全承载式客车车身结构设计管窥

摘 要：车身结构是影响车辆性能的重要因素，因此应重视对车身结构的研究。我国的客车数量逐年增加，客车工业也在稳步发展，客车的质量也在不断地提升。因此，为了更好地提升客车的质量与性能，文章从即将成为主流客车的全承载式客车入手，简要地分析和研究了全承载式客车车身结构设计。

关键词：全承载式客车;车身结构设计;客车结构设计

一、客车结构设计的力学理论

与非承载式客车和半承载式客车相比，全承载式客车的车身重量较轻，刚性和结构的强度更高，在进行制造加工时，构件成型过程更加简洁，材料的利用率高，整体的重心较低，车子的稳定性好。全承载式客车最大的优势就是其较高的被动安全性。但是，如果不注意车身机构的传力路线，就无法体现出全承载式客车相对于其他两种类型客车的优点，会浪费制造材料，也无法保证安全性。因此，在研究全承载式客车的车身结构时，就要对车身结构的传力路线进行分析。

非承载式、半承载式和全承载式这三种客车的分类是按照客车的车身结构的承载方式来划分的。非承载式和半承载式客车都有一个较为明显的底盘大梁，但是全承载式客车的底盘是直接安装在车身的结构上的，整个车身具有整体性，是一体的。由于全承载式客车的车身结构是由小截面的管材焊制成的。这种小截面的管材沿杆向力的承受能力较强，但是抗弯曲能力较弱，易发生形变，因此应在进行结构设计时，通过巧妙合理的设计，将管材所承受的弯曲力转化为沿杆向力，来保持车身结构的稳定性。所以，在进行设计时应更重视强度问题，而不是刚度，在进行车身结构的设计时用“强度理论”进行控制。使全承载式客车的车身结构满足并实现其对强度的要求，增强车辆的整体性能。

二、 全承载式客车的车身结构设计

（一）车身结构设计

由于全承载式车身结构主要是由小截面的方钢结构构成的，这种结构应对承载的力进行设计和转移。通过精密的计算和测试，来确定车身结构的承重力分布，探究出管材的形变规律，来对整体的结构进行调整，使承受力进行转变，降低管材的形变度，增强整体结构的强度。在设计的过程中还要注意以下几个问题。

1.检验和计算车身骨架结构的强度，保证不会发生一定程度的形变，保持整体车架结构的稳定性。

2.检验和计算车身骨架结构的刚度，来满足舒适度和其他装配部件的要求。

3.对车身结构进行NVH分析和计算，来使得车身保持一定的动态性。

4.对结构进行优化设计并选取适当的材料，降低车身的重量。

如果时间和精力允许的话，最好可以在进行结构设计时，加入碰撞和侧翻的分析，来进行动态状况的预测并根据设想来进行计算，将实际的数据与车体测算出的数据结合分析，再进行设计，能够更好地增强车辆的安全性。

（二）前后围结构设计

前后围结构能够连接侧围骨架和车顶骨架，使车体相连，构成一个刚性的框架。还能安装和固定玻璃、灯具、刮水器等设备。还能在车辆发生碰撞时，起到一个保护作用，是车辆的安全保护部件。所以在对前后围结构进行设计时，应注意以下几点。

1.在进行前后围结构的设计时，要注意设计合理的结构，设计车辆侧围与车顶的连接，确保车辆的整体性。注意车辆侧围与整体车架的连接，确保车体结构的刚性。

2.设计并计算前后围的骨架，使之能与玻璃钢进行贴合，还要注意与前后窗的安装接口保持良好的贴合度，确保窗户准确安装，不会发生挤压。

3.设计时，要注意加强前围的承载性，注意前围的形状设计，一定要抗挤压，抗撞击，将侧围与底架设计为一个整体，增强车辆的抗撞击能力。尤其是在与较低的轿车发生撞击是时，可以有效地预防在撞击发生后，一些物体进入车内对乘车人员造成二次伤害。以此来提升车辆的安全性。

（三）车顶结构设计

车顶结构有着连接侧围和前后围的作用，是整个车辆形成一个封闭的整体。车顶结构还起到了承受负载，承受行驶中产生的部分压力。所以，要从这三点出发，来对车顶进行设计。

1.将车顶的弧杆件对应侧窗进行布置，更好地对行驶中承担的压力进行传递，增强稳定性。

2.对于车顶弧杆件，要选取适当的尺寸规格，来提升抗扭曲、抗弯的能力。在保证车顶的弧杆件能够使车顶具备一定的强度和刚度时，可以适当地减少一些不必要的弧杆件，来减少车顶的重量，进行结构的优化设计，并减少焊接工作的不必要的工作量。

3.在进行车顶的结构设计时，要对车顶弧杆件的结构进行合理的设计和搭配，来保证弧杆件贯穿车顶，这样能够有效地提升车顶的抗扭曲性，提升整个车架的刚度。

4.由于车顶的纵梁作用较小，对维持整体结构的稳定性的贡献较低，在选取材料时，可以选取规格较小的纵梁，提升车顶空间的利用率，减少车顶的重量。并综合考虑其他设备的安装空间，来对纵梁的放置位置进行设计，当支撑的强度达到标准后，适当地减少一些不必要的纵梁，来减轻车体的重量。

通过对整个全承载式客车车身结构的设计后，还要进行相关的理论计算和试验验证。通过理论计算，来计算整个车身结构的着力点、受力的分布规律，来为接下来的调整提供数据支持。仅仅是设计是不够的，试验是必须的。实践才是检验真理的唯一标准。通过试验来检验出设计上的不足，并及时地对存在问题的地方进行处理，进一步地进行优化设计，大幅度地提升车辆的性能。

三、总结

作为我国未来客车发展的主流，全承载式客车的车身结构十分重要。应从设计上提升全承载式客车车身结构的稳定性、安全性，并在进行设计时考虑到加工制造方面的难点，更好地优化全承载式客车的性能，提升客车的安全性，进而提升我国交通的安全性。

参考文献：

[2]杨磊.某大型全承载式客车的轻量化研究和改进设计[D].吉林大学，2013.

[3]彭湖.全承载全铝客车车身轻量化研究[D].湖南大学，2012.

[4]朱强.全承载式客车车身结构设计概述[A]. 重庆市人力资源和社会保障局.重庆市专业技术人才知识更新工程项目――“汽车轻量化及零部件可靠性设计技术”高研班论文集[C].重庆市人力资源和社会保障局，2014：3.