本實用新型涉及客車車體結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體涉及一種偏置窄龍骨承載式公路客車車身結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在城市化水平不斷提高的背景下，中短途公路交通快速發(fā)展，其中公路客車發(fā)揮著不可替代的作用而被廣泛使用，但由此引起的環(huán)境污染、燃油供應緊張以及油價飛漲等問題引起全社會的廣泛關(guān)注，因此對公路客車的輕量化也就顯得尤為重要。

當前，國內(nèi)外客車企業(yè)的承載式客車車身中的龍骨結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)都設(shè)置為多層左右對稱形式。研究表明，承載式車身結(jié)構(gòu)的載荷主要由左右側(cè)圍等外圍結(jié)構(gòu)來承擔，而中央龍骨實際上只能承擔一小部分載荷。在外圍結(jié)構(gòu)中，右側(cè)圍因設(shè)置有乘客門前、后門而使其剛度不足，因此導致車身結(jié)構(gòu)受力不合理，車身整體性能不對稱?，F(xiàn)實中，為了解決車身結(jié)構(gòu)右側(cè)剛度不足的問題，常規(guī)的解決方案是增加龍骨層數(shù)、斜撐數(shù)量和尺寸以及設(shè)置一些加強剛度用的桿件來提升右側(cè)圍的剛度，這無形中增大了車身質(zhì)量，增加了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型設(shè)計開發(fā)了一種偏置窄龍骨承載式公路客車車身結(jié)構(gòu)，本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中車體結(jié)構(gòu)受力不合理、結(jié)構(gòu)繁瑣、車身質(zhì)量大以及成本高等問題。

本實用新型提供的技術(shù)方案為：

一種偏置窄龍骨承載式公路客車車身結(jié)構(gòu)，包括：

底架中段，其位于車身底架的中部；以及

龍骨，其沿所述底架中段的中軸線偏右側(cè)貫穿所述底架中段；

龍骨左側(cè)桁架與右側(cè)桁架通過連接橫梁固定連接；

其中，所述左側(cè)桁架與所述右側(cè)桁架的間距為200mm～250mm，在所述左側(cè)桁架的縱向平面安裝活動式斜撐，在所述右側(cè)桁架的縱向平面安裝固定式斜撐，所述龍骨沿底架中段中軸線偏右側(cè)的偏移范圍為100mm～300mm。

優(yōu)選的是，所述底架中段下方為行李艙，其通過所述龍骨分為左右兩側(cè)；以及

所述車身底架上方為乘員艙。

優(yōu)選的是，所述左側(cè)桁架以及所述右側(cè)桁架還分別包括：乘員艙地板縱梁、行李艙地板縱梁以及立柱；

所述乘員艙地板縱梁與所述行李艙地板縱梁通過所述立柱連接，所述活動式斜撐或者固定式斜撐分別設(shè)置在相鄰的立柱之間。

優(yōu)選的是，所述行李艙還包括行李艙地板橫梁，所述乘員艙還包括乘員艙地板橫梁以及乘員艙地板連接橫梁；

其中，在所述左側(cè)桁架以及所述右側(cè)桁架兩側(cè)，并且在所述行李艙地板橫梁以及所述乘員艙地板橫梁之間分別布置V型斜撐。

優(yōu)選的是，所述底架中段與所述底架前段的乘員艙地板以及所述底架后段的乘員艙地板之間通過V型斜撐連接，并且所述V型斜撐的頂端焊接于所述乘員艙地板橫梁，所述V型斜撐的一側(cè)焊接于所述左側(cè)桁架上，另一側(cè)焊接于左側(cè)圍。

優(yōu)選的是，所述行李艙地板與所述底架前段以及所述底架后段之間通過V型斜撐連接，并且所述V型斜撐的頂端焊接于所述行李艙地板橫梁，所述V型斜撐的一側(cè)焊接于所述左側(cè)桁架上，另一側(cè)焊接于左側(cè)圍。

優(yōu)選的是，所述活動式斜撐兩端焊接有連接件，其通過螺栓與焊接在骨架上的連接片固定連接。

優(yōu)選的是，所述的燃油箱安裝于所述行李艙地板層的龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)與龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)之間。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果：

1、本實用新型將龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)與右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)距離變窄，即為龍骨的整體左右偏移提供了空間，再將龍骨整體向右偏移一定的距離，據(jù)此可以適當減小左側(cè)剛度和增大右側(cè)剛度，本實用新型簡單易行，具有良好的可操作性和可實施性；

2、本實用新型在龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)的縱向平面增設(shè)活動式斜撐，這既可以增大龍骨的剛度也便于燃油箱的裝卸，同時，在龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)的縱向平面增設(shè)固定式斜撐，這也增大了龍骨的剛度；

3、將燃油箱置于行李艙地板的兩側(cè)龍骨之間，原先的燃油箱室合并到行李艙，這加大了左右兩側(cè)行李艙方便乘員取放行李的空間，使得乘客取放行李更為方便，同時也提高了燃油箱的使用安全性。

附圖說明

圖1為車身底架中段縮小龍骨兩側(cè)桁架結(jié)構(gòu)距離示意圖。

圖2為圖1橫向斷面A-A視圖。

圖3為車身底架中段龍骨整體向右偏移示意圖。

圖4為車身底架中段龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為車身底架中段龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型車身底架俯視圖。

圖7為本實用新型車身底架正視圖。

圖8為圖6橫向斷面B-B視圖。

圖9為圖7橫向斷面C-C視圖。

圖10為本實用新型車身底架中段乘員艙地板俯視圖。

圖11為本實用新型車身底架中段行李艙地板俯視圖。

圖12為圖7活動斜撐連接處局部示意圖。

圖13為時龍骨偏置距離與車身彎曲剛度規(guī)律曲線示意圖。

圖14為時龍骨偏置距離與車身彎曲剛度規(guī)律曲線示意圖。

圖15為本實用新型具體實施例中的車身整體示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1～12所示，本實用新型提供了一種偏置窄龍骨承載式公路客車車身結(jié)構(gòu)，車身結(jié)構(gòu)由前、后圍、頂蓋、左、右側(cè)圍及底架等分總成組成；其中，車身底架分為底架前段1、底架中段2以及底架后段3，如圖3點劃線所示，龍骨36沿底架中段2的中軸線偏右側(cè)橫穿底架中段2，點劃線為龍骨36整體偏移后的位置，龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4與龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5通過乘員艙地板連接橫梁43以及行李艙地板連接橫梁連接在一起；其中，如圖1點劃線所示，龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4與龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5的間距由傳統(tǒng)的650mm～800mm縮小到200mm～250mm之間，以滿足燃油箱的寬度尺寸，底架中段2中的實線部分為現(xiàn)有技術(shù)的龍骨位置，即龍骨兩側(cè)桁架變動前的位置，點劃線為龍骨兩側(cè)桁架距離縮小后的位置，與此同時，在底架中段2的龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4的縱向平面增設(shè)活動式斜撐14～16，在龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5的縱向平面增設(shè)固定式斜撐6～8。

在另一種實施例中，龍骨36沿底架中段2中軸線偏右側(cè)的偏移范圍為100mm～300mm，且最大偏移量以不影響踏步35的布置為約束條件。

在另一種實施例中，底架中段2下方為行李艙，車身底架上方為乘員艙，將燃油箱34由傳統(tǒng)的龍骨外側(cè)置于底架中段2的龍骨兩側(cè)桁架結(jié)構(gòu)之間，便可在車身中段底部形成左右兩個行李艙37、38，這便增大了行李艙方便乘員取放行李的空間，更有利于乘客取放行李。

在另一種實施例中，龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4以及龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5還分別包括：乘員艙地板縱梁24、25，行李艙地板縱梁29、30，龍骨左側(cè)桁架立柱17～21以及龍骨右側(cè)桁架立柱9～13；乘員艙地板縱梁24與行李艙地板縱梁29通過龍骨左側(cè)桁架立柱17～21連接，活動式斜撐14～16設(shè)置在相鄰的龍骨左側(cè)桁架立柱17～21之間，乘員艙地板縱梁25與行李艙地板縱梁30通過龍骨右側(cè)桁架立柱9～13連接，固定式斜撐6～8設(shè)置在相鄰的龍骨右側(cè)桁架立柱9～13。

在另一種實施例中，行李艙還包括行李艙地板橫梁41、42，乘員艙還包括乘員艙地板橫梁39、40以及乘員艙地板連接橫梁43，龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4以及龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5在乘員艙地板一層由乘員艙地板橫梁43連接，在行李艙地板一層由行李艙地板橫梁、行李艙中部斜撐連接；其中，在龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4以及龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5兩側(cè)，并且在行李艙地板橫梁41、42之間分別布置V型斜撐31以及在乘員艙地板橫梁39、40之間布置V型斜撐26，均呈波浪形布置。

在另一種實施例中，底架中段2與底架前段1的乘員艙地板之間通過V型斜撐27焊接連接，底架中段2與底架后段3的乘員艙地板之間通過V型斜撐28焊接連接，并且V型斜撐27的頂端焊接于乘員艙地板橫梁39，V型斜撐28的頂端焊接于乘員艙地板橫梁40，V型斜撐27、28的一側(cè)焊接于龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4上，另一側(cè)焊接于左側(cè)圍。

在另一種實施例中，行李艙地板與底架前段1之間通過V型斜撐32焊接連接，行李艙地板與底架后段3之間通過V型斜撐33焊接連接，并且V型斜撐32頂端焊接于行李艙地板橫梁41，V型斜撐33的頂端焊接于行李艙地板橫梁42，V型斜撐32、33的一側(cè)焊接于龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4上，另一側(cè)焊接于左側(cè)圍。

在另一種實施例中，活動式斜撐兩端焊接有連接件44，其通過螺栓46與焊接在骨架上的連接片45固定連接在一起。

為了使本實用新型的結(jié)構(gòu)方案更加清楚，本實用新型以12米公路客車車身底架結(jié)構(gòu)做出的改進進行具體說明：

本實用新型所提出的一種偏置窄龍骨承載式公路客車車身結(jié)構(gòu)，底架結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示，客車車身結(jié)構(gòu)底架中段2的龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4與右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5的間距由650mm縮小到250mm，并且將龍骨整體向右偏移200mm，偏移后的龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)與底架前段1以及底架后段3的龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)位于同一縱向平面內(nèi)，進而達到不影響踏步35的布置，如圖6所示，這使得左右側(cè)剛度匹配更為合理，車身結(jié)構(gòu)受力趨于對稱。

如圖7所示，在底架中段2的龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4的縱向平面增設(shè)活動式斜撐14～16，如圖12所示，活動斜撐的兩端焊接有連接件44，該連接件通過螺栓46與焊接在骨架上的連接片45固定在一起。

如圖8所示，在龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5的縱向平面增設(shè)固定式斜撐6～8，固定式斜撐6～8的角度可根據(jù)具體受力情況來調(diào)節(jié)。

其中，如圖7、10、11所示，龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4由乘員艙地板縱梁24、行李艙地板縱梁29、立柱17～21以及活動式斜撐14～16組成，乘員艙地板縱梁24與行李艙地板縱梁29由立柱17～21連接，立柱的高度為1355mm，乘員艙地板縱梁24與行李艙地板縱梁29長4280mm；如圖8、10、11所示，龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5由乘員艙地板縱梁25、行李艙地板縱梁30、立柱9～13以及固定式斜撐6～8組成，乘員艙地板縱梁25與行李艙地板縱梁30由立柱9～13連接，立柱的高度為1355mm，乘員艙地板縱梁25與行李艙地板縱梁30長4280mm。

如圖10所示，在底架中段乘員艙地板的龍骨桁架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)布置V形斜撐26，且成波浪形布置；其中，底架中段2與底架前段1連接處的V形斜撐27的頂端焊接于乘員艙地板橫梁39且位于底架前段縱梁22的對立位置(龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)偏置前與底架前段縱梁22位于同一縱向平面內(nèi))，同時，V形斜撐的一側(cè)端焊接于龍骨左側(cè)桁架4上(即乘員艙地板縱梁24)，另一側(cè)端焊接于左側(cè)圍以便于縱向力的傳遞，底架中段2與底架后段3連接處的V形斜撐28的頂端焊接于乘員艙地板橫梁40，同時，V形斜撐的一側(cè)端焊接于龍骨左側(cè)桁架4上(即乘員艙地板縱梁24)，另一側(cè)端焊接于左側(cè)圍以便于縱向力的傳遞。

如圖11所示，行李艙地板在龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)(4)與右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)(5)兩側(cè)也布置有V形斜撐31，成波浪形布置；行李艙地板與底架前段1連接處的V型斜撐32的頂端焊接于行李艙地板橫梁41，同時V型斜撐32的一側(cè)端焊接于龍骨左側(cè)桁架4上(即行李艙地板縱梁29)，另一側(cè)端焊接于左側(cè)圍以便于縱向力的傳遞，行李艙地板與底架后段3連接處的V型斜撐33的頂端焊接于行李艙地板橫梁42，同時V型斜撐33的一側(cè)端焊接于龍骨左側(cè)桁架4上(即行李艙地板縱梁29)，另一側(cè)端焊接于左側(cè)圍以便于縱向力的傳遞。

如圖9所示，將燃油箱置于底架中段2的龍骨兩側(cè)桁架結(jié)構(gòu)之間，在車身中段底部可形成左右兩個行李艙37、38，這便增大了行李艙方便乘員取放行李的空間，更有利于乘客取放行李。

后乘客門共設(shè)置四級踏步，每級踏步深度為20mm，高度為340mm，寬度為800mm。

如圖1～5所示，本實用新型的一種偏置窄龍骨承載式公路客車車身結(jié)構(gòu)的左右側(cè)剛度匹配過程，其原理如下：

計算原始車身彎曲剛度，記為K；在原始車身結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，等比例縮小底架中段龍骨的左側(cè)桁架以及右側(cè)桁架與中軸線間的相對距離；其次，根據(jù)中國公路交通法規(guī)，可將龍骨整體沿底架中段的中軸線向開設(shè)乘客門一側(cè)(即右側(cè))偏置至極限位置，并計算此時的車身彎曲剛度，記為K₁；再次，在龍骨整體向右偏置前的初始位置與龍骨整體向右偏置后的極限位置之間取m個等距點，分別計算龍骨向右偏置到以上等距點時的車身彎曲剛度；最后，分別以偏置距離為自變量，車身彎曲剛度為因變量做規(guī)律曲線圖，如圖13所示，從圖中找出最大彎曲剛度值對應的偏置距離即為最優(yōu)解，以此實現(xiàn)左右側(cè)剛度的最佳匹配。

在實際工程運用中，偏置距離的最優(yōu)解可能位于龍骨偏置極限位置的右側(cè)，其判斷依據(jù)為：將龍骨整體從極限位置向左側(cè)移動一小距離后計算出的車身彎曲剛度K₂與龍骨位于右側(cè)極限位置時的車身彎曲剛度K₁對比，若K₁>K₂，則偏置距離的最優(yōu)解位于龍骨偏置極限位置的右側(cè)，但由于踏步布置的限制，龍骨偏向右側(cè)安置的極限位置可視為最優(yōu)解，此時規(guī)律曲線示意圖如圖14所示；若K₁<K₂，即偏置距離的最優(yōu)解介于龍骨整體向右偏置前的初始位置與龍骨整體向右偏置后的極限位置之間，此時的曲線示意圖如圖13所示，從圖中找到最大彎曲剛度對應的偏置距離作為最優(yōu)解；若K₁＝K₂，則偏置距離的最優(yōu)解介于龍骨向右偏置極限位置與龍骨再向左移動一小距離后對應的偏置位置之間，從圖中找到最大彎曲剛度對應的偏置距離為最優(yōu)解。

具體包括如下步驟：

步驟一、計算車身彎曲剛度，記為K；

步驟二、在車身結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，等比例縮小底架中段龍骨左側(cè)桁架以及右側(cè)桁架與中軸線間的相對距離，將距離縮小后的龍骨左右兩側(cè)桁架距離記為L，即如圖1中所示的龍骨左右兩側(cè)桁架距離L；

步驟三、將龍骨整體沿底架中段的中軸線偏右側(cè)安裝，偏置距離記為Y，車身彎曲剛度記為K_Y；

步驟四、將龍骨整體沿底架中段的中軸線向右側(cè)偏置至極限位置，并且以向右偏置的極限位置以不影響踏步的布置為條件，此時偏置距離記為Y_max，并計算此時的車身彎曲剛度，記為K_Ymax；

步驟五、在步驟四的基礎(chǔ)上，將龍骨整體沿底架中段的中軸線向左側(cè)移動0.05L，此時龍骨偏置距離記為即并計算車身彎曲剛度，記為

步驟六、比較與K_Ymax的大小，包括：

當時，則龍骨偏置距離的最優(yōu)解介于龍骨整體偏置前的初始位置與偏置后的極限位置之間，在龍骨整體向右偏置前的初始位置與龍骨整體向右偏置后的極限位置之間取m個等距點，龍骨偏置距離記為Y₁，Y₂，…，Y_m，并計算相應的車身彎曲剛度K_Y1，K_Y2，…，K_Ym；分別以龍骨偏置距離Y為自變量，以車身彎曲剛度K_Y為因變量做規(guī)律曲線圖，如圖13所示，從圖中找出最大車身彎曲剛度對應的偏置距離即為最優(yōu)解；在本實施例中m為3～5；

當時，則偏置距離的最優(yōu)解位于龍骨偏置極限位置的右側(cè)，但由于踏步布置的限制，龍骨位于右側(cè)極限位置對應的偏置距離Y_max即為最優(yōu)解。

在另一種實施例中，龍骨左側(cè)桁架結(jié)構(gòu)4與龍骨右側(cè)桁架結(jié)構(gòu)5間距為200mm～250mm，以滿足燃油箱34的寬度尺寸，龍骨沿底架中段2中軸線偏右側(cè)的偏移范圍為100mm～300mm，且龍骨的最大偏移量以不影響踏步的布置為約束條件。

實施例

本實用新型提供的一種偏置窄龍骨承載式公路客車車身結(jié)構(gòu)的左右側(cè)剛度匹配過程，包括如下步驟：

步驟一、測量原始車身結(jié)構(gòu)龍骨左側(cè)桁架與右側(cè)桁架的距離為650mm，計算車身彎曲剛度K＝1.05×10⁷N/m；

步驟二、在車身結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，等比例縮小底架中段龍骨的左側(cè)桁架以及右側(cè)桁架與中軸線間的相對距離，距離縮小后的龍骨左右兩側(cè)桁架距離L＝250mm；

步驟三、將龍骨整體沿底架中段的中軸線向右側(cè)偏置至極限位置，偏置距離Y_max＝200mm，并計算此時的車身彎曲剛度K_Ymax＝1.26×10⁷N/m；

步驟四、再將龍骨整體沿底架中段的中軸線向左側(cè)移動10mm，即并計算車身彎曲剛度

步驟五、比較與K_Ymax的大小，此時，故車身彎曲剛度K_Ymax對應的偏置距離Y_max＝200mm為最優(yōu)解，據(jù)此實現(xiàn)左右側(cè)剛度的最佳匹配。

根據(jù)本實用新型設(shè)計了一款12米的偏置窄龍骨承載式公路客車車身結(jié)構(gòu)，其中底架中段長為6.175m，寬為2.434m，高為1.355m，如圖15所示，車身結(jié)構(gòu)性能的CAE分析結(jié)果如下：

改進模型的車身彎曲剛度：1.26×10⁷N/m

原始模型的車身彎曲剛度：1.05×10⁷N/m

改進模型的車身骨架質(zhì)量：2703.27kg

原始模型的車身骨架質(zhì)量：2810.37kg

以上分析結(jié)果表明本申請采用龍骨偏置的方式對左右側(cè)剛度具有很好的匹配效果，車身彎曲剛度提高了20％，車身骨架質(zhì)量也減少107kg。

盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。