专用车基础知识

专用车基础知识

——介绍专用车车架和车身

1 、车架

1.1 车架的结构型式

车架是跨装在专用车前后轴上的桥梁式结构，其主要结构型式归纳起来不外乎框式、脊梁式和综合式三大类。其中框式又可分为边梁式和周边式两种。

边梁式车架的结构便于安装车身（包括驾驶室、车箱乃至特种装备等）和布置其它总成，有利于改装变形和发展多品种的需要，所以被广泛采用在货车、大多数特种专用车、直接利用货车底盘改装的大客车以及早期生产的轿车上。

周边式车架主要是适应轿车车身地板从边梁式派生出来的，目的主要在于尽量降低地板高度，这种车架前后两端纵梁收缩，中部纵梁加宽，前端宽度取决于前轮最大转向角，后端宽度取决于后轮距，中部宽度取决于车身门槛梁的内壁宽。其最大特点是前后狭窄端系通过所谓的缓冲壁或抗扭盒与中部纵梁焊接相连，前缓冲壁位于前围下部倾斜踏板前方，后缓冲壁位于后座下方。可以吸收来自不平路面的冲击和降低车内的噪声。车架中部加宽，既提高了刚度，又提高了横向稳定性。但缺点也十分明显：结构复杂，成本较高，主要在中、高级轿车上采用。脊梁式车架主要由一根位于对称平面内的较粗的管子和若干根悬伸托架所构成，其特点是具有较大的抗扭刚度，结构上允许车轮有较大的跳动，主要用于某些高越野性专用车上，但成本高，维修不便，故应用并不多。

综合式车架系上述两种车架的综合，多采用于轿车上。其前、后端均近似边梁式结构，中部为一短脊梁管，前、后端便于安装发动机和后驱动轴。其制造工艺也较复杂，采用也不广泛。

1.2 车架受力情况

专用车静止时，车架只承受弹簧以上的载荷，包括：车架和车身的自重、装在车架上的各总成与附属件的重量以及有效载荷（乘客或货物的总重），其总和称之为静载荷。

在专用车行驶时，随着专用车行驶条件（车速、道路条件）的变化，车架主要将承受以下两种不同性质的动载荷：

a 、对称的垂直动载荷：这种载荷是当专用车在平坦道路上以较高车速行驶时产生的。这种载荷会导致车架弯曲变形；

b 、斜对称的动载荷：当专用车在崎岖不平的道路上行驶时，专用车的前后几个车轮可能不在同一平面内，从而使车架连同车身一起歪斜，其值取决于道路的不平程度及车身、车架和悬架的刚度。它会导致车架产生扭转变形。

1.3 车架的设计规范

a 、从车架前端到驾驶室后围这一段车架应设计成较大刚性。因为在这一段内装有前悬架和转向器，如果由于道路不平引起车架挠曲变形而影响转向的几何特性，将使车辆发飘甚至完全失去操纵。

b 、包括后悬架在内的车架后部这一段也必须作成较大刚性的。这是因为悬架对于专用车的乘坐性和操纵性的影响愈来愈显著，有关后轴的轴转向、侧倾的稳定性以及乘坐的颠簸程度等方面的问题受到了重视，必须采用后部牢固而刚性的车架结构，才能有助于这些问题的解决。

c 、驾驶室后面到后悬架以前这一段车架应允许有一定限度的挠性，这是因为车架的前、后两段的刚性都较大，而大部分车架变形（含弯曲和扭转）都集中在车

架中部，所以该段必须具有一定的挠性，以起到缓冲的作用，同时也可避免应力集中，消除局部损坏现象。

2 、车身

2.1 车身的设计特点

专用车车身可以定义为专用车底盘上的建筑物。车身的主要作用是保证驾驶员便于操纵以及为驾驶员和乘员提供安全舒适的乘坐环境，隔绝振动和噪声，不受恶劣气候的影响。

现代专用车车身的发展已到了一个极高的境地，其内涵也不再是传统意义上的车身概念。它已经发展成为一种美化环境、点缀自然、充满活力、富于想象的艺术品，成为与人们的生活息息相关的工艺美术佳品。每个国家、每个时期都有其不同的车身造型，既富有民族风格，又象征时代特征。

2.2 车身的结构型式

2.2.1 非承载式车身

这一类车身的专用车，都有单独的车架（如货车、特种专用车等），其车身是通过橡胶垫与车架在多点挠性相连的，大部分载荷主要由车架所承受，车身在很小程度上承受由于车架弯曲和扭转变形所引起的载荷。其结构特点是：

a 、介于车身与专用车行驶系之间的车架，可以较好地吸收或缓和来自路面的冲击，降低噪声和减轻振动，从而提高乘坐舒适性；

b 、底盘与车身可以分开装配，然后进行总装，既简化工艺，又便于组织专业化协作；

c 、由于有车架作为整车的基础，这样就便于专用车上各总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装；

d 、发生撞车事故时，车架还可以起到保护作用。

其缺点是：

a 、由于车身不参与承载，故必须保留有强度足够大的车架，导致整车自重增加；

b 、使整车高度增大；

c 、由于车架过长、过大，需要大型设备加工，设备昂贵。

2.2.2 半承载式车身

为了减轻自重，可以让车身也参与承载，这样就形成了半承载式车身。这种结构的主要特点是：车身底部与底架组合为一整体，前者也能分担一部分弯曲和扭转载荷。

由于这种型式的专用车仍保留有底架，因此对减轻大客车的自重仍受到一定的限制。

2.2.3 无车架式

为了进一步减轻自重，使车身结构合理化，在轿车和大客车上广泛采用无车架的承载式车身结构。这种型式已成为大客车车身结构的主流。

其主要特点是：可使自重最轻而强度与刚度最大（如果设计合理），还可降低整车高度，且有利于车身系列化的要求。

缺点是：由于取消了车架，来自传动系和悬架的振动和噪声将直接传人车内，而车箱本身又是易于形成空腔共鸣的共振箱，所以会恶化乘坐舒适性，为此需要采用大量的隔音防振材料，使成本和重量有所增加。此外，改型也较困难。

3 、车身总布置设计

车身总布置属于专用车设计工作的一部分，它是在整车总布置的基础上进行的。整车总布置提供了专用车的长、宽、高、轴距、轮距等控制尺寸，轴荷的分布范

围及水箱、动力总成、前后桥、传动轴与车轮等的轮廓尺寸和位置。据此，进一步确定前、后尺寸，座椅布置位置，内部空间尺寸等。

3.1 轿车车身设计

轿车车身设计，要考虑以下几个因素：

a 、动力总成的布置情况，是前置还是后置；

b 、驱动型式（前驱动还是后驱动）；

c 、车型的定位，是微型轿车还是普通型或中高级型轿车；

d 、充分考虑主、被动安全性因素，如视野、防撞保护等。

以微型轿车为例，在进行微型轿车设计时，最突出的矛盾是要求车身内部宽敞舒适，而外形又必须小巧玲珑，为此在布置时要寸土必争，哪怕是增加极小的空间也有可能提高乘坐的舒适性。此外，车身内部空间以及驾驶员座椅尺寸和操纵机构的布置、乘客座椅的尺寸和布置参数都要以人体统计数据为参考依据，确保绝大多数人（90% ）在乘坐时能满足要求。

3.2 客车车身设计

客车根据其用途可分为城市客车和长途客车。根据用途不同，在布置上有各自的特点：

a 、城市客车因为乘客流动频繁，站距短，所以其主要着眼点应保证乘客上下车方便以及便于在车内走动。为此，其座椅布置较少，通道宽，上车台阶也较低（地板也较低）；

b 、长途客车由于乘客乘坐时间长、客流较稳定，所以主要应保证乘坐舒适性，座椅的布置尽可能朝前，通道较窄，地板较高（通过性要好）。

3.3 货车车身布置

货车车身由驾驶室和车厢两部分组成。货车车身有长头式、短头式和平头式三种（决定了发动机的不同布置位置）。驾驶室内部的布置遵循客车驾驶员座椅布置的规律，可布置成单人座、双人座、三人座以及带卧的结构，但驾驶室的宽度不应超出车箱的宽度。

二、专用车产品知识

——介绍康明斯天然气发动机

1 、天然气系统介绍

a 、天然气燃料的优点：更清洁、高效和经济。

b 、目前天然气的价格与汽油的价格不相上下，但它有极好的抗爆性，作为低污染型燃料具有更广阔的前景。总之，由于其大幅降低了废气排放，使用天然气最终将减少所付出的环境代价。

c 、天然气的主要成分：甲烷、乙烷和丙烷。还有部分杂质。

康明斯天然气技术规范：

甲烷90% （最小）－氧化碳0.1% （最大）

乙烷4% （最大）氧0.5% （最大）

丙烷 1.7% （最大）硫10PPm （最大）

氢气0.1% （最大）CO2 +N2 3% （最大）

其中，甲烷有着优良的抗爆性，这就意味着它不易被点燃。康明斯天然气技术规