王洪思

摘 要：車(chē)身結(jié)構(gòu)是影響車(chē)輛性能的重要因素，因此應(yīng)重視對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)的研究。我國(guó)的客車(chē)數(shù)量逐年增加，客車(chē)工業(yè)也在穩(wěn)步發(fā)展，客車(chē)的質(zhì)量也在不斷地提升。因此，為了更好地提升客車(chē)的質(zhì)量與性能，文章從即將成為主流客車(chē)的全承載式客車(chē)入手，簡(jiǎn)要地分析和研究了全承載式客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：全承載式客車(chē)；車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；客車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、客車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的力學(xué)理論

與非承載式客車(chē)和半承載式客車(chē)相比，全承載式客車(chē)的車(chē)身重量較輕，剛性和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度更高，在進(jìn)行制造加工時(shí)，構(gòu)件成型過(guò)程更加簡(jiǎn)潔，材料的利用率高，整體的重心較低，車(chē)子的穩(wěn)定性好。全承載式客車(chē)最大的優(yōu)勢(shì)就是其較高的被動(dòng)安全性。但是，如果不注意車(chē)身機(jī)構(gòu)的傳力路線，就無(wú)法體現(xiàn)出全承載式客車(chē)相對(duì)于其他兩種類(lèi)型客車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，會(huì)浪費(fèi)制造材料，也無(wú)法保證安全性。因此，在研究全承載式客車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)時(shí)，就要對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)的傳力路線進(jìn)行分析。

非承載式、半承載式和全承載式這三種客車(chē)的分類(lèi)是按照客車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)的承載方式來(lái)劃分的。非承載式和半承載式客車(chē)都有一個(gè)較為明顯的底盤(pán)大梁，但是全承載式客車(chē)的底盤(pán)是直接安裝在車(chē)身的結(jié)構(gòu)上的，整個(gè)車(chē)身具有整體性，是一體的。由于全承載式客車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)是由小截面的管材焊制成的。這種小截面的管材沿桿向力的承受能力較強(qiáng)，但是抗彎曲能力較弱，易發(fā)生形變，因此應(yīng)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)巧妙合理的設(shè)計(jì)，將管材所承受的彎曲力轉(zhuǎn)化為沿桿向力，來(lái)保持車(chē)身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)更重視強(qiáng)度問(wèn)題，而不是剛度，在進(jìn)行車(chē)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)用“強(qiáng)度理論”進(jìn)行控制。使全承載式客車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足并實(shí)現(xiàn)其對(duì)強(qiáng)度的要求，增強(qiáng)車(chē)輛的整體性能。

二、 全承載式客車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于全承載式車(chē)身結(jié)構(gòu)主要是由小截面的方鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)承載的力進(jìn)行設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)移。通過(guò)精密的計(jì)算和測(cè)試，來(lái)確定車(chē)身結(jié)構(gòu)的承重力分布，探究出管材的形變規(guī)律，來(lái)對(duì)整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，使承受力進(jìn)行轉(zhuǎn)變，降低管材的形變度，增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

1.檢驗(yàn)和計(jì)算車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，保證不會(huì)發(fā)生一定程度的形變，保持整體車(chē)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.檢驗(yàn)和計(jì)算車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)的剛度，來(lái)滿(mǎn)足舒適度和其他裝配部件的要求。

3.對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行NVH分析和計(jì)算，來(lái)使得車(chē)身保持一定的動(dòng)態(tài)性。

4.對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并選取適當(dāng)?shù)牟牧?，降低?chē)身的重量。

如果時(shí)間和精力允許的話，最好可以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，加入碰撞和側(cè)翻的分析，來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)狀況的預(yù)測(cè)并根據(jù)設(shè)想來(lái)進(jìn)行計(jì)算，將實(shí)際的數(shù)據(jù)與車(chē)體測(cè)算出的數(shù)據(jù)結(jié)合分析，再進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠更好地增強(qiáng)車(chē)輛的安全性。

（二）前后圍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前后圍結(jié)構(gòu)能夠連接側(cè)圍骨架和車(chē)頂骨架，使車(chē)體相連，構(gòu)成一個(gè)剛性的框架。還能安裝和固定玻璃、燈具、刮水器等設(shè)備。還能在車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，起到一個(gè)保護(hù)作用，是車(chē)輛的安全保護(hù)部件。所以在對(duì)前后圍結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1.在進(jìn)行前后圍結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，要注意設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)車(chē)輛側(cè)圍與車(chē)頂?shù)倪B接，確保車(chē)輛的整體性。注意車(chē)輛側(cè)圍與整體車(chē)架的連接，確保車(chē)體結(jié)構(gòu)的剛性。

2.設(shè)計(jì)并計(jì)算前后圍的骨架，使之能與玻璃鋼進(jìn)行貼合，還要注意與前后窗的安裝接口保持良好的貼合度，確保窗戶(hù)準(zhǔn)確安裝，不會(huì)發(fā)生擠壓。

3.設(shè)計(jì)時(shí)，要注意加強(qiáng)前圍的承載性，注意前圍的形狀設(shè)計(jì)，一定要抗擠壓，抗撞擊，將側(cè)圍與底架設(shè)計(jì)為一個(gè)整體，增強(qiáng)車(chē)輛的抗撞擊能力。尤其是在與較低的轎車(chē)發(fā)生撞擊是時(shí)，可以有效地預(yù)防在撞擊發(fā)生后，一些物體進(jìn)入車(chē)內(nèi)對(duì)乘車(chē)人員造成二次傷害。以此來(lái)提升車(chē)輛的安全性。

（三）車(chē)頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

車(chē)頂結(jié)構(gòu)有著連接側(cè)圍和前后圍的作用，是整個(gè)車(chē)輛形成一個(gè)封閉的整體。車(chē)頂結(jié)構(gòu)還起到了承受負(fù)載，承受行駛中產(chǎn)生的部分壓力。所以，要從這三點(diǎn)出發(fā)，來(lái)對(duì)車(chē)頂進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.將車(chē)頂?shù)幕U件對(duì)應(yīng)側(cè)窗進(jìn)行布置，更好地對(duì)行駛中承擔(dān)的壓力進(jìn)行傳遞，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

2.對(duì)于車(chē)頂弧桿件，要選取適當(dāng)?shù)某叽缫?guī)格，來(lái)提升抗扭曲、抗彎的能力。在保證車(chē)頂?shù)幕U件能夠使車(chē)頂具備一定的強(qiáng)度和剛度時(shí)，可以適當(dāng)?shù)販p少一些不必要的弧桿件，來(lái)減少車(chē)頂?shù)闹亓?，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并減少焊接工作的不必要的工作量。

3.在進(jìn)行車(chē)頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)車(chē)頂弧桿件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和搭配，來(lái)保證弧桿件貫穿車(chē)頂，這樣能夠有效地提升車(chē)頂?shù)目古で?，提升整個(gè)車(chē)架的剛度。

4.由于車(chē)頂?shù)目v梁作用較小，對(duì)維持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)較低，在選取材料時(shí)，可以選取規(guī)格較小的縱梁，提升車(chē)頂空間的利用率，減少車(chē)頂?shù)闹亓?。并綜合考慮其他設(shè)備的安裝空間，來(lái)對(duì)縱梁的放置位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)支撐的強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，適當(dāng)?shù)販p少一些不必要的縱梁，來(lái)減輕車(chē)體的重量。

通過(guò)對(duì)整個(gè)全承載式客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)后，還要進(jìn)行相關(guān)的理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)理論計(jì)算，來(lái)計(jì)算整個(gè)車(chē)身結(jié)構(gòu)的著力點(diǎn)、受力的分布規(guī)律，來(lái)為接下來(lái)的調(diào)整提供數(shù)據(jù)支持。僅僅是設(shè)計(jì)是不夠的，試驗(yàn)是必須的。實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)出設(shè)計(jì)上的不足，并及時(shí)地對(duì)存在問(wèn)題的地方進(jìn)行處理，進(jìn)一步地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，大幅度地提升車(chē)輛的性能。

三、總結(jié)

作為我國(guó)未來(lái)客車(chē)發(fā)展的主流，全承載式客車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)十分重要。應(yīng)從設(shè)計(jì)上提升全承載式客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，并在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)考慮到加工制造方面的難點(diǎn)，更好地優(yōu)化全承載式客車(chē)的性能，提升客車(chē)的安全性，進(jìn)而提升我國(guó)交通的安全性。

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