專利名稱：脊柱式中央龍骨全承載車身的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種客車車身，特別是涉及一種脊柱式中央龍骨全承載車身。
背景技術(shù)：
客車車身結(jié)構(gòu)按照其承載方式可分為非承載車身、半承載車身和全承載車身。全 承載車身以其重量輕、剛度高和安全性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，代表著客車車身結(jié)構(gòu)發(fā)展的主流 方向。全承載客車車身結(jié)構(gòu)由Setra公司首次提出并完成設(shè)計(jì)，目前客車全承載技術(shù)處于 領(lǐng)先地位的主要是Benz-Setra和MAN-Neoplan。Benz-Setra和MAN-Neoplan的全承載車身結(jié)構(gòu)風(fēng)格雖存在明顯的不同，但其結(jié)構(gòu) 形式從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度則同屬一類，車身的中央龍骨都是由小截面鋼管拼焊成的矩形斷面 的空間框架結(jié)構(gòu)，如圖1A、圖IB所示的平地板車身和如圖2A、圖2B所示的凹地板車身的龍 骨結(jié)構(gòu)斷面。
國內(nèi)安凱公司申報(bào)的全承載車身專利，結(jié)構(gòu)形式也與此大同小異。雖然結(jié)構(gòu)的強(qiáng) 度、剛度及側(cè)翻安全性相比半承載車身有較顯著的改善，車身結(jié)構(gòu)的重量也有一定程度的 減輕，但由于車身中段龍骨所采用空間矩形框架(四方體框架)，該結(jié)構(gòu)受行李艙容積的限 制，其左右兩側(cè)的縱向垂直平面無法設(shè)計(jì)斜撐桿件，從結(jié)構(gòu)學(xué)的角度，其受力仍然存在不合 理因素，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及承載能力仍沒得到最大限度的發(fā)揮?，F(xiàn)有承載式客車車身結(jié)構(gòu)(如圖3所示)的中段龍骨通常有4或6根縱向鋼管 (桿件)構(gòu)成的空間矩形框架1’，除中門和衛(wèi)生間等特殊局部外，整體上為左右對稱布置， 但受行李艙容積的限制左右兩側(cè)的上部縱向鋼管與底部縱向鋼管之間只能設(shè)計(jì)一定數(shù)量 的垂直桿件2’將其連成整體，不能在龍骨與車身坐標(biāo)系X0Z坐標(biāo)面平行的兩個側(cè)面上的矩 形骨架對角線方向設(shè)計(jì)斜撐桿件設(shè)計(jì)斜撐桿件，龍骨的側(cè)視圖是一些矩形框架結(jié)構(gòu)。這樣 龍骨在受到垂直向下的載荷作用時，主要靠矩形鋼管的彎曲變形來抵抗外部載荷，由于小 截面桿件承受彎曲載荷的能力很差，因而大大降低龍骨結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度等承載性能指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種車身的強(qiáng)度、剛度高，安全性好、重量輕的脊柱式中央 龍骨全承載車身。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明是一種脊柱式中央龍骨全承載車身，它由縱梁、橫梁、斜撐、立柱構(gòu)成的前 圍骨架、后圍骨架、左右側(cè)圍骨架、車頂骨架及中央龍骨，上述骨架依次相互連接構(gòu)成了封 閉環(huán)結(jié)構(gòu)；所述的中央龍骨包括司機(jī)區(qū)地板骨架、前懸架區(qū)骨架、中段骨架、后懸架區(qū)骨架 及發(fā)動機(jī)區(qū)骨架；所述的中段骨架包括乘客地板骨架、行李倉地板骨架及上下地板連接骨 架，所述的乘客地板架與行李倉地板架之間通過上下地板連接骨架連接；所述上下地板連 接骨架為一平面框架，該平面框架由上橫梁、下橫梁、若干縱梁和多個斜撐構(gòu)成，所述的若 干縱梁和多個斜撐設(shè)置在上橫梁和下橫梁之間。
所述的平面框架為平面矩形框架，其內(nèi)可設(shè)置有多根縱梁而將矩形框架分隔成多 個小矩形框，在各小矩形框內(nèi)沿相對邊設(shè)有若干斜撐。在中段骨架與前懸架區(qū)骨架之間設(shè)置上、下兩組V型連接桿件，兩組V型連接桿件 分別位于乘客地板架及行李倉地板架內(nèi)；所述的V型連接桿件由兩斜撐構(gòu)成，上、下兩組斜 撐的封閉端分別位于中段骨架的平面框架的上橫梁和下橫梁上，其兩開口端分別位于前懸 架區(qū)骨架與乘客地板架結(jié)合處和前懸架區(qū)骨架與行李倉地板架的結(jié)合處。所述的位于平面框架的上橫梁上的V型連接桿件的封閉端與位于平面框架的下 橫梁上的V型連接桿件的封閉端之間設(shè)有縱梁。在中段骨架與后懸架區(qū)骨架之間設(shè)置上、下兩組V型連接桿件，兩組V型連接桿件 分別位于乘客地板架及行李倉地板架內(nèi)；所述的V型連接桿件由兩斜撐構(gòu)成，上、下兩組斜 撐的封閉端分別位于中段骨架的平面框架的上橫梁和下橫梁上，其兩開口端分別位于后懸 架區(qū)骨架與乘客地板架結(jié)合處和后懸架區(qū)骨架與行李倉地板架的結(jié)合處。所述的位于平面框架的上橫梁上的V型連接桿件的封閉端與位于 平面框架的下 橫梁上的V型連接桿件的封閉端之間設(shè)有縱梁。在乘客地板架與平面框架的下橫梁之間設(shè)有三角斜撐。采用上述方案后，由于本發(fā)明將原本龍骨中段兩側(cè)對稱布置的空間矩形框架向中 間移動，合并成一個位于車身左右對稱面上的平面矩形框架結(jié)構(gòu)，位于車身左右對稱面上 的平面矩形框架，有無斜撐對于左右開門的中段行李艙容積都沒有影響。因而，該平面矩形 框架可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)各種形式的斜撐桿件，在垂直方向上具有很強(qiáng)的承載能力。本發(fā)明 采用脊柱的帶斜撐平面矩形框架代替現(xiàn)有全承載車身中段的空間矩形框架式龍骨結(jié)構(gòu)，經(jīng) 過優(yōu)化的斷面橫向連接結(jié)構(gòu)與側(cè)圍桿件相連，構(gòu)成一空間整體承載結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了龍骨 的剛度和承載能力。由于脊柱式龍骨的應(yīng)用，使龍骨結(jié)構(gòu)的承載特性與側(cè)圍結(jié)構(gòu)的承載特 性達(dá)到了更好的匹配，同時有效地降低了結(jié)構(gòu)各桿件的非軸向載荷，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力更加 合理、載荷分配更加均勻。因而，本發(fā)明車身的強(qiáng)度、剛度和安全性都得到了大大增強(qiáng)，提高 了材料的利用率，在同等條件下，車身結(jié)構(gòu)的重量可以降低10%以上。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1A、圖IB是習(xí)用平地板車身的正視圖和側(cè)視圖；圖2A、圖2B是習(xí)用凹地板車身的正視圖和側(cè)視圖；圖3是習(xí)用的承載式客車車身結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的立體分解圖；圖5是本發(fā)明的主視圖；圖6是本發(fā)明中央龍骨的軸測圖；圖7是本發(fā)明中央龍骨的正視圖；圖8是本發(fā)明中央龍骨的正俯視圖；圖9是圖7沿A-A線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式如圖4所示，本發(fā)明是一種脊柱式中央龍骨全承載車身，它由縱梁、橫梁、斜撐、立 柱構(gòu)成的前圍骨架10、后圍骨架20、左右側(cè)圍骨架30、車頂骨架40及中央龍骨50組成。前 圍骨架10、后圍骨架20、左右側(cè)圍骨架30、車頂骨架40及中央龍骨50依次相互連接構(gòu)成了 封閉環(huán)結(jié)構(gòu)。如圖5所示，所述的中央龍骨50包括司機(jī)區(qū)地板骨架1、前懸架區(qū)骨架2、中段骨 架3、后懸架區(qū)骨架4及發(fā)動機(jī)區(qū)骨架5。如圖6所示，所述的中段骨架3包括乘客地板架31、行李倉地板架32及上下地板 連接骨架33，所述的乘客地板架31與行李倉地板架32之間通過上下地板連接骨架33連接。如圖6、圖7所示，所述的上下地板連接骨架33為一平面矩形框架，該平面矩形框 架由上橫梁331、下橫梁332、若干縱梁333和多個斜撐334構(gòu)成。所述的若干縱梁333設(shè) 置在上橫梁331和下橫梁332之間，多根縱梁333而將矩形框架分隔成多個小矩形框，在各 小矩形框內(nèi)沿相對邊設(shè)有若干斜撐334。如圖6、圖8參考圖5所示，在中段骨架3與前懸架區(qū)骨架2之間設(shè)置上、下兩組 V型連接桿件61、62，兩組V型連接桿件61、62分別位于乘客地板架31及行李倉地板架32 內(nèi)；所述的V型連接桿件61、62由兩斜撐構(gòu)成，上、下兩組斜撐的封閉端分別位于中段骨架 3的平面矩形框架的上橫梁331和下橫梁332上，其兩開口端分別位于前懸架區(qū)骨架2與乘 客地板架31結(jié)合處和前懸架區(qū)骨架2與行李倉地板架32的結(jié)合處。為了使本發(fā)明強(qiáng)度更高，在位于平面矩形框架的上橫梁331上的V型連接桿件61 的封閉端與位于平面矩形框架的下橫梁332上的V型連接桿件62的封閉端之間設(shè)有縱梁
3331(如圖7所示)。在中段骨架3與后懸架區(qū)骨架4之間設(shè)置上、下兩組V型連接桿件63、64，兩組V 型連接桿件63、64分別位于乘客地板架31及行李倉地板架32內(nèi)；所述的V型連接桿件63、 64由兩斜撐構(gòu)成，上、下兩組斜撐的封閉端分別位于中段骨架3的平面矩形框架的上橫梁 331和下兩橫梁332上，其兩開口端分別位于后懸架區(qū)骨架4與乘客地板架31結(jié)合處和后 懸架區(qū)骨架4與行李倉地板架32的結(jié)合處。為了使本發(fā)明強(qiáng)度更高，在位于平面矩形框架的上橫梁331上的V型連接桿件63 的封閉端與位于平面矩形框架的下橫梁332上的V型連接桿件64的封閉端之間設(shè)有縱梁
3332(如圖7所示)。如圖9所示，此外，在乘客地板架31與平面矩形框架的下橫梁332之間設(shè)有三角 斜撐7。龍骨在側(cè)圍剛性封閉環(huán)斷面出，通過經(jīng)過優(yōu)化匹配的上下地板連接骨架33與側(cè) 圍相連，形成整體籠形整體承載結(jié)構(gòu)和剛性封閉環(huán)形抗側(cè)翻安全結(jié)構(gòu)，在改善強(qiáng)度和剛度 的同時，有效地提高了車身的抗側(cè)翻安全性。此外，如圖4所示，本發(fā)明的車身前圍骨架10和后圍骨架20可根據(jù)懸架和發(fā)動機(jī) 的選型靈活設(shè)計(jì)。應(yīng)用實(shí)例根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)并試制了一款8. 9米的脊軸式龍骨全承載公路客車，該車車身結(jié) 構(gòu)性能的CAE分析結(jié)果如下
1)車身彎曲剛度為K = 9. 87 X IO6同類車型參考值為(5. 99-10. 41) X 106N/m2)車身扭轉(zhuǎn)剛度為K = 3. 62 X IO4N · M/deg同類車型參考值為(3. 37-4. 12) X IO4N · M/deg3)車身一階彎曲振動模態(tài)頻率為19. 233HZ同類車型參考值為15· 193-16. 514HZ4)車身一階扭曲振動模態(tài)頻率為9. 998HZ同類車型參考值為-J. 813-9. 122HZ5)車身滿載彎曲工況最大應(yīng)力為84MPa6)車身左輪懸空工況最大應(yīng)力為173MPa7)車身右輪懸空工況最大應(yīng)力為150MPa8)車身緊急制動工況最大應(yīng)力為22IMPa9)車身結(jié)構(gòu)的重量為1507kg以上分析結(jié)果表明該車各項(xiàng)性能指標(biāo)都不低于或優(yōu)于同類車型，但車身結(jié)構(gòu)的重 量比同類車型減少了 200余公斤，結(jié)構(gòu)的最高應(yīng)力有明顯下降，平均應(yīng)力有所提高，整體應(yīng) 力分布趨于均勻，說明結(jié)構(gòu)受力更加合理，構(gòu)件的承載能力得到了更有效的發(fā)揮。該車已經(jīng)順利通過3萬公里的試驗(yàn)場強(qiáng)化道路試驗(yàn)，廈門金龍旅行車有限公司正 在進(jìn)行推廣應(yīng)用，擬在10米以下的車型全面推廣該新型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的重點(diǎn)就在于采用脊柱的帶斜撐平面桁架代替現(xiàn)有全承載車身的空間矩 形框架式龍骨結(jié)構(gòu)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，平面桁架內(nèi)的斜撐布置可有多種，故不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修 飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種脊柱式中央龍骨全承載車身，它由縱梁、橫梁、斜撐、立柱構(gòu)成的前圍骨架、后圍骨架、左右側(cè)圍骨架、車頂骨架及中央龍骨，上述骨架依次相互連接構(gòu)成了封閉環(huán)結(jié)構(gòu)；所述的中央龍骨包括司機(jī)區(qū)地板骨架、前懸架區(qū)骨架、中段骨架、后懸架區(qū)骨架及發(fā)動機(jī)區(qū)骨架；所述的中段骨架包括乘客地板骨架、行李倉地板骨架及上下地板連接骨架，所述的乘客地板架與行李倉地板架之間通過上下地板連接骨架連接；其特征在于所述上下地板連接骨架為一平面框架，該平面框架由上橫梁、下橫梁、若干縱梁和多個斜撐構(gòu)成，所述的若干縱梁和多個斜撐設(shè)置在上橫梁和下橫梁之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱式中央龍骨全承載車身，其特征在于所述的平面框架 為平面矩形框架，其內(nèi)可設(shè)置有多根縱梁而將矩形框架分隔成多個小矩形框，在各小矩形 框內(nèi)沿相對邊設(shè)有若干斜撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱式中央龍骨全承載車身，其特征在于在中段骨架與前 懸架區(qū)骨架之間設(shè)置上、下兩組V型連接桿件，兩組V型連接桿件分別位于乘客地板架及行 李倉地板架內(nèi)；所述的V型連接桿件由兩斜撐構(gòu)成，上、下兩組斜撐的封閉端分別位于中段 骨架的平面框架的上橫梁和下橫梁上，其兩開口端分別位于前懸架區(qū)骨架與乘客地板架結(jié) 合處和前懸架區(qū)骨架與行李倉地板架的結(jié)合處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脊柱式中央龍骨全承載車身，其特征在于所述的位于平面 框架的上橫梁上的V型連接桿件的封閉端與位于平面框架的下橫梁上的V型連接桿件的封 閉端之間設(shè)有縱梁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱式中央龍骨全承載車身，其特征在于在中段骨架與后 懸架區(qū)骨架之間設(shè)置上、下兩組V型連接桿件，兩組V型連接桿件分別位于乘客地板架及行 李倉地板架內(nèi)；所述的V型連接桿件由兩斜撐構(gòu)成，上、下兩組斜撐的封閉端分別位于中段 骨架的平面框架的上橫梁和下橫梁上，其兩開口端分別位于后懸架區(qū)骨架與乘客地板架結(jié) 合處和后懸架區(qū)骨架與行李倉地板架的結(jié)合處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脊柱式中央龍骨全承載車身，其特征在于所述的位于平面 框架的上橫梁上的V型連接桿件的封閉端與位于平面框架的下橫梁上的V型連接桿件的封 閉端之間設(shè)有縱梁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱式中央龍骨全承載車身，其特征在于在乘客地板架與 平面框架的下橫梁之間設(shè)有三角斜撐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脊柱式中央龍骨全承載車身，其的中央龍骨包括司機(jī)區(qū)地板骨架、前懸架區(qū)骨架、中段骨架、后懸架區(qū)骨架及發(fā)動機(jī)區(qū)骨架；所述的中段骨架包括乘客地板骨架、行李倉地板骨架及上下地板連接骨架；所述上下地板連接骨架為一平面框架，該平面框架由上橫梁、下橫梁、若干縱梁和多個斜撐構(gòu)成，所述的若干縱梁和多個斜撐設(shè)置在上橫梁和下橫梁之間。由于本發(fā)明將龍骨兩側(cè)對稱布置的骨架向中間移動，合并成一個位于車身左右對稱面上的平面桁架結(jié)構(gòu)，位于車身左右對稱面上的桁架，有無斜撐對于左右開門的中段行李艙容積都沒有影響。因而，本發(fā)明的車身的強(qiáng)度、剛度和安全性都得到了大大增強(qiáng)，提高了材料的利用率。
文檔編號B62D23/00GK101830250SQ20101019492
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者叢盛芝, 姚成, 張綱, 彭庚庚, 李赫男, 紀(jì)碧端, 董麗娜, 蔣振宇, 那景新, 韓甜峰 申請人:廈門金龍旅行車有限公司;吉林大學(xué)