长途客车骨架设计项目说明指导书

目录第一章绪论 31.1课题分析和设计定位 31.1.1中国外客车发展现实状况和对中国城市客车要求分析 31.2客车工业发展 41.2.1客车企业已基础含有独立研发能力 51.2.2客车企业技术含量较高 61.3中国外客车车身结构发展现实状况及趋势 61.3.1国外客车发展动向 61.3.2中国客车车身结构改变 71．4车身承载类型 71.4.1非承载式车身 81.4.2半承载式车身 81.4.3承载式车身 81.5客车车身组成及影响车身强度结构原因 9第二章车身骨架结构和尺寸确实定 122.1骨架设计依据 122.1.1设计标准 122.1.2关键技术参数 122.1.3车身骨架材料 132.2骨架结构设计分析 132.2.1左右侧围骨架结构设计分析 132.2.2顶盖骨架结构分析 152.2.3前围骨架结构分析 162.2.4后围骨架结构分析 17第三章车身骨架强度计算分析 183.1车身结构受载分析 183.2车身骨架强度计算 18第四章车身骨架制造工艺分析 264.1矩形管下料 264.2成形 274.3车身骨架焊接 284.3.1骨架焊装方法 294.3.2车身骨架五大片组焊 294.3.3整车骨架联装组焊 304.4蒙皮制作及和骨架焊装 304.5车身骨架和底盘焊接 314.6防锈蚀方法 314.6.1涂装前表面预处理 314.6.2车身防锈 32第五章设计技术评价分析、存在问题及处理路径 335.1设计中存在不足之处 335.2对设计不足改善 34结束语 35关键参考文件 36附录 37

第一章绪论1.1课题分析和设计定位1.1.1中国外客车发展现实状况和对中国城市客车要求分析当今客车发展日新月异。比如，每十二个月德国法兰克福世界客车展览会上均聚集了世界客车领先企业顶尖产品（德国奔驰企业、尼奥普兰企业、曼企业，瑞典沃尔沃企业、斯堪尼亚企业等）；她们今天展示全新造型新产品极有可能就是明天客车外形发展趋势。21世纪对多种大、中型客车发展期望是，在安全、方便、快捷基础上更舒适和环境保护，而且充足表现以人为本要求；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——良好动力加速性、高安全可靠性、高舒适性）和外观优美、座位适宜、价格适中外，在综合性能方面还应该有新发展趋势；其中包含，新技术（控制整车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标准设备，装有永磁式缓速器传动系统）、适应市场要求新材料，新工艺（提升车身涂装工艺标准，逐步实现产品生产模具化）。

欧洲是世界商用车中心，拥有诞生世界第一客车荣耀；在客车诞生100多年今天，仍然引领客车工业方向——从发动机到变速箱、从底盘到车身；其ECER66安全标准正成为世界标准。欧洲大型客车关键特点是，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（目前用柴油机最大转速平均为1190r/min）；其中，约80％以上产品采取空气悬架。这使客车行驶速度加紧，加速性、爬坡性、可靠性增强，经济性、环境保护性能、安全性愈加好；侧倾刚度、行驶平顺性、舒适性全部有显著提升。现在，它技术优异性关键表现在以下4个方面。

①节能技术——采取铝、镁合金、塑料，减小客车车身质量；研制风阻系数小客车外形，尽可能地降低客车空气阻力；设计使用天然气、甲醇、乙醇等新能源客车。

②环境保护技术——改用无铅汽油和电子喷射式汽油机；安装废气处理装置；客车零部件材料采取可回收利用。

③安全技术——应用计算机仿真技术预示客车多方位碰撞安全性、翻车时顶盖强度和刚度、确保乘车人员生存空间车身结构等；外，增加安全附加装置和采取高新技术产品，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——采取三段式底盘（半承载式）和无车架式底盘（承载式），使底盘部署形式呈“柔性化”，以适应多种匹配要求。1.2客车工业发展伴随国民经济发展，汽车已成为极为关键交通运输工具和现代社会象征，汽车工业在带动其它各行业发展中，已日益显示出其作为支柱产业作用。车身，作为汽车上三大总成（发动机、底盘、车身）之一，已越来越引发大家注意，并越来越处于主导地位。据统计：客车、轿车、专用车——车身质量占整车整备质量40～60%；货车——车身质量占整车整备质量16～30%；各类车身制造成本，则高于上述百分比。所以，仅从这个意义上来衡量汽车车身，其经济效益也远远高于其它两大总成。纵观世界汽车工业沿革，能够看出，现代汽车是沿着底盘→发动机→车身逐步发展完善过来。这个发展过程不以大家主观意志为转移，而在很大程度上取决于当初科学技术水平和物质生活条件。因为汽车和大家日常生活息息相关，为了适应多种不一样目标和用途乃至车辆更新换代等，其关键在于车身。所以，车身工程是汽车工业中最年轻而又发展快速一个分支。客车工业在中国还是一个年轻而充满朝气产业，伴随中国国民经济蓬勃发展、人民生活水平快速提升和高速公路连线成网，客车工业在中国必将有新发展空间和机遇。客车是现代社会中关键交通工具之一。伴随中国城市机动车拥有量快速增加,城市交通问题现已普遍受到关注。中国国情决定了处理城市交通问题出路在于优先发展城市公共交通。到年,中国城镇化水平达45%左右,城镇化水平每提升1个百分点,城镇人口新增1000万人。中国城市客车保有量将达35～40万辆,年运输旅客将达500亿人次,城市公共交通在城市交通总出行百分比:特大城市达30%以上,大中城市达20%以上,基础确立公共交通在城市交通主体地位。在以后5～6年里,中国城市公共交通将快速发展,基础实现城市公共交通现代化。依据中国提出“十一五”计划目标,城市化水平要达成中等发达国家水平。所以，客车对发展国民经济和促进人民生活水平提升发挥着关键作用。世界各关键客车生产厂无不应用最新科技结果潜心致力于客车新产品研制和开发，不停地向市场提供有竞争力新型客车。全国各地城市客车是城内交通根本命脉。从开始，中国汽车产品组成发生了历史性改变：三大汽车产品产销量中，客车(含大、中、小、微型)年产销量首次超出轿车、载货汽车，而居前位。为了满足人民群众出行需要，除了主动发展提供给个人使用轿车外，中国以确定“发展公共交通为主”道路交通指导方针。所以，客车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生命安全，受到各方面重视和关注，而且大家对客车安全性、操纵性、动力性、经济性、舒适性要求不停提升。客车整体骨架是客车车身最基础结构，起支撑蒙皮和内外饰件、承载载荷作用，决定着客车安全性。统计资料表明，车身是客车自重和价格关键组成部分，占客车自重和制造生本40%-60%，通常它重量又是底盘(含发动机)整备重量0.8-1.2倍，所以减轻车身质量是改善客车很多指标（如载客量、制造成本、燃油经济性、动力性等）最有效手段之一。客车是中国目前运载乘客关键交通工具之一。尤其是中、大型客车，因为其运载乘客数量多，使用经济性好，多年来得到了快速发展，并以其新奇造型、精良制作和优越性能，表现了现代社会精神面貌而被大家所喜爱。伴随现代科学技术发展，客车已经成为集工业艺术、人机工程学、空气动力、制造技术、材料工程和结构设计等学科为一体现代化工业产品。中国客车工业真正开始于上世纪60年代，当初只能是对货车底盘进行改装，扣上一个简易车身。经过40多年发展，中国客车车身设计、制造技术日新月异，已逐步跟上国际时尚，成为世界客车制造大国，并向世界客车制造强国前进。基于以上大型客车多种优点和良好发前景和车身骨架关键性，我毕业设计课题选择了城市混合动力客车车身骨架设计。其设计特点有：整个车身蒙皮采取冷张拉预应力点焊接技术。蒙皮材料采取镀锌钢板,确保了耐腐蚀性。前挡风玻璃,后挡风玻璃采取钢化玻璃,侧窗玻璃采取粘贴大幅观景玻璃，并在合适位置开有通风窗。骨架采取高强度矩形钢管组焊闭环结构,且对车身强度及耐久性进行CAE分析,确保整车安全和车身可靠性。低地板设计为乘客提供宽大空间,同时也节省乘客上车时间。因为乘客上下车较为频繁,对乘客门周围骨架进行加强,后部地板采取多个结构满足安装不一样发动机需求。近几年来中国因为引进了国外优异技术，客车生产水平有了显著提升，但在车身加工、装配、焊接。喷漆等工艺上和国外水平相差很大，再加之企业生产管理落后，造成中国大型客车生产工艺水平发展缓慢。依据这些，我设计基础思绪定位：依据中国同类车型设计通常方法，参考国外同类车型优异设计方法，在中国大多数客车生产矩形和方形管材为关键构件，客车车身骨架构件壁厚通常小于2mm，骨架焊接均采取二氧化碳气体保护焊方法来设计骨架总成。伴随城市客车市场需求不停增加,长途客车舒适性、可靠性、安全性、美观性必将成为公交市场大势所趋。1.2.1客车企业已基础含有独立研发能力中国客车工业自20世纪60年代开始起步，经过改装、仿制、技术引进和中外合资阶段，发展到今天，已经基础形成了高、大、中、轻、微多个型式和档次产品格局。日前，中国客车产品不仅基础适应公路客运和道路情况要求，而且在1987年实现出口，现在中国客车产品已出口到世界28个国家和地域。中国客车企业在十几年前关键是依靠一汽集团、东风企业载货汽车底盘改装客车。因为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和底盘一体式自主开发，从而使中国客车企业取得了今天这么独立地位。在国外，像中国客车企业这么含有上万辆规模独立客车厂家几乎没有，即使是奔驰和沃尔沃企业，也不存在一个单独客车实体，客车产品全部是依附于主机厂而存在。1.2.2客车企业技术含量较高客车不一样于轿车产品，非大批量生产，所以要采取差异化策略；客车零件交换性比轿车好，能够采取“搭积木”式生产方法，利用中国外优异零部件总成“作拼盘”，匹配出最好产品。江淮集团老总左延安将这一生产方法总结为“买全球，卖全球”。能够说，正是这种生产方法，使中国客车工业在汽车零部件基础还很微弱情况下，做到了客车产品在车身设计和总成配置上已和国际接轨。中国大客车产品档次、配置不仅优于载货汽车，而且采取了很多轿车上技术。ABS、ASR、空气悬挂、电涡流缓速器、大功率低排放发动机、“前盘后毂”制动系统等这些现在只有在技术引进载货汽车上才能看到配置，在中国高级客车中已经把它们列为“标配”。甚至有部分高级客车上配置，比如，定速巡航控制系统、智能化车内气候集成控制系统等，在很多高级轿车上也十分鲜见。汽车行业教授认可，衍生于载货汽车基础上客车产品，在技术档次上大大超出它先辈。1.3中国外客车车身结构发展现实状况及趋势1.3.1国外客车发展动向欧洲客车产品关键三方面发展动向：1.客车低地板化：客车低地板化，在中国只是近两年事，而且进展缓慢。但在欧洲，客车低地板化已经得到了全方面普及。在车展上，95%客车是低地板，极少数城市客车是低入口。低地板化不仅表现在大中型城市公交车上，就连轻型小区巴士，甚至更小部分像海狮那样面包车，包含小型校车，进入车内往下一看，也是低地板。在车展外现实生活中，低地板公交车普及率也相当高。而且有轨电车和带“大辫子”无轨电车，也是低地板。所以，能够说，低地板公交客车在欧洲已经得到全方面普及。新部分公交车，根本没有高地板车在运行。客车行业发展，离不开零部件行业支撑。低地板车关键总成是门式桥，中国低地板客车发展缓慢，很大程度上受制于此。中国生产门式桥企业，现在能大批量生产还没有，面对低地板化这一趋势。面对一样配置大客车，国产和合资或技术引进车型相比，总会令人感到有些差距。尽管配制全部一样，大家还是认为国外品牌车好。其实就是细微之处不如人家。所以，中国企业对此高度重视。别总把细节当小事。

2.大客车设计轿车化：关键设计表现在以下多个方面：一是车内广泛使用卫星定位系统，座椅靠背后液晶电视更是不在话下。即使有可能是作为选装件配置，但这一趋势却十分显著。二是前风挡玻璃顶窗化。轿车车顶能够带天窗，而大客车车顶有空调等设备，不便于完全采取轿车那样设计形式，但就前风挡玻璃尽可能向上延伸一直到车顶。再向后延伸，使这块大玻璃即是前风挡，又是车顶一部分。大胆设计，使车内视野和光照度大增，成为当今引领时尚一个风格，取得欧洲商用车编辑协会(ACE)颁发欧洲客车年度大奖尼奥普兰“星际线”豪华大客车和土耳其TEMSA企业推出双后桥大客车，其前风挡设计全部含有这一特点。听说，这一设计对车身整体应力分布要求较高，车身各部受力要十分均匀。不然，车身在颠簸情况下扭动，很轻易将风挡玻璃扭裂甚至扭碎，所以模拟起来并不那么轻易。三是前脸设计由“大嘴”转向“小嘴”。和欧洲轿车前脸造型出现“大嘴”化时尚相反，欧洲大客车前脸设计正在出现“小嘴”化动向。因为发动机基础全部是后置，车头无需大“嘴”进气，所以有厂家把车头设计成类似轿车通常风格，显得很别出心裁。1.3.2中国客车车身结构改变1．由单一非承载式→半承载式、全承载式（无车架）；2．蒙皮装配由铆→点焊；3．结构由冲压式→型材骨架式；4．愈加重视符合空气动力学造型；5．将舒适安全放在首位；6．现代设计、试验方法开始在车身设计中全方面采取；7．大量采取轻金属和非金属材料：如Volvo全铝车身。8．愈加注意和重视细部设计；9．车窗由铝型材推拉式→粘接全密封式；10．中、高级客车全部采取后置发动机部署型式。1．4车身承载类型客车是现代社会关键交通工具。大客车按用途不一样，能够分为：城市客车、长途客车、旅游客车和专用客车几大类。按承载形式分可分为：非承载式、半承载式和承载式车身三大类。1.4.1非承载式车身非承载式车身是指在底盘车架上组装而成车身，系车架一个，车载荷关键有车架负担。这种车身结构理论上是不承载。可分为框式、脊梁式、综合式三大类。非承载式车身优点：1）除了轮胎和悬架系统对整车缓冲吸振作用外，挠性相交点还能够起到辅助缓冲、合适吸收车架所受扭转变形和降低噪音作用，既延长了车身使用寿命，又提升了乘坐舒适性；2）底盘和车身能够分开装配，然后总装在一起，这么既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作；3）因为有车架作为整车基础，这么便于汽车各总成和部件安装，同时也易于更改车型和改装成其它用途车辆；4）发生撞车事故时，车架还能够对车身起到一定保护作用。其缺点是：1）因为设计计算时不考虑车身承载，故必需确保车架有足够刚度和强度，从而造成整车自重力增加；2）因为底盘和车身之间装有车架，是整车高度增大；3）车驾驶汽车上最大而且质量最大零件，所以必需含有有大型压床及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵制造设备。1.4.2半承载式车身为了减轻大客车本身质量，将车身和车架刚性相连，让车身也参与承载，从而能够合适减轻车架（底架）质量，以达成较合理地利用材料目标。半承载式车身是一个过渡型结构，车身下部仍保留有“车架”，不过她强度和刚度稍微低于非承载式车架，为了有所区分起见，通常可将它称为“底架”。之所以命名为半承载式是出于以下考虑：让车身也分担部分载荷，以此来减轻车架自重力。客车车身为半承载式，有较强车架纵梁及经“牛腿”加强底横梁。底横梁和立柱焊接，蒙皮采取铆接方法和车身骨架相连，蒙皮是非应力蒙皮。所以，车身计算模型中不考虑蒙皮参与应力，所以客车车身计算模型是一个空间杆系结构。另外，为了确保构件连接处强度和刚度，常在构件节点周围进行加强。这么在部分构件连接处就出现了比构件刚度要大多区域，形成所谓“刚域”。这种结构特点是：车身下部和底架组合为一整体，车身也能分担部分弯曲和扭转载荷。但因为保留底架，大客车轻量化受到一定限制。焊后精度较差、调整工作量大。1.4.3承载式车身为深入减轻自重及使车身结构合理化，在大客车和轿车上采取无车架承载式结构。依据大客车车身上、下部受载程度不一样，又分为基础承载式和整体承载式两种。基础承载式这种结构是将车身侧围腰线以下部分设计成关键承载件，车顶则考虑为非承载件。车身地板下面空间能够用作行李舱，然而这种结构地板离地距离大，适适用于长途客车和旅游客车。整体承载式这种结构整个车身全部参与承载，又名为全承载式车身结构。车身上、下部结构组成一个统一整体，在承受载荷时，会自动调整、以强济弱，使整个车身壳体达成稳定平衡状态。经过理论分析和结构上深入研究，发挥材料最大性能，设计成强度空间结构，从而使车身质量最轻而强度和刚度最大。整体承载式关键缺点：1.因为取消了车架，来自传动系和悬架振动噪声将直接传给车身，除车厢本身又是易于引发空腔共振箱，所以会大大恶化乘坐舒适性，为此，必需采取大量隔声防振材料，从而成本和质量全部会有所增加；2.改型比较困难。据统计，客车车身质量约占整车质量40%-60%，车身成本百分比有已经超出来了50%。所以，车身设计技术优异是否不仅影响汽车本身结构性能，而且还对汽车节能降耗有直接影响。从车身轻量化和车身疲惫强度方面来考虑，车身开发中人存在着相当多关键技术亟待研究处理。正因为如此，中国在“九五”期间就将车身开发技术列为关键攻克课题之一。大客车车身骨架是大客车关键承载部件，是整车基体。其结构性能好坏直接关系到这个车使用性能。在结构上要求其满足汽车总部署要求；强度上要求其能受静载荷和运动中所受到多种动载荷；它必需含有足够弯曲刚度和扭转刚度，以使车身骨架和装于其上其它总成和部件在汽车运行多个工况下，不致产生过大变形而损坏或破坏汽车正常工作条件；另外在满足上述条件情况下，车身骨架质量要尽可能轻，以达成节能节材目标，并易于高速行驶。所以，在确保其多种使用性能前提下，使之重量最小，是车身设计中日益关心问题是实现车身轻量化，降低成本，提升整体承载能力关键路径。1.5客车车身组成及影响车身强度结构原因骨架是客车车身结构主体，和底盘车架一起承受静态和动态载荷。客车车身通常由五部分组成：1.顶盖骨架——车身顶盖骨架，将前后左右骨架连，一起组成封闭结构。同时，供安装空调部件、通风窗、灯具、行李架、扶手等部件；2.前围骨架——客车正面车身骨架，供安装仪表板、前灯具、保险杠，雨刮、前风窗等；3.后围骨架——客车后面车身骨架，供安装后风窗、后门保险杠、后灯等；4.左侧围骨架——客车左侧面车身骨架，供安装侧窗等；5.右侧围骨架——客车右侧面车身骨架，供安装侧窗、乘客门等；五部分骨架和车架组焊在一起组成了客车车身围护结构。车身顶盖连接侧围，协同侧围一起工作。当车身扭转时，顶盖关键以剪切变形为主。若车顶抗剪刚度小，将使左右侧围相互联络减弱，从而使车身扭转刚度降低。所以，提升车顶抗剪刚度，合理匹配车顶和侧围高度，是提升车身刚度关键路径之一。另外，顶盖纵梁部署形式对窗立柱弯矩大小有一定影响，设计时，应使顶盖纵梁呈中间疏两边密部署形式。顶盖横梁和窗立柱对应最好能使顶横梁、门立柱、底盘纵梁三者形成封闭环，以利于力传输。顶盖横梁弧度对车身也有影响，合适弧度能够改变车身横断面扭心高度，降低车顶蒙皮所受剪力流和窗立柱弯矩。假如弧度过大，顶盖水平抗剪刚度将会降低。前后围设计时应考虑原因依据造型和发动机位置而定。前置发动机除应考虑前大灯和转向灯位置、雨刮位置及后风窗、后灯位置尺寸外，还应考虑：发动机通风散热和维修方便性。后置发动机客车则关键依据造型和总部署要求确定骨架，如造型美观、流线型、发动机舱门大小。前照灯和尾灯形式、大小等。在强度上，应提升受力较大风窗上下沿梁、窗立柱。不过增加窗立柱强度时应注意视野，减小盲区。为确保整车有足够扭转刚度，前后围骨架中最好能设置部分斜撑梁。另外还应确保能够以前端举升车辆或由救援车辆以前端牵引。车身侧围和车架结合，组成了确保车身必需弯曲刚性主元。它特点是：必需开设车门、车窗及轮拱等开口，它关键承受弯曲和扭转载荷。要求必需确保车身功效性——门、窗等，而且有足够强度刚度。它采取结构形式有：轻金属材侧围结构和钢制材料侧围结构。采取轻金属材料侧围结构特点是：以大断面窗上沿梁作为上承载单元，下承载单元由底盘纵梁组成；采取大断面封闭断面式门框结构和前后立柱结构，确保侧围能承受较大弯曲和扭转载荷。多年来西方大客车流行一个结构就是铝合金车身，此结构适适用于采取轻金属材料侧围结构。采取钢制材料侧围结构关键承载单元由腰围梁、底盘纵梁和地板纵梁组成。其特点是：采取封闭断面异型钢管材料或冲压焊接成型封闭断面钢制材料组焊而成，车门处微弱点由大断面门框结构组成。这种结构经过合理结构设计能够确保侧围骨架有较大强度和刚度。决定客车车身强度原因有：侧壁构件结构尺寸，构件连接方法和侧围和底盘车架连接方法。当车窗开度增大侧围结构形式对车身强度影响增大，即大开口破坏了整体刚度。电测和电算结果表明车窗高度增加时车身扭转刚度下降。窗立柱、梁构件工作应力增大，但高应力区仍在窗立柱和门立柱上。当提升窗下沿梁时整车扭转刚度提升，窗立柱和梁构件工作应力下降而降低窗上沿梁时顶盖弯度提升，水平抗剪下降，窗立柱内弯矩下降。当汽车转弯和制动时侧围立柱不仅承受顶盖传来静载荷，还承受大量动载荷。所以，应在侧围一定位置设置宽立柱或双立柱带连接板，如：门立柱、前后立柱、前后桥区域等。窗立柱弯曲力矩大小取决于窗立柱和顶盖连接方法，增加窗上沿梁高度能降低窗立柱应力。利用材料力学特征有效提升结构强度和刚度能够采取斜撑结构，它可使骨架式车身结构侧围构件弯矩减低，轴向力提升，窗立柱应力下降。不过，斜撑结增加了轴间开门车身结构车身刚度不均匀性，使车门处应力提升。

第二章车身骨架结构和尺寸确实定2.1骨架设计依据2.1.1设计标准依据总部署设计思绪，该车采取是非承载式车身。在车身骨架设计中，关键考虑是满足车身总部署要求，同时满足骨架强度和刚度，和使用环境和市场定位，所以设计过程中应遵照以下多个标准：1.在确保车身骨架强度和刚度要求下，满足车身总部署造型要求，如有冲突应改变车身总部署。2.尽可能确保有良好加工工艺，降低加工难度。3.经过优化设计，尽可能降低骨架质量。4.在设计骨架总成结构型式时，应充足考虑其系列化变形可能性。5.在确保总部署强度刚度条件下，尽可能降低生产成本，提升经济效益。车体骨架设计应满足车身刚度和强度要求。刚度不足，将会引发车身门框，窗框，发动机舱口及行李箱口等变形，造成玻璃破裂，车门卡死；低刚度肯定伴随有低固有振动频率，易发生结构共振和声响，并减弱结构接头连接强度；另外，还会影响安装在底架上总成相对位置。而结构强度不够则将引发构件早期出现裂纹和疲惫断裂。大中型客车通常采取骨架式结构。这种结构骨架通常由扭转刚性很高封闭断面矩形管组成，所以强度和刚度较高，外蒙皮只起装饰作用。其优点是：改变客车外形比较轻易；车门和窗开口部能够增大；外蒙皮无铆钉，能够实现较漂亮外观；采取合理设计（优化）能够减轻重量。缺点：全部零件均由焊接装配，焊接质量不易掌握；型材防腐难度较大。2.1.2关键技术参数长×宽×高1×2500×3208㎜轴距/前悬/后悬6000/2580/3420㎜前轮距/后轮距2160/1815㎜乘客门宽度1380㎜最小离地间隙180㎜2.1.3车身骨架材料客车车身骨架材质关键采取钢材或铝型材。车身蒙皮材质关键采取钢板、镀锌钢板、合金铝板、工程塑料及玻璃钢等；车身侧围蒙皮装焊采取涨拉预应力组焊工艺或涨拉预应力胶粘焊接工艺，前、后围弧面和平面采取焊接对接或胶粘方法。客车前后围、轮护面、行李舱门、保险杠等材质采取玻璃钢蒙皮。现在大多数客车厂车身骨架材料选择Q235A或20#优质碳素钢，Q235A碳素结构钢，当钢材厚度小于16mm时屈服极限≥235，断裂极限在375-460，延伸率≥26%。20#高级碳素钢屈服极限≥245，断裂极限≥410，延伸率≥25%。二者力学性能相同，考虑经济原因，本设计中采取Q235A碳素结构钢。薄壁杆件截面形状对其截面特征有很大影响，和刚度相关截面特征是弯曲惯性矩和扭转惯性矩等。薄壁杆件截面形状可分为闭口和开口两类，它们截面特征有较大差异。在材料面积和壁厚保持不变情况下，闭口截面抗弯性能稍次于开口截面，但闭口截面扭转惯性矩要比开口截面大得多了。所以，从提升整个车身和构件扭转刚度出发，宜多采取闭口截面，不过还需要考虑组成截面其它原因，如结构功效、配合关系和制造工艺等等。所以，实际车身骨架构件截面形状往往是比较复杂。2.2骨架结构设计分析骨架五大片划分是骨架设计阶段需要处理问题。在车身骨架结构形式基础上，依据车身造型、焊装工艺和变形控制等方面要求合理划分五大片。因为车身骨架结构形式不一样，骨架五大片划分有很多个形式，但不管哪种划分形式全部应该和目前工艺水平相适应。车身骨架五大片合理划分：前围骨架、后围骨架、左侧围骨架、右侧围骨架和顶盖骨架五大片。2.2.1左右侧围骨架结构设计分析车身骨架设计应满足车身强度和刚度要求。在设计左右侧围时，不管哪种承载式车身，全部应考虑杆件位置。骨架杆件可分为一下三类：1.依据功效要求设置，如门柱、窗柱、门槛、门框上横梁，风窗上下横梁等。2.加强用，如客车顶盖上纵梁和底架周围搁梁等。3.为安装附件而设置非承载式构件，如前围为安装车灯而安装钢板。显然，杆件是车身骨架关键承载件，应有足够强度和刚度，并尽可能使之组成一个连续完整受力系统。对于框架结构，力合理传输形式应是让更多杆件分载，且不出现力传输中止情况。半承载式或全承载式车身结构车身有效载荷及自重和来自地面冲击载荷等，是经过底横梁分散到立柱上面使车身柱负载增大，同时还承受悬挂支撑反力，从而造成危险区。因为过桥区受力特点及这一部件相对于整车刚度较弱，从而出现过桥区变形大，铆钉松动及蒙皮鼓动等不料现象。所以，在设计中应重视过桥区立柱悬置问题，我采取方法是，在横梁处用斜撑，将力分散到裙部立柱和窗立柱处。因为右侧围乘客门框破坏了右侧围骨架连续性，门框处刚性太弱，所以在弯曲和扭转两种常见关键工况下，车身骨架最大应力点全部集中在右侧围门立柱上角和靠近车门几根窗立柱上下角。而上述工况又以扭转工况更为严重。这种现象已经被数次电测，电算结算和车身骨架早期断裂使用实践所证实。本设计右侧围上，要开设两个乘客门，所以客车右侧围骨架比左侧围骨架要复杂。左侧围关键考虑跟右侧围对应。图2-1右侧围骨架首先依据底架外伸梁位置决定裙部立柱位置，并在此基础上尽可能使其和窗立柱对齐以组成受力封闭环，裙部立柱采取50*50*1.75㎜矩形管。门柱所受到应力比较大，所以门立柱要选择断面尺寸较大矩形钢——60*50*2㎜。前门宽度根据总部署要求选择了1380㎜，和前围连接问题上，采取50*50*2㎜型材来和前围右立柱焊接。把窗立柱断面尺寸选择为70*50*2㎜，侧窗上沿梁要和顶盖相焊接，腰梁是钢质材料侧围骨架结构关键承载单元，考虑设计制造统一，所以它们断面尺寸须要选择较大——50*50*2㎜。前后轮拱立柱位置要考虑车轮原因，左右轮拱柱、轮拱上横梁尽可能和总部署部署轮壑贴近。为增加强度，要在窗下梁到地板梁之间放置斜撑，斜撑断面尺寸为50*50*2㎜。图2-2左侧围骨架整车左侧围骨架要比右侧围骨架要简单部分，在其上面不用开设乘客门也不开设司机门。左侧围关键考虑是和右侧围对应关系。左侧围第一立柱也选择一根型材——50*40*2㎜来和前围左立柱焊接，它曲线和前围左立柱曲线相同。左侧围前后轮拱立柱位置也和右侧围前后轮拱立柱位置相对应，断面尺寸选择为50*40*2㎜。左侧围前后轮拱上横梁位置要和右侧围相对应，断面尺寸也选择为50*50*2㎜。因为轮拱立柱间距离较大，所以加上斜撑，斜撑断面尺寸选择为50*50*2㎜，侧风窗上边梁、腰梁是钢质材料侧围骨架结构关键承载单元，和右侧围相同，它断面尺寸须要选择较大——50*50*2㎜。2.2.2顶盖骨架结构分析图2-3顶盖骨架顶盖设计比较复杂。顶盖安装件比较多，关键以剪切变形为主，受力不是很大且出于焊接方便性考虑，顶盖部件选择——50*50*2㎜矩形管，能够满足强度和刚度要求，它们曲线和客车顶部曲线相同。车顶安装一个安全出口，截面积为600*600㎜，安全出口在中心处。另外考虑到将整个纵梁制作成前后相通梁，所以将横梁断开。2.2.3前围骨架结构分析图2-4前围骨架前围骨架设计关键是依据总部署前视图和侧视图来确定。前围左右立柱要和左右侧围骨架第一立柱相焊接，因为这两根立柱受力较大，断面尺寸选择5040*2㎜，它们曲线和前窗玻璃曲线相配合。前风窗上沿梁在俯视图上曲线和风窗玻璃俯视曲线相同，在侧视图上曲线和风窗玻璃侧视曲线相同，断面尺寸选择为50*50*2㎜，高度比风窗玻璃高度稍高一点。风窗下沿梁比前风窗玻璃下端稍低一点，它俯视曲线和风窗玻璃俯视曲线是相同。前围下横梁高度依据客车前灯及灯饰高度来确定，要比前灯下边缘高度稍低部分，风窗下沿梁和前围下横梁之间距离要能够放置灯具、灯饰，断面尺寸选择为50*50*2㎜。横梁1和风窗下沿梁、前围下横梁之间为了增加结构强度，必需放置短立柱，短立柱断面尺寸选择为50*50*2㎜。风窗下沿梁和前围下横梁之间短立柱要依据前车灯宽度来确定并加装钢板以安装灯具。横梁和风窗下沿梁之间短立柱则要考虑雨刮器宽度及位置。2.2.4后围骨架结构分析图2-5后围骨架后围骨架设计要依据客车尾部附件安装等进行。从总部署画尾部图分析可知，尾部上要放置后车窗、发动机舱门、车灯等。后围左右立柱要和左右侧围尾立柱相焊接，断面尺寸选择为50*40*2㎜，它曲线和客车整车侧围曲线相同。后窗上横梁高度比后窗高度稍高一点，俯视曲线和整车后部俯视曲线相同，侧视曲线和后窗上部曲线相同，断面尺寸选择为50*50*2㎜。后窗下沿梁位置在后窗玻璃下端低一点，水平放置，断面尺寸50*50*2㎜，它曲线和整车尾部俯视曲线相同。后窗左右两边各设置一根立柱，端面尺寸选择为50*50*2㎜。总部署依据发动机确定了发动机舱门大小和位置。沿发动机舱门上沿放置后围横梁，断面尺寸选择为50*50*2㎜，它曲线和客车尾部俯视曲线相同。以上三根横梁全部是不停开，两端和后围左右立柱焊接在一起。在发动机舱门下边放置一根横梁，但为了检修发动机方便，要把这根横梁设置为活动梁，其断面尺寸选择为50*50*2㎜。

第三章车身骨架强度计算分析3.1车身结构受载分析实践表明大客车车身骨架损坏最大危险应力是因为车身受扭时产生斜对称载荷所引发。斜对称载荷之所以危险是因为由薄壁杆件（尤其是在开口截面）组成超静定空间结构受扭时其部分杆件急剧变形所致，当薄壁杆件两端被刚性固定而产生约束扭转时，将会使正应力增大。客车车身骨架最微弱步骤是在轴距范围内乘客门立柱及其近邻窗立柱上下角。客车车身受扭得情况是当大客车在崎岖不平路面上行驶而使车身受扭时，因为剪力流汇总以后所形成力会使顶盖侧边梁相对于腰梁产生位移，这时，窗立柱和门立柱全部将承受纵向弯曲变形，当变形量达成一定程度时便会在侧窗上、下角和车门上角产生横向裂纹，这种损坏现象已为大量使用实践所证实。窗立柱和门立柱还会不会产生左、右横向弯曲变形呢？理论分析和使用实践全部表明不会出现这种现象。因为各立柱只有在汽车以较高车速急转弯时情况下，站立乘客用手支撑在立柱或窗上框时才能使立柱受到横向压力。用弹簧拉力计随车实测结果表明，当大客车急拐弯时（此时最大离心加速度≤0.4g，不然汽车将会侧翻过去），人手作用在立柱上瞬时最大压力通常不会超出体重30%，所以，相对来说，窗立柱横向抗弯刚度是能够得到确保。总而言之可见，大客车在行驶过程中，车身立柱只考虑其承受纵向弯曲载荷就够了。3.2车身骨架强度计算已知值：前轴载荷m=6155.9㎏前轮距B=2160㎜图3-1左侧围骨架图3-2受力分析图按图3-1和图3-2，有以下数据：㎝，㎝，㎝，㎝，㎝,㎝；=11.848窗上沿梁截面惯性矩为：㎝；作用在车身上扭矩为：N*m；车身横截面面积m；剪力流；作用于窗上沿梁和窗下梁纵向力P为：N；㎝；由此得N，同理NP9=2351N另外，已知窗立柱高度㎝。δii和δij统称为“单位状态影响系数”，△ip称为“外载荷影响系数”，δii代表因为单位未知力xi所引发xi方向位移（或转角），δij代表因为单位未知力（或力矩）xj=1所引发xj方向位移（或转角），△ip代表因为外力所引发xi方向位移。为了计算，以下绘出4种工况下弯距图：(1)工况0――施加外力图3-3（2）工况1――施加水平单位力x1x4x7x10x13x16x19x22图3-4（3）工况2――施加垂直单位力x2x5x8x11x14x17x20x23图3-5（4）工况3――施加单位力矩x3x5x9x12x15x18x21x24图3-6图3-3工况0图3-4工况1图3-5工况2图3-6工况3有了上面数据，即能够求得诸系数值。1.工况[0,1](图3-3和图3-4),把数值代入下式：㎝同理得:,,,,。2.工况[0,2](图3-3和图3-5)，数值代入下式：同理得：，，，，,=145.25703.工况[0,3](图3-3和3-6)，把数值代入下式：=同理得：,,,,,4.工况[1,1](图3-4)，把数值代入下式：=同理得:，，，，，.5.工况[2,2](图3-5)，把数值代入可得：同理得：,,,,,,6.工况[3,3](图3-6)，把数值代入可得：==，同理得：，，，，，,7.按工况[1,0][2,0][3,0][1,1][2,2][3,3]来计算[1，2]=[2，1]，[1，3]=[3，1]，[2，3]=[3，2]工况[1,2](图3-4和图3-5)，=,同理得：，，，，，，，，，-8.工况[1,3](图3-4和图3-6)，把数值代入下式：,同理得:,,,,,，，，，，，9.工况[2,3](图3-5和图3-6)，把数值代入：，同理得：，，，，，，，把以上数据带入下式：…………可求得未知力：，，，，，，，，，，，，，，，，，，,,,,,计算程序见附录。以第二跨为例，在之间得弯矩图以下图。图3-7第二跨弯矩图点B弯矩==1382.0695，在点D,窗上梁弯矩为=--=1382.0695+221.522×1.6=1736.5047窗立柱3弯矩为=+=+1736.5047=2点C弯矩为=+(-)1.37+1.37=15121.2262立柱3界面抗弯模量为==18.432㎝，所以立柱3中应力为：=188.5MPa由以上可求得各立柱应力为：

σ1=167.6MPa σ2=110.5MPa σ3=188.5MPa σ4=189.0 σ5=135.0MPa σ6=202.6MPa σ7=203.4MPa σ8=157.2MPaσ9=132.8MPa由以上结果知：=175.91σ7=203.4MPa<[]=235MPa所以此设计满足强度要求。

第四章车身骨架制造工艺分析本设计车身骨架采取矩形管组焊结构,含有强度高、重量轻优点。侧围及顶盖均采取通长横梁贯穿,既增加表面平整度,又降低吊运过程中变形。顶盖边弧度采取小圆弧过渡,这在近几年客车行业是很流行。车身侧围蒙皮采取冷张拉工艺,顶两侧蒙皮采取滚压工艺,以提升车身平整度。侧窗采取整幅粘贴结构,确保乘客能够有足够观景效果,同时在前后部开有通风窗,确保室内空气流通,降低疾病传输,玻璃采取绿色环境保护颜色,预防太阳紫外线辐射,能很好地保护乘客。车身骨架通常采取矩形钢管焊接而成。对于半承载式和全程承载式车身，它和车架或车身底架一起承受全部载荷作用（即使是非承载式车身），车身骨架也要承受一定载荷作用，对于强度和刚度有一定要求。车身骨架强度除了决定于车身骨架结构形式和矩形钢管截面尺寸外，还受到焊缝质量和焊接头处应力集中影响。而车身骨架出现早期断裂，多发生在焊缝上或焊缝周围。确保焊缝质量，减小接头处应力集中，可有效地预防车身骨架早期断裂。在车身装配中，车身骨架是车身基础。它尺寸、形状和误差直接影响车身装配件安装。所以，必需对它尺寸和变形进行严格控制。客车车身骨架壁厚小于2㎜，骨架焊接采取二氧化碳气体保护焊，（用二氧化碳气体保护焊，降低热影响区，也降低了金属受热变形和整个骨架焊接变形。）在焊接胎具上组焊而成，其制造过程包含矩形管下料→成形→车身骨架各大片（前围、后围、左侧围、右侧围和顶盖骨架）组焊→车身骨架各大片联装组焊。4.1矩形管下料矩形管下料通常采取锯片切割机切割和矩形管冲断模剪切两种方法。现在，中国使用手动送给砂轮锯片切割机，基础上能满足生产需要，但存在着嗓音大，粉尘污染严重，切口毛刺多等缺点。所在，需要寻求矩形管切断工艺新方法。所以，产生了利用矩形管冲断模剪切矩形管工艺。矩形管冲断模是利用剪切原理剪切矩形管。矩形管在切割刀、活动凹模和固定凹模共同作用下被剪切切断。矩形管冲断模剪切速度快，没有环境污染，经济效益好，但矩形管剪切断面轻易产生变形。所以，减小剪切断面变形是冲断模剪切工艺关键。矩形管剪切切断过程：矩形管放置有水平放置和对角放置两种形式。因为放置位置不一样，其剪切过程各有特点。对于对角放置矩形管，剪切过程包含形成切口、剪切矩形管上两边和剪切下两边三个阶段。在冲载力作用下，切割刀刀尖在矩形管上冲出和切割刀厚度等长切口。切割刀和活动凹模刃共同作用，剪切矩形管上两边。此时，活动凹模关键作用是夹持矩形管，减小剪切断面变形，活动凹模刃对材料剪切作用比较小。在这个阶段中，和切割刀厚度等宽废料在切割刀作用下，向内弯曲。伴随剪切过程进行，切割刀和固定凹模刃共同作用，剪切矩形管下两边。此时，固定凹模刃对材料剪切作用很大，而且在外侧支承剪切断面，使剪切断面不产生变形。剪切断面变形包含局部产生凹陷和剪切断面被压扁两种情况。经过剪切过程分析，能够知道剪切断面变形产生在形成切口和剪切上两边阶段。在剪切矩形管上两边阶段中，经过减小切割刀夹角β，可有效地减小剪切断面变形。所以，剪切断面变形关键产生在形成切口阶段。剪切断面变形决定于矩形管支承刚度、剪切速度和冲载力等原因。矩形管支承刚度大，切割刀尖锋利，剪切速度快，冲我力小，剪切断面变形小。矩形管支承刚度和矩形管放置位置和切口位置相关。矩形管对角放置支承刚度比水平放置大；水平放置矩形管，切口在两侧支承刚度比切口在中间大。4.2成形矩形管弯曲成型是异形构件加工中最关键、最复杂一道工序。其加工方法多个多样，有手工压形、滚压成形、模具压形和弯机管弯形等方法。1.手工压形这种加工方法灵活，适用范围广，对部分三维或多曲率组合管件比较实用，但效率低，人工量大，曲线不光滑，难以大批量生产。2.滚压成形这种加工方法很适合单一曲率构件加工，经滚压后构件曲线光滑，但一样存在效率低，一根构件需数次滚压才能成形缺点。3.模具压形特点是效率高，适合批量生产，缺点是对管件材质要求高，回弹要一致，同时对不一样曲率管件，需制作不一样模具，模具投入量较大，模具确定后，压制不一样批次材料，回弹不一，难以调整。4.弯机管弯形上述三种工艺对于加工曲率半径大构件比较适合，而对于部分小曲率半径构件，就显得力不从心，或难以适应大批量生产，优异数控弯机管就能达成这类构件要求。客车顶盖骨架中顶横梁便是一个经典构件。使用数控弯管机可一次加工完成，该机床由微机控制，油路系统装有液压伺服阀，X向和Y向均装有位移传感器，在弯形中确保两个方向位移量符合全成曲线坐标值，如有不对，计算机能立即得到反馈进行调整。Y方向值越大，表示弯曲率越大，反之越小。该机自动化程度高，效率高，应用范围广，能适应多种不一样曲率构件，和多曲率组合构件，不需投入大量模具，使用方便，弯出构件和样板贴合度通常小于2㎜。由此，在矩形管弯曲程度不一样时，弯曲成型方法也有所区分，对于弯曲半径小（R=200～300㎜）矩形管弯曲件，通常多采取弯管机弯曲成型；对于弯曲半径大于500㎜矩形管弯曲件，通常采取弯曲模压制成型。4.3车身骨架焊接客车车身骨架合装是中国客车生产厂家大批量生产时普遍采取生产工艺,也是提升生产线生产效率关键路径,分为五大总成合装和六大总成合装两种形式。五大总成合装是指将客车车身前、后围骨架总成,左、右侧围骨架总成和大顶骨架总成份别在地面胎具上组合焊接后,在合装胎具上将它们组装在一起。六大总成合装是指在五大总成合装基础上,将地板骨架同时合装。合装多数是在批量生产线第一工位进行。所以,合装质量、生产效率直接影响到整个生产线效率。六大总成合装有以下优点:（1）有利于生产线柔性化生产,日产能可提升20%左右。（2）降低了因焊接引发骨架总成焊接部位局部变形。（3）车身骨架平直度显著提升,不校直即可达成技术要求。（4）提升了地板骨架组焊精度和组焊生产效率。所以本设计决定采取六大总成合装。多数厂家合装工艺是左、右侧围骨架总成份别以窗上纵梁为定位基准点,其具体工序是:（1）将左、右侧围骨架总成立放固定到合装胎具左右固定座上。（2）将左右固定座推进到车身宽度尺寸后合装胎具座固定。（3）将地板骨架总成和左右侧围骨架连接。（4）将大顶骨架用吊车吊起来,转运并水平固定（5）将大顶骨架总成和左右侧围骨架用焊接或铆接方法进行连接。（6）将前后围骨架总成和左右侧围骨架总成和大顶骨架总成进行连接,组成车身整体骨架。在左右侧围骨架总成上。整车结构由左、右侧,前、后围和顶骨架五大片先用组焊胎具分别组焊,然后和底盘底架组焊成一体。本设计采取五大片总成合装工艺。其合装次序可根据以下两种方法进行部署:（1）固定左(右)侧围骨架总成→固定大顶骨架总成→固定前(后)围骨架总成。（2）固定左(右)侧围骨架总成→固定前(后)围骨架总成→固定大顶骨架总成。实际生产中,第一个工序部署较第二种工序部署有利于职员操作。在此工序中,合装胎具在生产中关键起作用是:(1)定位;(2)固定左右侧围骨架;(3)确保车身总宽度。车身骨架是确保车身强度和刚度而组成空间框架结构，车身骨架焊装就是骨架从构件散件到部件、分总成再到总成制造过程。车身骨架通常是采取矩形棺材，用二氧化碳气体保护焊，在组胎具焊接而成空间结构。焊缝质量和焊接变形关键取决于焊接规范参数选择。骨架尺寸和形状误差决定和组焊胎具精度、骨架构件精度和焊接变形控制。车身骨架组焊后需要检验和整形。车身骨架组焊是优异行各大片组焊然后五大片联合组焊，形成整车车身骨架。从焊装工艺和变形控制方面来看，骨架五大片应为封闭结构，这么在各大片组焊时骨架变形能得到最有效控制减小定位误差和五大片联装组焊时焊接变形，减小骨架移动时变形。而且骨架五大片联装组焊时，焊缝少，轻易施焊，装配间隙比较轻易确保，平面内焊接收缩变形方向基础一致。4.3.1骨架焊装方法CO气体保护焊亦称CO电弧焊，是50年代中期发展起来一个新焊接技术，现在中国在机车车辆制造、汽车制造、船舶制造等方面应用十分普遍，也是客车制造行业关键焊装方法。之所以应用普遍是因为CO电弧焊含有很多优点：1.焊接成本低。2.生产效率高。3.焊接质量高。4.适用范围广。5.这是一个明弧焊接法，能够观察到电弧和熔池，便于监视和控制，不需要清渣。车身骨架采取CO气体保护焊焊接。焊缝质量对骨架强度相关键影响，焊接规范参数选择，是影响焊缝质量关键。影响焊缝质量焊接缺点有未焊透，焊缝加强高过大、气孔和金属飞溅严重。而焊接规范参数合理选择能有效预防和减小焊接缺点，取得良好焊接工艺性。4.3.2车身骨架五大片组焊骨架构件在组焊胎具上定位、夹紧和焊接，组焊成骨架各大片。骨架组焊质量包含焊缝质量和骨架变形程度。自此，组焊时应注意减小焊接变形和降低焊接缺点。1．合理选择焊接规范参数。骨架构件在组焊胎具上组装时，焊缝应保留0.3～0.5㎜装配间隙，这么有利于减小焊缝加强高，加大焊缝熔深。避免了为加大焊缝熔深而增大焊接电流，使焊接变形和热影响区增大。并注意焊丝质量对焊缝机械性能影响。相关焊接规范参数选择，对焊接变形和焊缝质量影响；2．胎具夹紧力。组焊胎具加紧装置关键作用是预防骨架结构角变形和扭曲变形。对其平面收缩变形，如任其自由收缩变形，有利于减小焊件残余应力，提升车身骨架疲惫强度。所以，胎具夹紧力应合适；3．假如各大片骨架能划分成若干个小组焊件组焊，不仅能缩短生产周期，利于新车型开发，而且能够使那些不对称或收缩力较大焊缝能自由收缩，而不影响骨架组焊精度，从而减小了焊接变形；4．选择合理焊接次序。合理焊接次序能使骨架焊接变形和残余应力达成最小，焊接次序选择要依据具体骨架结构，在控制整个骨架误差条件下，确保骨架配合部分精度，而合适降低非配合部分精度；5．对焊缝加强高进行打磨。焊缝加强高不仅影响骨架外观质量，也降低骨架疲惫强度。磨去焊缝加强高，能够降低接头应力集中。打磨方向应和接头受力方向一致。假如焊缝内部没有显著缺点，接头疲惫强度能够提升到和母材强度相同。4.3.3整车骨架联装组焊整车骨架联装组焊质量关键决定于骨架五大片正确定位。骨架定位形式有内定位和外定位两种。内定位采取内定位架定位，外定位采取组装胎定位。内定位架为前后各一个，分别横向安装在车架前后桥周围，侧围骨架组焊高度和整车宽度由内定位架定位，但对前后围骨架没有直接定位作用。内定位架使用方便，结构简单，但骨架合装定位误差大，组焊精度差。骨架五大片组装胎是一个理想工艺装备。左右侧围骨架由合装夹具定位夹持，在液压系统操纵下，左右移动，使侧围骨架和车架或车身底架横梁对齐，在对应部位进行预焊。前后围骨架也安装在合装夹具上，移动完成合装定位，在侧围和前后围骨架连接处进行预焊。然后吊入顶盖总成，进行预焊。整车骨架合装后，进行CO2气体保护焊焊接。利用组装胎组焊整车骨架，组焊精度高，质量好。4.4蒙皮制作及和骨架焊装车身蒙皮是覆盖在客车车身骨架外表面构件，通常分为前围蒙皮、后围蒙皮、顶盖蒙皮和侧围蒙皮四部分，通常焊接在骨架上。整个车身蒙皮采取冷张拉预应力点焊接技术。车身蒙皮制作受其采取材料、蒙皮和车身骨架连接方法、本身形状结构、蒙皮类型、生产批量等条件制约。1.前围蒙皮依据造型和空气动力学原理，要求前围蒙皮和顶盖蒙皮和侧围蒙皮连接处采取圆弧过渡，通常前围蒙皮侧视、俯视均为一个或多个圆弧连接而成。前围蒙皮和前围骨架连接形式通常有焊接、贴接、铆接。前围蒙皮材料通常壁厚为1㎜冷轧钢板，采取焊接、铆接连接形式。铆接形式因为铆钉突出影响外观，且为腐蚀源，所以逐步被淘汰。相比较而言则焊接形式利用比较普遍，对于玻璃钢前围蒙皮通常采取粘接和铆接相结合连接形式。2.后围蒙皮后围蒙皮是覆盖在后围骨架上构件，和前围蒙皮一样，它跟顶盖蒙皮和侧围蒙皮连接处采取圆弧过渡；侧视和俯视均为一个或多个圆弧过渡而成。所以它是由多个复杂空间曲面组成。后围蒙皮通常采取材料为1㎜冷轧钢板或玻璃钢。制作工艺和前围蒙皮制作工艺相同。3.顶盖蒙皮顶盖蒙皮是覆盖在顶盖骨架外表面构件。整车造型设计要求顶盖蒙皮线条流畅，尤其是和侧围蒙皮过渡“光线”笔直划一。圆滑流畅。另外顶盖蒙皮密封也是十分关键。顶盖蒙皮通常采取壁厚为1㎜或0.8㎜冷轧钢板，而现在市场钢板规格决定了顶盖蒙皮必需分块。现在市场卷板最宽1.5m，而大客车顶盖蒙皮通常全部等于2.5m，所以顶盖蒙皮通常分为三块，由顶盖左、右侧蒙皮和中蒙皮组成，其长度较长。左右两块对称，这么易于车顶密封。将蒙皮置于车顶和骨架贴实自然成型后进行焊装即可。4.侧围蒙皮侧围蒙皮因为需要张拉焊装，通常在骨架合装后生产线上焊装。焊接关键采取点焊，也有用CO保护焊进行塞焊。伴随客车耐腐蚀要求提升，很多耐腐蚀能力很好新型材料应用于侧围蒙皮，限于和骨架固定连接铆接、焊接不能，满足进而出现了粘结方法。粘结是利用高强度弹性粘结剂依据一定工艺要求将蒙皮和骨架紧密地固定在一起。粘结因为蒙皮和骨架被粘结剂隔开，从而避免了金属间接触腐蚀，延长了使用寿命。因为弹性粘结，粘结剂可赔偿骨架制作误差，使用一定工装轻易确保蒙皮表面平整。首先降低噪声，其次缓冲因骨架变形而对蒙皮作用力。4.5车身骨架和底盘焊接将涂装完工车身吊装到底盘总成上，采取焊接方法将车身—底盘连为一体，该装配工艺被称作车身和底盘合装，亦称为扣合。实现车身和底盘合装关键技术是车身在底盘上定位和车身和底盘合装连接结构。车身和底盘合装连接部位通常在两个位置。1.车架横梁外端——车身侧壁立柱，其结构以下图：为了避免在扣合过程中发生干涉现象，横梁外端和立柱间必需留有10～20㎜间隙，经过含有尺寸赔偿性质连接板用焊接方法连接起来。通常在车身焊装时就将连接板焊接在立柱上成为固定端，以预防在合装时，焊接产生高温将外蒙皮涂层损坏。2.横梁外端——车架纵梁。其结构以下图：在横梁内端—车架纵梁间留有间隙，并经过连接板用焊接方法将二者连接起来。用吊车将车身吊放在底盘上，调整好车身和底盘相互位置后，用连接板将车身—底盘焊接连接起来。4.6防锈蚀方法4.6.1涂装前表面预处理对金属零件而言，涂前表面预处理关键包含脱脂、除锈、除氧化皮及化学转化膜处理（磷化、钝化等），同时也包含除旧漆和对塑料件特种化学处理。1.脱脂方法关键包含有机溶剂清洗和碱液清洗。影响脱脂质量关键原因有脱脂温度、脱脂时间、脱脂中机械作用，和脱脂剂组成和使用方法等。在实际生产中，极少采取单一方法脱脂，而是经过多个物质协同作用以提升脱脂效果。脱脂效果好坏，直接影响着涂料和底材附着力，也是形成优良磷化膜先决条件，必需引发足够重视。2.金属在成型或贮存。加工过程中，在金属表面轻易形成氧化皮或锈蚀，在涂装前必需把它们除去。除锈方法有物理法和化学法。3.因为除去氧化皮或油膜后金属表面处于高度活性状态，很轻易受周围介质影响而再次生成氧化物。氢氧化物等附着在金属表面，影响涂装质量。客车涂装常见处理方法有磷化、钝化等。磷化膜含有以下作用：第一，在根本脱脂基础上，提供清洁、均匀、无油表面。第二，因为物理和化学作用，增强了有机涂膜对金属底材附着力。第三，提供了稳定不导电隔离层，一旦涂膜破损，它含有抑制腐蚀作用。4.6.2车身防锈泥水和潮气侵入车厢和在车身内积存泥水，全部会造成车身结构产生锈蚀。所以，需在结构设计上预防积存泥水。对于难以密封部位则应设法确保排水通畅，以使之快速干燥。伴随高速公路上喷洒融雪药剂用量增加，已经有多种防锈蚀方法应用于大客车上。如车体关键部位：地板下框架和车身裙部骨架等，除了采取轻金属和树脂材料外，关键用刷涂第二遍防锈迹工艺，提升防锈蚀能力。车身骨架和地板下框架，因强度和刚度原因，仍承袭原来结构部位不能更换材料，而是采取在作完通常防锈蚀处理后，再喷涂第二遍防锈剂。

第五章设计技术评价分析、存在问题及处理路径5.1设计中存在不足之处首先，该骨架达成了总部署设计目标。前风窗骨架尺寸使前围流线型和前照灯配合，外观造型美观。强度和刚度满足多种工况。顶盖骨架能够承载大型空调，提升了乘坐舒适性。不过因为缺乏经验，在设计过程中，可能有不符合实际情况出现。大学生学习理论知识含有不足，加上实践经验不足，极难将设计做完全正确。该骨架采取是传统型钢骨架结构，在确保其强度同时，也增加了重量，而现在客车要求是轻量化设计，新材料适应比如铝合金车身使用能够减轻车身重量。不过本设计对采取新材料（如铝合金）能否使骨架综合性能提升问题讨论不多。细节方面，多种型号大型客车结构形式从总体上来看相差不远，骨架总成通常全部有门，窗立柱，前风窗上下梁，和裙边梁等关键构件组成一个连续完整受力系统。这种系统是经过立柱和底架外伸梁连接，共同承受来自路面载荷，这就使它必需含有足够强度和刚度。因为此种车身结构型式还保留有底架，所以，客车轻量化受到一定限制。另外，再依据总部署和各部分强度和刚度需要，需要在一些部位增添部分用于固定一些构件或坚强用断梁和斜撑，和角钢等。从工艺角度来看，和世界水平相比，中国制造工艺手段比较落后，在曲面外型上要确保门窗及灯良好配合比较困难。而且，因为设计不完美原因，车身轻量化问题也处理得不够，使车身自重较大。该车车身骨架设计采取传统设计方法，经过经验，大量使用尺寸相近矩形管，作为关键受力杆件，同时还能够使工艺简单。除前后围和顶拱矩形管需压成弧形，其它骨架全部不需要冲压成型。为了满足车身强度和刚度要求，使骨架组成一个封闭连续完整结构，需合理部署各杆件位置，正确焊接工艺也是提升强度前提。该车采取了半承载式结构，使整个车身全部参与承载。因为车身上下部结构形式形成一个统一整体，在承受载荷时“牵一发而动全身”，其本身就能够依据自然法则，自动调整，以强济弱，使整个壳体达成平衡稳定状态。所以，假如能从理论分析和结构设计上进行深入探讨。以发挥材料最大潜力，就有可能使其质量最小而强度和刚度得到满足。另外，只要改变侧围立柱和底架横梁数量或位置，就能够制成多种不一样容量车身，使车身系列化称为可能。5.2对设计不足改善多年来，因为计算机技术进步和有限元理论发展，对客车车身这种复杂结构已成功进行了分析和优化。现在所能处理结构越来越复杂精巧，目前较为优异设计方法是采取大量异型钢管和利用计算机辅助设计，同时，利用计算机进行车身结构有限元分析，这么，能够正确计算车身各点应力，能够愈加好优化设计车身，以达成车辆轻量化。分析研究新材料特征，不停创新，能够将车身重量减轻同时保持车身足够强度和刚度。不停创新，采取新设计方案，不停改善设计方法，采取新结构，能够节省材料。

结束语这次毕业设计，开始时间比较早，准备比较充足，事前查阅了大量资料，用到了很多学过知识，同时也碰到了以前没碰到过问题和困难，尽管有些问题在老师和同学帮助下得到了比很好处理，但因为自己知识缺乏和狭隘、对实际情况不了解和对国家标准不熟悉，使得有些问题到最终还没有处理，比如车身轻量化，经过有限元对客车车身强度和刚度计算分析再比如设计合理性方面等等，期望在以后实践和工作中处理这些毕业设计中困扰我问题。在张德鹏老师耐心指导下，我设计任务得以顺利地进行，并按时完成了任务。这次设计任务，使我更深层次地了解了汽车结构和原理，了解了设计过程和常常会碰到问题，和怎样处理这些问题，也为以后学习和工作打下了坚实基础。感谢全部一直帮助和支持我老师，同学！

关键参考文件[1]黄天泽，黄金陵.汽车车身结构和设计[M].北京：机械工业出版社，1997[2]黄天泽.大客车车身[M].长沙：湖南大学出版社，1988[3]周方寿.客车车身覆盖件设计和制造[M].北京：机械工业出版社，[4]陈文弟.客车制造工艺技术[M].北京：人民交通出版社，[5]李强客.客车车身结构和设计[M].北京：清华大学出版社，[6]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，1981[7]王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，[8]陈家瑞.汽车结构[M].北京：人民交通出版社，[9]尹冠生.理论力学[M].西安：西北工业大学出版社，[10]GB13094-.客车结构安全要求[S].北京：中国家标准准出版社，.

附录Matlab计算程序：%校核窗立柱强度G1=6155.9;B=2.5;H=3.208;B1=2.16;%G1前轴载荷(N)，B1前轮距,B车宽，H车高(m)l1=0.825;l2=1.11;l3=1.52;l4=1.52;l5=1.52;l6=1.52;l7=1.52;l8=0.945;%各窗宽度(m)h=1.435;%窗立柱高(m)E=2.1*10^11;%弹性模量(N/m^2)I1=18.412*10^-8;I2=550.35*10^-8;I3=18.412*10^-8;I4=18.412*10^-8;I5=18.412*10^-8;I6=18.412*10^-8;I7=18.412*10^-8;I8=18.412*10^-8;I9=11.84*10^-8%关键支柱截面惯性矩(m^4)Id1=18.412*10^-8;Id2=18.412*10^-8;Id3=18.412*10^-8;Id4=18.412*10^-8;Id5=18.412*10^-8;Id6=18.412*10^-8;Id7=18.412*10^-8;Id8=11.84*10^-8;%窗上梁截面惯性矩(m^4)l=[l1l2l3l4l5l6l718];W=[6.137*10^-661.15*10^-66.137*10^-66.137*10^-66.137*10^-66.137*10^-66.137*10^-66.137*10^-66.137*10^-6];%各窗立柱截面抗弯模量（m^3）M1=G1*B1/2;%保守计算作用在车上扭矩N.mA1=B*H;%车身横截面面积m^2q=M1/A1/2;%剪力流(N/m)P=q*(l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7);%作用在窗上梁和窗台梁纵向力NI=I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8;%全部立柱截面总惯性矩m^4P1=P*I1/I;P2=P*I2/I;P3=P*I3/I;P4=P*I4/I;P5=P*I5/I;P6=P*I6/I;P7=P*I7/I;P8=P*I8/I;%单位(N)O1p=h^3*(P1/I1-P2/I2)/(3*E);%O代表公式中Δ，单位(m)O4p=h^3*(P2/I2-P3/I3)/(3*E);O7p=h^3*(P3/I3-P4/I4)/(3*E);O10p=h^3*(P4/I4-P5/I5)/(3*E);O13p=h^3*(P5/I5-P6/I6)/(3*E);O16p=h^3*(P6/I6-P7/I7)/(3*E);O19p=h^3*(P7/I7-P8/I8)/(3*E);O2p=-P2/(2*E*I2)*h^2*l1;O5p=-P3/(2*E*I3)*h^2*l2;O8p=-P4/(2*E*I4)*h^2*l3;O11p=-P5/(2*E*I5)*h^2*l4;O14p=-P6/(2*E*I6)*h^2*l5;O17p=-P7/(2*E*I7)*h^2*l6;%O2p-O17p单位均为(m)O20p=-P8/(2*E*I8)*h^2*l7;O3p=P1*h^2/2/E/I1-P2*h^2/2/E/I2;O6p=P2*h^2/2/E/I2-P3*h^2/2/E/I3;O9p=P3*h^2/2/E/I3-P4*h^2/2/E/I4;O12p=P4*h^2/2/E/I4-P5*h^2/2/E/I5;O15p=P5*h^2/2/E/I5-P6*h^2/2/E/I6;O18p=P6/(2*E*I6)*h^2-P7/(2*E*I7)*h^2;O21p=P7/(2*E*I7)*h^2-P8/(2*E*I8)*h^2;k11=h^3*(1/I1+1/I2)/3/E;k44=h^3*(1/I2+1/I3)/3/E;%k代表公式中δk77=h^3*(1/I3+1/I4)/3/E;k1010=h^3*(1/I4+1/I5)/3/E;k1313=h^3*(1/I5+1/I6)/3/E;k1616=h^3*(1/I6+1/I7)/3/E;k1919=h^3*(1/I7+1/I8)/3/E;k14=-h^3/3/E/I2;k41=k14;k47=-h^3/3/E/I3;k74=k47;k710=-h^3/3/E/I4;k107=k710;k1013=-h^3/3/E/I5;k1310=k1013;k1316=-h^3/3/E/I6;k1613=k1316;k1619=-h^3/3/E/I7;k1916=k1619;k22=l1^2*(l1/Id1+3*h/I2)/3/E;k55=l2^2*(l2/Id2+3*h/I3)/3/E;k88=l3^2*(l3/Id3+3*h/I4)/3/E;k1111=l4^2*(l4/Id4+3*h/I5)/3/E;k1414=l5^2*(l5/Id5+3*h/I6)/3/E;k1717=l6^2*(l6/Id6+3*h/I7)/3/E;k=l7^2*(l7/Id7+3*h/I8)/3/E;k33=(h/I1+h/I2+l1/Id1)/E;k66=(h/I2+h/I3+l2/Id2)/E;k99=(h/I3+h/I4+l3/Id3)/E;k1212=(h/I4+h/I5+l4/Id4)/E;k1515=(h/I5+h/I6+l5/Id5)/E;k1818=(h/I6+h/I7+l6/Id6)/E;k2121=(h/I7+h/I8+l7/Id7)/E;k36=-h/I2/E;k63=k36;k69=-h/I3/E;k96=k69;k912=-h/I4/E;k129=k912;k1215=-h/I5/E;k1512=k1215;k1518=-h/I6/E;k1815=k1518;k1821=-h/I7/E;k2118=k1821;k12=h^2*l1/2/E/I2;k21=k12;k24=-h^2*l1/2/E/I2;k42=k24;k45=h^2*l2/2/E/I3;k54=k45;k57=-h^2*l2/2/E/I3;k75=k57;k78=h^2*l3/2/E/I4;k87=k78;k810=-h^2*l3/2/E/I4;k108=k810;k1011=h^2*l4/2/E/I5;k1110=k1011;k1113=-h^2*l4/2/E/I5;k1311=k1113;k1314=h^2*l5/2/E/I6;k1413=k1314;k1416=-h^2*l5/2/E/I6;k1614=k1416;k1617=h^2*l6/2/E/I7;k1716=k1617;k1719=-h^2*l6/2/E/I7;k1917=k1719;k1920=h^2*l7/2/E/I8;k=k1920;k13=h^2*(1/I1+1/I2)/2/E;k31=k13;k46=h^2*(1/I2+1/I3)/2/E;k64=k46;k79=h^2*(1/I3+1/I4)/2/E;k97=k79;k1012=h^2*(1/I4+1/I5)/2/E;k1210=k1012;k1315=h^2*(1/I5+1/I6)/2/E;k1513=k1315;k1618=h^2*(1/I6+1/I7)/2/E;k1816=k1618;k1921=h^2*(1/I7+1/I8)/2/E;k2119=k1921;k16=-h^2/2/E/I2;k61=k16;k34=-h^2/2/E/I2;k43=k34;k49=-h^2/2/E/I3;k94=k49;k67=-h^2/2/E/I3;k76=k67;k712=-h^2/2/E/I4;k127=k71