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CK6980 型客车底盘车架的设计 刘 兆 贤 【交通部重庆公路科学研究所 重庆 400067】 摘 要：本文介绍了 CK6980 型前置前开门客车底盘车架的设计过程，着重介绍了该车架的结构 形式和结构特点， 述了纵梁和横向联合梁之间的连接形式，给出了主要构件的材料截面尺寸。 关键字：客车底盘 车架 结构设计 了满足客运市场对客运车辆越来越高的要求，现代客车的设计大都针对车辆的使用要求 开发相应类型的客车专用底盘，以满足其使用要求。而在底盘的设计中，车架总成作 整车的 基础件，其设计的成功与否将直接影响到整车总布置的方便性，并对整车的安全性能起到至关 重要的作用。 设计要求 根据设计任务书及底盘总布置对各总成的布置情况，车架设计必须满足下列要求： (1)发动机前置； (2)前、后均采用钢板弹簧悬架； (3)前开门宽 880mm； (4)前桥中心处车架上平面离地高 870mm，后桥中心处车架上平面离地高 890mm。 2 方案确定 图 1 3 车架设计 3.1 车架总体尺寸的确定 3.1.1 高度的确定 根据总布置提出的车架上平面在前桥中心处离地高 870mm，在后桥中心处离地高 890mm 的要求，同时要满足前、后悬架总成的安装要求，确定车架的纵梁截面高度 180mm。在驾驶区， 横梁与纵梁对接，不高出纵梁上平面；而在乘客区采用通横梁的形式，横梁上平面高出纵梁上 平面 40mm，以满足乘客区座椅安装的要求。 3.1.2 宽度的确定 设计车架时，一般必须根据整车总布置的要求(总宽、前后轮距、前轮转向角、发动机的外 形尺寸等)来确定车架的宽度。车架前段的宽度受前轮最大转向角的限制，最小值取决于发动机 的外廓宽度，车架后段的宽度受后轮距及悬挂安装方式的影响。 由于车架纵梁采用异形钢管，这就给悬挂的安装提出了一定的要求。 保证纵梁的强度， 前、后悬挂的支座均采用在纵梁下平面与纵梁焊接，因此，车架的宽度首先必须满足悬挂的安 装要求。根据总布置给出的前钢板弹簧中心距 900mm，后钢板弹簧 中心距 1 030mm，结合 其他部成的安装要求，确定车架前段的宽度 965mm，车架后段的宽度 1 095mm。 车架总宽的确定主要取决于整车的宽度，根据整车身提出的宽度要求，确定车架的总宽 2 350mm。 3.1.3 长度的确定 车架的长度主要取决于整车的长度，根据整车车身的设计要求及底盘各总成的布置情况， 确定车架的总长 9 515mm，其中车架前段的长度 (4 585+360)mm，车架后段的长度 (360+4 570)mm，其中 360mm 两段纵梁的重叠部分。 3.2 横梁及外伸横梁的设置 对于车架总成来说，纵梁的设计首先应满足整车的强度要求，而合理的横梁设置则是保证 车架具有足够扭转刚度的必要条件，同时，车架横梁往往又是底盘一些总成的安装基体，因此， 在确定各横梁的位置前必须充分考虑到整车各总成的布置情况。合理布局，在确保车架具有足 够的强度和刚度的同时，保证其他总成的安装方便性。 在前悬部分，由于发动机前置， 保证发动机、变速器及传动系的安装要求，因此只能在 车架的前端设置中间横梁。考虑到前开乘客门的要求，在车架右侧设置两根外伸横梁，并使其 净宽 880mm 以满足乘客门的安装要求。而第一外伸梁的位置可根据车身第一立柱的位置来确 定。 前、后轴间段的横梁设置，除考虑蓄电池及油箱总成的安装要求外，主要还要考虑传动轴 各支座的安装要求，并避免与悬架支座的安装发生干涉。 后悬部分的横梁设置，除满足备胎总成的安装要求外，还要根据车身末立柱的位置来确定 末横梁的位置。 3.3 车架的连接 3.3.1 车架前段纵梁和车架后段纵梁的连接 了满足总布置提出的前、后悬挂以及其他各总成的安装要求，因此把车架设计成前、后 不等宽的两段组成。其中前段车架的宽度 965mm，后段车架的宽度 1 095mm。 便于两段之 间的连接，选用断面尺寸 180654.5 的异形钢管作 车架纵梁的材料，这样前、后两段纵 梁可通过重叠焊接并加设连接加强板而成 一牢固的整体，如图 2。 图 2 车架前段纵梁和车架后段纵梁的连接 车架前段纵梁 2.车架后段纵梁 3.纵梁上平面连接板 3.3.2 前、后侧面纵梁重叠处的横梁与纵梁的连接 了在乘客区形成一高出车架上平面 40mm 的地板安装平面，我们把乘客区的所有横梁均设 计成通横梁的形式，并使其上平面高出纵梁上平面 40mm。 达到这一要求，把通横梁设计成槽 形断面，并在纵梁宽度位置开口。 在前、后段纵梁重叠处，由于纵梁宽度 (65+65)mm，这就要求横梁的开口较大。 保证连 接强度，把横梁开口与纵梁焊接并磨平下平面焊缝后，在纵梁下平面再加一连接板、并在横梁 腹板侧加两块连接角铁，如图 3。 图 3 前后段纵梁重叠处的横梁与纵梁的连接 1.车架前段纵梁 2.车架后段纵梁 3.纵梁上平面连接板 4.下平面连接板 5 横梁 6.连接角铁 3.3.3 前桥后的横梁及后桥前后的横梁与纵梁的连接 由于前桥后的横梁及后桥前后的横梁位置与前、后悬挂支座的安装位置接近， 保证悬挂 支座的安装不至与横梁发生干涉，故在这些横梁的下平面不设加强板，而在横梁的槽形开口端 先加一连接板，并在纵梁宽度处开口。在横梁开口与纵梁焊接并磨平下平面焊缝后，再在 4 个 角加连接角铁，如图 4。 图 4 前桥后的横梁及后桥前后的横梁与纵梁的连接 车架纵梁 2.横梁 3.横梁连接板 4.连接角铁 3.3.4 其他部位各横梁与纵梁的连接 其他部位各横梁与纵梁的连接如图 5 所示。横梁在纵梁宽度处开口，在横梁开口与纵梁焊 接并磨平下平面焊缝后，在下平面再加一连接板，并在横梁腹板侧加两块连接角铁。 图 5 其他部位各横梁与纵梁的连接 1.车架纵梁 2.横梁 3.连接角铁 4.下平面连接板 3.3.5 外伸横梁与纵梁的连接 由于在乘客区采用通横梁的形式，故在乘客区不再设置外伸横梁。而在前悬部位，由于发 动机、变速器及传动系的安装要求，无法在此设置通横梁，只能在纵梁外侧设置外伸梁。外伸 梁与纵梁的连接如图 6 所示。在外伸梁与纵梁对接焊后磨平，再在上、下平面加两块加强板。 图 6 外伸横梁与纵梁的连接 车架纵梁 2.横梁 3.连接板 3.4 车架主要构件的材料及截面参数 纵梁 16MnL 异形钢管 180mm65mm 4.5mm 通横梁 16MnL 槽形钢 220mm60mm5mm 外伸横梁 16MnL 槽形钢 180mm60mm5mm 加强连接板 Q235 钢板厚 4mm 4 结束语 车架作 底盘的基础件，其结构形式及结构特点直接影响着底盘各总成的布置和安装的方 便性；同时，作 底盘及整车