客车车身结构.docx

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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O404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O404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500mm）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5-11GMC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。

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5-30HSZ6120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）一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3~4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5-31HSZ6120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/T6727-1986《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r-内圆弧半径r-内圆弧半径

（a）槽型型钢（b）方形空心型钢（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KQC20×70×，经常使用的方形型钢有KQF30×30×2、KQF40×40×2、KQF50×50×2，经常使用的矩形型钢有KQJ30×50×、KQJ30×50×、KQJ30×50×2、KQJ40×50×2、KQJ60×50×2。

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）

t≤4

4

普通碳素结构钢

≤

≤

低合金结构钢

≤

≤

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，一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。

一、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2~3mm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2~3mm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。