设计说明书(大型城市客车车身骨架设计).doc
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1、二 一 四 届 毕 业 设 计 大型城市客车车身骨架设计学 院: 汽 车 学 院专 业: 车 辆 工 程姓 名: X X 学 号: 22011002XX指导教师: 张德鹏完成时间: 2014年6月5日二一四年六月摘 要 本文介绍了采用auto CAD软件设计后置发动机的大型城市客车车身骨架的设计过程。主要阐述了国内外同类车型车身骨架结构对比与分析,以及国内外客车发展现状的分析, 并且介绍了各种骨架形式、结构。根据底盘图所给的各种参数、车身的总布置和相关尺寸来完成客车车身骨架设计,给出了车身骨架的设计过程、结构与尺寸,并且对车身骨架进行了车身受载和强度分析,并由此分析了如何实现大客车轻量化。此外
2、还讨论了车身骨架制造工艺,包括焊接件的制造与五大片焊接,涂装与防锈。最后是设计评价分析说明。本次设计的主要目的是学习如何独立的进行城市客车骨架设计,并且学会如何进行型材的选择以及如何利用,同时还有骨架设计过程中需要注意的一些问题,以及通过学习应对设计过程中出现的问题来培养自己分析问题和解决问题的能力。关键词:城市客车,骨架,结构,强度,工艺 ABSTRACTThis paper described the process of large city-buss framework design, using AutoCAD. Its mainly about the difference of
3、the similar models body skeleton between home and abroad, it also showed the body of the skeleton design process, structure and size, and the strength of the body skeleton were calculated as well . According to various parameters given in Figure chassis, body size general arrangement and associated
4、bus body frame to complete the design, the body frame of the design process, the structure and size of the body frame were given.Also the bodys load and strength analysis, and thus analyze how to implement bus lightweight.Also, it discussed the body frame manufacturing process and, finally, evaluati
5、on of that design. The main objective of this design is to design an city-bus skeleton independently and to check if the intensity and rigidity are enough using the classical framework of the mechanics. What need to be paid attentions in the process of skeleton design were depicted, as well. And thi
6、s improves the ability that we could analyze then solve the problems during the process.Key words: city-bus , skeleton, structure, strength, technics目 录第一章 绪论11.1国内客车发展现状11.2 国外客车发展现状31.3 未来城市客车发展趋势3第二章 骨架结构分析52.1 非承载式车身62.2 半承载式车身72.3承载式车身72.4客车车身骨架设计基本思路92.5本课题骨架设计原则10第三章 骨架主要尺寸参数的确定113.1参数确定113.1
7、.1骨架设计依据113.1.2车身骨架材料113.1.3全车结构整体规划123.2结构形式设计123.2.1右侧围骨架设计123.2.2左侧围骨架设计133.2.3顶盖骨架设计133.2.4前围骨架设计143.2.5后围骨架设计15第四章 车身骨架强度刚度计算164.1车身结构受载分析164.2 客车车身结构的基础强度164.2.1悬架结构对车身载荷的影响174.2.2 力在车身机构中的传递要求174.3客车车身结构件分类174.4如何实现大客车轻量化18第五章 车身骨架制造工艺过程205.1焊接结构件的制作工艺205.1.1冲压件制作工艺205.1.2矩形管制作工艺205.2车身骨架的焊接2
8、15.2.1骨架的焊装方法215.2.2车身五大片骨架组焊225.3防锈蚀措施225.3.1涂装工艺225.3.2车身防锈23第六章 设计总结25致 谢26参考文献27第一章 绪论1.1国内客车发展现状 1.客车企业已基本具有独立研发能力我国的客车工业起步于20世纪70年代,经过30多年的发展和整合,现已具备了一定的技术基础。随着国民经济的快速增长,高速公路的快速发展以及城乡间交通条件的日益改善,我国客车市场得到较大规模的发展,近10年来,通过中外合资、合作和技术引进,我国已具备了先进的客车车身和底盘制造技术, 目前,我国客车产品不仅基本适应公路客运和道路状况的要求,而且在1987年实现出口,
9、现在我国的客车产品已出口到世界28个国家和地区。我国客车企业在十几年前主要是依靠一汽集团、东风公司的载货汽车底盘改装客车。由于计划经济时期底盘为稀缺资源,使“亚星”、“黄海”和“长江”等客车企业下决心进行车身与底盘的一体式自主开发,从而使国内客车企业取得了今天这样的独立地位。经过30多年的发展和国家重点改造,现已具备一定的技术基础。随着国民经济的快速增长,我国客车市场得到较大规模的发展,大中型客车已经形成高、中、低档兼备的产品格局。2. 客车企业技术含量较高客车不同于轿车产品,非大批量生产,因而要采。用差异化策略;客车的零件互换性比轿车好,可以采用“搭积木”式的生产方式,利用国内外的优秀零部件
10、总成“作拼盘”,匹配出最好的产品。可以说,正是这种生产方式,使我国客车工业在汽车零部件基础还很薄弱的情况下,做到了客车产品在车身设计和总成配置上已与国际接轨。3. 国内开发高档客车的现状与趋势 近20年来,在国内客车市场快速成长、国外客车技术登陆我国的双重拉动下,我国客车企业不断借鉴国外客车有关技术、工艺、管理、营销乃至企业文化等方面的经验,取得了一次又一次量与质的飞跃,走过了欧洲客车工业近半个世纪才走完的路程。从国外客车技术与我国客车市场的合作历史来看,我国客车行业需要国外客车技术的支持来实现快速发展,国外客车技术只有在我国客车市场上才能将其技术价值转变为商业价值。国内经济近年持续稳定增长,
11、高等级公路已相当普及,京津、沈大、沪宁、成渝等线高速公路相继开通,相应的高速豪华客车也已成批投入运营,所用车型大多为国内合资企业以进口总成组装生产的车型,也有少量整车进口的车型。一批客车生产厂家,通过自身努力,或引进技术,或合资生产,设备工艺能力及设计研制水平都有较大提高,已开发出多种型号的豪华客车。4.国内已具备了先进的客车车身和底盘制造技术(1) 安全性随着主动安全性能要求的不断提高,车身前后及两侧装设的雷达、超声、红外等设备不断增多,形成了又一套辅助驾驶系统。整车行驶状况的各种信息显示在仪表板中部的显示屏上,当这些信息数字超过预设正常允许值时,将出现红灯闪亮,进一步则是声响报警,甚至是语
12、音报告,进而主动强制发出相关指令和执行动作,来保证行驶安全。 在被动安全性能方面,也逐渐开发生产全承载式车身,作为大中型客车的主流型式,它在大大提升车身与底架的整体刚度与强度的同时,还相应降低了车体质量,达到甚至超过了世界最强车身强度标准的客车翻滚强度要求,保证了整车发生翻滚后,仍然具有足够的乘员生存空间。用于事故发生后便于乘员离开的安全门和安全天窗,也都有较好的安排。而车身前围采用拱形结构,也是抵抗正面碰撞、分散撞击受力、减少撞击变形的有效办法。(2) 环保性近几年,我国柴油机技术有了明显提高,客车动力柴油化已经形成,现在许多厂家都推出了欧III柴油产品。目前这也是国际汽车动力发展的主要趋势
13、之一。和汽油机相比,柴油机在功率、能耗、排放等方面有着明显的优势。随着国家节能减排政策的实施,客车行业又兴起了一股开发电动车的风暴,各大客车厂纷纷开始推出电动客车,但是就目前我国的技术而言,在发展及推广纯电动客车方面还有很长的路要走。 在降低噪声方面,通过采用高压共轨电控喷油技术,改进缸体结构,提高整体刚性,降低最高转速,采用涡轮增压进气技术等降低发动机噪声;通过改进风扇叶形及其表面光滑度降低发动机附件的噪声;通过改善发动机舱结构实现隔声、吸声、隔热的功能;通过改进轮胎胎面花纹与切槽结构,降低轮胎滚动变形噪声;通过本身造型的流线型,车体表面的接缝间隙力求减小,加大圆弧平滑过渡。(3) 动力性、
14、燃油经济性动力性和燃油经济性是一个综合性能,是底盘和车身共同作用的结果。底盘主要受发动机技术水平、发动机系统匹配、传动系匹配、传动效率等因素影响;车身部分主要受风阻系数、迎风面积等因素影响。其中,发动机技术水平起关键性作用,高速客车的车身造型起主要作用。 我国的发动机技术还处在发展时期,加之车身设计水平还不够成熟,所以造成国产客车在动力性和经济性难以达到平衡。5我国与国外发达国家企业相比,其不足主要表现在以下几个方面:(1)产品定位。国产客车产品有两种现象,一种是产品严重同质化,各家产品都比较齐全,从小到大、造型相似,只要用户需要都可以开发生产。另一种现象是订单式生产,用户指定大总成,客车厂按
15、订单采购、生产。这两种现象导致设计人员穷于应付,难于创新。另外,很多客车厂要生产底盘,造成专业技术力量分散,无法统一协调在设计和生产类型上差异较大的两种产品。客车厂有了分工,才可以做的更专业,更容易赶超世界先进水平。(2)开发方式。国内客车开发周期短,在开发过程中普遍缺少经验,缺少资金,前期试验少,开发阶段放过的问题,在生产、销售、使用过程中,其损失将逐级放大。因此,应尽快建立严密而实用的开发程序,充分做好开发前的准备工作。 (3)产品设计。车身附件及通用件正在向专业化方面发展,进步很快,但整车布置设计上仍不完善。在产品设计方面,要规范化,尤其要注重细节。 (4)原材料。中国的一些基础工业还跟
16、不上国际水平,尤其是原材料。涉及到与原材料有关的零部件,在总体性能上不如进口车。因此,重要零件可以采购国外,同时,国内应加紧研制、发展,或者技术引进,让国产客车的整体水平更上一层楼。 (5)质量控制。作为国家,强制性法规不断出台;作为企业也应该学习国外的先进管理经验,让国产汽车在质量上不在落后于欧美。6我国客车工业的发展我国客车工业的发展主要是靠模仿、吸收欧洲的客车技术,众多欧洲企业与中国企业的合资、合作也加快了我们的发展。欧洲作为世界商用车中心,有着成熟先进的客车工业体系,我们选择欧洲客车工业的模式无疑是正确的,虽然差距仍然明显,但总体上说,近几年我国客车工业的发展方式还是符合中国的实际情况
17、的。随着我国经济实力的增强,国际以及国内的客车市场对于豪华产品的需求应该会逐渐有所增加,国内整车以及零部件厂家应该做好相应的技术储备,以便时机成熟时能够推出适当的产品。 我们要用科学的理念来发展我国的客车工业,吸取欧洲客车工业中适合中国的方式,在吸收引进的同时还应进一步增强自主研发能力。希望今后中国客车与国外品牌相比,不仅仅只是拥有价格上的优势,祝愿中国客车工业越来越强。1.2 国外客车发展现状欧洲的客车技术水平和科研能力居世界的首位,中国客车企业引进客车技术也集中在欧日两大系列。全球比较著名的客车及客车底盘生产企业有:德国的奔驰、曼、凯斯鲍尔、尼奥普兰;法国的雷诺;意大利的依维柯(菲亚特集团
18、) ;瑞典的沃尔沃和斯堪尼亚;匈牙利的伊卡露斯和日本的五十铃、日产柴和日野等。由于客车行业具有产量低、品种多的特点,所以自动化水平都不是很高,一般客车厂年产量基本保持在2000辆的水平。在上述厂家中,德国的大中型客车技术在世界上一直保持领先地位。欧洲大中型客车的主要技术特点是:发动机功率大、扭矩高,且发动机最大扭距转速有下降的趋势(目前,欧洲大客车用柴油机最大扭矩转速平均为1190r/min),这使得车辆行驶速度更快,加速性、爬坡性和可靠性更强,经济性、环保性能及安全性更好。在客车诞生 100 多年的今天,欧洲依然引领客车工业的方向从发动机到变速箱、从底盘到车身;其 ECE R66 安全标准正
19、成为世界标准。欧洲大型客车的主要特点是,全承载式车身,发动机功率大、扭矩高,且发动机转速呈下降趋势(当前用柴油机的最大转速平均为 1190r/min);其中,约 80以上的产品采用空气悬架。这使客车的行驶速度加快,加速性、爬坡性、可靠性增强,经济性、环保性能、安全性更好;侧倾刚度、行驶平顺性、舒适性均有明显提高。目前,它的技术先进性主要表现在以下 4 个方面。1.节能技术采用铝、镁合金、塑料,减小客车车身质量;研制风阻系数小的客车外形,尽可能地降低客车的空气阻力;设计使用天然气、甲醇、乙醇等新能源的客车。2.环保技术改用无铅汽油和电子喷射式汽油机;安装废气处理装置;客车零部件的材料采用可回收利
20、用的。3.安全技术应用计算机仿真技术预示客车多方位碰撞的安全性、翻车时顶盖的强度和刚度、保证乘车人员生存空间的车身结构等;外,增加安全附加装置和采用高新技术产品,如安全带、安全气囊、防抱死制动统(ABS)、加速防滑系统(ASR)、自动差速锁装置(ASD)、缓速器。4.底盘技术采用三段式底盘(半承载式)和无车架式底盘(承载式),使底盘布置形式呈“柔性化”,以适应各种匹配要求。1.3 未来城市客车发展趋势1.车型发展趋向国际化(1)大容量城市客车3.7米大型城市客车和18米特大型铰接式城市客车作为快速地面公共交通(BRT)的车辆,13.7米大型城市客车载客量达130人左右,18米特大型铰接式客车载
21、客量可达200人左右。18米BRT城市公交客车价格约180220万元,13.7米BRT城市客车价格约100120万元,专门配备GPS、无线通信、电子显示、音像等。13.7米大型城市客车也可用作特大城市主干线的运营车辆。最近,建设部科技委城市车辆专家委员会、北京市公共交通总公司组织国内8家知名厂家合作开发了具有国内新水平的新车型,北京市公交将于2005年上半年率先使用。(2)低地板、低入口、无障碍低地板和低入口城市客车 2008年北京奥运会、残奥会及2010年上海世博会,我国特大城市、大城市交通的发展和为老龄、儿童、残障人士及广大乘客车提供人性化服务,将进一步推进我国城市客车的低地板化、无障碍化
22、,车辆价格在45100万元左右。根据我国城市公交市场的现实购买力,目前低入口城市客车市场势头较好。(3)环保型城市客车 根据我国实施汽车排放新标准,欧排放的以柴油机、CNG、LPG、LNG发动机为动力的城市客车,将成为今后的主导车型。这种车型的地板与地面间的高度为650毫米左右,携带空调的比例也越来越高,同时可配置自动变速箱,车辆价格在3550万元。(4)电动城市客车 电动城市客车、混合动力城市客车,将从2008年起开始批量使用,并投入到奥运会运营中,车辆价格在80150万元左右。燃料电池城市客车正在开发研制,样车已在北京投入试运行。(5) 智能城市客车 智能公交,要求公交公司的车队综合管理和
23、车辆调度进一步信息化。除卫星定位和移动通信设备外,要实现车载电脑和将车载电脑与其他车载装置一体化。这种智能城市客车配备IC卡自动收费装置或读卡机、投币机,GPS,车载信息显示器LED或LCD(可实现车载内部显示、外部显示、车站显示、用户终端显示、信息文本显示、通过网站显示、通过移动电话显示),乘客下车门监视系统,车辆倒车监视系统,安全报警装置,电子控制模块(ECM),乘客信息装置,在公交车上将使用CAN总线。2.生产方式趋向轿车化采用现代化设计技术、国际化造型、无大梁结构和全承载式车身、轿车化底盘和智能化配置的城市客车开始进入成长期。车辆的技术含量越来越高,地板距离地面的高度约为350400毫
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