中型城市客车车身骨架设计说明书

毕业设计（论文）报告纸第 1 页 共 35 页装订线目录第一章 绪论1.1 课题分析及设计定位1.2 我国客车工业得发展1.3 国外客车的发展概况第二章 Auto CAD 在客车设计上的应用-2.1 AUTO-CAD 绘图软件介绍2.2 AUTO-CAD 设计提高绘图速度得方法-2.3 客车应用 AUTO-CAD 设计的优点-第三章 车身骨架设计原则和依据-3.1 车身骨架作用-3.2 本课题骨架的设计原则-3.3 本课题的设计依据-第四章 各种车身骨架结构形式分析-4.1 客车车身结构形式分析-第五章 车身骨架主要尺寸及结构形式确定-5.1 车身骨架材料及型式-5.2 结构型式设计-第六章 车身骨架强度计算-6.1 车身结构受载分析-6.2 车身骨架强度计算-第七章 车身骨架制造工艺过程-7.1 车身骨架的制造-7.2 车身骨架五大片得合理划分-7.3 骨架的焊接工艺-第八章 设计评价分析-8.1 存在的不足-8.2 改进方法-结 束 语-致谢-参考文献-附录-毕业设计（论文）报告纸第 2 页 共 35 页装订线第一章 绪论1.1 课题分析及设计定位1.1.1 国内外客车的发展现状和对我国长途客车要求的分析当今客车的发展日新月异。例如，每年的德国法兰克福世界客车展览会上均汇集了世界客车领先企业的顶尖产品（德国的奔驰公司、尼奥普兰公司、曼公司，瑞典的沃尔沃公司、斯堪尼亚公司等） ；他们今天展示的全新造型的新产品极有可能就是明天客车外形的发展趋势。21 世纪对各种大、中型客车发展的希望是，在安全、方便、快捷的基础上更舒适和环保，并且充分体现以人为本的要求；具体表现在，除了“三低” （低污染、低消耗、城市客车低地板）和“三高” （高比功率良好的动力加速性、高安全可靠性、高舒适性）以及外观优美、座位合适、价格适中外，在综合性能方面还应该有新的发展趋势；其中包括，新技术（控制整车的各个方面均由计算机技术实现，代用燃料发动机，为改善制动性能和操纵性能而形成的标准设备，装有永磁式缓速器的传动系统） 、适应市场要求的新材料，新工艺（提高车身涂装工艺标准，逐步实现产品生产的模具化） 。欧洲是世界商用车的中心，拥有诞生世界第一客车的荣耀；在客车诞生 100 多年的今天，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。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。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用的。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。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。毕业设计（论文）报告纸第 3 页 共 35 页装订线自 20 世纪 70 年代以来，中国客车经历了近 40 年的发展；引以自豪的是，国产客车基本占据全部国内客车市场，没有出现国外客车大批量拥入中国市场的现象。据统计，近年来的客车年产销量均在 8 万多辆，2005 年的全国从事旅游运营的大中型客车达 60 多万辆。国产客车的各大型龙头企业已具有相当先进的设备和工艺方式、完善的管理经验和与之配套的营销网络，在设计、研制、生产方面具备了一整套完善的技术力量保障措施，能够研制和生产不同档次、不同类型的客车、客车底盘、总成；例如，厦门金龙、郑州宇通、苏州金龙、扬州亚星等大型客车厂家。国产客车能够取得如此成就，其主要原因在于，国产客车在经历了改装、仿制、技术引进、中外合资的历程后，使中国客车工业的整体水平得到极大的提高和客车的整车质量得到稳步发展，缩小了与国外先进客车的差距。尽管如此，与国际上先进的客车工业相比，目前仍然存在差距。例如，豪华式客车的制造主要以组装方式进行。这就需要，尽快地自主开发出国产的全承载式车身；迅速增强零部件企业的自主研发能力和扩大它的生产力，使零部件企业的发展与整车企业的发展相匹配；进一步提高客车工业采用数字化设计和制造的整体水平，使新型客车和准高速车身的结构设计彻底摆脱传统的经验设计技术路线。只有这样，我国才能开发出具有国际先进水平的客车产品，才能真正地具有客车工业的核心竞争力。近年来，随着改革开放的深入发展，我国的国民经济有了长足的进步，人民的生活水平有了很大的提高，各城市的旅游业也都蓬勃发展，人们也就愿意让自己的节假日在旅游中度过。旅游景点大都以某个大城市为中心。例如，兵马俑在西安的周围。景点虽然属于该城市，但是离市中心又有很远的一段距离，所以往返于城市和景点之间的交通问题体现了出来，旅游讲的就是游玩时那种愉快的心情，而旅途中所乘坐环境是否舒适对游客的旅游心情有很大的影响。这对道路和旅游客车的乘坐舒适性提出了很高的要求，同时也刺激了旅游客车业的发展。随着生活水平的提高势必对长途汽车有更进一步的要求。1.1.2 设计基本思路的定位纵观世界汽车工业沿革，可以看出，现代汽车是沿着“底盘”“发动机”“车身”逐步发展完善起来的。这个发展过程不是以人们的主观意志为转移的，而在很大程度上取决于当时的科学技术水平和物质生活水平。由于汽车与日常生活息息相关，为了适应各种不同的目的和用途乃至车辆的更新换代等，其关键在于车身。因此，车身工程是汽车工业中最年轻而又发展最迅速的一个分支。而且骨架随底架、造型、总布置的变化而有着较大的改变，这对我自己所学的知识也是一个较大的考验，所以我选择了其中的骨架设计。近几年来，我国由于引进了国外先进技术，客车生产水平有了明显的提高，但毕业设计（论文）报告纸第 4 页 共 35 页装订线在车身加工，装配，焊接，喷漆等工艺上与国外水平相差很大，再加之企业生产管理落后，导致我国客车生产的工艺水平发展很慢。根据这些，我的设计基本思路定位：依据我国同类车型的设计方法，参照国外同类车型的设计方法，在国内大多数客车生产矩形与方形管材为主要构件，客车车身骨架构件壁厚一般小于 2mm，骨架焊接均采用 CO2 气体保护焊方法来设计各个骨架总成。1.2 我国客车工业的发展1.2.1 我国的客车发展现状客车是现代社会的主要交通工具。世界各主要客车生产厂无不应用最新科技成果致力于客车新产品的研制和开发，不断向市场提供有竞争力的新型客车。我国公路建设的快速发展为客车工业的崛起提供了外部条件，而十余年对客车企业进行技术改造，引进国外生产技术及产品，是客车工业快速发展的内部条件。我国客车产品经过四十余年的发展，经过了“货车改装客车”，“货车底盘改装客车”的初级阶段后，现已成为汽车产业中的一个独立的工业及产品体系。一汽等汽车集团均成立了客车及客车底盘的研发、生产及销售独立的公司，我国 100 余个客车大、中、小型生产企业年销售已超过 250 亿元，并形成由 10-15 个客车企业组成领跑的“第一方阵”，其客车产销量集中度己达 70%以上。以我国为例，2000 年公路客车的客运量、旅客周转量分别占全社会客运量和旅客周转量的 91.2%和 54.3%;与此同时，全国城市客车客运量达 341.1 亿人次，全国各地的城市客车是城内交通的根本命脉。2001 年，我国汽车产品的构成发生了历史性变化：三大汽车产品的产销量中，客车(含大、中、小、微型)年产销量首次超过轿车、载货汽车，而居前位。为了满足人民群众出行的需要，除了积极发展提供给个人使用的轿车外，我国以确定“发展公共交通为主”的道路交通指导方针。所以，客车的设计生产水平和产品质量直接关系到生产厂家竞争存活和广大乘客的生命安全，受到各方面的重视与关注，而且人们对客车的安全性、操纵性、动力性、经济性、舒适性的要求不断提高。客车整体骨架是客车车身最基本的结构，起支撑蒙皮和内外饰件、承载载荷的作用，决定着客车的安全性。统计资料表明，车身是客车自重和价格的主要组成部分，占客车自重和制造生本的 40%-60%，通常它的重量又是底盘(含发动机)整备重量的 0.8-1.2倍，所以影响着动力性、经济性、载客量。公路和城市客运量的快速发展，促进了我国客车制造工业的快速发展。2001 年，国内客车制造企业共生产大中轻型客车 26.5 万辆，占汽车总量的 11.4%，为了尽快提高我国客车产品的质量和工艺水平，从“七五”开始，客车行业先后有几十家投入基金进行技术改造，十余家企业与发达国家和地区的客车制造厂合资合作，引进先进的客车产品，制造技术，工艺设备，促进了可测的升级换代和产品制造质量的提高，特别是我国客车大中型企业，紧紧依靠科技进步，瞄准国际先进技术，产品毕业设计（论文）报告纸第 5 页 共 35 页装订线的设计水平，开发水平，工艺技术与设备水平有了显著的提高，部分大型客车企业的制造工艺及其工艺设备已经接近或达到当前国际水平。经过“七五” ， “八五”和“九五“建设，客车工业作为汽车工业的一个重要组成部分，无论是客车的产量，品种，还是客车产品质量和制造工艺水平都有了较大幅度的提高，基本上满足了国名经济发展和旅客运输的需要，国内客车市场占有率90%以上，部分客车产品已打入了国际市场，形成了一批具有适当经济规模，技术起点高，开发能力强和有一定竞争力的客车集团。随着计算机的普及应用，我国客车企业的设计手段开始走向现代化已有落后的手工图板设计发展到先进的 CADCAECAM，以及利用计算机进行客车造型设计和三维设计，建立客车产品数据库，增强了客车的开发能力，减少了设计周期，提高了企业在客车市场的竞争能力。1.2.2 客车制造工艺的发展改革开放以来，国家加大了客车企业的技术改造的支持力度，大中型客车企业通过国家立项，银行贷款，企业自筹，和发行股票等方式筹集资金， “七五“， “八五“和“九五”期间分别投入技改资金 7.2 亿元，15 亿元，和 8 亿元，进行大规模的技术改造与技术引进，使国外先进的客车制造工艺，装备和技术在客车企业得到推广。焊装：1.研制成功先进适用的客车车身专用焊接装备。这些设备结构完善，配套齐全，使用方便，实现了车身焊接的胎具化，提高了产品的质量和劳动生产力，减轻了工人的劳动强度，提高了焊装过程的机械化，自动化水平。2.焊接方法普遍采用了生产效率高，操作性稳定的焊接质量优，使用成本低，适应性强和易于实现机械化，自动化的 CO2 气体保护焊。同时，为了确保车身外观质量，减少变形，单面双点和双面点焊电阻焊越来越多的在侧蒙皮焊接上得到应用。对一些特殊材料和铝板，铝型材，玻璃钢等制成的骨架，蒙皮等，则采用氩弧焊，粘接等其他工艺装配。3.对象车身前围和风窗框这样尺寸形状精确要求较高的总成件，除了使用前围焊接夹具外，为了保证装配质量，制作了风窗框检验样价，用来对风窗框进行检验和整形，确保了风窗玻璃的安装精度。4.焊接工序的安排，一般采取显示焊装生产流水线，完成六大片和白车身的焊装作业，在主生产线外进行总成的焊接，工艺小车，滑撬等移动工具得到广泛应用，焊接工件的运输实现了机械化。5.采用可调式的车身，骨架焊装胎具，能够适应客车车身的变化和品种多，批量小的生产特点，实现了车身骨架的柔性化生产。1.3 国外客车的发展概况毕业设计（论文）报告纸第 6 页 共 35 页装订线1.3.1 车身造型在车身造型方面具有如下新特点： 采用了电子倒车镜，使整车显得雍容华贵； 侧窗有加大的趋势，目前侧窗设计高度达到或接近 1200 mm，约为整个侧围高度的 2/5； 前后保险杠逐渐失去“保险“作用，其外形和整个前后围纵向特性线成为连续光滑曲线，使整车更显得“干净利索“ ； 侧窗造型一改过去的直立柱，多采用曲线立柱，使整车富于变化； 外形各异的灯具对整车外形“画龙点睛“的作用； 重视细部造型，如轮罩，一改过去呆板的圆形形状，轮罩的设计更注重和整车的协调统一，同时也更富于变化； 一些新的外饰件的采用，对整车的造型也起到了不同程度的作用。如侧舱门采用铝合金合页或橡胶合页，豪华客车多采用粘接式前后风挡玻璃及侧窗，也有的采用推拉式侧窗； 其它外饰件的采用，如侧标志灯、侧反射器、高位制动灯、示廓灯的布置以及车门的型式和布置都对整车的外形有不同程度的作用和影响。 状的组合灯具，富于变化；车身高度增加，整车造型以小圆角过渡为主，各主要表面如前后围等局部造型更富于变化，粘接侧窗的采用使整车外表更加平整。1.3.2 综合性能对于各种大中型客车，要求在安全、方便、快捷的基础上，能更舒适、环保，充分体现以人为本的要求。用户对客车的要求有低污染、低消耗、低地板(对城市客车)，价格适中以及高比功率(良好的动力加速性)、高安全可靠性、高舒适性、外观优美、合适的座位数等(即“三低” 、 “三高”等要求) 1.3.3 新技术电脑技术：当代客车如能在整车各个方面都由一个电脑模块控制，并通过电脑模块收集车辆各方面的使用信息和车辆的各种使用状况，车辆整车性能将有一新的突破。代用燃料发动机：城市客车将大量使用气体燃料，其中主要是压缩天然气，另外混合动力客车也将越来越多。制动性能：城市客车一般行驶于路况比较复杂的城市道路，制动系统的使用频毕业设计（论文）报告纸第 7 页 共 35 页装订线率很高，对车辆制动性能的要求也很严格，不仅要跑得快，而且要站得住，因此，ABS、ASR 等装置将成为标准装备。操纵性能：配置液压转向助力器、自动变速器等，以便于操纵，降低驾驶员的劳动强度，避免车辆起步、换挡时的冲击，行驶平稳，提高乘坐舒适性，而且还能提高传动系统的可靠性，降低维修成本。客车的转向系统将尽可能采用吸能式转向轴和方向盘，当正面受强烈冲击时，方向机转向轴最大可移 50mm，方向盘最大可变形 50mm，最大限度地缓和内部硬物对驾驶员产生的冲击。传动系统：将安装永磁式缓速器，此装置在客车下长坡或由高速减速时，将发挥出非常稳定的制动力，增强行驶时的安全感，还能减轻驾驶疲劳，延长制动摩擦片和轮胎的使用寿命。1.3.4 新材料各种适用于客车的新材料将不断开发和利用，如高强度的车体骨架，并扩大非金属材料及新型装饰材料在车辆上的应用，以适应市场要求。1.3.5 新工艺客车制造商将不断采用新工艺，例如将提高车身涂装工艺标准，以便车身骨架防腐能力更强、外形更为美观，逐步实现产品生产的模具化，减少人为影响因素，提高产品质量。毕业设计（论文）报告纸第 8 页 共 35 页装订线第二章 AUTO CAD 在客车设计上的应用2.1 前言客车是批量生产的复杂的机械产品。传统的手工设计，从图纸绘制到产品批量生产，一般需要 5 年时间。如果应用计算机辅助设计 CAD 技术，可使新车开发周期由过去 5 年缩短为 3 年，汽车 CAD 系统支持方案设计，总体设计和详细设计等设计过程的各个阶段。汽车 CAD 由 5 个基本功能模块组成：造型，分析设计，自动绘图，动态模拟，数控。自动绘图 AUTO CAD 支持着详细设计阶段，是汽车 CAD 最重要的基础。2.2 AUTO CAD 绘图软件介绍AUTO CAD 是属于交互式计算机绘图软件包之一，使用简单的交互方式，用户可以输入 AUTO CAD 命令，揭示及数据，通过计算机转换成图形显示。2.2.1 AUTO CAD 绘图软件包的特性（1）对话方式输入信息，使用简便，易学易懂；（2）适用机种多；（3）绘图命令功能强大，并具备扩充能力；（4）用途广泛。2.2.2 AUTO CAD 系统的设备组成AUTO CAD 系统所需设备由计算机和附加于基本计算机之上的外部设备组成。2.2.3 计算机计算机是 AUTO CAD 系统的核心部分，各种外部设备均连结在计算机上。AUTO CAD 系统可以使用各种不同类型的计算机，微型计算机，小型计算机，大型计算机均可。2.2.4 外部设备外部设备是用以完成各种特定功能。一个完整的 AUTO CAD 系统应当包括以下几种外部设备。a)绘图仪：绘图仪是用以产生图形的硬拷贝。最常用的绘图仪有笔式绘图仪，打印机式绘图仪和静电绘图仪。b)打印机：打印机是可以产生字符信息的硬拷贝。主要有点阵式打印机，字模打印机，激光打印机和喷墨打印机。c)显示器：显示器用以监视计算机的工作过程。AUTO CAD 系统可以采用单色显示器，也可以采用彩色显示器。d)输入设备：如同文字处理系统需要有键盘输入字母，数字和符号一样，AUTO 毕业设计（论文）报告纸第 9 页 共 35 页装订线CAD 系统也需要输入设备输入命令，提示及数据。最常用的输入设备有键盘，数字化仪，鼠标，光笔。2.3 用 AUTO CAD 设计提高绘图速度的方法AUTO CAD 二维绘图软件包可以画各种图形实体，具有进行图形变换，赋予图形属性，编辑已有，提供字符及尺寸标注等多种功能。当客车设计人员使用 AUTO CAD 绘图软件绘制图形文件时，关键是 AUTO CAD 系统进行二次开发，形成专业的绘图环境，这样在比较熟练的情况下，比手工绘图要快 45 倍，为提高绘图效率，在客车设计计算机辅助设计时，要用以下方法来提高绘图速度。2.3.1 建立常用符号库（1）开发形位公差标注软件。这些形位公差符号放在数字化仪上，可利用鼠标随时选取。形位公差符号如下：直线度，平面度，圆度，对称度，平行度，垂直度，倾斜度，同轴度，同心度，位置度，线轮廓度，面轮廓度和跳动等。（2）根据现行国家标准，开发制图标注符号。有斜度，锥度，粗糙度和方向号，剖切号，比例号，焊接符号等八类三十余种。2.3.2 建立标准件和标准型材库在原有 AUTO CAD 通用软件的基础上，运用 AUTO LIST 语言开发一些实用绘图命令，使 AUTO CAD 这一通用软件更接近于专业化，以提高绘图效率。这些实用绘图命令包括：螺钉帽，螺栓帽，螺纹，平垫螺母，平垫螺栓联接，弹簧垫螺母，弹簧垫螺栓联接，向心滚子轴承，推力轴承，薄壁矩形管，角钢。这些开发的绘图命令都在数字化仪上，操作非常简单，只要将鼠标器对准相应命令的矩形框命令内，即可拾取此命令，在根据显示器的提示，输入相应数值，可画出想要的图形。2.3.3 开发编辑命令根据实际开发使用的编辑命令，要具有改层，设层，冻层，解冻，尺寸快及剖面线块的释放和插入汉字文件。这些实用编辑命令也布置在数字化仪上，操作简便。2.3.4 开发实用尺寸标注命令它包括薄壁件，倒角，非对称类公差，各种孔（光孔，螺孔，沉孔，锥孔等）标注命令。这些尺寸标注命令布置在数字化仪上，只要将鼠标对准相应命令的矩形框内，即可拾取此命令。2.3.5 建立总成图形库建立不同档次车型的各总成图形库，以便在绘图过程中灵活拼凑。将底架，侧围骨架，前后围骨架，蒙皮，地板，乘客