装结构上的需要，不然应维持车顶横梁贯穿车顶不断开， 如此有利于提高车顶的刚度和抗扭能力。4）侧曲线与顶曲线结合的曲率选择要符合工厂的具体加工条件，便于成型；考虑与 侧围骨架及前后围骨架的结合方式，还有与内蒙皮、外蒙皮的连接。5）顶骨架是顶部所有其他部件的安装基础，客车顶部安装部件较多，包括顶外蒙皮、 空调顶置部份及平安天窗、前后内顶装饰件、顶中内饰装饰板、内风道、扬声器、电视 机、内顶灯等部件，远程和旅行客车还有内行李架，顶骨架都必需为其提供矩管、薄板、 厚板等根基和部件安装利用空间。还要注意平安出口的数量及位置。3、前后围设计前后围骨架结构由于要知足客车的一些造型要求，尤其是前围，其造型曲面比较丰 硕，使得前围空间梁的设计较制造为复杂。在设计时要紧考虑以下几方面：1）对风窗处的尺寸要求严格，前后围骨架应与玻璃有专门好的贴合，专门是与前后 风窗安装止口专门好的贴合，保证前后风窗能安装到位。2）设计合理的结构，连接侧围骨架、车顶骨架及底盘车架，保证整车车体成为刚性 很强的框架。3）用简单的方式表达造型曲线：在前后围骨架左右立柱、上下横梁，挡风窗周框横 梁都是造型模型曲线圆整后得出，空间曲线既是要表达清楚又要能够保证加工。4）注意前后围蒙皮、前后保险杠、前后挡风玻璃、前后各类灯具、雨刮器、前后内 顶装饰件、前后地板安装密封等部件的安装。5）前围风窗下部应设计得足够强，必要时能够考虑与底架结构设计成一体，以提高 其抗撞击能力，幸免与较低物体（专门是小轿车等）发生碰撞时进入客车车体内部引发 二次损害。关于发动机前置的客车还需留出进风道。6）样前围骨架设计立柱两根，后围骨架设置四根，前围可依照具体情形增加支立 柱，横梁设置34根即可。在保证强度和刚度的条件下，前后围骨架尽可能设计的简约 些。因其受载荷小，支立柱也应设计的简单便于布置。图5-31所示为衡山客车厂HSZ6120前后围骨架设计。图5-31 HSZ6120前后围骨架设计五、客车用冷弯型钢车身骨架采纳冷弯型钢制作，不但能够提高客车车身的强度和扭转刚度，而且能够 大大减少客车生产厂家车身制造的工作量，因此冷弯型钢在客车车身上的应用与日俱增。依照我国的国家标准GB/T 6727-1986客运汽车冷弯型钢，客车用冷弯型钢有三种, 别离是槽型型钢、方形空心型钢和矩形空心型钢，其对应的代号别离为KQC、KQF和 KQJ。冷弯型钢的截面形状及标准符号如图5-32所示：H-高度A-腿长t-壁厚A-边长t-壁厚B-宽度A-高度t-壁厚r-内圆弧半径(a)槽型型钢r-内圆弧半径(b)方形空心型钢r-内圆弧半径(c)矩形空心型钢图5-32冷弯型钢的截面形状及标准符号冷弯型钢弯曲度每米不得大于3mm,纵弯曲度不得大于总长度的，且不得有明显 的扭曲；另外型钢的端部应剪切整齐，由切断方式造成的较小变形和毛刺是许诺存在的。经常使用的槽型型钢是KQC20X70X，经常使用的方形型钢有KQF30x30x2、 KQF40x40x2、KQF50x50x2，经常使用 的矩形 型钢有 KQJ30x50x、KQJ30x50x、 KQJ30x50x2、KQJ40x50x2、KQJ60x50x2。弯曲角的内圆弧半径见表5-3所示。表5-3冷弯型钢弯曲角的内圆弧半径选用钢种内圆弧半径(mm)tW44tW8普通碳素结构钢WW低合金结构钢ww冷弯型钢的材料要紧有两种，别离是一般碳素结构钢和低合金结构钢。普通碳素结 构钢用的最多的是A3钢(即Q235)；低合金结构钢主若是16Mn, 样用于槽钢及特制 矩形管。5-4蒙皮及客车内部覆盖件设计、外蒙皮设计车身蒙皮是覆盖在客车车身骨架外表面的板件，通常分为前后围蒙皮、后围蒙皮、 顶盖蒙皮和侧围蒙皮五部份。蒙皮除具有防护和增强强度的作用外，还起到装饰客车， 表现整车外部形状特点的作用。因此，车身蒙皮设计质量的好坏直接阻碍整车的外观和 性能。外蒙皮材料要紧有钢板铝板两种，一样为钢板焊接，铝板铆接；还可采纳玻璃钢 结构，但表面较差，损坏后不易修复，易老化。有时候为了提高蒙皮的刚度，可采纳冲 筋的方法。、前后围蒙皮设计前后围蒙皮是覆盖在客车前、后围骨架外表面的板件。依照空气动力学原理及造型 要求，其应与顶盖蒙皮、侧围蒙皮滑腻过渡，一样前后围蒙皮的侧视及俯视均为一组或 多组滑腻样条曲线连接而成。客车前后部造型代表着整车形状的特点，其上还布置着各 类零部件、灯具及商标等，曲面的形状转变也比较复杂。因此在设计中需要妥帖的处置 车身表面形状、前后风窗玻璃形状尺寸及客车前后部各类附件、灯具和牌照等之间的和 谐关系。前后蒙皮的外形应该完全符合造型要求，设计时候可依照造型成效图或缩小比例的 模型，实测一些相关的点和线，然后进行相关的结构设计，并确信前后围蒙皮与顶盖、 侧围蒙皮的边界限及前后围蒙皮的要紧结构断面。图5-33所示为常见的前后围蒙皮结构 形式，它由多组复杂的空间曲面组成。图5-33前后围蒙皮示用意在材料方面，前后围蒙皮多采纳壁厚为1mm的冷轧钢板或23mm的玻璃钢，与骨 架的链接方式一样有焊接、粘接和铆接。当采纳壁厚为1mm的冷轧钢板时，经常使用焊 接、铆接的连接方式进行固定，可是铆接由于铆钉凸出而阻碍外观，而且为锈蚀源，在 现代的设计中被慢慢弃用，目前焊接形式运用比较普遍。当采纳壁厚23mm的玻璃钢时， 通常采纳粘接和铆接相结合的连接方式。二、顶盖蒙皮设计顶盖蒙皮是覆盖在客车顶部的板件。依照整车的造型设计要求，顶盖蒙皮的线条要 知足客车造型流畅、车箱内部宽敞、风阻小等要求；与侧围蒙皮过渡的光线要笔直划一, 圆润流畅。因此顶盖横向线条一样为大圆弧，小圆角过渡与双侧围连接。在纵向线条设 计方面，一样低档车是之前到后设计成一根直线，小圆角过渡与前后围连接；中高级客 车是前部改成一曲线或以斜线与前围连接，以降低风阻，造型也更动感。另外顶盖蒙皮 的密封也是十分重要的。顶盖蒙皮一样采纳壁厚为1mm或的冷轧钢板制作。放置与车顶后与骨架贴实自然成型后进行焊装。有时为了提高其表面质量及降低噪声，对中蒙皮进行张拉，然后再与 顶骨架进行焊接。目前市场上最宽的卷板规格为，而大客车的顶盖蒙皮宽度一样大于， 因此顶盖蒙皮通常分为三块，左右两块对称，如图5-34所示，其横向结构断面图如图5-35 所示，如此易于密封，且减少了加工时刻。光线是客车顶盖侧蒙皮上的一条顶盖与侧面的理想交线。图5-34顶盖蒙皮结构示用意图5-35顶盖蒙皮断面结构3、侧围蒙皮的设计侧围蒙皮是覆盖与侧围骨架外表面的板件，要紧对客车的侧围起装饰作用。故在设 计侧围蒙皮时应合理分块，连接靠得住，保证外表弧线和侧围曲线的紧密吻合，同时还 要求线条流畅，滑腻平顺，无鼓动和异响现象且具有良好的耐蚀性，以保证客车的利用 寿命。侧围蒙皮经常使用的材料有冷轧钢板，镀锌钢板、不锈钢板、铝板及玻璃钢等。从 经济性、焊接性和耐蚀性等综合性能上考虑，利用最多的是镀锌钢板，这种钢板是生产 本钱低，焊接性、耐蚀性优良，侧围蒙皮利用最多的材料。蒙皮与侧围骨架的连接方式 一样是铆接、焊接和粘接。客车侧围蒙皮一样分为侧围中蒙皮、舱门蒙皮、立柱外侧蒙 皮及其他依照造型需要的蒙皮结构。通常腰梁以下至侧围搁梁之间为张拉蒙皮，其它部 位按结构要求设计。、内部护板设计客车内部护板是客车内饰的重要组成部份，不仅是将车身的骨架，猛扑、金属连接 件等部件遮盖起来，而且还具有隔热、隔声吸声、提高车内造型和内饰的艺术成效，提 高平安性等作用，使车内形成舒适奢华的环境。故其品质在专门大程度上表现客车的奢 华程度和价位。随着科学技术的进展，新材料、新工艺和新结构的不断涌现，为提高客 车护板的水平制造了基础。客车护板要紧有顶盖护板和左右边围护板，要求具有阻燃特 性。客车顶盖护板、左右边护板一样为胶合板、纤维板或金属喷漆喷塑，也有彩色印刷 三合板、三夹板、钙塑板、纤维板贴复合人造革、三夹板贴混纺面料、弹性聚氨酯板等。 在色彩设计方面，顶板应选择较浅、较亮的的颜色，侧窗上沿应选择与顶板同色或临近 色的色彩，下沿可选顶色的对照色，以显示色彩上轻下重，室内敞亮、宽敞，给人以舒 适之感。一样说来，顶板、侧板的色彩宜淡不宜深，图案花纹宜小不宜大，宜隐不宜敞, 条纹宜竖不宜横。表1汽车车身涂层的涂装工艺蛆成涂层涂层耳度/pm涂装工艺备注底滾18-20CEDCED为阴极电中涂漆35-40HS WB VC泳漆；HS为高固本色漆35-40HS W1J PC体分溶剂型漆；而漆底色漆15-30W B FCWB为水性漆：PC为粉末涂料罩光漆35*40HS WB PC