大客车底盘车架结构及分析

大客车底盘车架结构及分析
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。

一：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。

二：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：
a):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。

b):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。

c):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。

d):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。

e);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。

f):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。

h):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。

i):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。

j):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。

k):横梁和外支架应尽量增力口合理的减重孔。

l):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。