RL5040XLJ旅居車改裝設(shè)計【房車設(shè)計】,房車設(shè)計,RL5040XLJ,旅居,改裝,設(shè)計,房車 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 第1章 緒 論 1.1 旅居車的發(fā)展現(xiàn)狀 旅居車是集住宿、餐飲、運輸、娛樂為一體的旅行車，最初起源于吉普賽人的大篷車（Caravan）。之后，隨著世界范圍內(nèi)旅游業(yè)的發(fā)展和航空動力學在房車制造技術(shù)上的運用，便捷且時尚的現(xiàn)代旅游房車得到了迅速的發(fā)展。 美國房車工業(yè)協(xié)會近期發(fā)布了2010年7月房車新車銷售數(shù)據(jù)統(tǒng)計，根據(jù)統(tǒng)計報告，相對于2009年7月，2010年7月美國房車新車銷售總量增加53%，其中自行式房車銷售增加125%，拖掛式房車銷售增加48%。隨著銷售高峰季節(jié)的過去，相對于2010年上半年，房車銷售增長速度趨于緩和。與2010年6月26,600輛相比，2010年7月自行式房車銷量為25,600輛；拖掛式房車由241,600輛下降到201,800輛。 在歐洲，卡爾文俱樂部（The Caravan Club）是頗具規(guī)模的房車俱樂部。它擁有近80000個房車會員、200個營地，提供旅游服務(wù)、旅游咨詢、保險等服務(wù)項目。英國的大篷車俱樂部（Motor Caravanners’Club）是有42年悠久歷史的唯一一個房車愛好者自我服務(wù)的俱樂部，它擁有近3000個營地，大部分在鄉(xiāng)村，靠近小酒館、公園、體育俱樂部、游船地等。 最早登陸中國大陸地區(qū)的房車是原裝進口豪華配置的高檔次旅行休閑車，每臺最低售價在70多萬元左右，最高可達100多萬元。金黃河旅行車有限責任公司成立于1999年，是中國國內(nèi)首家從事房車租賃、制造研發(fā)、房車經(jīng)營代理和旅游項目的股份制公司。至2000年時，又有多家公司正式投產(chǎn)旅居車。中國的房車產(chǎn)業(yè)在這一年真正邁出了自己的步伐。 房車在美國、歐洲已經(jīng)是人們休閑旅游甚至生活的一部分。由于歐美的福利制度比較完善，房車消費的主要市場是退休人群，因為他們有時間、積蓄和想脫離城市喧囂，走進大自然放松的訴求。美國的家庭房車擁有率在2005年時已經(jīng)達到9%-10%，這個數(shù)字還在增長，個人購買在數(shù)量上要多于租賃，在最近的5年中，新車銷售量達140多萬輛，每年生產(chǎn)的房車30多萬輛（拖掛式居多），每年新房車零售額可到90億美元左右。在外國，房車的品牌非常多，有330余種，主要是生產(chǎn)四大類型房車：自行式、托掛式、半托掛式和特種用途房車。就美國來講，房車經(jīng)銷商就有3000多家。 與外國相比，房車對大多數(shù)中國人來說仍然是一個全新的概念，直到近幾年，才進去人們的實現(xiàn)。目前國內(nèi)的房車生產(chǎn)只是處于摸索階段，少數(shù)型號才能實現(xiàn)批量生產(chǎn)，對房車的經(jīng)營也處于概念階段，市場還沒有完全啟動，利潤回報還比較不穩(wěn)定。但是房車旅游這種形式已經(jīng)出現(xiàn)，便吸引了各個階層人士的目光，它能夠在進行休閑旅游活動的時候前所未有的滿足人們在交通、住宿、飲食、娛樂等方面的便利性和經(jīng)濟性的要求，引領(lǐng)了時尚運動生活的旗幟，也必定會成為一個新的財富行業(yè)，目前，大陸地區(qū)比較成熟的制造商大致有二十余家。 在中國大陸，旅居車仍然是新生事物，但是房車打破常規(guī)旅游模式、其自由奔放的形式吸引了很多“小資”和中產(chǎn)階級人士，有一些公司也租房車出外開會或者旅游。租房車的日租金最多為2000元，由于可以合租，這個價格對大型城市的白領(lǐng)階層還是可以接受的。買房車的用戶大多來自政府部門、企業(yè)集團和個人三個方面。政府部門買這種車主要是為接待貴賓以及官員外出遠行為工作之用。值得我們注意的是，在政府層面上。這種車型為政府機關(guān)用公款購車接待來賓或者官員外出提供了方便，而政府采購在中國歷來都是巨額市場。企業(yè)集團購買此車，在接待多位客戶時，省去了多部轎車的煩惱。對于中國的私人買主來說，房車既是一種新鮮的旅居工具，還是一種“炫耀性消費”，因此再這塊市場上，房車的需求曲線是向右上方上揚的。他們購買的房車甚至裝載了航天電動按摩可加熱真皮座椅，高價格在中國資產(chǎn)新貴那里是很好的促銷工具。據(jù)調(diào)查，私人房車購買者的平均年齡在41歲，依據(jù)外國的經(jīng)驗，房車發(fā)展的中期，持續(xù)的宣傳將把年輕一代（尤其是受高等教育群體的消費者）將會被帶進房車市場，這是房車的持續(xù)性市場，對房車銷售發(fā)展成熟市場起著舉足輕重的作用。 盡管房車和房車旅游在中國被看好，也存在有潛力的市場，但是，整個房車市場在中國還僅僅處在“概念”階段。在中國大陸地區(qū)，目前所有的房車生產(chǎn)廠家均處于前期摸索階段，仍然還沒有形成成熟的營銷模式，生產(chǎn)也都是試點生產(chǎn)或者定制生產(chǎn)，沒有進去正規(guī)生產(chǎn)階段，更不用說批量生產(chǎn)了。在銷售方面，專門做國外原進口房車代銷業(yè)務(wù)的銷售公司在近一兩年內(nèi)比以往有較大的突破，但是比起之前的房車銷售七點還是相當?shù)牡?，甚至為零。除此之外，國產(chǎn)房車的銷售量沒有實質(zhì)性進展，各生產(chǎn)廠商都是在看到了這塊市場的潛力，但要么需求不足不敢貿(mào)然進入，要么資金、技術(shù)等不足無法進入，因此根本就沒有真正規(guī)模的房車銷售。有實力的公司也僅僅是出于戰(zhàn)略考慮再做市場培育和觀望以及觀念疏導(dǎo)的工作，對于當期盈利仍然不抱有幻想。 具體的問題大致表現(xiàn)在：第一，房車以及房車旅游的概念還有相當大的消費者不了解，房車旅游的理念甚至在大城市中的普及程度也很低；第二，現(xiàn)行房車的價格相對于廣大的中國消費者的可自由支配收入而言還是顯得過高，這使得房車無論是直接銷售還是用來做房車旅游，預(yù)期回報率都會比較低，無法行車有效的盈利模式；第三，落牌照問題：房車在中國牌照不是很容易上，因為在中國房車屬于特種車輛，收到的管制比較多，比如房車多被上成大客車車牌，比小客車車牌要多交很多的費用；第四，中國適合房車旅游的景區(qū)的道路狀況普遍不太適合現(xiàn)在國產(chǎn)房車的行駛。另外，國產(chǎn)的大部分房車都是經(jīng)過改裝的改裝車，重心在車前部，防震效果不是很理想，噪音偏大，房車內(nèi)部設(shè)計還有待做更適合于中國人的改進，如：冰箱體積過大，使用效率不高的家具很多，而乘客的生活空間太小等。很多常用設(shè)備由于技術(shù)和費用問題無法正常使用，這些都是影響了房車的舒適性和操控穩(wěn)定性。 中國正成長為世界第二大經(jīng)濟實體和新的“世界工廠”，經(jīng)濟仍在保持增長中，從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的角度看來，一個地區(qū)的生活成本是其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)函數(shù)的內(nèi)生變量，制造業(yè)屬于低附加值、低風險收入的行業(yè)，對生活成本變量富有彈性，因而制造業(yè)中心在自由市場中回向低勞動力成本地區(qū)流動。世界的制造中心從荷蘭的奧姆斯特丹，到英國的凱撒郡和曼徹斯特，再到歐洲的的淚羅斯頓然后轉(zhuǎn)向美國的底特律，游到東亞的日本、韓國，都印證著這個規(guī)律，中國大陸成為新的“世界工廠”是自然的。與此相反，服務(wù)行業(yè)就將向高勞動力成本地區(qū)蔓延。 由此看來，一方面中國的房車生產(chǎn)將有望伴隨汽車工業(yè)高速發(fā)展，大陸地區(qū)不但將會成為自產(chǎn)房車的生產(chǎn)基地，而且在銷售歐美方面亦有極大的潛力和各種基礎(chǔ)。另一方面 ，從大陸內(nèi)部的地理格局來看，房車的生產(chǎn)基地有北簽的勢頭，因為從成本流轉(zhuǎn)來看，北部及西部工業(yè)重鎮(zhèn)將成為中國大陸的制造腹地，而房車的服務(wù)商則有聚集于沿海和都市經(jīng)濟發(fā)展帶的趨勢。在此，地區(qū)旅游資源是個外生變量，所以符合上述綜合條件的地區(qū)，將成為房車服務(wù)經(jīng)營上聚集的首選之地。 1.2 選題的目的、依據(jù)和意義 汽車工業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟效益不只是汽車本身，而是集中表現(xiàn)在汽車使用和流通的全過程中，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展必然是汽車運輸業(yè)的發(fā)展。由于社會對汽車的運物效率和經(jīng)濟性，以及各種功能和性能的要求也越來越高，從而使汽車運輸工具向?qū)Ｓ没l(fā)展成為必然趨勢。 旅居車 motor caravan ——車廂裝有隔熱層，車內(nèi)設(shè)有桌椅、睡具（可由座具轉(zhuǎn)變而來）、炊具、儲藏（包括食品和物品）、衛(wèi)生設(shè)施及必要的照明和空氣調(diào)節(jié)等設(shè)施，用于旅游和野外工作人員宿營的專用汽車。旅居車是為了滿足人們旅游和野外生活、工作的需要而設(shè)計的集房與車功能于一身的結(jié)合體，但其屬性還是車，是一種可移動、具有居家必備的基本設(shè)施的車種。其車上的居家設(shè)施有：臥具、爐具、冰箱、櫥柜、沙發(fā)、餐桌椅、盥洗設(shè)施、空調(diào)、電視、音響等家具和電器。旅居車是集“衣、食、住、行”于一身，近幾年，越來越多的人喜歡旅居車，喜歡品嘗這種無拘無束的生活。作為一款休閑車，它最大的優(yōu)勢是舒適性和方便性。努力貼合當代房車的七大設(shè)計理念：1、綠色環(huán)保；2、設(shè)備便捷；3、盡量使用先進的技術(shù)；4、房車產(chǎn)品要操作簡單；5、盡量減輕房車的自重；6、房車產(chǎn)品盡量與家用設(shè)備同步；7、設(shè)計房車產(chǎn)品要使用便于清潔的裝備。盡量使設(shè)計能夠提高所設(shè)計產(chǎn)品的舒適性及其操控穩(wěn)定性。設(shè)計更加適合中國人生活習慣的房車，盡量減少使用效率較低的家具，盡量增加乘客的活動空間，是自己的設(shè)計更合理。 1.3 設(shè)計的基本內(nèi)容 正確進行三類底盤的選擇、主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備、進行三類底盤選型分析、產(chǎn)生具有實踐意義的選型總結(jié)； 要求進行車輛的總體布置，用總布置草圖表達主要底盤部件的改動和重要工作裝置的布置； 要求進行車廂的詳細設(shè)計，在正確計算的基礎(chǔ)上，完成部件設(shè)計選型，要求工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高； 要求進行旅居裝備設(shè)計計算選型； 完成總裝配圖，清楚表達設(shè)計。 要求完成整車性能分析計算，以評價和分析整車設(shè)計情況。針對性能分析結(jié)構(gòu)如有必要進行設(shè)計改進。 1.4 擬解決的主要問題 本課題研究的主要內(nèi)容有： （1）RL5040XLJ型旅居車所用三類底盤的選擇、分析及其改裝設(shè)計； （2）RL5040XLJ型旅居車所用車廂的總體設(shè)計及分析； （3）RL5040XLJ型旅居車各種特有裝備（如臥具、爐具、沙發(fā)、盥洗設(shè)施、空調(diào)、電視、音響等）的設(shè)計； （4）RL5040XLJ型旅居車整車的校核，保證其良好的操控性、經(jīng)濟型、動力性、舒適性。 1.5 主要技術(shù)路線 利用AUTOCAD完成總裝配圖 調(diào)研、收集資料及總體方案論證 整體方案的選擇 底盤的選擇 底盤分析 底盤的總體布置 合 理 不合理 車廂的設(shè)計 對主要設(shè)計參數(shù)進行校核 使用要求分析 無需調(diào)整 需要進行調(diào)整 撰寫設(shè)計說明書 車廂內(nèi)部裝置的設(shè)計 第2章 總體方案的選擇 2.1 總布置的設(shè)計原則 專用汽車總體布置的任務(wù)是正確選取整車主要參數(shù)，合理布置工作裝置和附件，達到設(shè)計任務(wù)書所提出的整車基本性能和專用性能的要求?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是對組成旅居車幾個主要部件，比如二類底盤、旅居車側(cè)身骨架、駕駛室、乘客區(qū)內(nèi)部等方面的設(shè)計，這些部件的設(shè)計在以后的章節(jié)中將會做詳盡的介紹。這里主要說一下總布置的幾條原則： 1、質(zhì)心高度應(yīng)滿足GB 7258—87的規(guī)定，車輛在靜態(tài)空載條件下，側(cè)傾穩(wěn)定角不小于35°。 2、改裝后最大總質(zhì)量不應(yīng)超過原車型的允許最大總質(zhì)量，軸載質(zhì)量不應(yīng)超過原車型最大軸載質(zhì)量的3%。 3、廂體應(yīng)有足夠的內(nèi)部高度和寬。為了不改變原底盤性能，廂體長度應(yīng)以接近原車廂長度為宜；決定廂體寬度的主要因素是底盤輪距、使用要求及法規(guī)限寬；在滿足設(shè)計要求的情況下，應(yīng)盡量減小廂體高度，以降低質(zhì)心，提高汽車行駛的穩(wěn)定性。還應(yīng)在盡可能的情況下，不斷降低車廂外廓的空氣阻力系數(shù)。 4、盡量避免變動汽車底盤各總成位置 總成部件位置的變動，不僅會增加成本，而且也會影響到整車性能。但有時為了滿足專用工作裝置的特殊性能要求，也需要做一些改動，如截短原汽車底盤的后懸，燃油箱和備胎架的位置作適當調(diào)整等。但改變的原則必須是不能影響整車性能。 5、盡量滿足專用工作裝置性能的要求，充分發(fā)揮專用功能，在總布置時，要從多方面綜合考慮。 6、必須對裝載質(zhì)量、軸荷分配等參數(shù)進行估算和校核 為滿足汽車底盤或總成的承載能力和整車性能要求，在總布置初步完成后應(yīng)對某些參數(shù)進行必要的估算和修改，其中主要涉及的是裝載質(zhì)量的確定和軸荷分配。因為這些參數(shù)對整車性能有很大影響，入股偶不滿足要求，就應(yīng)修改整體布置方案。 7、應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷。 8、應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量 由于專用汽車增加了工作裝置，使得其整備質(zhì)量比同類底盤普通貨車要增加，影響裝載質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計，一般自卸車要增加耗材5%—10%，一般罐式車要增加耗材15%-25%，因此，減少整備質(zhì)量，可以充分利用底盤的裝載質(zhì)量，增大質(zhì)量利用系數(shù)，這是專用汽車改裝設(shè)計過程中要追求的主要指標之一。 9、應(yīng)符合有關(guān)法律規(guī)定的要求 例如GB 1589-2004《道路車輛外輪廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》規(guī)定了整車的外輪廓尺寸、前后懸等尺寸，以及軸荷限值，設(shè)計時一定要符合標準的要求，不能超出。以下幾章的設(shè)計都是在總布置原則的前提下進行的。 2.2 底盤類型的選擇 2.2.1 二類汽車底盤、三類汽車底盤介紹 目前改裝專用汽車選用的底盤主要是二類底盤和三類底盤兩類，也有為某些專用汽車設(shè)計的專用底盤。專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大。汽車底盤的選擇或設(shè)計專用底盤主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、只用條件、專用汽車的性能指標、專用設(shè)備或裝置的外形尺寸、動力匹配等因素來決定。 目前我國對于常規(guī)廂式車、罐式車、自卸車等通常是采用二類汽車底盤(如圖2.1所示)進行改裝設(shè)計，這是目前專用汽車設(shè)計中選用底盤型式最多的一種。所謂二類汽車底盤，是指在基本型整車的基礎(chǔ)上去掉貨箱。在改裝設(shè)計的總布置時，在沒有貨箱的汽車底盤上，加裝所需要的工作裝置或特種車身。采用二類汽車底盤進行改裝設(shè)計工作的重點是整車總體布置和工作裝置設(shè)計。設(shè)計時，如果嚴格控制了整車總質(zhì)量、軸荷分配、質(zhì)心高度位置等，則基本上能保持原車型的主要性能。但是，還要對改裝后的整車重新作出性能分析和計算。 圖2.1 二類底盤外觀 對客車、客貨兩用車、廂式貨車等則通常采用三類汽車底盤（如圖2.3）改裝設(shè)計。所謂三類汽車底盤是指在基本型整車的基礎(chǔ)上去掉貨廂和駕駛室。在近年來，我過乘用車發(fā)展很快，對乘用車使用性能的要求也在不斷提高，再用原來的三類汽車底盤改裝的客車越來越不受歡迎。因此各類專用底盤應(yīng)運而生。這些專用客車底盤的基本特點是利用基本型總成，按照客車性能要求更新進行整車布置，更新設(shè)計懸架系統(tǒng)等。這種汽車底盤不僅在質(zhì)心位置、整車性能特別是在平順性方面有很大的變化，而且在傳動系統(tǒng)和動力匹配、制動系統(tǒng)等總成方面也有較大的改裝設(shè)計。 圖2.2 三類底盤外觀 目前在用普通汽車底盤進行改裝設(shè)計時，把跟換了發(fā)動機的底盤（如將汽油發(fā)動機改換成柴油發(fā)動機），也當作三類汽車底盤處理。 無論選用二類汽車底盤或者是三類汽車底盤，很難完全滿足某些專用汽車的性能要求。例如用普通汽車底盤改裝廂式貨車，存在質(zhì)心過高、軸荷分配不合理的問題；改裝消防車，首先是底盤車速達不到規(guī)定要求；改裝客廂式專用車，存在平順性差的話題。因此，若要使外國的專用汽車上質(zhì)量、上檔次，一定要開發(fā)出一些具有特點的專用汽車底盤。 在專用汽車底盤或總成選型方面，一般應(yīng)滿足一下要求： 1、適用性 對貨運車用的總成要適應(yīng)貨運要求，保證貨運安全無損；對乘用車用的總成要適于乘客的需求，達到乘坐安全舒適；對各種專用改裝車的總成應(yīng)適于專用汽車特殊功能要求，并以此為主要目標進行改裝選型設(shè)計，例如各種取力器的輸出接口等。 2、可靠性 所選用的各種總成工作應(yīng)可靠，出現(xiàn)故障的概率小，零部件要有足夠的強度和壽命，同一車型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于均衡。 3、先進性 所選用的底盤或總成，應(yīng)使整車在動力性、經(jīng)濟型、制動性、操縱平順性以及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車的先進水平，并且在專用性能上要滿足國家和行業(yè)標準的要求。 4、方便性 所選用的各個總成要便于安裝、檢查、保養(yǎng)和維修。處理好結(jié)構(gòu)接湊與裝配調(diào)試空間合理之間的矛盾。 在選用專用汽車底盤時，除了上述因素外，還有以下兩個重要的方面：一是汽車底盤價格，它在專用汽車購置成本中占很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受，這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快地占有市場、企業(yè)能否增加效益等問題。二是汽車底盤供貨要有可靠的來源，要腰痛生產(chǎn)汽車底盤的主機廠有明確的協(xié)議或合同，無論汽車底盤滯銷或緊俏，一定要按時供貨。 2.2.2 本次設(shè)計中選用底盤類型介紹及其方案分析 鑒于本次設(shè)計的對象為RL5040XLJ旅居車，所以所選用的底盤應(yīng)該盡量滿足旅居車的使用需求。旅居車在設(shè)計時，應(yīng)當盡量增大內(nèi)部空間。所以在本次設(shè)計中，將采用三類汽車底盤進行設(shè)計。因為三類汽車底盤沒有原來的駕駛室，在設(shè)計的時候可以自行設(shè)計駕駛室與乘客區(qū)的車身。并且可以采用駕駛區(qū)與乘客區(qū)相互連通的設(shè)計方案，進一步正大了車廂內(nèi)部的使用面積。更加迎合了旅居車的設(shè)計要求，同時也可以使旅居車更加舒適。但是采用三類底盤進行旅居車設(shè)計，需要注意控制整車的質(zhì)心，防止質(zhì)心過高的現(xiàn)象出現(xiàn)。在設(shè)計的時候還應(yīng)該注意到傳動系和動力的匹配、制動系統(tǒng)等方面。應(yīng)該嚴格控制整車質(zhì)量、軸荷分配、質(zhì)心高度位置等關(guān)系，這樣才能設(shè)計出既符合旅居車使用條件又安全舒適切各個總成匹配良好的車輛。 2.3 車身設(shè)計方案的選擇 車身屬于汽車上的三大總成之一，但是，除了在整車總布置受到制約于汽車上的其它總車外，很多方面（如：外形、制圖與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法、制造與裝配工藝以及所采用的材料等）均與其它總成大相徑庭。汽車車身是載運乘客或者貨物的活動性建筑物，相當于一個臨時住所或一個流動倉庫，但卻又受到質(zhì)量或空間的限制，可以說“麻雀雖小，肝膽俱全”，從而帶來了許多新的問題。其涉及面之廣早已經(jīng)遠遠超出一般機械產(chǎn)品的范疇，諸如車身造型藝術(shù)、內(nèi)部裝飾、取暖通風、防震隔音、密封、照明、座椅設(shè)計、人體工程等方面；車身材料有逐漸擴大非金屬化的趨勢；車身零部件的加工方法也是各種各樣的（如冷沖壓，各種形式的焊接、噴漆、電鍍、材料成型等）。由此可見汽車車身的設(shè)計制造需要綜合運用各種不通領(lǐng)域的知識以及各種行業(yè)之大成。因此，可以毫不夸張的說，汽車車身技術(shù)的發(fā)展狀況足以直接反映出一個國家的工業(yè)水平和完備程度。 綜合起來看，由于汽車車身的獨特性，它使得生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)力學、人機工程學、技術(shù)沒學、用戶心理學、交通運輸工程、企業(yè)管理乃至功效等各種彼此分野很大的學科甚至很多非技術(shù)性領(lǐng)域的知識緊密地結(jié)合在了一起。 出于各種不同的目的和要求，汽車的品種有很多，車型的形式各異，特別是隨著時間的推移和科學技術(shù)的迅速發(fā)展，設(shè)計經(jīng)驗和使用實踐的日益豐富，結(jié)構(gòu)上不斷推陳出新，雖然它離不開結(jié)構(gòu)的繼承性，但是新老結(jié)構(gòu)形式交織在一起，難以確切下定義和予以統(tǒng)一命名，往往容易造成混淆，這樣就給人們分門別類去認識它和研究它帶來了一定的困難。盡管一般也可以按照用途（例如：轎車、大客車、貨車和專用汽車車身等等）和所用材料（如金屬、非金屬和鋼木混合等等）來進行分類，然而，從結(jié)構(gòu)和設(shè)計觀點按車身承載型式來分類，可以認為是比較明確而又合理的。 按車身承載形式，客車車身結(jié)構(gòu)可分為非承載式、半承載式和承載式三大類。非承載式和半承載式車身結(jié)構(gòu)都是屬于有車架式的，而承載式車身則屬于無車架式的。從設(shè)的角度看，這類分法是比較合理的。按承載形式對車身結(jié)構(gòu)進行分類，表明了不同形式的車身結(jié)構(gòu)的組成以及車身制造工藝過程中的差異。 2.3.1 非承載式（有車架式）車身簡介與分析 貨車（除微型貨車外）與在貨車的三類或者二類汽車底盤基礎(chǔ)上改裝成的大客車和專用汽車以及大部分高級轎車（出于舒適性的要求），都裝有單獨的車架，此時車身是通過過個橡膠墊安裝在車架上的，當汽車在崎嶇不行的道路上行駛的時候，車架產(chǎn)生的變形由橡膠墊的撓性所吸收，載荷主要由車架來承擔，因此，顧名思義，這種車身結(jié)構(gòu)應(yīng)是不承載的。但實際上，由于車架并非絕對剛性，所以車身仍在一定程度上承受著由車架彎曲和扭轉(zhuǎn)變形所引起的載荷。 非承載式也稱為有車架式。車架是跨裝在汽車前、后軸上的橋梁式結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)形式歸納起來不外乎框式、脊梁式和綜合式等三大類?？蚴接挚梢詣澐譃檫吜菏胶椭苓吺絻煞N。 經(jīng)過分析，可得出非承載式車身的有點在于： 除了輪胎與懸架系統(tǒng)對整車的緩沖吸振作用而外，撓性橡膠墊還可以起到輔助緩沖、適當吸收車架的扭轉(zhuǎn)變形和降低噪聲的作用，既延長了車身的使用壽命，又提高了乘坐舒適性，所以目前此種車身結(jié)構(gòu)型式仍然較廣泛地被采用于高級轎車和部分中級轎車上。 1、底盤和車身可以分開裝配，然后總裝在一起，這樣既可以簡化裝配工藝，又便于組織人員進行專業(yè)化協(xié)作。 2、由于有車架作為整車的基礎(chǔ)，這樣就便于汽車上各總成和部件的安裝，同時也易于更改車型和改裝成其它用途的車輛，貨車和專用車以及非專業(yè)廠生產(chǎn)的大客車之所以長期保留有車架，其主要原因也就在于此。 3、發(fā)生撞車事故時，車架還可以對車身起到一定程度上的保護作用。車廂變形量小。 非承載式車身有很多的有點，但是經(jīng)過分析，也不難得出非承載式車身有如下幾樣缺點： 1、由于設(shè)計計算時不考慮車身承載，所以必須保證車身有足夠的強度和剛度，從而導(dǎo)致整車自重力增加。 2、由于底盤和車身之間有車架相連，使得整車高度有所上升。 3、車架是汽車上最大而且質(zhì)量最大的零件，所以必須具備有大型的壓床以及焊接工、檢驗等一系列較為復(fù)雜而且昂貴的制造設(shè)備。 2.3.2 半承載式車身簡介與分析 半承載式是一種過渡型的結(jié)構(gòu)，車身下部仍然保留有“車架”，不過它的強度和剛度可稍微低于非承載式的車架，為了有所區(qū)別可見，一般可以將它成為“底架”。它之所以被命名為半承載式是由于以下考慮：讓車身也分擔部分載荷，以此來減輕車架的自重力。圖2.3所示為半承載式大客車車身，此種結(jié)構(gòu)型式與底架縱梁兩側(cè)懸伸的橫梁（俗稱牛腿）剛性相連。 圖2.3 半承載式大客車車身 這種結(jié)構(gòu)的主要特點是：車身下部與底架組合為一個整體，車身也能分擔部分彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。由于此種車身結(jié)構(gòu)型式還保留有底架，因此，大客車的輕量化任然受到一定程度的制約。 2.3.3 承載式（無車架式）車身簡介與分析 為了進一步減輕汽車的自重力以及使車身結(jié)構(gòu)合理化，在客車和轎車上采用無車架承載式結(jié)構(gòu)。 根據(jù)大客車車身上、下受載荷成都的不同，又可以將承載式大客車車身分為基礎(chǔ)承載式和整體承載式兩種。 （一） 基礎(chǔ)承載式 這宗結(jié)構(gòu)（圖2.4）是將車身側(cè)圍腰線以下部分（包括窗臺梁一下到地板的側(cè)壁骨架和底部結(jié)構(gòu)）設(shè)計成車身的主要承載件，頂蓋則考慮為非承載件，因此，床柱界面可以減細。這宗結(jié)構(gòu)的底部縱向和橫向構(gòu)件一般可采用薄壁型鋼或薄板來制造。其高度可達到0.5m左右，故可充分利用車身地板下面的空間作為行李艙，但因底部結(jié)構(gòu)的截面高度較大，導(dǎo)致車身地板離地距離太高，因此這種型式的車身只宜采用在長度或者旅游大客車上。 圖2.4 基礎(chǔ)型承載式大客車車身受力原則簡圖 目前歐洲不少國家的廠家生產(chǎn)的大型旅游客車，其地板一下為一較強的空間框架，一般稱之為格柵式（Grille type）結(jié)構(gòu)，它的主要特點是： 1、該結(jié)構(gòu)是由截面尺寸相近的冷彎型鋼桿件所組成，易于建立教符合實際結(jié)構(gòu)的有限元計算模型，從而可以提高計算精度。 2、容許設(shè)法變動桿件數(shù)量和位置，有利于調(diào)整桿件中的應(yīng)力，從而可以達到等強度設(shè)計的目的。 3、作為基礎(chǔ)承載件的格柵底盤具有較大的抗扭剛性，可以保證安裝在其上的各種總成的相對位置關(guān)系及其正常工作。 4、在承載相同的情況下，冷彎型鋼的成本比無縫鋼管約低￥40%-60%；冷彎型鋼可以定尺或倍尺供應(yīng)，故可提高材料利用率；以冷彎型鋼代替鋼板沖壓件，既可以簡化構(gòu)建的成型過程，又能節(jié)省部分沖壓設(shè)備，同時也便于大客車的改型和系列化，為多品種生產(chǎn)創(chuàng)造條件。 （二）整體承載式 顧名思義，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)是整個車身都參與承載，由于車身的上、下部結(jié)構(gòu)形成一個統(tǒng)一的整體，如圖2.5所示。實心黑線部分為車身受力部分。在承受載荷時，以強濟弱，可使整個車身殼體達到穩(wěn)定狀態(tài)。因此，如果能夠從理論分析和結(jié)構(gòu)上進行深入探索，以發(fā)揮材料最大潛能，就有可能設(shè)計出等強度的空間結(jié)構(gòu)，是車身質(zhì)量最輕而強度與剛度最大。 圖2.5 整體承載式大客車車身受力原則簡圖 轎車承載式車身如圖2.6、圖2.7所示其前端由兩根前縱梁、前圍板、兩側(cè)擋泥板、前圍內(nèi)側(cè)板、等形成，一剛性較強的框架；車身中部是由左、右側(cè)圍（包括車門上框、門檻梁和前、中、后立柱等）和地板、頂蓋、前圍板、前風窗框、行李艙圍板、后窗框等構(gòu)成的盒形結(jié)構(gòu)；其后端則由與后縱梁相焊接的行李艙地板及后輪內(nèi)、外輪罩所構(gòu)成。由于改善視野性的需要，趨向于增大玻璃部分的面積，相應(yīng)的就要求減小腰線以上的立柱、門框和窗柱的截面尺寸以及采用扁平的頂棚，所以轎車承載式車身的強度和剛度通常主要由車身下部來保證。 經(jīng)過分析多年的設(shè)計實驗與使用實踐，我們不難看到整體承載式底盤具有以下的缺點： 1、由于取消了車架的使用，來自傳動系和懸架的震動和噪聲將直接傳給車身，而車廂本身又是易于形成引起空腔共鳴的共振箱，因此會大大惡化乘客乘坐時的舒適性，為此，必須采用大量的歌聲防振材料，從而成本和質(zhì)量都會有一定程度上的增加。 2、改型較為困難。 圖2.6 轎車廠在式車身上部 1-前圍板 2-前輪擋泥板 3-前圍內(nèi)側(cè)板 4-外圍內(nèi)側(cè)板 5-前立柱 6-門下邊梁 7-中立柱 8-后翼子板 9-中立柱內(nèi)板 10-后圍下板11-車門上框加強版 12-頂蓋 13-后風窗加強框 14-車門上框 15-后座隔板 16-前風窗加強框 圖2.7 轎車承載式車身下部 1-前橫梁 2-輪罩裙板 3-前縱梁 4-地板前縱梁 5-門檻 6-前地板總成 7-后座橫梁 8-后縱梁 9-后輪內(nèi)罩 10-后輪外罩 11-行李艙地板 12-后座支板 13-前圍板下橫梁 從節(jié)能、輕量化和降低車高的角度出發(fā)，展望轎車車身結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，似乎應(yīng)是承載式車身的天下，但是對于美國、日本、德國、法國、意大利、英國和俄羅斯等發(fā)達國家來說，近年根據(jù)來他們生產(chǎn)的轎車結(jié)構(gòu)分析的統(tǒng)計表明，即使是整體承載式車身，其前端和后端大多數(shù)仍加裝副車架（六個），或是前端裝有副車架，后者也稱為短車架或部分式車架（Stub frame），這主要是為了改善乘坐舒適性的緣故。因此，嚴格說來，這類車身似乎應(yīng)該歸之于半承載是車身之中。 2.3.4 本次設(shè)計中采用車身類型介紹及其方案分析 在次設(shè)計中由于設(shè)計對象為RL5040XLJ型旅居車，所以應(yīng)該考慮到設(shè)計之后車輛的使用條件與要求，然后盡量做到優(yōu)化。旅居車在設(shè)計的時候應(yīng)該盡量擴大駕駛區(qū)和乘客區(qū)的空間，盡量提高車輛的操作穩(wěn)定性和舒適性。所以在本次設(shè)計中，在非承載式，半承載式，承載式三類車身型式中，選擇采用非承載式車身進行改裝設(shè)計。采用非承載式車身，除了輪胎和懸架系統(tǒng)對整車的緩沖吸振作用外，連接處的撓度橡膠墊還可以起到緩沖和適當吸收車架的扭轉(zhuǎn)變形和降低噪聲的作用。這樣能夠大大的提高車輛的舒適性。同時選用非承載式車身，底盤和車身可以分開裝配，然后總裝在一起，這樣即可簡化裝配工藝，又能夠便于組織專業(yè)化協(xié)作。由于選擇非承載式車身，有底盤作為整車的基礎(chǔ)，這樣就便于汽車上各個總成和部件的安裝，同時也易于更改車型和改裝成其他用途的車型。選用非承載式車身設(shè)計方案，整車在發(fā)生撞車事故的時候，車架還可以對車身起到一定的保護作用，車廂變形量，更有利于乘客及其駕駛員的安全，綜上所述，在本次設(shè)計中，車身 將會采用非承載式車身設(shè)計方案。 2.4 本章小結(jié) 本章主要對主要介紹了方案的設(shè)計和總布置的設(shè)計?？傮w方案設(shè)計中，先做二類汽車底盤，三類汽車底盤的、車身類型、車門類型及其相關(guān)附件的介紹。然后進行優(yōu)、缺點的對比，最后進行綜合分析，得出了一套總體的設(shè)計方案，總布置設(shè)計主要介紹了本設(shè)計總體結(jié)構(gòu)的布置原則。 第3章 三類底盤的選擇 3.1 三類底盤的選型 目前改裝專用汽車選用的底盤主要是二類底盤和三類底盤兩類，也有為某些專用汽車設(shè)計的專用底盤。專用汽車底盤選型的好壞對專用汽車性能影響很大。汽車底盤的選擇或設(shè)計專用底盤主要根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質(zhì)量、只用條件、專用汽車的性能指標、專用設(shè)備或裝置的外形尺寸、動力匹配等因素來決定。 由于本次設(shè)計對象為RL5040XLJ型旅居車，為了適應(yīng)旅居車平時使用時候的使用要求，盡量在這幾種增大駕駛區(qū)和乘客區(qū)的可用空間，盡量提高旅居車的舒適性，盡量使旅居車在外觀上有較好的流線，盡量降低風噪等各項噪音。為了適應(yīng)這樣的使用要求，在本次設(shè)計中將選擇利用三類底盤進行改裝設(shè)計。經(jīng)過對汽車三類底盤資料的大量查閱，本次設(shè)計中將采用神野牌 ZJZ6650DBY2輕型客車底盤。 神野牌ZJZ6650DBY2輕型客車底盤具體參數(shù)數(shù)據(jù)如表3.1所示： 表3.1 神野牌ZJZ6650DBY2輕型客車底盤具體參數(shù) 額定載質(zhì)量(Kg) 前輪輪距(mm) 1592 總質(zhì)量（Kg） 4500 后輪輪距(mm) 1485 外廓尺寸(mm) 5772×1885 前懸(mm) 935 軸距(mm) 3308 后懸(mm) 1529 最小離地間隙(mm) 195 最小轉(zhuǎn)彎直徑(m) 7.5 最高車速(Km/h) 90 轉(zhuǎn)向機構(gòu) 準拖掛車總質(zhì)量（kg） 鞍座型號 驅(qū)動形式 4×2 額定功率(2300r/min) 132kw 最大扭矩(2000r/min) 215.8 離合器型式 接近角/離去角 輪胎規(guī)格 6.5-10 變速器型號 鞍座最大允許承載質(zhì)量 發(fā)動機型號 YZ4102Q1、4缸、直列、直噴、渦輪增壓 3.2 總體布置的原則 總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，合理布置工作裝置和附件，使取力裝置、專用工作裝置、其它附件與所選定的汽車底盤構(gòu)成相互協(xié)調(diào)和匹配的整體，達到設(shè)計任務(wù)書所提出的要求，（圖3.1為旅居車整車結(jié)構(gòu)圖）布置時應(yīng)按照以下原則： 1、盡量避免變動汽車底盤各總成位置； 2、盡量滿足專用工作裝置性能的要求，充分發(fā)揮專用功能； 3、必須對裝載質(zhì)量，軸荷分配等參數(shù)進行估算和校核； 4、應(yīng)避免工作裝置的布置對車架造成集中載荷； 5、應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量； 6、應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求。 圖3.1為旅居車整車結(jié)構(gòu)圖 3.3 整車參數(shù)的確定 3.3.1 裝載質(zhì)量和總質(zhì)量的確定 初步選定的總質(zhì)量為4000Kg，查表3.1。可知整備質(zhì)量為2196Kg，額定裝載質(zhì)量1756Kg。 3.3.2 軸載質(zhì)量的確定 1.軸載質(zhì)量的計算 專用汽車總質(zhì)量和專用工作裝置各部件質(zhì)量及其質(zhì)心位置確定后，就可以計算軸載質(zhì)量。 （3.1） 2.軸載質(zhì)量的限值 汽車及掛車單軸的最大允許軸荷不得超過表3.2的最大限值。 表3.2掛車并裝軸的最大允許軸荷的最大限值（單位：kg） 車輛類型 最大允許軸荷最大限值 每側(cè)單輪胎 6000 每側(cè)雙輪胎 10000 對照上表可以看出，本設(shè)計所用的車型后軸為每側(cè)雙輪胎8890<10000Kg，前軸為每側(cè)單輪胎4480<6000Kg。而且滿足軸載質(zhì)量分配原則單車滿載質(zhì)量條件下，平頭車的前軸達到30%。輪胎磨損均勻。 3.3.3 尺寸參數(shù)的確定 本設(shè)計所采用的三類底盤神野牌ZJZ6650DBY2輕型客車底盤。外廓尺寸（長×寬）5882mm×1885mm。 車頭部分駕駛區(qū)的長度初為2207mm，旅居車總長初定在6150mm，所以得到乘客區(qū)車廂外部尺寸初定為3943mm。 3.4 本章小結(jié) 本章主要對三類底盤進行了簡單的介紹，并且對所選用的汽車三類底盤的各項參數(shù)做了詳細介紹，并詳細介紹了神野牌ZJZ6650DBY2輕型客車底盤具體參數(shù)，所選用的并確定了初步的整車的質(zhì)量參數(shù)和尺寸參數(shù)，對其軸荷進行了相關(guān)計算。最總確定了所選用的三類底盤。 第4章 旅居車車身的設(shè)計 本對旅居車車身的車身的設(shè)計采用首先設(shè)計骨架，然后進行蒙皮的設(shè)計方案。在對車身骨架的設(shè)計時，將整車的車身骨架分為六個分總成，分別為地板總成、頂蓋總成、左側(cè)壁總成、右側(cè)壁總成、前圍總成、后圍總成。在對車體結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，大致按以下步驟進行： 1、確定整個車體應(yīng)由哪些主要的和次要的構(gòu)件組成，使其成為一個連續(xù)的完整的受力系統(tǒng)：對頂主要桿件采取怎樣的截面型式——閉式的或開式的。 2、對頂如何構(gòu)成這樣的截面，截面與其他部件的配合關(guān)系，密封或外形的要求，殼體上內(nèi)外裝飾板或壓條的固定方法以及組成截面的各部分的制造方法及其裝配方法等等。 3、對各個截面的初步方案制定之后，可以繪制由一個截面過度到另一個截面的草圖、桿件連接結(jié)構(gòu)草圖以及與此同時所形成的外覆蓋件（殼體、蒙皮）草圖。 4、將車體分成幾個分總成，如地板、頂蓋、側(cè)壁、前圍、后圍等；按分總成著手劃分殼體（即進行分塊），并在主要的大型沖壓件間的接縫處畫線和注明連接型式，以便與制造部門進行商榷。 5、進行詳細的主圖板設(shè)計，并畫出零件圖。 在進行上述具體設(shè)計前，首先要了解對車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求以及如何實現(xiàn)這些要求，下面分別進行討論。 4.1 車體骨架的設(shè)計 車體骨架設(shè)計應(yīng)該滿足車身剛度和強度的要求。剛度不足，將會引起車身的門框、窗框、發(fā)動機艙口及其行李箱口等的變形，可能會導(dǎo)致玻璃破裂，車門卡死；低剛度必然會伴隨有低的固有振動頻率，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)共振和聲響，并消弱結(jié)構(gòu)接頭的連接強度；此外，還會影響安裝在底架上的總成的相對位置。而結(jié)構(gòu)強度不夠則將引起構(gòu)件早起出現(xiàn)裂紋和疲勞斷裂。 4.1.1 桿件的設(shè)置 在設(shè)計車體的時候，無論是全骨架車身或是半骨架車身，都應(yīng)該認真考慮桿件的設(shè)置。骨架桿件可分為三類： 1、 功能所要求設(shè)置的，如門柱、窗柱、門檻、門框上橫梁、風窗框上下橫梁等等。 2、 注意有必要的地方應(yīng)該加入加強橫梁，如大客車頂蓋上的縱梁和底架周邊的擱梁，在后懸架處底架上設(shè)置的加強橫梁等。 3、為安裝附件而設(shè)置的非承載件，如頂蓋上為安裝頂窗而設(shè)置的框架等。 顯然，1、2類是車身的主要承載件，應(yīng)該有足夠的剛度和強度。并構(gòu)成一個連續(xù)完整的受力系統(tǒng)。薄殼式車身結(jié)構(gòu)雖然沒有完整的骨架，但殼體和各結(jié)構(gòu)件組裝后，也應(yīng)是一個完整的受力框架。 現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是擴大車身光照部分的面積，所以必須要減小腰線以上支柱的截面；考慮到提高空氣動力性能的要求，前風窗支柱后傾角更加打了。因此，為加強支柱，除了采用閉口截面外，在風窗支柱和車體前圍板之間，在很多結(jié)構(gòu)上采用了上面與風窗柱鏈接，下面與側(cè)板連接的加強版；此外，還必須通過儀表板和風窗上橫梁加強左右支柱的橫向聯(lián)系。所謂半承載式或底架承載式車身，系統(tǒng)的總剛度主要是由車身下部（底架）保證，下部剛度不足時，可以在門檻內(nèi)側(cè)用附加的U形截面的縱梁來加強。 4.1.2 桿件截面形狀與剛度的關(guān)系 薄壁桿件的截面形狀對其截面特性有很大的影響，與剛度有關(guān)的截面特性是彎曲慣性矩I，扭轉(zhuǎn)慣性矩六個等。 薄壁桿件的截面形狀可分為閉口和開口兩種型式，他們的截面特性有較大的差異。例如對于閉口截面，扭轉(zhuǎn)慣性矩 JK=4As2t/s 式中：As－板料厚度中線所圍成的面積?？梢姡芯€周長s一定，材料厚度t一定，抗扭慣性矩JK與As的平方成正比，而截面形狀無獨立意義，所圍面積大小則很重要。圓形截面對抗扭最有利。矩形截面中，正方形抗扭能力最高，當矩形兩邊之比h/b>2時候，扭轉(zhuǎn)剛度明顯下降。 表4.1為材料面積A相等（周邊的長度s和材料厚度t均相同）而形狀不同的截面特性的比較示例。表中Iy和Wy分別表示對主慣性軸y的抗彎慣性矩和抗彎斷面系數(shù)，Wk為抗扭斷面系數(shù)。 可見，在材料面積A和壁厚t保持不變的情況下，閉口截面的抗彎性能稍稍若于開口截面，但閉口截面的扭轉(zhuǎn)慣性矩要比開口截面大多了。 因此，從提高整個車身和構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度出發(fā)，宜多采用閉口截面，但是還需要考慮構(gòu)成截面的其他因素，如結(jié)構(gòu)功能、配合關(guān)系以及制造工藝等等。因此，實際車身骨架構(gòu)件的截面形狀往往是比較復(fù)雜的。 圖4.1為承載式轎車車身骨架截面示例。為了提高扭轉(zhuǎn)剛度，全部采用閉口截面。而大客車車身的主要構(gòu)件，則通常采用一行鋼管。 當對車身骨架初步設(shè)計方案進行分析后，可以根據(jù)內(nèi)力分布情況，適當調(diào)整構(gòu)件的截面形狀、尺寸及其位置。 表4.1 材料特性的比較 截面形狀 截面尺寸 A Jk Iy Wy Wk h=12.8 b=4.8 t 0.4 1 0.0044 1 1 0.043 h=6.4 b=4.8 t=0.4 1 0.59 0.69 0.733 0.768 h=7.13 t=0.4 1 1 0.691 0.656 1 4.1.3 橫、縱梁連接點解決方案 橫、縱桿件的連接點即通常說說的“接頭”，諸如底盤縱梁與橫梁的交接處、橫梁與立柱的連接點、窗框以及門框的四個角等等，這些部分一般都容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，如設(shè)計不當很可能造成車身的隱患。從提高扭轉(zhuǎn)剛度來看，縱梁與橫梁應(yīng)以翼緣相連，但一般翼緣的彎曲應(yīng)力和約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力都最大。因此，必須認真設(shè)計街頭的形狀和連接強度?？捎媒前宓雀鞣N連接方式（如圖4.2），以擴大連接的面積，減小應(yīng)力集中。需要指出，過分地加強接頭也坑內(nèi)個由于接頭剛度太大而使接頭邊緣的被加強梁上產(chǎn)生應(yīng)力集中，或者由于接頭約束程度過大導(dǎo)致約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力加大而損壞。因此，接頭的鉚釘數(shù)量和布置、焊縫長短和布置都應(yīng)恰當好處。此外，理論上，各桿截面的彎曲中心的軌跡最好相交于一點，以免產(chǎn)生附加載荷。 4.2 車體板殼的設(shè)計 車體的大型板殼零件可分為三類： 1、外罩蓋件，如車身頂蓋，發(fā)動機罩外板、車門外板、翼子板等。對這些零件的要求是：表面光滑，棱角線條清晰，與相鄰部件棱線吻合，完全符合造型要求，而且要有一定的剛度。 2、內(nèi)罩蓋件，如前圍內(nèi)板（發(fā)動機擋板）、地板、車門內(nèi)板等，即在車身外面看不見的內(nèi)部大零件。這些零件的剛度要足夠，零件上的裝配尺寸要準確。 3、骨架零件，他們在車身上起支撐作用，如支柱、門窗框以及各種縱梁、橫梁等等。 圖4.1 承載式車身骨架構(gòu)件的截面圖 圖4.2 車架構(gòu)件的各種連接方法示例 上述這些零件輪廓尺寸都較大，零件形狀多為空間復(fù)雜曲面，有各種各樣的界面和翻邊型式，以及不規(guī)則的輪廓尺寸，使用的材料大多是具有良好拉延性能的優(yōu)質(zhì)鋼板，鋼板厚度為0.7mm-1.2mm。由于形狀復(fù)雜，沖壓制造這些零件往往需要好幾道工序才能完成，大量生產(chǎn)的準備周期長，投入成本較高，投產(chǎn)后產(chǎn)品圖樣略有變動便會影響甚大，因此，在設(shè)計車身大型零件時，要充分考慮到各個方面的要求。 4.2.1 板殼的構(gòu)造、過度和連接 在車身表面線的控制下，繪制由一個截面過度打哦另一個截面的殼體草圖，構(gòu)造殼體與骨架或其他覆蓋件之間的連接形式，以便進行下一步進行細致的主圖板設(shè)計。圖4.3表明頂蓋與風窗支柱及前圍上蓋板之間曲面的過度關(guān)系和翻遍的型式，由A-A,B-B,C-C三個截面可見翻遍的銜接關(guān)系。 圖4.3 車身殼體草圖 4.2.2 板殼的合理分塊 圖4.4給出了駕駛室的兩種結(jié)構(gòu)劃分方案。 方案a主要組合件和板的接縫布置在前后柱的腰線上、風窗柱上和門檻上（頂蓋和前圍上外板所示“B”為沖壓深度），這樣窗框被分成兩部分，裝配時要用夾具定位以免發(fā)生窗框翹曲和錯移；接縫是在顯見的表面區(qū)域。 方案b的頂蓋是與風窗外板和前圍上板構(gòu)成一個整體（由于風窗是斜的，“B”比較淺），整個前風窗是在一塊板上沖壓出來，所需板材和壓床臺面較大；接縫是布置在不顯眼的地方。 確定分塊方案應(yīng)盡量滿足制造工藝要求，考慮產(chǎn)量、工裝設(shè)備和成本等許多因素。 4.2.3 提高零件的剛度 剛度差的大型覆蓋件容易在振源的激勵下引起板的強迫振動。板的震動將使車身內(nèi)部產(chǎn)生很大的噪聲，尤其是發(fā)生共振現(xiàn)象時令人感覺很不舒服，還會造成部件的疲勞損壞。此外，零件剛度差，給生產(chǎn)、搬運等都帶來了困難。因此，設(shè)計殼體零件尤其要注意提高零件的剛度。 a b 圖4.4 駕駛室分塊 提高板殼零件剛度的措施： 1） 曲面和棱線等的造型，及其拉延成型過程零件材料的冷作硬化，對提高剛度極為有利，平直的零件造型是不可取的。 2） 在內(nèi)覆蓋件和不顯露的外覆蓋件上設(shè)置各種形狀的加強肋。設(shè)計加強肋應(yīng)注意一下幾點： ① 在平的或稍鼓起來的零件上，加強肋應(yīng)沿著零件的對角線布置。最好不用交叉肋。如果采用交叉肋，則應(yīng)避免交叉處因應(yīng)力集中而喪失剛性，為此，在交叉處用半徑大于兩倍肋寬度的圓弧來過渡。 ②為減輕彎曲零件的回彈，可以在彎曲部分局部壓出三角肋；對彎曲半徑很大的零件，應(yīng)垂直于零件的彎曲軸線方向布置條形肋。 ③加強肋的軸線宜直，否則在運動時會引起扭轉(zhuǎn)。 ④加強肋應(yīng)沿著支撐之間的最短距離布置。 ⑤肋的剛性主要取決于他的深度，但為防止破裂，深度不宜過大，原則上應(yīng)滿足板料拉延成型所允許的條件。 3） 大客車承載式車身上的板殼零件——蒙皮，可分為兩種。 一種是應(yīng)力蒙皮，它是將薄板先電焊定位在車架上，再進行鉚接，使蒙皮與骨架一起承載，故稱之為應(yīng)力蒙皮，是沿襲飛機殼體的結(jié)構(gòu)； 另一種為預(yù)應(yīng)力蒙皮，即在車身側(cè)壁的窗下梁至地板邊梁之間，由一張長度 自車身前端第二立柱至最后第二立柱相應(yīng)大小的薄板，放在平臺上由平臺上由占用胎夾具壓平并拉伸越1‰左右，然后將胎夾具及貼實緊固的薄板，整個吊裝至骨架側(cè)圍相應(yīng)部位的外邊，進行貼合并將四周電焊，而蒙皮與中間各立柱不焊接，其間只加裝襯墊物。撤去胎夾具后的蒙皮仍處于張拉應(yīng)力狀態(tài)，所以又稱張拉蒙皮。 張拉蒙皮不參與承載，只在骨架承載式客車車身上起裝飾作用（無鉚釘、無接縫、表面光潔），由于蒙皮受有張拉應(yīng)力，垂直于板面的剛度得以提高。 4.3 旅居車車身設(shè)計 在進行本次旅居車設(shè)計時，首先確定車身骨架的總體方案。車身骨架采用非承載式，利用三類底盤的車架起到承載作用。整個車身骨架分前圍骨架、左側(cè)圍骨架、右側(cè)圍骨架、后圍骨架、地板骨架六個部分。 首先選擇制作旅居車骨架結(jié)構(gòu)的材料，根據(jù)材料的選擇原則，雖然車身骨架不用過多的承載，但是同樣應(yīng)該保證它具有一定的剛度。所以通過查閱機械設(shè)計手冊，進行各種型材的比較，最終確定了本次旅居車設(shè)計中，橫梁材料選用方形鋼管。截面如圖4.5所示，方形鋼管截面參數(shù)如表4.2所示。采用方形鋼管可以保證車身骨架有一定的剛度。同時，除了圓形鋼管之外，方形鋼管抗扭慣性最大，可以有效防止車身變形，所以本次設(shè)計采用方形鋼管作為汽車骨架的橫梁?？v梁選用冷彎邊槽鋼，冷彎邊槽鋼具有較好的剛性，可以要求縱梁的設(shè)計要求，所以本次設(shè)計中，旅居車的縱梁選型為棱邊槽鋼。截面如圖4.6所示，冷彎邊槽鋼截面參數(shù)如表4.3所示 圖4.5 方形鋼管截面圖 表4.2 方形鋼管參數(shù) 基本尺寸 截面面積 F /cm2 理論重量 G /(kg/m) 截面模數(shù) 截面模數(shù) A B S JX JY WX WY /mm /cm2 /cm2 50 4 7.39 5.56 25.56 10.22 5 8.58 6.73 29.81 11.93 6 9.95 7.81 33.35 13.34 7 11.21 8.80 35.23 14.49 8 12.35 9.70 38.51 15.41 圖4.6 冷彎邊槽鋼截面圖 表4.3 冷彎邊槽鋼截面參數(shù) 名 稱 尺寸/mm 理論質(zhì)量 截面面積 重心/cm 慣性矩/cm4 同轉(zhuǎn)半徑/cm H×B×t H B t /kg/m /cm2 X0 IX IY rX rY 180×80×4.0 180 80 4.0 10.184 12.973 2.075 641.4 81.02 70.31 2.499 180×80×5.0 180 80 5.0 12.576 16.021 2.123 780.5 99.11 6.979 2.487 在橫縱梁接頭的設(shè)計方案選擇上，本次設(shè)計將采用橫梁貫穿縱梁腹板這種設(shè)計方 案，首先這種設(shè)計方案可以保證足夠的剛度。特別是在對地板骨架的設(shè)計時，要求地板骨架應(yīng)該有足夠的剛度，起到一定的承擔載荷的作用。這種貫穿連接結(jié)構(gòu)目前國內(nèi)外廣泛采用的半掛車車架結(jié)構(gòu)。它在貫穿處只焊接橫梁腹板，其上下翼板不焊接，并在穿孔之間留有間隙。當縱梁產(chǎn)生彎曲變形時，允許縱梁相對橫梁產(chǎn)生微量位移，從而消除應(yīng)力集中現(xiàn)象。但車架整體扭轉(zhuǎn)剛度較差，需要在靠近縱梁兩端處加橫梁來起到高扭轉(zhuǎn)剛度。慣性橫梁式結(jié)構(gòu)，由于采用了整體橫梁，減少了焊接，使焊接變形減少。同時還具有腹板承載能力大，并且在偏載較大時，能使車架各處所產(chǎn)生的應(yīng)力分布較均勻的特點。 根據(jù)第3章尺寸參數(shù)的確定中所設(shè)計的，旅居車頭部分駕駛區(qū)的長度初為2207mm，旅居車總長初定在6150mm，所以得到乘客區(qū)車廂外部尺寸初定為3943mm。所以進行對汽車右側(cè)圍進行設(shè)計，設(shè)計圖如圖4.7所示。 圖4.7 車身右側(cè)骨架設(shè)計 在設(shè)計的時候，應(yīng)該注意車身剛度，在必要的部位加裝加強肋。注意骨架布置均勻，使得車身骨架承載均勻。初步選定后圍立柱長度2315mm、腰梁長度3911mm、側(cè)圍擱梁長度5000mm、斜撐長度1468mm、側(cè)圍立柱長度1721mm、裙立柱長度494mm、側(cè)圍裙邊梁長度2324mm、風窗立柱長度1622mm。 汽車頂蓋由于不參與過多的承載，所以在本次設(shè)計中采用如圖4.8的設(shè)計方案。 窗框上橫梁長度4887mm，頂蓋縱梁長度4282mm，上邊梁長度4332mm，頂蓋橫梁長度1490mm，前風窗上橫梁長度2090mm。 在對車身地板骨架分總成的設(shè)計如圖4.9所示。 地板縱梁長度5493mm，地板橫梁長度1990mm。汽車地板骨架設(shè)計過程中，需要地板縱梁和地板橫梁的連接方式是需要解決的。在上面我們已經(jīng)進行了方案的選擇以及確定，所以將采用橫梁貫穿縱梁腹板的設(shè)計方案，將圖4.9放大得到圖4.10可以看清楚橫梁貫穿縱梁腹板設(shè)計方案的具體形式。 在完成六個骨架裝分總成的制造后，在將六個分總成連接成一個整體車身骨架總成的時候，側(cè)圍與前圍與后圍采用焊接的方式連接，頂蓋與側(cè)圍和前圍后圍同樣采用焊接將其連接在一起。由于地板直接連接三類底盤，地板與車身其他四個車身分總成相連。如果地板骨架與三類底盤利用剛性連接，那么三類底盤產(chǎn)生的噪聲與振動將直接傳導(dǎo)給地板骨架，很容易在車廂內(nèi)產(chǎn)生共振或者共鳴的現(xiàn)象，所以為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，選擇車身地板骨架與前圍、后圍、兩側(cè)側(cè)圍的連接方式采用柔性連接，即彈性固定連接如圖4.11所示。這種彈性固定連接在側(cè)圍與地板骨架之間墊上了具有彈 圖4.8 汽車頂蓋骨架設(shè)計 圖4.9 汽車地板骨架設(shè)計 圖4.10 地板橫梁貫穿縱梁腹板連接方式 性的軟墊（如硬橡膠、軟塑料或木頭），這樣軟墊可以起到緩沖與吸能的作用，提高了整車裝配完成后的舒適性。 圖4.11 彈性固定連接方式 圖4.12 地板骨架與車身側(cè)圍骨架螺栓連接 在本次設(shè)計中，主要校核當汽車加速的時候看螺栓時候能剪斷。所以按照抗剪強度校核計算： （4.1） 式中：Fa'－受橫向載荷，m－剪切面?zhèn)€數(shù)，d0－受剪切直徑，在本次設(shè)計中，采用的是M16螺栓，所以d0=16。汽車在行駛是在剎車減速時此螺栓連接設(shè)計受到的橫向載荷最大，所以取汽車的最大加速度為5g。算得車身骨架與車身蒙皮的質(zhì)量為m總=1190.641kg，這樣，通過這些可以算的每一個螺栓所受的剪切力為： F‘A總=m總×a=58341.409