客车的组成
1.汽车的三大总成是:车身总成、发动机总成和底盘总成。
2.大客车车身大多是有薄壁构件焊接而成。从结构力学来看,大客车车身是由空间骨架、抗弯薄板、壳体和应力蒙皮等构件组成的空间高次超静定结构,由于结构需要,各杆件结构界面尺寸和厚度各异,而且杆件之间的连接方式也是各种各样的。因此,车身骨架的受力情况也比较复杂,结构分析的难度较大,用经典的力学不可能得到精确解。
(1)非承载式车身:在客车发展初期,其车身通常由专业化车身厂生产,然后安装在现成的货车底盘车架上。车身通过橡胶垫等柔性支撑与车架连接,因此载荷主要由车架承受,而车身只承受很小的载荷。这是一种传统的客车结构形式。这种车身型式除了便于在同一形式的底
盘上安装不同的车身以外,还具有如下优点:挠性橡胶垫可隔振、降噪;装配工艺简单;便于各总成安装。因此现在仍有少数客车厂所采用。但是这种车身也存在缺点:车身不参与承载,车架需保留较大的强度,从而增加了整车质量,不利于油耗的降低;整车高度不易降低;底盘大梁较为笨重。
(2)半承载式车身:为了克服非承载式车身自重过大的缺点,同时仍然要保持车身的足够强度,可在现成的客车专用底盘上将车架用若干悬臂梁加宽并与车身侧围刚性连接,使车身骨架也参与承载,其结构特点是:车身底部与车架刚性相连,车身也承担一部分弯曲载荷和扭转载荷。与非承载式车身相比,这种结构减轻了车架的重量,但仍未充分利用车身整体结构的承载能力,属于过渡方式。我国的大多数客车都是属于这种承载型式。本文中所涉及的DD69OO中型客车也属于这种承载型式。
汽车的
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(3)承载式车身:为了使车身结构合理化,满足长途客运需要有较大行李仓的要求,有的客车制造厂家采用了承载式车身结构,具体可以细分为两种形式:①有底架承载式:在底盘
基础上焊铆侧围、,顶围形成封闭式的车身结构,有三段大梁式底盘,也有析架结构的客车底盘。其结构特点为:结构由截面尺寸相近的薄壁矩形钢构成;承载式车身是封闭的空间结构具有较大的扭转刚度,一般较前两种车身结构型式抗扭刚度提高2~3倍;方便底盘厂系列化生产而客车厂进行个性化车身设计。②整体承载式:车身的上下结构均由截面相近的小梁段通过组焊构成统一整体,不存在独立的底架。理论上如果能够设计出等强度的车身结构,就能够使车身质量减轻、强度有保证。但是该种车型对材料焊接工艺要求较高,一般客车厂不易具备这种生产条件,故难于推广使用。
在客车发展初期,是将专业化车身厂生产的车身装在货车底盘车架上,故车身采用非承载式结构。其优点是便于在同一汽车底盘上安装不同的车身,但未能充分利用车身构架的承载作用,故汽车整备质量较大。为了轻量化设计并兼顾车身与货车匹配,将车架横梁加宽并与车身侧围骨架刚性连接,使车架车身组合成一个整体,车身骨架也承担车架部分载荷,这就是半承载式车身。但半承载式车身仍保留有质量较大的车架,轻量化设计仍受到了限制。为了进一步减轻自身质量以及使车身结构合理化,可改用质量较小,而刚度较大的承载式车
身来取代笨重的车架。这种底架具有贯通式纵梁和一些与车身等宽的横梁。车身骨架形成一个刚性空间承载系统。从而使车身构件都参与承载,使各构件承载时相互牵连、协调,充分发挥材料的最大潜力,使车身质量较小而刚度、强度较大。
4.客车、轿车和多数专用汽车车身的总质量约占整车自身质量的40%一60%;货车车身质量约占整车质量的16%一30%;客车车身是整车的重要组成部分,据有关资料统计,客车车身的质量约占整车质量的40%~60%,而车身成本占整车成本的百分比有的已经超过了50%。因此,车身设计技术的先进与否不仅影响客车本身的结构性能,而且还对客车的节能降耗有直接的影响。大力发展我国的客车工业的关键在于发展车身技术。客车车身骨架是客车的主要承载部件,是整车的基体,其结构性能的好坏直接关系到车身的寿命和整车性能。车身骨架在结构上要满足客车总体布置的要求;强度上要能承受静载荷和运行中所受到的各种动载荷;它还必须具有足够的弯曲刚度和扭转刚度,车身是客车的关键总成。车身结构必须有足够的强度以保证其疲劳寿命, 足够的静刚度以保证其装配和使用的要求, 同时应有合理的动态特性达到控制振动与噪声的目的。有限元方法能够有效地满足上述车身设计的要求。在开
发初期, 进行外形构思的同时, 对车身进行结构及布局设计, 然后通过有限元分析, 利用车身对各构件的形状、配置以及板材厚度等的变化, 一边观察变形量, 应力分布, 固有振型等, 一边反复进行模拟, 求出满足体现车身刚度的弯曲、扭曲刚性和振动特性等性能的轻量高刚性规格。在进行模拟时, 通过不增加车身质量的改良设计来提高强度和刚性。应用实践证明, 用有限元法对车身结构进行分析, 可在设计图纸变成产品前就对其刚度、强度、固有振型等有充分认识, 了解车身的应力和变形情况, 对不足之处及时改进, 使产品在设计阶段就可保证满足使用要求, 从而缩短设计试验周期, 节省大量的试验和生产费用, 它是提高产品可靠性既经济又适用的方法之一。
车架是汽车的装配基体和承载基体,其功用是支承连接汽车的各总成或零部件,同时承受着传给它的各种力和力矩。因此,车架要求有足够的强度,以保证其有足够的可靠性和寿命,使纵梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂;有足够的弯曲刚度,以保证汽车在各个复杂受力的使用条件下,安装在车架上的各总成不致因为车架的变形而早期损坏或失去正常的工作能力;有适当的扭转刚度,当汽车行驶于不平路面时,以保证汽车对路面不平度的适应性,提高汽车的平顺性和通过能力。同时,在保证强度、刚度的前提下,车架自身
的质量要尽量减轻,以减轻整车的质量。所以车架的轻量化设计日益被各汽车厂家所采用,也成为汽车研究领域的研究热点之一。
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