客車車身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)-

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1、第5章 客車車身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 5-1 車身結(jié)構(gòu)及其分類客車與軌道交通車輛是現(xiàn)代社會中運(yùn)輸旅客的主要交通工具。在我國，客車是指在設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上用于載運(yùn)乘客及其隨身行李的商用車。由于其載客量大，占地面積小，在我國應(yīng)用廣泛。客車由發(fā)動機(jī)、底盤、車身和電器設(shè)備等幾大部分構(gòu)成。作為客車的重要組成部分，車身的設(shè)計(jì)越來越受到重視，客車車身主要由骨架結(jié)構(gòu)和蒙皮結(jié)構(gòu)兩部分組成。在客車結(jié)構(gòu)中，車身即是承載單元，又是功能單元。作為承載單元，由車身骨架與底架或車架（小型客車車身殼體與車架）組成的車身結(jié)構(gòu)，在客車行駛中要承受多種載荷的作用。作為功能單元，車身應(yīng)該為駕駛員提供便利的工作環(huán)境，為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境，保

2、護(hù)他們免受車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的振動噪聲和廢氣等的侵襲，以及外界惡劣天氣的影響；同時(shí)在交通事故中，可靠的車身結(jié)構(gòu)和乘員保護(hù)系統(tǒng)有助于減輕對乘員和行人造成的傷害；此外，合理的車身外部形狀，以便客車行駛時(shí)能有效地引導(dǎo)周圍的氣流，提高車輛的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛穩(wěn)定性，并改善發(fā)動機(jī)的冷卻條件和車內(nèi)通風(fēng)。因此，客車車身對客車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造有著十分重要的影響。5.1.1、客車車身定義GB37301-88在GB37301-88中，客車車身的定義為：具有長方形的車箱，主要用來裝載乘員和隨身行李。5.1.2、客車車身分類方法由于客車品種繁多，所以車身的分類形式也是多種多樣的。常見的分類方法有按客車的用途、承載形式

3、和車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。1、按用途分類 按客車的用途可分為城市客車、長途客車、旅游客車和專用客車四類。（1）城市客車城市客車是為城市內(nèi)公共交通運(yùn)輸而設(shè)計(jì)和裝備的客車，如圖5-1所示。這種車輛設(shè)有座椅及乘客站立的區(qū)域，由于乘客上下頻繁，所以車廂內(nèi)地板低、過道高、通道寬、座椅少、車門多，車窗大，并有足夠的空間供頻繁停站時(shí)乘客上下車走動使用。按運(yùn)行特點(diǎn)，城市客車分為市區(qū)城市客車和城郊城市客車。為了滿足大、中城市公共交通的需要及環(huán)保要求，城市客車正逐步向大型化、低地板化、環(huán)?；⒏邫n化和造型現(xiàn)代化等方面發(fā)展。（2）長途客車長途客車又稱公路客車，是為城間旅客運(yùn)輸而設(shè)計(jì)和裝備的客車，如圖5-2所示。由于旅客乘

4、坐時(shí)間較長，這類客車必須保證每位乘客都有座位，不設(shè)供乘客站立的位置。為了有效利用車廂的面積，座椅布置比較密集，而且盡可能的提高座椅的舒適性，座椅質(zhì)量都比較好。長途客車車廂地板高，地板一般設(shè)計(jì)成凹形，這樣有利于提高車身的抗扭剛性，地板下面設(shè)有存放行李物品的行李艙。為了提高整個車身的剛度，這類客車的車門少，且多布置在前軸之前。對于高速公路上的快速客運(yùn)車輛，要求具有更高的可靠性、行駛安全性、乘坐舒適性和高速行駛性能等。 圖5-1 城市客車 圖5-2 長途客車圖5-3 機(jī)場擺渡客車（3）旅游客車旅游客車是為旅游而設(shè)計(jì)和裝備的客車，其與長途客車的設(shè)計(jì)原則基本相近，但在外觀和舒適性等方面比長途客車好，車內(nèi)

5、設(shè)施及附件設(shè)備也更豪華和高檔。為使觀光方便，旅游客車的視野一般較開闊。中高檔長途客車和城郊城市客車均可作為旅游線路客運(yùn)車輛使用。（4）專用客車專用客車在其設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上只適合于需經(jīng)特殊布置設(shè)計(jì)后才能載運(yùn)人員的車輛。這類客車與長途客車類似，但可無行李箱。一般有學(xué)?？蛙嚒C(jī)場擺渡客車、采血車和會議客車等款式。它們根據(jù)特定要求，按專門規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和用途來制造。圖5-3所示的是廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司的一款型號為XMQ6139B的機(jī)場擺渡車。2、按承載形式分按車身承載形式，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

6、式的。從設(shè)計(jì)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(jìn)行分類，表征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。 （1）非承載式客車車身非承載式車身（圖5-4）是指在底盤車架上組裝而成的車身結(jié)構(gòu)形式。這類車的底盤有較強(qiáng)的車架，車身骨架是通過多個橡膠襯墊或彈簧沿車身總長安裝在車架上的。車身骨架與車架彈性連接，安裝在車架上的車身對車架的加固作用不大，車架是支承全車的基體，承受著安裝在其上面的各個總成的各種載荷；車身只在很小程度上承受由車架彎曲和扭轉(zhuǎn)所引起的載荷，所以嚴(yán)格說來，車身并非完全不承載。車架的振動通過彈性元件傳到車身上，由于彈性元件的撓性作用，大部分來自路面的振動和沖

7、擊能被減弱或消除，在壞路行駛時(shí)可以對車身起到保護(hù)作用。在我國客車發(fā)展的初期，其車身通常由專業(yè)化車身廠家生產(chǎn)，然后安裝在現(xiàn)成的貨車底盤車架上。國內(nèi)的輕型客車，其絕大部分都是這種非承載式車身殼體結(jié)構(gòu)，一般是在貨車三類底盤（包括一部分進(jìn)口輕型貨車底盤）或者在專用客車底盤上直接改裝車身。該車身結(jié)構(gòu)形式具有傳統(tǒng)底盤-車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1）連接車身和車架的橡膠襯墊或彈簧可以起到一定的緩沖、隔振和降低噪聲的作用，車廂內(nèi)噪音低，緩沖隔振性能和乘坐舒適性較好；2）底盤與車身可以分開以后再組裝成一體，便于生產(chǎn)裝配及在同一底盤上安裝不同的車身，簡化了裝配工藝，便于組織專業(yè)化生產(chǎn)；3）有車架作為整車的基礎(chǔ)，便于在汽車上

8、安裝各總成和部件；4）安全性能由底盤加強(qiáng)，遇到撞車事故時(shí)，車架可以對車身起到一定的保護(hù)作用，車廂變形小?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，非承載式車身形式在現(xiàn)階段我國輕型客車的設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。但其在結(jié)構(gòu)上也存在明顯的缺陷：1）在設(shè)計(jì)時(shí)候沒有考慮車身參與承載，而是由底盤單獨(dú)承載，所以必須保證車架的強(qiáng)度足夠大以滿足設(shè)計(jì)要求，這樣就使得整車的質(zhì)量增大，不符合車身輕量化的設(shè)計(jì)趨勢；2）車架的存在使得車身地板高度的降低受到一定的限制，不適合城市客車地地板化的趨勢；3) 車架縱梁是大型零件，其制造需要大型鍛壓設(shè)備、裝焊夾具及檢驗(yàn)等一系列昂貴復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備；4) 底盤結(jié)構(gòu)調(diào)整不易，改進(jìn)成本高，開發(fā)周期長；5）客車質(zhì)心高，高速行

9、駛時(shí)穩(wěn)定性較差。圖5-4 非承載式客車的底盤及車身（2）半承載式客車車身半承載式車身就是車身與車架剛性連接，車身部分承載的結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是底盤仍保留有車架，車身通過焊接、鉚接或螺釘與車架作剛性連接，是一種介于非承載式車身和承載式車身之間的車身結(jié)構(gòu)。它的車身本體與底架（此時(shí)的車架也可稱之為“底架”）用焊接或螺栓剛性連接，將車身骨架側(cè)壁立柱與車架縱梁兩側(cè)的外伸橫梁或牛腿連接在一起，加強(qiáng)了部分車身底架而起到一部分車架的作用，故車身也可以分擔(dān)一部分彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，例如發(fā)動機(jī)和懸架都安裝在加固的車身底架上，車身與底架成為一體共同承受載荷。半承載式車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，對車輛進(jìn)行改裝容易，可以適

10、當(dāng)?shù)亟档偷匕宓母叨?；同時(shí)車身部分參與了承載作用，可在一定程度上減弱底架的強(qiáng)度和剛度，減輕客車的自身重量。但由于保留有底架，半承載式車身還是一種過渡結(jié)構(gòu)，車身地板的高度受底架的限制而難以很大的降低；整車的輕量化仍受到一定的限制；車架縱梁的制造需要大型鍛壓設(shè)備、裝焊夾具及校驗(yàn)等一系列昂貴復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備；此外，底盤的結(jié)構(gòu)調(diào)整也比較繁瑣，改進(jìn)成本高，開發(fā)周期長。圖5-5所示是典型的半承載式客車車身結(jié)構(gòu)，一般是在現(xiàn)有的客車專用底盤（其車架由兩根前后直通的縱梁27與若干橫梁10、23等組成）上將車架用若干懸臂梁25加寬并與車身側(cè)壁立柱剛性連接，使車身骨架也承擔(dān)車架的一部分載荷。圖5-5 客車半承載式車身1

11、-頂燈地板；2-換氣扇框；3-頂蓋橫梁；4-頂蓋縱梁；5-前風(fēng)窗框上橫梁；6-前風(fēng)窗立柱；7-前風(fēng)窗中立框；8-前風(fēng)窗框下橫梁；9-前圍擱梁；10-車架前橫梁；11-前圍立柱；12-后風(fēng)窗框下橫梁；13-后圍擱梁；14-后圍裙邊梁；15-側(cè)圍窗立柱；16-車輪拱；17-斜撐；18-腰梁；19-側(cè)圍擱梁；20-側(cè)圍立柱，21-側(cè)圍裙邊梁；22-上邊梁；23-車架橫梁；24-門立柱；25-車架懸臂梁；26-門檻；27-車架縱梁（3）承載式客車車身應(yīng)用在客車上的全承載車身技術(shù)是高檔豪華客車制造技術(shù)中的重要項(xiàng)目。該技術(shù)是德國凱斯鮑爾公司于上個世紀(jì)50年代首創(chuàng)，將飛機(jī)制造的整體化框架結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于客車生

12、產(chǎn)，并通過嚴(yán)格的碰撞試驗(yàn)，性能優(yōu)越，使客車具有經(jīng)濟(jì)、安全和舒適等優(yōu)點(diǎn)，尤其適應(yīng)高速長距離客運(yùn)。在傳統(tǒng)技術(shù)條件下，客車產(chǎn)品達(dá)到低地板、輕量化、配置人性化、低排放、環(huán)?；⒊丝涂臻g大等種種要求越來越難，而全承載車身技術(shù)的出現(xiàn)，適應(yīng)了時(shí)代的要求.目前，全承載車身技術(shù)已應(yīng)用到多家客車生產(chǎn)廠的客車產(chǎn)品上，引發(fā)了國內(nèi)客車制造業(yè)的一場技術(shù)變革。承載式車身就是無獨(dú)立車架的整體車身結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)是底盤不是傳統(tǒng)的沖壓成型鉚接車架式結(jié)構(gòu)，而是由矩形鋼管構(gòu)成的格柵式結(jié)構(gòu)。底架、前圍、后圍、左右側(cè)圍、車頂六大片組成全承載式車身。車身采用封閉環(huán)結(jié)構(gòu)，由于沒有車架，故可降低地板和整車高度。載荷由整個車身承受，車身上

13、下部結(jié)構(gòu)形成一整體，在承受載荷時(shí)，整個車身殼體可以達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。在具有較大的抗扭剛度的格柵式結(jié)構(gòu)的底架上，配置發(fā)動機(jī)、前后橋等總成，可以保證各總成正確的相對位置關(guān)系。承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。 圖5-6 奔馳O404大客車的承載式車身1-側(cè)窗立柱；2-頂蓋縱梁；3-頂蓋橫梁；4-頂蓋斜撐；5-上邊梁；6-前風(fēng)窗框上橫梁；7-前風(fēng)窗立柱；8-儀表板橫梁；9-前風(fēng)窗框下橫梁；10-前圍擱梁；11-后風(fēng)窗框上橫梁；12-后風(fēng)窗框下橫梁；13-后圍加強(qiáng)橫梁；14-后圍立柱；15-腰梁；16-角板；17-側(cè)圍擱梁；18-斜撐；19-底架橫格柵；20-側(cè)圍裙邊梁；21-裙

14、立柱；22-門立柱；23-門檻；24-底架縱格柵圖5-6所示是奔馳O404大客車的承載式車身結(jié)構(gòu)，其底架是薄鋼板沖壓或用型鋼焊制的縱橫格柵，以取代笨重的車架。格柵是高度較大（約500mm）桁架結(jié)構(gòu)，因而車身兩側(cè)地板上只能布置坐席，而坐席下方高大的空間可用做行李艙，故適用于大型長途客車。整體承載式車身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是所有的車身殼體構(gòu)件都參與承載，互相牽連和協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮材料的潛力，使車身質(zhì)量最小而強(qiáng)度和剛度最大。承載式車身的優(yōu)點(diǎn)是：1）車身結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)就進(jìn)行了有限元分析和計(jì)算，優(yōu)化了車身結(jié)構(gòu)，使得車身重量降低，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度提高；2) 簡化構(gòu)件的成型過程，提高材料利用率；3) 整車重心低，高速行駛穩(wěn)

15、定性較好；4) 加工不需要大型的沖壓設(shè)備，便于產(chǎn)品改型和系列化，容易實(shí)現(xiàn)多品種系列化生產(chǎn)。5) 被動安全性好，承載式客車采用的格柵式結(jié)構(gòu)，能使整車在受力時(shí)將力迅速分解到全車各處，按照歐洲的客車被動安全測試，這種結(jié)構(gòu)能夠在汽車翻滾及相撞時(shí)，保證乘客的安全空間。但采用全承載式車身也存在一些不足和現(xiàn)實(shí)問題需要解決。首先，由于取消了車架，來自道路的負(fù)載會通過懸架裝置直接傳給車身本體，而車廂本身又是易于形成引起空腔共鳴的共振箱，因此噪音和振動較大，惡化了乘坐舒適性，因此對隔振降噪的設(shè)計(jì)要求較高，使得成本和質(zhì)量都會有所增加。其次是需要嚴(yán)格控制下料精度，承載式車身主要采用小截面方管焊接結(jié)構(gòu)，需要重點(diǎn)控制下料

16、尺寸、角度以及下料后彎折的加工精度，下料的準(zhǔn)確度關(guān)系到小總成乃至車身焊接總成的準(zhǔn)確度。最后，需要嚴(yán)格控制焊接變形和焊接應(yīng)力。全承載式車身相對于半承載式和非承載式車身，其焊接工作量明顯增加，焊接接頭的數(shù)量也成倍增加。由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致整車骨架對接頭處焊接質(zhì)量更加敏感，因此需要研究焊接工藝，提高焊接水平，更加嚴(yán)格的控制接頭處的焊接質(zhì)量。根據(jù)客車車身上部和下部受力程度的不同，承載式客車車身又可分為基礎(chǔ)承載式和整體承載式兩種，其受力原則簡圖如圖5-7所示。 a) b)圖5-7承載式客車車身受力原則簡圖a)基礎(chǔ)承載式 b)整體承載式基礎(chǔ)承載式這種承載車身形式是將車身側(cè)圍腰線以下部分，包括窗臺以下到地板的

17、側(cè)壁骨架和底部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成強(qiáng)度和剛度較大的主要承載件，車頂則設(shè)計(jì)為不參與承載的部分，這樣窗立柱就可以適當(dāng)縮小尺寸?；A(chǔ)承載式車身結(jié)構(gòu)底部的縱向和橫向構(gòu)件一般采用薄壁型鋼或薄板來制造。其高度可達(dá)0.5m左右，可充分利用車身地板下面的空間來作為行李艙整體承載式整體承載式車身就是整個車身的全部構(gòu)件都參與承載。其車身的上下部結(jié)構(gòu)形成一個整體，在承受載荷時(shí)，以強(qiáng)濟(jì)弱，可使整個車身殼體達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。如果可以從理論分析和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)揮材料的最大承受限度，就可以設(shè)計(jì)出等強(qiáng)度的空間柵格結(jié)構(gòu)，使車身質(zhì)量達(dá)到最輕而強(qiáng)度和剛度最大。 3、按車身結(jié)構(gòu)分類根據(jù)車身結(jié)構(gòu)上的差異，可將客車車身分為薄殼式、骨架式

18、、復(fù)合式、單元式和嵌合式結(jié)構(gòu)等幾種。（1）薄殼式結(jié)構(gòu)薄殼式車身結(jié)構(gòu)無較強(qiáng)的獨(dú)立骨架結(jié)構(gòu)，構(gòu)成車身整體的是板塊式構(gòu)件，蒙皮也參與承載，是飛機(jī)機(jī)身薄殼結(jié)構(gòu)的移植和運(yùn)用。圖5-8為一薄殼式車身結(jié)構(gòu)的客車，其骨架采用截面為帶凸緣的U型鋼材，強(qiáng)度和剛度較弱，必須依靠牢固鉚接在骨架上的外蒙皮來予以加強(qiáng)，因此，把這種結(jié)構(gòu)一般稱之為應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)。其具有質(zhì)量輕、材料消耗小、生產(chǎn)率較高及易于改型等優(yōu)點(diǎn)。但是窗立柱較粗，側(cè)窗開口的大小受到限制；車身外表面裸露的鉚釘，既是銹蝕源，又影響美觀，同時(shí)表面也不平順，剛性差。圖5-8 客車的薄殼式車身結(jié)構(gòu)薄殼式客車車身的底部由優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓而成，一般加焊了貫通式縱梁和橫向的局部

19、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以保證車身具有良好的承載能力和安裝發(fā)動機(jī)及底盤各總成。這種車身結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用于輕型客車上。（2）骨架式結(jié)構(gòu)這種車身結(jié)構(gòu)的骨架是由抗扭剛度很大的異型鋼管構(gòu)成的，車身不依靠外蒙皮加強(qiáng)，外蒙皮主要起裝飾作用。骨架型鋼多采用性價(jià)比高的碳素結(jié)構(gòu)鋼，其中Q235應(yīng)用比較廣泛。如圖5-9所示，在組焊成的獨(dú)立骨架上裝配車門、車窗、側(cè)窗頂蓋和地板等，結(jié)構(gòu)應(yīng)力主要由車頂骨架、底骨架和側(cè)圍骨架承擔(dān)，由于不依靠外蒙皮的加強(qiáng)，可以采用張拉蒙皮，這樣就可以保證客車外表面平整光順。骨架式車身結(jié)構(gòu)可以分為六大片，分別是頂骨架、 左右側(cè)圍骨架、前圍骨架、后圍骨架和底骨架，這六大片通過焊接等連接方式合成整體空間骨架。

20、這種車身結(jié)構(gòu)具有承載能力好，整體強(qiáng)度高，窗立柱較細(xì)，側(cè)窗開口大且視野開闊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于大客車車身。但焊接工藝較復(fù)雜，改型不容易。圖5-9骨架式客車車身圖5-10 復(fù)合式車身骨架（3）復(fù)合式結(jié)構(gòu)復(fù)合式車身結(jié)構(gòu)是將薄殼式和骨架式兩種結(jié)構(gòu)融為一體的一種車身結(jié)構(gòu)。在受力較少的部位用薄殼式結(jié)構(gòu)，而受力大的部位則采用骨架式結(jié)構(gòu)。圖5-10所示的是日本三菱汽車公司生產(chǎn)的一款復(fù)合式車身的客車，該車的前后圍為薄殼式結(jié)構(gòu)，第二立柱與最末立柱之間為框架結(jié)構(gòu)。同時(shí)采用內(nèi)蒙皮結(jié)構(gòu)，解決了外蒙皮上鉚釘多的問題。復(fù)合式車身結(jié)構(gòu)比薄殼式車身結(jié)構(gòu)彎曲剛度高，質(zhì)量有所減輕，比骨架式結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率高。（4）單元式結(jié)構(gòu)單元式車

21、身結(jié)構(gòu)是采用縱向構(gòu)件將若干個由地板橫梁、立柱、頂橫梁等構(gòu)成的環(huán)箍單元連接起來，形成一種獨(dú)特的車身結(jié)構(gòu)。圖5-11所示的是GMC公司生產(chǎn)的客車車身，它由56個長度為1.5m左右的可以互換的單元體和前后兩個單元體組成，每個單元體的兩端用貫通的矩形材料密封。橫向構(gòu)件均為壓制件，在焊接架上組焊成獨(dú)立的單元件之后，再送到流水線上進(jìn)行組裝。圖5-11 GMC公司的單元式結(jié)構(gòu)客車車身（5）嵌合式結(jié)構(gòu)嵌合式車身結(jié)構(gòu)（圖5-12）是根據(jù)車身不同部位的受力情況，有針對性的將鋁擠壓型材嵌合而組成車身的側(cè)壁。型材嵌合后將環(huán)氧樹脂擠入連接處，樹脂硬化后即可將鋁型材牢固的粘結(jié)在一起，這種連接方式稱為Rohrlok連接法。

22、鋁型材上有縱向整體式加強(qiáng)筋，可以用鉚釘與鋼質(zhì)的豎框鉚接在一起，因此車身強(qiáng)度高、質(zhì)量輕且不易損壞。這種車身采用蜂窩狀夾層結(jié)構(gòu)的鋁板制成頂蓋和地板，中間填充經(jīng)發(fā)泡處理的氨基甲酸乙酯。頂蓋和地板再與前述的擠壓鋁型材側(cè)壁構(gòu)件一起構(gòu)成整個車身的殼體，其裝配前的各分組件如圖5-13所示。嵌合式車身結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，適合于中型客車的車身。圖5-12 嵌合式客車車身側(cè)壁結(jié)構(gòu)及Rohrlok連接法圖5-13 嵌合式結(jié)構(gòu)車身組組件圖1-后圍；2-空調(diào)裝置；3-側(cè)壁（擠壓鋁型材）；4-頂蓋（氨基甲酸乙酯泡沫）；5-前臉；6-側(cè)壁邊緣；7-地板組件（氨基甲酸乙酯泡沫）；8-前操縱部分；9-儲氣罐；

23、10-后懸架和發(fā)動機(jī)5-2 車身總布置設(shè)計(jì)5.2.1、發(fā)動機(jī)與車門的布置1、發(fā)動機(jī)布置客車車身的總布置設(shè)計(jì)在很大程度上與發(fā)動機(jī)的布置相關(guān)聯(lián)，發(fā)動機(jī)布置主要有前置、中置和后置三種。如圖5-14所示。（1）發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)（FR）方案發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)方案是42型汽車的傳統(tǒng)布置方案，主要應(yīng)用于輕型客車上，如圖5-14（a）所示。這種方案結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，操縱方便，發(fā)動機(jī)的冷卻效果好，前后輪的質(zhì)量分配比較理想。但由于發(fā)動機(jī)前置，凸起于車廂地板表面之上，使得車廂的面積利用率差；傳動軸從車廂地板下通過，導(dǎo)致地板平面離地距離較高，乘客上下車不方便；此外發(fā)動機(jī)的噪聲、氣味和振動難以隔絕，很容易傳入車廂內(nèi)影響乘員

24、的乘坐舒適性；有一扇乘客門布置在軸距范圍內(nèi)，降低了車身的剛度。 針對中開門設(shè)計(jì)導(dǎo)致車身強(qiáng)度降低的缺點(diǎn)，可以采用車門前開的布置，這樣可以改善車身的剛度，但是前懸必須得加長，可能出現(xiàn)前軸超載的現(xiàn)象。（2）發(fā)動機(jī)中置后驅(qū)（MR）方案發(fā)動機(jī)中置后輪驅(qū)動方案如圖5-14（b）所示，傳動系統(tǒng)的這種方案布置有利于實(shí)現(xiàn)較為理想的質(zhì)量分配，車廂面積的利用率高，乘客門可以布置在車輛前軸之間。但是發(fā)動機(jī)維修困難，所以對發(fā)動機(jī)的可靠性要求很高；由于中置車廂地板下，發(fā)動機(jī)冷卻效果差，地板高度也難以降低；此外，發(fā)動機(jī)的噪聲、氣味和振動還是可以傳入車廂內(nèi)。所以這種布置方式只在部分大中型客車上采用，并未獲得推廣。（a）發(fā)動機(jī)

25、前置后輪驅(qū)動（b）發(fā)動機(jī)中置后輪驅(qū)動（c）發(fā)動機(jī)后縱置后輪驅(qū)動（d）發(fā)動機(jī)后橫置后輪驅(qū)動圖5-14 客車發(fā)動機(jī)布置方案（3）發(fā)動機(jī)后置后驅(qū)（RR）方案發(fā)動機(jī)后置可有縱置和橫置兩種方式，分別如圖5-14（c）及5-14（d）所示。這種布置形式的發(fā)動機(jī)、離合器和變速器一般都置于后橋之后；主減速器與變速器之間的距離較大，其相對位置經(jīng)常變化，所以應(yīng)設(shè)置萬向傳動裝置和角傳動裝置。將發(fā)動機(jī)布置在車廂后部，容易做到汽車總質(zhì)量在前后軸之間的合理分配，增大車廂面積利用率，降低地板高度，隔絕發(fā)動機(jī)噪聲、氣味和振動，車門可開在前懸之前，發(fā)動機(jī)的維修也比較方便。同時(shí)，由于后軸的簧上質(zhì)量和簧下質(zhì)量之比增大，可以改善車廂

26、后部乘客的乘坐舒適性。因此，發(fā)動機(jī)后置的的布置方案在大中型客車上廣泛盛行。由于發(fā)動機(jī)在車輛后部，其冷卻條件差，必須采用冷卻效果強(qiáng)的散熱器；發(fā)動機(jī)、離合器和變速器是遠(yuǎn)距離操縱，操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，但是隨著發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及機(jī)電液一體化技術(shù)的發(fā)展，上述問題已經(jīng)得到了妥善的解決。在發(fā)動機(jī)橫置的情況下，發(fā)動機(jī)的動力系通過成斜角布置的傳動軸由變速器傳至車軸，此布置較為緊湊，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而且傳動效率也會有所降低。2、客車車門布置客車車門有乘客門、駕駛門和應(yīng)急門三種。對于不同尺寸不同類型的車型，其布置形式各不相同。客車乘客門是乘客上下車的出口，是客車設(shè)計(jì)的重要組成部分，按通道寬度可分為單引道門和雙引道門。單引

27、道門主要用于乘客上下車不頻繁的長途客車、旅游客車和團(tuán)體客車上，輕型客車應(yīng)用也比較廣泛；雙引道則主要用于乘客上下車頻繁的城市客車上。乘客門在設(shè)計(jì)布置時(shí)候需滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般布置在客車右側(cè)，其中至少應(yīng)有一個乘客門在車輛的前半部。但對在道路中央設(shè)置的公共汽車專用道上運(yùn)營使用的公共汽車，由于公交站臺位置的原因需在車身左側(cè)上下乘客時(shí)，允許在車身左側(cè)開設(shè)乘客門，而車身右側(cè)則不允許再設(shè)乘客門。一般乘客門的數(shù)量設(shè)置如表5-1所示：表5-1 客車乘客門的最少數(shù)量-客車類型級級、級車長L/mL1010L13.7L13.7L12L12乘客門最少數(shù)量12312駕駛門是駕駛員上下車專用門，設(shè)置在方向盤同側(cè)，一般中

28、低檔乘客門中置的大型客車和一些中型客車采用。 應(yīng)急門又稱安全門，當(dāng)客車內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，乘客可通過應(yīng)急門進(jìn)行緊急撤離，一般應(yīng)用在特大型的長途或旅游客車上。國家標(biāo)準(zhǔn)并未對應(yīng)急門的布置做出明確限制，但是合理布置應(yīng)急門的位置是相當(dāng)重要的，通常布置在客車右側(cè)中部偏后位置。5.2.2、外廊尺寸和有關(guān)總布置尺寸國家標(biāo)準(zhǔn)對客車的相關(guān)尺寸做了詳細(xì)的規(guī)定?？蛙嚨耐饫瘸叽缫奊B 1589-2004汽車外廓尺寸限界中的規(guī)定，客車外廓尺寸的最大限值如表5-2所示： 表5-2 客車外廓尺寸的最大限值外廓限值類型限值總高4m（對于定線行駛的雙層客車為4.2m）總寬（不包括后視鏡）2.5m總長二軸客車12m三軸客車13.7m單

29、鉸接客車18mGB/T 13094-1991客車通用技術(shù)條件規(guī)定了客車的其它總布置尺寸要求，如表5-3所示：表5-3 客車其它總布置尺寸要求規(guī)定項(xiàng)目限值按近角12離去角9轉(zhuǎn)彎半徑12m轉(zhuǎn)彎時(shí)的通道寬度6.7m最小離地間隙長途或旅游客車270mm城市客車240mm此外，客車通用技術(shù)條件還對前、后懸長，軸距等許多總布置尺寸作了相應(yīng)規(guī)定。如窗距的確定，需要滿足10t頂置載荷作用的要求。5.2.3、車箱布置及橫截面尺寸1、座椅布置客車一般根據(jù)用途、乘客數(shù)及車長布置座位排列方式和排數(shù)。城市客車行駛的車站距離近，乘客頻繁流動，主要應(yīng)保證乘客上下車方便和便于在車內(nèi)走動。一般多采用單、雙排座的布置方案，以增大

30、過道的寬度和站立面積。近年來，城市公共交通迅速發(fā)展，為了滿足人們上、下班及節(jié)假日時(shí)候客流高峰的需要，可以沿車輛兩側(cè)壁布置座椅，這樣可以顯著的增加乘客站立面積，從而增大載客量。但是這種座椅縱向布置的方案惡化了一般使用情況下乘坐的舒適性，此外，由于進(jìn)行汽車承載系統(tǒng)（包括車身骨架、底架和行駛系）的強(qiáng)度設(shè)計(jì)中必須考慮高峰載荷值，所以將會使汽車的自重相應(yīng)，在占大部分使用時(shí)間的非客流高峰時(shí)刻，汽車設(shè)計(jì)的強(qiáng)度是過剩的，這樣顯然是不經(jīng)濟(jì)的。圖5-15所示的是VOLVO汽車公司的7700-02城市大客車的平面布置。該車的發(fā)動機(jī)裝在地板下面，有效載客面積22.52,乘客座椅面積10.82，總?cè)萘繛?10人，客流高

31、峰時(shí)刻可容納120人以上。為了充分利用車廂面積，前輪罩上設(shè)了一排朝前布置的座椅，而后輪罩上則設(shè)了兩排座椅，分別朝前和朝后布置。 城市客車車廂的平面布置在相當(dāng)大的程度上受城市居民收入水平的影響。在西歐一些國家，城市客車的座位布置一般為前部1+1，后部2+2的形式，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市居民收入水平的提高，城市客車的舒適性也逐步提高，座位數(shù)朝著增加趨勢發(fā)展。于此相反，在我國及一些發(fā)展中國家，城市人口密集，居民收入水平有限，城市客車的座位布置多采取前部1+1，后部2+2的形式。圖5-15 VOLVO7700-02城市大客車平面布置圖5-16 豪華長途大客車平面布置圖長途客車由于乘客乘坐時(shí)間長，車站

32、距離也較遠(yuǎn)，客流量一般比較穩(wěn)定，座椅布置主要應(yīng)保證乘坐的舒適性，而且盡可能使乘客面朝前方乘坐。為了增加載客量，可在兩排座椅中間的過道處增設(shè)活動座椅。圖5-16所示的是國內(nèi)某客車企業(yè)投產(chǎn)的一款豪華長途大客車平面布置圖，該車的發(fā)動機(jī)后置，與城市客車相比，其特點(diǎn)是只開了一扇乘客門，座椅舒適性好且間距較大、過道較窄，同時(shí)在車廂的中間還設(shè)有衛(wèi)生間，車廂內(nèi)的前部和中部各裝有一臺壁掛電視機(jī)。2、客車橫截面及相關(guān)尺寸客車橫截面如圖5-17所示，GB13053-2008客車車內(nèi)尺寸對其各尺寸做了詳細(xì)說明。圖中為乘客座椅中心平面至側(cè)圍的距離，為側(cè)窗下緣高，為側(cè)窗上緣高，為側(cè)窗扶手高，為頂蓋扶手高，為扶手空間，為乘

33、客門高，為一級踏步高，為一級踏步深，為踏步高，為踏步深，為通道寬，為高地板高，為行李架寬，為行李架入口高，為行李架傾角。圖5-17 客車橫截面3、內(nèi)行李架、通風(fēng)道及各種附件的設(shè)計(jì)布置內(nèi)行李架、通風(fēng)道及相關(guān)附件都是客車內(nèi)飾的重要組成部分?？蛙嚿系母郊饕熊囕d電視、燈具、通風(fēng)道及出風(fēng)口、音響及揚(yáng)聲器等。在長途和旅游客車上，車載電視一般布置在駕駛員右上方的頂棚部位，便于全車乘客觀看，對于車體較長的客車，可在客車中部位置增加一個顯示器，這樣方便坐在車后面的乘客觀看。城市客車的車載電視布置在駕駛員座椅后部及中部靠進(jìn)車頂?shù)奈恢谩P(yáng)聲器根據(jù)不同車型的需求，選擇相應(yīng)的數(shù)量和型號，安裝位置一般在車內(nèi)頂棚?？蛙?/p>

34、內(nèi)置行李架的設(shè)計(jì)布置需滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般寬度不小于300mm ，上部空間高度不小于200mm，具有大行李艙的客車不小于150mm；行李架對車壁的傾斜不小于5，若行李架為水平，入口處需加擋護(hù)裝置；行李艙容積應(yīng)保證每位乘客不少于0.1m3?？蛙噧?nèi)置行李架有航空式行李架和敞開式行李架兩種。一般是和通風(fēng)道進(jìn)行組合后布置在內(nèi)頂蓋的兩側(cè)。航空式行李架主要應(yīng)用在長途和旅游客車上，是將行李架與通風(fēng)道融為一體，由可掀起的帶有弧線輪廓線的活動門組成的封閉式結(jié)構(gòu)。通常將出風(fēng)口，閱讀燈面板、音響、揚(yáng)聲器和照明燈面板整齊排列于通風(fēng)道下平面，位于座椅上方。敞開式行李架常用于低檔客車上，是航空式行李架的簡化，取消活動

35、門。城市客車一般不設(shè)置行李架。長途、旅游客車的通風(fēng)道通常在前后頂相通，在客車內(nèi)室側(cè)頂形成一個循環(huán)的風(fēng)流通道。風(fēng)道出風(fēng)口結(jié)構(gòu)布置要求較高，不僅要考慮美觀、檔次與內(nèi)飾的協(xié)調(diào)、與風(fēng)道的搭配等，而且還要經(jīng)常帶閱讀燈、喇叭和可調(diào)節(jié)裝置等。布置出風(fēng)口時(shí)，一般和座椅的分布同時(shí)考慮，以乘員調(diào)節(jié)方便為標(biāo)準(zhǔn)，按座椅間距調(diào)節(jié)出風(fēng)口，保證每個乘客座位上方都有一個出風(fēng)口為佳，因出風(fēng)口可調(diào)，乘客可根據(jù)自己的需要調(diào)節(jié)風(fēng)向及風(fēng)量。城市客車的通風(fēng)道前后封閉布置在內(nèi)室的兩側(cè)頂上，前頂?shù)拈L度尺寸通常設(shè)計(jì)的小些，這樣可以保證風(fēng)道能夠到達(dá)前乘客門和駕駛員上方。風(fēng)道上的出風(fēng)口一般設(shè)置成敞開出風(fēng)口，在個別地方可以布置一些可調(diào)出風(fēng)口，布置時(shí)

36、要考慮敞開出風(fēng)口的風(fēng)向及風(fēng)速對乘客的影響，這樣的布置就會復(fù)雜一些。4、通道寬度、高度和扶手設(shè)計(jì)通道寬度、高度以及扶手的布置將會直接影響乘客在車內(nèi)走動的方便性，也在很大程度上關(guān)系著站立乘客的安全性，所以設(shè)計(jì)布置時(shí)要充分考慮多方面的因素。客車的通道和扶手等設(shè)計(jì)與車廂的寬度有著很大的關(guān)聯(lián)，在不改變客車外廓尺寸及不影響車輛安全性等情況下，車廂內(nèi)的寬度越寬越好，這樣就可以增大車廂內(nèi)的有效面積和通道寬度。一般用外廓寬度系數(shù)表示客車有效面積的利用情況，可以定義為在座墊平面上量得的車內(nèi)寬度與客車外廓寬度B的比值，設(shè)計(jì)時(shí)候應(yīng)盡可能提高此值。一般客車骨架的厚度一般在50mm左右，外蒙皮為0.81.2mm，內(nèi)蒙皮為

37、35mm。座墊與內(nèi)蒙皮之間的間隙大約為1070mm，一般取30mm。在外廓寬度為2500mm的大客車上，乘客室內(nèi)座墊平面處的寬度約為2300mm，此值與車身側(cè)壁突出的形狀、骨架以及內(nèi)、外蒙皮板的厚度等有關(guān)，不同的取值就有不同的室內(nèi)寬度。城市客車和長途（旅游）客車座墊平面處的通道寬度有著很大的區(qū)別，城市客車一般為420650mm，當(dāng)座椅成三行布置時(shí)寬度可達(dá)9401060mm，現(xiàn)代城市客車的前部只布置有兩行座椅，其通道寬度更寬。長途大客車上的通道寬度較窄，一般約為310540mm。通道處的高度是指車廂內(nèi)地板至頂棚的距離，城市客車一般取1950mm左右，低地板城市客車一般為2000mm2200mm；

38、對于長途客車而言，由于車型大小的不同，對于容量較小的長途客車，其通道處的高度允許取得小些，一般可取到1750mm。因?yàn)樵谌萘枯^小的長途客車上，行車時(shí)所有乘客及售票員都有座位，只有在上下車時(shí)刻乘客才通過通道而且距離不長。扶手一般由直徑為25mm35mm的薄壁鋼管或鋁管制成，外面蒙上一層發(fā)泡的塑料，以減小其導(dǎo)熱性。扶手通常設(shè)置在車門及通道處，便于乘客上下車。長途客車的座椅旁都設(shè)有扶手，主要是為了提高乘客乘坐的舒適性；而城市客車由于其乘客乘坐的區(qū)間短，一般座椅旁不設(shè)扶手，而是設(shè)置吊環(huán)式扶手供站立乘客扶持。5、地板平面高度車廂地板平面的高度受發(fā)動機(jī)和傳動系安裝布置方式的限制。對于利用與貨車通用的標(biāo)準(zhǔn)后

39、橋，并且采取前置發(fā)動機(jī)布置方案的情況，地板平面的高度H主要取決于以下參數(shù)：車輪半徑、后橋殼高度以及包括懸架壓縮動撓度、緩沖塊壓凹后的附加撓度與地板厚度在內(nèi)的值（參見圖5-18）。圖5-18 驅(qū)動橋形式對城市客車地板高度的影響（a）標(biāo)準(zhǔn)貨車驅(qū)動橋 （b）主減速器偏向一邊并與輪邊減速器一體的U型驅(qū)動橋（c）帶有輪邊減速器的U型驅(qū)動橋客車的安全性和上下車的方便性取決于踏步的高度、深度、級數(shù)、表面狀態(tài)和能見度以及扶手位置和車門寬度等。對于城市客車而言，乘客上下車頻繁，為了使乘客上下車方便及保證乘客的安全，應(yīng)盡量降低車廂地板的高度，減少踏步的離地高度及級數(shù)等。歐洲經(jīng)濟(jì)共同體EEC的安全標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了城市大客車的一級踏步離地的最大高度應(yīng)小于等于400mm。德國、英國和法國等國對地板高度做了不能超過700mm的規(guī)定，一級踏步離地高度在350370mm之間。日本規(guī)定了城市大客車的地板離地高度不能超過900mm，一級踏步的離地高度在320380mm之間。為方便殘疾人、老幼乘客及嬰兒車乘坐城市客車，近年來國外的一些新車型上開發(fā)設(shè)置了方便特殊乘客上下車的附屬裝置。如Man公司的一款新車在乘客門入口處設(shè)置了可收回和伸出的活動踏板。當(dāng)車輛停站時(shí)，踏