大客车底盘车架结构及分析

大客车底盘车架结构及分析
作者:中国商用车辆网 来源:中国商用车辆网 日期:2004-01-18 浏览量:687 次
如果人们把发动机描述为汽车的“心脏”，那么作为汽车重要组成部分的 车架就可以称为汽车的“骨骼”了。车架是汽车所有总成零件“生存”的载 体，受力复杂。通过行走系和车身的力都作用于车架上，车架结构的好坏及载 荷分配是否合理是汽车设计成功与否的关键因素。车架结构设计是否合理对汽 车有着十分重要的意义，特别是客车底盘，在设计过程中不但要考虑各总成零 部件的合理布置以及其可靠性、工艺性和维修的方便性，还要充分考虑最大限 度地满足车身对底盘的特殊要求，如纵梁的结构、横梁及外支架的位置及连接 方式、行李箱大小、地板高度和位置，等等。对同样型号的客车底盘，不同的 用户对车架的要求不尽相同，甚至有较大的差异。这里着重分析大客车底盘车 架的结构特点，阐述其设计要点。
大客车底盘车架的基本结构
大客车底盘的车架一般包括直通大梁式、三段式和全桁架(无车架)式 3 种 结构型式，分别与车身构成非承载式、半承载式和全承载式结构。根据其不同 的用途和工艺特点，车架与车身一般采用弹性或刚性连接。现国内外大都采用 刚性连接，以使车架与车身共同承载，受力趋于合理化，从而提高车辆的可靠 性和安全性。 1．直通大梁式 该结构是传统的结构型式，采用槽形或矩型截面纵梁，有些车型还有加强 副纵梁。根据不同的要求，纵梁设计可前后贯通，也可前、中和后搭接成不同 高度或不同宽度的结构，有些车型受后桥和地板高度要求的限制而在该处设计 成结构复杂的“Ω”型。横梁结构一般采用“I 型或双槽背对形成的“I”型， 有时也采用“○”型横梁。根据布置和总成的安装要求，同一车架可同时采用 多种型式的组合和不同的横梁翼面，车架总成可设计成前后等宽或不等宽结 构。 直通大梁式车架结构简单、工艺性好，但存在本身质量大、总成布置困 难、受力不均匀和损坏后难以修复等缺点，主要用于城市公交和普通短途客运 车辆。 2．三段式

该结构前、后段为槽形大梁，中段为桁架结构(行李舱区)。根据不同的车 型和承载情况，采用不同规格的异型钢管焊接成箱形框架结构，通过焊接(或焊 接和铆接)同前后大梁连接在一起。对于钢板弹簧悬架，中间桁架一般不超过 悬；架安装区域；但对于空气弹簧悬架，为增加行李箱容积，有些底盘的中间 桁架超过悬架安装区，只有操纵区和发动机区域用较短的槽形大梁。 该结构在国内外被普遍应用于旅游车、长途高速客运大客车，国内开发和 引进的豪华大客车基本都采用这种结构型式。该结构易于设计制造，增大了行 李箱的容积，但前后纵梁与桁架的连接—复杂，工艺性要求高。 3．全桁架式 该结构是现代大客车用车架的发展：趋势，是由无车架底架和车身骨架共 同组成的客车承载结构，均采用异型钢管焊接而成。利用有限元法设计，可使 其受力分布均匀合理，结构安全可靠。该型式车架已被部分豪华旅游客车采 用，其优点为： ⑴质量轻，能合理承受所有的载荷。 ⑵尺寸结构灵活，便于合理地布置各总成和零部件，并能最大限度地增大 行李箱的容积。 ⑶局部损坏后维修方便，可灵活替换损坏区。 ⑷能充分满足客车对底盘车架的特殊要求。 但该车架零件多，技术工艺要求严格，生产成本高，而且焊缝多，降低了 允许应力。
大客车底盘车架结构设计要点
目前，国内外生产的大客车，其车身与底盘的车架几乎都是刚性焊接在一 起的，共同承受各方面的力。车架结构的设计应在保证其性能的前提下，最大 限度地满足车身对底盘车架的要求。车架受力复杂，纵梁和横梁截面形状和连 接方式各式各样，要设计出结构合理和可靠实用的客车底盘车架，除通过理论 计算和有限元分析外，还应注意以下几个方面的问题。 ⑴充分考虑各总成零部件的总体布置要求，最大限度地满足车身对底盘的 要求。 ⑵大客车车架纵梁和横梁应采用抗弯强度大的槽形截面 16MnL 汽车用大 梁，根据不同的要求和布置需要，截面尺寸可不尽相同。 ⑶横梁和纵梁的连接方式是大客车车架设计考虑的重要方面，包括： ①横梁和纵梁的上下翼面连接。该型式可提高纵梁的抗扭刚度，但易产生 约束扭转，造成纵梁翼面出现较大的应力。由于客车车身与车架共同承载，因 此可以采用。 ②横梁与纵梁的腹板连接。该型式刚度差，必须相应加强车架刚度。大客 车车架不适合使用。

③横梁与纵梁的腹板和下翼面同时连接。该型式具有前 2 种型式柔性抗扭 和刚性抗弯的综合特点，是大客车车架横梁和纵梁最好的连接形式。 ⑷横梁与纵梁连接时，横梁端部具有最大的应力，为避免局部区域出现过 大的连接负荷应力，应通过力口宽断面以尽可能增大连接区域。 ⑸为提高车架的抗弯曲刚度，承受更大的载荷，在直大梁搭接处及三段式 的前、中、后连接处必须焊接加强板。加强板的厚度不能大干纵梁厚度，且材 质相同。面积较大时，应采取塞焊、铆接或者螺栓连接加周边断续焊等。 ⑹悬架为高负荷区，在钢板弹簧支架传力处应有加强横梁，或采用加力筋 板和箱状件加强而构成的受剪结构，且该处纵梁不能对接。 ⑺等高度纵梁的对焊应远离高负荷区，一般采用 45 度斜焊缝，要打坡口， 且有材质相同、厚度不大于纵梁的加强板。 ⑻车架纵梁的钻孔要远离焊缝，一般禁止在翼面上钻孔，若特殊需要，应 尽量靠近腹面，禁止在纵梁弯曲区域内钻孔。 ⑼为满足客车车架总体布置要求，可合理地在纵梁翼面上切槽，但切槽深 度不能大于翼面宽度的 2／3。MAN A55、A62 及重汽公司开发生产的 E12 等型号 大客车底盘均有这样的设计。 ⑽横梁和外支架应尽量增力口合理的减重孔。 ⑾采用封闭型材的刚性抗扭车架，应使用焊接连接，横梁可采用管材，插 入纵梁中焊接。 大客车底盘车架并不是简单拼凑而成的，只有全面了解整车的布置和载荷 分布情况，通过计算并借鉴国内外先进成熟的经验，才能设计出结构合理、可 靠性安全性高及满足车身要求的大客车底盘车架。